UML實(shí)踐----用例圖順序圖狀態(tài)圖類(lèi)圖包圖協(xié)作圖

1、UML實(shí)踐-用例圖、順序圖、狀態(tài)圖、類(lèi)圖、包圖、協(xié)作圖2009-01-20 作者：Randy Miller 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)面向?qū)ο蟮膯?wèn)題的處理的關(guān)鍵是建模問(wèn)題。建模可以把在復(fù)雜世界的許多重要的細(xì)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(biāo)，即：· 用例圖 · 類(lèi)圖 · 對(duì)象圖 · 順序圖 · 協(xié)作圖 · 狀態(tài)圖 · 活動(dòng)圖 · 組件圖 · 配置圖 本課程中的某些部分包含了這些圖的細(xì)節(jié)信息的頁(yè)

2、面鏈接。而且每個(gè)部分都有一個(gè)小問(wèn)題，測(cè)試一下你對(duì)這個(gè)部分的理解。為什么UML很重要？為了回答這個(gè)問(wèn)題，我們看看建筑行業(yè)。設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)出房子。施工人員使用這個(gè)設(shè)計(jì)來(lái)建造房子。建筑越復(fù)雜，設(shè)計(jì)師和施工人員之間的交流就越重要。藍(lán)圖就成為了這個(gè)行業(yè)中的設(shè)計(jì)師和施工人員的必修課。寫(xiě)軟件就好像建造建筑物一樣。系統(tǒng)越復(fù)雜，參與編寫(xiě)與配置軟件的人員之間的交流也就越重要。在過(guò)去十年里UML就成為分析師，設(shè)計(jì)師和程序員之間的“建筑藍(lán)圖”?，F(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(jì)師和程序員之間在軟件設(shè)計(jì)時(shí)的通用語(yǔ)言。UML被應(yīng)用到面向?qū)ο蟮膯?wèn)題的解決上。想要學(xué)習(xí)UML必須熟悉面向?qū)ο蠼鉀Q問(wèn)題的根本

3、原則都是從模型的建造開(kāi)始的。一個(gè)模型model就是根本問(wèn)題的抽象。域domain就是問(wèn)題所處的真實(shí)世界。模型是由對(duì)象objects組成的，它們之間通過(guò)相互發(fā)送消息messages來(lái)相互作用的。記住把一個(gè)對(duì)象想象成“活著的”。對(duì)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(duì)象的屬性的值決定了它的狀態(tài)state。類(lèi)Classes是對(duì)象的“藍(lán)圖”。一個(gè)類(lèi)在一個(gè)單獨(dú)的實(shí)體中封裝了屬性（數(shù)據(jù)）和行為（方法或函數(shù)）。對(duì)象是類(lèi)的實(shí)例instances。用例圖用例圖Use case diagrams描述了作為一個(gè)外部的觀察者的視角對(duì)

4、系統(tǒng)的印象。強(qiáng)調(diào)這個(gè)系統(tǒng)是什么而不是這個(gè)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(dāng)某個(gè)人與系統(tǒng)進(jìn)行互動(dòng)時(shí)發(fā)生的情況。下面是一個(gè)醫(yī)院門(mén)診部的情節(jié)?！耙粋€(gè)病人打電話給門(mén)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(méi)有預(yù)約過(guò)的時(shí)間，并記上那個(gè)時(shí)間的預(yù)約記錄?！庇美齍se case是為了完成一個(gè)工作或者達(dá)到一個(gè)目的的一系列情節(jié)的總和。角色actor是發(fā)動(dòng)與這個(gè)工作有關(guān)的事件的人或者事情。角色簡(jiǎn)單的扮演著人或者對(duì)象的作用。下面的圖是一個(gè)門(mén)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(jiǎn)稱(chēng)通訊communication）角色是人狀的圖標(biāo)，用例是一個(gè)橢圓，通訊是連接角色和用例的線。一個(gè)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(gè)含有四個(gè)角色和四個(gè)用例的圖的一部分。注意一個(gè)單獨(dú)的用例可以有多個(gè)角色。用例圖在三個(gè)領(lǐng)域很有作用。· 決定特征（需求）。當(dāng)系統(tǒng)已經(jīng)分析好并且設(shè)計(jì)成型時(shí)，新的用例產(chǎn)生新的需求 · 客戶(hù)通訊。使用用例圖很容易表示開(kāi)發(fā)者與客戶(hù)之間的聯(lián)系。 · 產(chǎn)生測(cè)試用例。一個(gè)用例的情節(jié)可能產(chǎn)生這些情節(jié)的一批測(cè)試用例。 類(lèi)圖類(lèi)圖Class diagram通過(guò)顯示出系統(tǒng)的類(lèi)以及這些類(lèi)之間的關(guān)系

