UML實踐----用例圖順序圖狀態(tài)圖類圖包圖協(xié)作圖

1、UML實踐-用例圖、順序圖、狀態(tài)圖、類圖、包圖、協(xié)作圖2009-01-20 作者：Randy Miller 來源：網(wǎng)絡(luò)面向?qū)ο蟮膯栴}的處理的關(guān)鍵是建模問題。建?？梢园言趶?fù)雜世界的許多重要的細節(jié)給抽象出。許多建模工具封裝了UML（也就是Unified Modeling Language），這篇課程的目的是展示出UML的精彩之處。 UML中有九種建模的圖標，即：· 用例圖 · 類圖 · 對象圖 · 順序圖 · 協(xié)作圖 · 狀態(tài)圖 · 活動圖 · 組件圖 · 配置圖 本課程中的某些部分包含了這些圖的細節(jié)信息的頁

2、面鏈接。而且每個部分都有一個小問題，測試一下你對這個部分的理解。為什么UML很重要？為了回答這個問題，我們看看建筑行業(yè)。設(shè)計師設(shè)計出房子。施工人員使用這個設(shè)計來建造房子。建筑越復(fù)雜，設(shè)計師和施工人員之間的交流就越重要。藍圖就成為了這個行業(yè)中的設(shè)計師和施工人員的必修課。寫軟件就好像建造建筑物一樣。系統(tǒng)越復(fù)雜，參與編寫與配置軟件的人員之間的交流也就越重要。在過去十年里UML就成為分析師，設(shè)計師和程序員之間的“建筑藍圖”。現(xiàn)在它已經(jīng)成為了軟件行業(yè)的一部分了。UML提供了分析師，設(shè)計師和程序員之間在軟件設(shè)計時的通用語言。UML被應(yīng)用到面向?qū)ο蟮膯栴}的解決上。想要學(xué)習(xí)UML必須熟悉面向?qū)ο蠼鉀Q問題的根本

3、原則都是從模型的建造開始的。一個模型model就是根本問題的抽象。域domain就是問題所處的真實世界。模型是由對象objects組成的，它們之間通過相互發(fā)送消息messages來相互作用的。記住把一個對象想象成“活著的”。對象有他們知道的事（屬性attributes）和他們可以做的事（行為或操作behaviors or operations）。對象的屬性的值決定了它的狀態(tài)state。類Classes是對象的“藍圖”。一個類在一個單獨的實體中封裝了屬性（數(shù)據(jù)）和行為（方法或函數(shù)）。對象是類的實例instances。用例圖用例圖Use case diagrams描述了作為一個外部的觀察者的視角對

4、系統(tǒng)的印象。強調(diào)這個系統(tǒng)是什么而不是這個系統(tǒng)怎么工作。用例圖與情節(jié)緊緊相關(guān)的。情節(jié)scenario是指當某個人與系統(tǒng)進行互動時發(fā)生的情況。下面是一個醫(yī)院門診部的情節(jié)?！耙粋€病人打電話給門診部預(yù)約一年一次的身體檢查。接待員找出在預(yù)約記錄本上找出最近的沒有預(yù)約過的時間，并記上那個時間的預(yù)約記錄?！庇美齍se case是為了完成一個工作或者達到一個目的的一系列情節(jié)的總和。角色actor是發(fā)動與這個工作有關(guān)的事件的人或者事情。角色簡單的扮演著人或者對象的作用。下面的圖是一個門診部Make Appointment用例。角色是病人。角色與用例的聯(lián)系是通訊聯(lián)系communication associatio

5、n（或簡稱通訊communication）角色是人狀的圖標，用例是一個橢圓，通訊是連接角色和用例的線。一個用例圖是角色，用例，和它們之間的聯(lián)系的集合。我們已經(jīng)把Make Appointment作為一個含有四個角色和四個用例的圖的一部分。注意一個單獨的用例可以有多個角色。用例圖在三個領(lǐng)域很有作用。· 決定特征（需求）。當系統(tǒng)已經(jīng)分析好并且設(shè)計成型時，新的用例產(chǎn)生新的需求 · 客戶通訊。使用用例圖很容易表示開發(fā)者與客戶之間的聯(lián)系。 · 產(chǎn)生測試用例。一個用例的情節(jié)可能產(chǎn)生這些情節(jié)的一批測試用例。 類圖類圖Class diagram通過顯示出系統(tǒng)的類以及這些類之間的關(guān)系

