UML建模语言

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1、1 UML建模语言 2 UML建模语言目录 5 1UML概述 5 2通用模型元素 5 3用例建模 5 4静态建模 5 5动态建模 5 6实现模型 5 UML建模语言 3 概述 软件工程领域在1995年至1997年取得了前所未有的进展 其成果超过软件工程领域过去15年来的成就总和 其中最重要的 具有划时代重大意义的成果之一就是统一建模语言 UML UnifiedModelingLanguage 的出现 在世界范围内 至少在近10年内 UML将是面向对象技术领域内占主导地位的标准建模语言 概述 4 5 1UML概述 5 1UML概述 UML UnifiedModelingLanguage 是软件界

2、第一个统一的建模语言 该方法结合了Booch OMT 和OOSE方法的优点 统一了符号体系 并从其它的方法和工程实践中吸收了许多经过实际检验的概念和技术 它是一种标准的表示 已成为国际软件界广泛承认的标准 它是第三代面向对象的开发方法 是一种基于面向对象的可视化的通用 General 建模语言 为不同领域的用户提供了统一的交流标准 UML图 UML应用领域很广泛 可用于软件开发建模的各个阶段 商业建模 BusinessModeling 也可用于其它类型的系统 5 什么是模型 为什么要建模 什么是模型 模型是一个系统的完整的抽象 人们对某个领域特定问题的求解及解决方案 对它们的理解和认识都蕴涵在

3、模型中 通常 开发一个计算机系统是为了解决某个领域特定问题 问题的求解过程 就是从领域问题到计算机系统的映射 领域问题 概念模型 分析 抽取 系统需求 解决方案 分析 设计 提取 UML作为一种可视化的建模语言 提供了丰富的基于面向对象概念的模型元素及其图形表示元素 6 5 1 1UML的形成 九十年代中 面向对象方法已经成为软件分析和设计方法的主流 1994年10月JimRumbaugh和GradyBooch共同合作把他们的OMT和Booch方法统一起来 到1995年成为 统一方法 UnifiedMethod 版本0 8 随后 IvarJacobson加入 并采用他的用例 Usercase

4、思想 到1996年 成为 统一建模语言 版本0 9 1997年1月 UML版本1 0被提交给OMG组织 作为软件建模语言标准的候选 其后的半年多时间里 一些重要的软件开发商和系统集成商都成为 UML伙伴 如IBM Mircrosoft HP等 1997年11月7日被正式采纳作为业界标准 5 1 1UML的形成 7 图5 1 5 1 1UML的形成 8 5 1 2UML的主要内容 UML的定义包括UML语义和UML表示法两个部分 1 UML语义描述基于UML的精确元模型 meta model 定义 元模型为UML的所有元素在语法和语义上提供了简单 一致 通用的定义性说明 使开发者能在语义上取得一

5、致 消除了因人而异的表达方法所造成的影响 此外UML还支持对元模型的扩展定义 UML支持各种类型的语义 如布尔 表达式 列表 阶 名字 坐标 字符串和时间等 还允许用户自定义类型 2 UML表示法定义UML符号的表示法 为开发者或开发工具使用这些图形符号和文本语法 进行系统建模提供了标准 这些图形符号和文字所表达的是应用级的模型 在语义上它是UML元模型的实例 5 1 2UML的主要内容 9 5 1 2UML的主要构成 UML是一种标准化的图形建模语言 它是面向对象分析与设计的一种标准表示 由 视图 views 图 Diagrams 模型元素 Modelelements 通用机制 genera

6、lmechanism 等几个部分构成 UML的主要构成 10 UML的主要内容 一个系统应从不同的角度进行描述 从一个角度观察到的系统称为一个视图 view 视图由多个图 Diagrams 构成 它不是一个图表 Graph 而是在某一个抽象层上 对系统的抽象表示 如果要为系统建立一个完整的模型图 需定义一定数量的视图 每个视图表示系统的一个特殊的方面 另外 视图还把建模语言和系统开发时选择的方法或过程连接起来 5 1 2UML的主要内容 视图 views 11 UsecaseView描述系统的外部特性 系统功能等 ImplementationView表示系统的实现特征 常用构件图表示 Desi

7、gnView描述系统设计特征 包括结构模型视图和行为模型视图 前者描述系统的静态结构 类图 对象图 后者描述系统的动态行为 交互图 状态图 活动图 ProcessView表示系统内部的控制机制 常用类图描述过程结构 用交互图描述过程行为 DeploymentView配置视图描述系统的物理配置特征 用配置图表示 5 1 2UML的主要内容 UML常用视图 12 UML语言定义了五种类型 9种不同的图 把它们有机的结合起来就可以描述系统的所有视图 用例图 Usecasediagram 从用户角度描述系统功能 并指出各功能的操作者 静态图 Staticdiagram 表示系统的静态结构 包括类图 对

8、象图 包图 行为图 Behaviordiagram 描述系统的动态模型和组成对象间的交互关系 包括状态图 活动图 交互图 Interactivediagram 描述对象间的交互关系 包括顺序图 合作图 实现图 Implementationdiagram 用于描述系统的物理实现 包括构件图 部件图 5 1 2UML的主要内容 UML提供的图 Diagrams 图 13 代表面向对象中的类 对象 关系和消息等概念 是构成图的最基本的常用的元素 一个模型元素可以用在多个不同的图中 无论怎样使用 它总是具有相同的含义和相同的符号表示 通用机制 generalmechanism 用于表示其他信息 比如注