6、來(lái)表示系統(tǒng)。類(lèi)圖是靜態(tài)的它們顯示出什么可以產(chǎn)生影響但不會(huì)告訴你什么時(shí)候產(chǎn)生影響。下面是一個(gè)顧客從零售商處預(yù)定商品的模型的類(lèi)圖。中心的類(lèi)是Order。連接它的是購(gòu)買(mǎi)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(gè)這種類(lèi)都連著Item。UML類(lèi)的符號(hào)是一個(gè)被劃分成三塊的方框：類(lèi)名，屬性，和操作。抽象類(lèi)的名字，像Payment是斜體的。類(lèi)之間的關(guān)系是連接線。類(lèi)圖有三種關(guān)系。· 關(guān)聯(lián)association表示兩種類(lèi)的實(shí)例間的關(guān)系。如果一個(gè)類(lèi)的實(shí)例必須要用另一個(gè)類(lèi)的實(shí)例才能完成

7、工作時(shí)就要用關(guān)聯(lián)。在圖中，關(guān)聯(lián)用兩個(gè)類(lèi)之間的連線表示。 · 聚合aggregation當(dāng)一個(gè)類(lèi)屬于一個(gè)容器是的一種特殊關(guān)系。聚合用一個(gè)帶菱形的連線，菱形指向具有整體性質(zhì)的類(lèi)。在我們的圖里，Order是OrderDetails的容器。 · 泛化generalization一個(gè)指向以其他類(lèi)作為超類(lèi)的繼承連線。泛化關(guān)系用一個(gè)三角形指向超類(lèi)。Payment是Cash，Check和Credit的超類(lèi)。 一個(gè)關(guān)聯(lián)有兩個(gè)尾端。每個(gè)尾端可以有一個(gè)角色名role name來(lái)說(shuō)明關(guān)聯(lián)的作用。比如，一個(gè)OrderDetail實(shí)例是一個(gè)Order實(shí)例的項(xiàng)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(xún)的方向。OrderDetail類(lèi)可以查詢(xún)他的Item，但不可以反過(guò)來(lái)查詢(xún)。箭頭方向同樣可以告訴你哪個(gè)類(lèi)擁有這個(gè)關(guān)聯(lián)的實(shí)現(xiàn)；也就是，OrderDetail擁有Item。沒(méi)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(gè)實(shí)例可以對(duì)應(yīng)的數(shù)字端的實(shí)例的格數(shù)，通過(guò)這種方式表達(dá)關(guān)聯(lián)的多樣性multiplicity。多樣性的數(shù)字可以是一個(gè)單獨(dú)的數(shù)字或者是一個(gè)數(shù)字的范圍。在例子中，每個(gè)Order只有一個(gè)Customer，但一個(gè)Customer可以有任意多個(gè)Order。下面這個(gè)表給出了最普遍的多樣性示例。多樣性意義0.10或1個(gè)實(shí)例. n.m符號(hào)表示有n到m個(gè)實(shí)例0.* &

9、#160;or  *沒(méi)有實(shí)例格數(shù)的限制（包括沒(méi)有）.1只有一個(gè)實(shí)例1.*最少一個(gè)實(shí)例每個(gè)類(lèi)圖包括類(lèi)，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(shí)可選的項(xiàng)目。包和對(duì)象圖為了簡(jiǎn)單地表示出復(fù)雜的類(lèi)圖，可以把類(lèi)組合成包packages。一個(gè)包是UML上有邏輯關(guān)系的元件的集合。下面這個(gè)圖是是一個(gè)把類(lèi)組合成包的一個(gè)商業(yè)模型。dependencies關(guān)系。如果另一個(gè)的包B改變可能會(huì)導(dǎo)致一個(gè)包A改變，則包A依賴(lài)包B。包是用一個(gè)在上方帶有小標(biāo)簽的矩形表示的。包名寫(xiě)在標(biāo)簽上或者在矩形里面。點(diǎn)化線箭頭表示依賴(lài)對(duì)象圖Object diagrams用來(lái)表示類(lèi)的實(shí)例。他們?cè)诮忉審?fù)雜關(guān)系的細(xì)小問(wèn)題時(shí)（特別