6、來表示系統(tǒng)。類圖是靜態(tài)的它們顯示出什么可以產(chǎn)生影響但不會告訴你什么時候產(chǎn)生影響。下面是一個顧客從零售商處預(yù)定商品的模型的類圖。中心的類是Order。連接它的是購買貨物的Customer和Payment。Payment有三種形式：Cash，Check，或者Credit。訂單包括OrderDetails（line item），每個這種類都連著Item。UML類的符號是一個被劃分成三塊的方框：類名，屬性，和操作。抽象類的名字，像Payment是斜體的。類之間的關(guān)系是連接線。類圖有三種關(guān)系。· 關(guān)聯(lián)association表示兩種類的實例間的關(guān)系。如果一個類的實例必須要用另一個類的實例才能完成

7、工作時就要用關(guān)聯(lián)。在圖中，關(guān)聯(lián)用兩個類之間的連線表示。 · 聚合aggregation當一個類屬于一個容器是的一種特殊關(guān)系。聚合用一個帶菱形的連線，菱形指向具有整體性質(zhì)的類。在我們的圖里，Order是OrderDetails的容器。 · 泛化generalization一個指向以其他類作為超類的繼承連線。泛化關(guān)系用一個三角形指向超類。Payment是Cash，Check和Credit的超類。 一個關(guān)聯(lián)有兩個尾端。每個尾端可以有一個角色名role name來說明關(guān)聯(lián)的作用。比如，一個OrderDetail實例是一個Order實例的項目。關(guān)聯(lián)上的方向性navigability箭

8、頭表示該關(guān)聯(lián)傳遞或查詢的方向。OrderDetail類可以查詢他的Item，但不可以反過來查詢。箭頭方向同樣可以告訴你哪個類擁有這個關(guān)聯(lián)的實現(xiàn)；也就是，OrderDetail擁有Item。沒有方向性的箭頭的關(guān)聯(lián)是雙向。關(guān)聯(lián)尾端的數(shù)字表示該關(guān)聯(lián)另一邊的一個實例可以對應(yīng)的數(shù)字端的實例的格數(shù)，通過這種方式表達關(guān)聯(lián)的多樣性multiplicity。多樣性的數(shù)字可以是一個單獨的數(shù)字或者是一個數(shù)字的范圍。在例子中，每個Order只有一個Customer，但一個Customer可以有任意多個Order。下面這個表給出了最普遍的多樣性示例。多樣性意義0.10或1個實例. n.m符號表示有n到m個實例0.* &

9、#160;or  *沒有實例格數(shù)的限制（包括沒有）.1只有一個實例1.*最少一個實例每個類圖包括類，關(guān)聯(lián)和多樣性表示。方向性和角色是為了使圖示得更清楚時可選的項目。包和對象圖為了簡單地表示出復(fù)雜的類圖，可以把類組合成包packages。一個包是UML上有邏輯關(guān)系的元件的集合。下面這個圖是是一個把類組合成包的一個商業(yè)模型。dependencies關(guān)系。如果另一個的包B改變可能會導(dǎo)致一個包A改變，則包A依賴包B。包是用一個在上方帶有小標簽的矩形表示的。包名寫在標簽上或者在矩形里面。點化線箭頭表示依賴對象圖Object diagrams用來表示類的實例。他們在解釋復(fù)雜關(guān)系的細小問題時（特別

