UML统一建模语言基础

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1、第1章统一建模语言基础知识 刘 伟 weiliu_本章教学内容w UML简介w 类图w 顺序图w 状态图UML简介w UML的诞生 在一个现代化的工程中，人们要相互沟通和合作，就必须使 用标准的工业化设计语言，用这些语言来对待开发的产品进 行建模。 建模过程把复杂的问题分解成为易于理解的小问题，以达到 问题的求解。 建模是开发优秀软件的所有活动中核心部分之一，其目的是 把所要设计的结构和系统的行为联系起来，并对系统的结构 进行可视化控制。UML简介w UML的诞生 从1994年起，Grady Booch和James Rumbaugh在 Rational软件公司开始了UML的创建工作。 1995

2、年，OOSE方法和Objectory方法的创建者Ivar Jacobson也加入其中。 UML三位创始人正式联手，共同为创建一种标准的建模语言 而一起工作，他们将开发出来的产品名称定为UML（ Unified Modeling Language，统一建模语言）。UML简介w UML的诞生 1997年11月，在Ivar Jacoboson、Grady Booch以及 James Rumbaugh的共同努力下，UML1.1版本提交给 OMG （Object Management Group, 对象管理组织）并 获得通过，UML1.1成为业界标准的建模语言。 2003年6月，OMG技术会议上 UML

3、 2.0获得正式通过， UML的发展与应用也上升到一个新的高度，越来越多的人开 始学习和使用UML来进行软件建模。UML简介UMLUnified Modeling Language统一建模语言统一建模语言统一建模语言UML简介Ivar JacobosonGrady BoochJames RumbaughObject Modeling Technique(OMT)Booch开发方法Object-Oriented Software Engineering(OOSE)UMLUML简介w 你应该使用UML吗？是！旧 的面向对象符号正在快速消 失，新的书、文章将全部采 用UML作为符号。如果你正 要开始

4、使用建模符号，你就 该直接学习UML。Martin FowlerUML简介w UML的结构视图(View) 用户视图：以用户的观点表示系统的目标，它是所有视图的核心，该视图描述 系统的需求。 结构视图：表示系统的静态行为，描述系统的静态元素，如包、类与对象，以 及它们之间的关系。 行为视图：表示系统的动态行为，描述系统的组成元素如对象在系统运行时的 交互关系。 实现视图：表示系统中逻辑元素的分布，描述系统中物理文件以及它们之间的 关系。 环境视图：表示系统中物理元素的分布，描述系统中硬件设备以及它们之间的 关系。UML简介w UML的结构图(Diagram) 用例图(Use Case Diag

5、ram): 又称为用况图，对应于 用户视图。在用例图中，使用用例来表示系统的功能 需求，用例图用于表示多个外部执行者与系统用例之 间以及用例与用例之间的关系。用例图与用例说明文 档(Use Case Specification)是常用的需求建模工具， 也称之为用例建模。UML简介w UML的结构图(Diagram) 类图(Class Diagram)：对应于结构视图。类图使用类 来描述系统的静态结构，类图包含类和它们之间的关 系，它描述系统内所声明的类，但它没有描述系统运 行时类的行为。 用例图与类图是UML 13种图中使用频率最高的两种 图。UML简介w UML的结构图(Diagram) 对

6、象图(Object Diagram)：对应于结构视图。对象图 是类图在某一时刻的一个实例，用于表示类的对象实 例之间的关系。 包图(Package Diagram)：UML2.0新增图，对应于结 构视图。包图用于描述包与包之间的关系，包是一种 把元素组织到一起的通用机制，如可以将多个类组织 成一个包。UML简介w UML的结构图(Diagram) 组合结构图(Composite Structure Diagram)：UML2.0新增图， 对应于结构视图。组合结构图将每一个类放在一个整体中，从 类的内部结构来审视一个类。组合结构图可用于表示一个类的 内部结构，用于描述一些包含复杂成员或内部类的类

7、结构。 状态图(State Diagram)：对应于行为视图。状态图用来描述一 个特定对象的所有可能状态及其引起状态转移的事件。一个状 态图包括一系列对象的状态及状态之间的转换。 UML简介w UML的结构图(Diagram) 活动图(Activity Diagram)：对应于行为视图。活动图用来 表示系统中各种活动的次序，它的应用非常广泛，既可用 来描述用例的工作流程，也可以用来描述类中某个方法的 操作行为。 顺序图(Sequence Diagram)：又称为时序图或序列图，对 应于行为视图。顺序图用于表示对象之间的交互，重点表 示对象之间发送消息的时间顺序。 UML简介w UML的结构图(

8、Diagram) 通信图(Communication Diagram)：在UML1.x中称为协作图，对应于 行为视图。通信图展示了一组对象、这些对象间的连接以及它们之间 收发的消息。它与顺序图是同构图，也就是它们包含了相同的信息， 只是表达方式不同而已，通信图与顺序图可以相互转换。 定时图(Timing Diagram)：UML2.0新增图，对应于行为视图。定时图 采用一种带数字刻度的时间轴来精确地描述消息的顺序，而不是像顺 序图那样只是指定消息的相对顺序，而且它还允许可视化地表示每条 生命线的状态变化，当需要对实时事件进行定义时，定时图可以很好 地满足要求。 UML简介w UML的结构图(D