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

11、的過(guò)程處于激活狀態(tài)時(shí)，生命線是一個(gè)雙道線。消息用從一個(gè)對(duì)象的生命線到另一個(gè)對(duì)象生命線的箭頭表示。箭頭以時(shí)間順序在圖中從上到下排列。協(xié)作圖協(xié)作圖也是互動(dòng)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(shí)候消息被傳遞，只關(guān)心對(duì)象的角色。在序列圖中，對(duì)象的角色放在上面而消息則是連接線。對(duì)象角色矩形上標(biāo)有類(lèi)或?qū)ο竺ɑ蛘叨加校?。?lèi)名前面有個(gè)冒號(hào)（：）。協(xié)作圖的每個(gè)消息都有一個(gè)序列號(hào)。頂層消息的數(shù)字是1。同一個(gè)等級(jí)的消息（也就是同一個(gè)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(gè)后綴1，2等等。狀態(tài)圖對(duì)象擁有行為和狀態(tài)。對(duì)象的狀態(tài)是由對(duì)象當(dāng)前的行動(dòng)和條件決定的。狀態(tài)圖statec

12、hart diagram顯示出了對(duì)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(gè)銀行的在線登錄系統(tǒng)。登錄過(guò)程包括輸入合法的密碼和個(gè)人賬號(hào)，再提交給系統(tǒng)驗(yàn)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(gè)狀態(tài)都有一套完整的轉(zhuǎn)移transitions來(lái)決定狀態(tài)的順序。狀態(tài)是用圓角矩形來(lái)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(xiě)在箭頭的旁邊。我們的圖上有兩個(gè)自轉(zhuǎn)移。一個(gè)是在Getting SSN，另一個(gè)則在上Getting PIN。初始狀態(tài)（黑色圓圈）是開(kāi)始動(dòng)作

13、的虛擬開(kāi)始。結(jié)束狀態(tài)也是動(dòng)作的虛擬結(jié)束。事件或條件觸發(fā)動(dòng)作時(shí)用（/動(dòng)作）表示。當(dāng)進(jìn)入Validating狀態(tài)時(shí)，對(duì)象并不等外部事件觸發(fā)轉(zhuǎn)移。取而代之，它產(chǎn)生一個(gè)動(dòng)作。動(dòng)作的結(jié)果決定了下一步的狀態(tài)?；顒?dòng)圖活動(dòng)圖activity diagram是一個(gè)很特別的流程圖?；顒?dòng)圖和狀態(tài)圖之間是有關(guān)系的。狀態(tài)圖把焦點(diǎn)集中在過(guò)程中的對(duì)象身上，而活動(dòng)圖則集中在一個(gè)單獨(dú)過(guò)程動(dòng)作流程?；顒?dòng)圖告訴了我們活動(dòng)之間的依賴(lài)關(guān)系。對(duì)我們的例子來(lái)說(shuō)，我們使用如下的過(guò)程?！巴ㄟ^(guò)ATM來(lái)取錢(qián)?！边@個(gè)活動(dòng)有三個(gè)類(lèi)Customer, ATM和 Bank。整個(gè)過(guò)程從黑色圓圈開(kāi)始到黑白的同心圓結(jié)束?；顒?dòng)用圓角矩形表示?；顒?dòng)圖可以被分解成許多對(duì)象泳道swimlanes ，可以決定哪些對(duì)象負(fù)責(zé)那些活動(dòng)。每個(gè)活動(dòng)都有一個(gè)單獨(dú)的轉(zhuǎn)移transition連接這其他的活動(dòng)。轉(zhuǎn)移可能分支branch成兩個(gè)以上的互斥的轉(zhuǎn)移。保護(hù)表達(dá)式（在中）表示轉(zhuǎn)移是從一個(gè)分支中引出的。分支以及分支結(jié)束時(shí)的合并