10、是遞歸關(guān)系時）很有用。這個類圖示一個大學(xué)的Department可以包括其他很多的Departments。這個對象圖示上面類圖的實例。用了很多具體的例子。UML中實例名帶有下劃線。只要意思清楚，類或?qū)嵗梢栽趯ο髨D中被省略。每個類圖的矩形對應(yīng)了一個單獨的實例。實例名稱中所強調(diào)的UML圖表。類或?qū)嵗拿Q可能是省略對象圖表只要圖的意義仍然是明確的。順序圖類圖和對象圖是靜態(tài)模型的視圖。交互圖是動態(tài)的。他們描述了對象間的交互作用。順序圖將交互關(guān)系表示為一個二維圖?？v向是時間軸，時間沿豎線向下延伸。橫向軸代表了在協(xié)作中各獨立對象的類元角色。類元角色用生命線表示。當對象存在時，角色用一條虛線表示，當對象

11、的過程處于激活狀態(tài)時，生命線是一個雙道線。消息用從一個對象的生命線到另一個對象生命線的箭頭表示。箭頭以時間順序在圖中從上到下排列。協(xié)作圖協(xié)作圖也是互動的圖表。他們像序列圖一樣也傳遞相同的信息，但他們不關(guān)心什么時候消息被傳遞，只關(guān)心對象的角色。在序列圖中，對象的角色放在上面而消息則是連接線。對象角色矩形上標有類或?qū)ο竺ɑ蛘叨加校ｎ惷懊嬗袀€冒號（：）。協(xié)作圖的每個消息都有一個序列號。頂層消息的數(shù)字是1。同一個等級的消息（也就是同一個調(diào)用中的消息）有同樣的數(shù)字前綴，再根據(jù)他們出現(xiàn)的順序增加一個后綴1，2等等。狀態(tài)圖對象擁有行為和狀態(tài)。對象的狀態(tài)是由對象當前的行動和條件決定的。狀態(tài)圖statec

12、hart diagram顯示出了對象可能的狀態(tài)以及由狀態(tài)改變而導(dǎo)致的轉(zhuǎn)移。我們的模型例圖建立了一個銀行的在線登錄系統(tǒng)。登錄過程包括輸入合法的密碼和個人賬號，再提交給系統(tǒng)驗證信息。登錄系統(tǒng)可以被劃分為四種不重疊的狀態(tài)：Getting SSN, Getting PIN, Validating, 以及 Rejecting。每個狀態(tài)都有一套完整的轉(zhuǎn)移transitions來決定狀態(tài)的順序。狀態(tài)是用圓角矩形來表示的。轉(zhuǎn)移則是使用帶箭頭的連線表示。觸發(fā)轉(zhuǎn)移的事件或者條件寫在箭頭的旁邊。我們的圖上有兩個自轉(zhuǎn)移。一個是在Getting SSN，另一個則在上Getting PIN。初始狀態(tài)（黑色圓圈）是開始動作

13、的虛擬開始。結(jié)束狀態(tài)也是動作的虛擬結(jié)束。事件或條件觸發(fā)動作時用（/動作）表示。當進入Validating狀態(tài)時，對象并不等外部事件觸發(fā)轉(zhuǎn)移。取而代之，它產(chǎn)生一個動作。動作的結(jié)果決定了下一步的狀態(tài)?；顒訄D活動圖activity diagram是一個很特別的流程圖?；顒訄D和狀態(tài)圖之間是有關(guān)系的。狀態(tài)圖把焦點集中在過程中的對象身上，而活動圖則集中在一個單獨過程動作流程。活動圖告訴了我們活動之間的依賴關(guān)系。對我們的例子來說，我們使用如下的過程。“通過ATM來取錢?！边@個活動有三個類Customer, ATM和 Bank。整個過程從黑色圓圈開始到黑白的同心圓結(jié)束?；顒佑脠A角矩形表示?；顒訄D可以被分解成許多對象泳道swimlanes ，可以決定哪些對象負責那些活動。每個活動都有一個單獨的轉(zhuǎn)移transition連接這其他的活動。轉(zhuǎn)移可能分支branch成兩個以上的互斥的轉(zhuǎn)移。保護表達式（在中）表示轉(zhuǎn)移是從一個分支中引出的。分支以及分支結(jié)束時的合并