9、释 模型元素的语义等 另外 为了适应用户的需求 它还提供了扩展机制 Extensibilitymechanisms 包括构造型 Stereotype 标记值 Taggedvalue 和约束 Constraint 5 1 2UML的主要内容 模型元素 Modelelements 14 UML在演变过程中还提出了一些新的概念 在UML标准中新加了模板 Stereotypes 职责 Responsibilities 扩展机制 Extensibilitymechanisms 线程 Threads 过程 Processes 分布式 Distribution 并发 Concurrency 模式 Patte

10、rns 合作 Collaborations 活动图 Activitydiagram 等新概念 并清晰地区分类型 Type 类 Class 和实例 Instance 细化 Refinement 接口 Interfaces 和组件 Components 等概念 5 1 2UML的主要内容 15 1 统一标准UML统一了Booch OMT和OOSE等方法中的基本概念 已成为OMG的正式标准 提供了标准的面向对象的模型元素的定义和表示 2 面向对象UML还吸取了面向对象技术领域中其他流派的长处 UML符号表示考虑了各种方法的图形表示 删掉了大量易引起混乱的 多余的和极少使用的符号 也添加了一些新符号

11、3 可视化 表示能力强系统的逻辑模型或实现模型都能用UML模型清晰的表示 可用于复杂软件系统的建模 4 独立于过程UML是系统建模语言 独立于开发过程 5 易掌握 易用由于UML的概念明确 建模表示法简洁明了 图形结构清晰 易于掌握使用 5 1 3UML的特点 5 1 3UML的特点 16 5 2通用模型元素 5 2通用模型元素 模型元素是UML构造系统的各种元素 是UML构建模型的基本单位 模型元素代表面向对象中的类 对象 关系和消息等概念 是构成图的最基本的常用的概念 分为以下两类 1 基元素是已由UML定义的模型元素 如 类 结点 构件 注释 关联 依赖和泛化等 2 构造型元素 版类 在

12、基元素的基础上构造的新的模型元素 是由基元素增加了新的定义而构成的 如扩展基元素的语义 不能扩展语法结构 也允许用户自定义 构造型用括在双尖括号 中的字符串表示 目前UML提供了40多个预定义的带构造型元素 如使用 Use 扩展 Extend 17 5 2 1模型元素 5 2 1模型元素 图5 2 可以在图中使用的概念统称为模型元素 模型元素在图中用其相应的视图元素 符号 表示 图5 2给出了常用的元素符号 类 对象 结点 包和组件等 18 模型元素 关联 连接 connect 模型元素及链接 link 实例 依赖 表示一个元素以某种方式依赖于另一种元素 泛化 表示一般与特殊的关系 即 一般

13、元素是 特殊 关系的泛化 聚合 表示整体与部分的关系 除了上述的模型元素外 模型元素还包括消息 动作和版类 stereotype 等 图5 3 3 2 1模型元素 模型元素与模型元素之间的连接关系也是模型元素 常见的关系有关联 association 泛化 generalization 依赖 dependency 和聚合 aggregation 其中聚合是关联的一种特殊形式 这些关系的图示符号如图5 3所示 19 5 2 2关联和链 关联 association 是两个或多个类之间的一个关系 链 link 是关联的具体体现 5 2 2关联和链 关联的表示如图3 a b 所示 关联有二元关联 b

14、inary 三元关联 ternary 多元关联 higherorder 图5 a 二元关联 b 三元关联 20 3 2 3关联的表示 关联的重数重数 multiplicity 表示多少个对象与对方对象相连接 图5 5 常用的重数符号有 0 1 表示零或1 0 或 表示零或多个 1 表示1或多个 1 3 7 表示1或3或7 枚举型 重数的默认值为1 5 2 3关联的表示 图5 5带有多重性关联 有序关联与导航 导引 在关联的多端标注 ordered 指明这些对象是有序的 图5 6 关联可以用箭头 表示该关联使用的方向 单向或双向 称为导引或导航 navigation 重数0 2表示每个人 Per

15、son 在指定的年度 Year 最多可以参加两个委员会 Committee 而重数3 5表示每个委员会由3到5个委员组成 重数1 4表示在一个委员会中 一个人的任期不超过4年 note 21 受限关联 qualifiedassociation 使用限定词对该关联的另一端的对象进行明确的标识和鉴别 图5 7 图5 7受限关联 5 3 1关联的表示5 关联的表示 22 5 2 4约束 UML中提供了一种简便 统一和一致的约束 constraint 是各种模型元素的一种语义条件或限制 一条约束只能应用于同一类的元素 约束的表示如果约束应用于一种具有相应视图元素的模型元素 它可以出现在它所约束元素视图

16、元素的旁边 通常一个约束由一对花括号括起来 constraint 花括号中为约束内容 图5 8 5 2 4约束 23 约束 图5 9对泛化的约束的两种表示方法 对泛化的约束应用于泛化的约束 显示在大括号里 若有多个约束 用逗号隔开 如果没有共享 则用一条虚线通过所有继承线 并在虚线的旁边显示约束 如图3 9所示 5 3 2约束 P214 24 对泛化有以下常用的约束 1 complete 说明泛化中所有子元素都已在模型中说明 不允许再增加其它子元素 2 disjoint 父类对象不能有多于一个型的子对象 3 incomplete 说明不是泛化中所有子元素都已说明 允许再增加其它子元素 4 overlapping 给定父类对象可有多于一个型的子对象 表示重载 5 3 2约束 返回 教材 P213 25 对消息 链接角色和对象的约束自定义约束 图5 10对象类的xor关联 5 3 2约束 关联的约束对关联有以下常用的约束 1 implicit 该关联只是概念性的 在对模型进行精化时不再用 2 ordered 具有多重性的关联一端的对象是有序的 3 changeable 关联对象之间的链 L