9、iagram) 交互概览图(Interaction Overview Diagram)：UML2.0新增图， 对应于行为视图。交互概览图是交互图与活动图的混合物，可 以把交互概览图理解为细化的活动图，在其中的活动都通过一 些小型的顺序图来表示；也可以将其理解为利用标明控制流的 活动图分解过的顺序图。 在 UML 中，顺序图、通信图、定时图和交互概览图又统称交互 图(Interactive Diagram)，交互图是表示各对象如何依据某种行 为进行协作的模型，通常可以使用一个交互图来表示和说明一 个用例的行为。UML简介w UML的结构图(Diagram) 组件图(Component Diagr

10、am)：又称为构件图，对应于实 现视图。组件图用于描述每个功能所在的组件位置以及它 们之间的关系。 部署图(Deployment Diagram)：又称为实施图，对应于环 境视图。部署图用于描述软件中各个组件驻留的硬件位置 以及这些硬件之间的交互关系。UML简介w UML的结构模型元素(Model element) 在UML中，模型元素包括事物以及事物与事物之间的联系 。事物是UML的重要组成部分，它代表任何可以定义的东 西。事物之间的关系把事物联系在一起，组成有意义的结 构模型。每一个模型元素都有一个与之相对应的图形元素 。 同一个模型元素可以在不同的UML图中使用，但是，无论 在哪个图中，

11、同一个模型元素都保持相同的意义和符号。UML简介w UML的结构通用机制(General mechanism) UML提供的通用机制为模型元素提供额外的注释、修 饰和语义等，主要包括规格说明、修饰、公共分类和 扩展机制四种。扩展机制允许用户对UML进行扩展， 以便一个特定的方法、过程、组织或用户来使用。UML简介w UML的特点 工程化 规范化 可视化 系统化 文档化 智能化文字能描述的需求UML能描述的需求其他符号 能描述的 需求类图w 类与类图 类(Class)封装了数据和行为，是面向对象的重要组成 部分，它是具有相同属性、操作、关系的对象集合的总 称。 在系统中，每个类具有一定的职责，职

12、责指的是类所担 任的任务，即类要完成什么样的功能，要承担什么样的 义务。一个类可以有多种职责，设计得好的类一般只有 一种职责，在定义类的时候，将类的职责分解成为类的 属性和操作（即方法）。 类的属性即类的数据职责，类的操作即类的行为职责。类图w 类与类图 在UML类图中，类一般由三部分组成： 类名：每个类都必须有一个名字，类名是一个字符串。 属性(Attributes)：属性是指类的性质，即类的成员变量。类 可以有任意多个属性，也可以没有属性。 操作(Operations)：操作是类的任意一个实例对象都可以使 用的行为，操作是类的成员方法。可见性 名称:类型 = 默认值可见性 名称(参数列表)

13、:返回类型类图w 类之间的关系 关联关系 关联关系(Association)是类与类之间最常用的一种关系 ，它是一种结构化关系，用于表示一类对象与另一类对象 之间有联系。 在UML类图中，用实线连接有关联的对象所对应的类，在 使用Java、C#和C+等编程语言实现关联关系时，通常 将一个类的对象作为另一个类的属性。 在使用类图表示关联关系时可以在关联线上标注角色名。类图w 类之间的关系 关联关系public class LoginForm private JButton loginButton; public class JButton 类图w 类之间的关系 双向关联 默认情况下，关联是双向的

14、。public class Customer private Product products; public class Product private Customer customer; 类图w 类之间的关系 单向关联 类的关联关系也可以是单向的，单向关联用带箭头的实线表示。public class Customer private Address address; public class Address 类图w 类之间的关系 自关联 在系统中可能会存在一些类的属性对象类型为该类本身，这种特 殊的关联关系称为自关联。public class Nodeprivate Node subNo

15、de; 类图w 类之间的关系 重数性关联 重数性关联关系又称为多重性关联关系(Multiplicity)，表 示一个类的对象与另一个类的对象连接的个数。在UML中 多重性关系可以直接在关联直线上增加一个数字表示与之 对应的另一个类的对象的个数。 表示方式多重性说明 1.1表示另一个类的一个对象只与一个该类对象有关系 0.*表示另一个类的一个对象与零个或多个该类对象有关系 1.*表示另一个类的一个对象与一个或多个该类对象有关系 0.1表示另一个类的一个对象没有或只与一个该类对象有关系 m.n表示另一个类的一个对象与最少m、最多n个该类对象有关系 (m=n)类图w 类之间的关系 重数性关联 pub

16、lic class Formprivate Button buttons; public class Button类图w 类之间的关系 聚合关系 聚合关系(Aggregation)表示一个整体与部分的关系。通 常在定义一个整体类后，再去分析这个整体类的组成结构 ，从而找出一些成员类，该整体类和成员类之间就形成了 聚合关系。 在聚合关系中，成员类是整体类的一部分，即成员对象是 整体对象的一部分，但是成员对象可以脱离整体对象独立 存在。在UML中，聚合关系用带空心菱形的直线表示。 类图w 类之间的关系 聚合关系public class Car private Engine engine;public Car(Engine engine)this.engine = en