UML-CHP03_類圖

1、東北石油大學軟件學院高俊濤高俊濤 副教授副教授面向對象建模提綱3.13.1對象和類對象和類3.23.2如何閱讀類圖如何閱讀類圖3.33.3如何繪制類圖如何繪制類圖3.4 3.4 對象圖對象圖3.5 3.5 本章小結本章小結面向對象建模對對象象(Object)有些對象在真實世界中有對等事物，如：蘋果、學校、企業(yè)。另一些對象則是抽象的概念實體，如：一元二次方程、約束規(guī)則、坐標。對象對象行為行為狀態(tài)狀態(tài)+ 對象是具有明確語義，并封裝了狀態(tài)和行為的實體。對象是具有明確語義，并封裝了狀態(tài)和行為的實體。面向對象建模CustomerSalesmanProduct面向對象建模類類(Class)類描述了一組擁有

2、相同特性和行為的對象。類描述了一組擁有相同特性和行為的對象。屬性(attribute)定義對象所具有的特性。操作(operation)是一個和對象屬性相關的函數(shù)或過程。類名類名屬性屬性操作操作屬性屬性可見性可見性操作操作可見性可見性面向對象建模類圖類圖顯示一組類、接口、協(xié)作以及它們之間關系的圖。用于對系統(tǒng)靜態(tài)設計視圖建模。類圖通常包含下述內容：類接口協(xié)作關聯(lián)關系依賴泛化面向對象建模先看清有哪些類，然后看看類之間存在的關系，并結合多先看清有哪些類，然后看看類之間存在的關系，并結合多重性來理解類圖的結構特點以及各個屬性和方法的含義。重性來理解類圖的結構特點以及各個屬性和方法的含義。 面向對象建模讀

3、出類：圖中共有讀出類：圖中共有7 7個類：物料需求計劃、采購計劃、個類：物料需求計劃、采購計劃、供應商、采購訂單、物料信息、供應商商品、訂單項。供應商、采購訂單、物料信息、供應商商品、訂單項。讀出關系：從圖中關系最復雜（也就是線最密集）的類讀出關系：從圖中關系最復雜（也就是線最密集）的類開始閱讀，本圖中最復雜的就是采購計劃、供應商、采開始閱讀，本圖中最復雜的就是采購計劃、供應商、采購訂單這三個類。購訂單這三個類。1 1）采購計劃由物料需求計劃生成，每個采購計劃都要）采購計劃由物料需求計劃生成，每個采購計劃都要選擇落實供應商，并最終下達采購訂單。選擇落實供應商，并最終下達采購訂單。2 2）對同一

4、供應商可以下達多個采購訂單。）對同一供應商可以下達多個采購訂單。 3 3）每個采購訂單由多個訂單項組成。）每個采購訂單由多個訂單項組成。面向對象建模多重性：用來說明關聯(lián)的兩個類之間的數(shù)量關系多重性：用來說明關聯(lián)的兩個類之間的數(shù)量關系 源源類類及及多重性多重性目目標類標類及及多重性多重性說說明明物料需求物料需求計計劃劃(1.n)采采購計劃購計劃(1)采采購計劃購計劃可以由多可以由多個個物料需求物料需求計劃計劃合合并并生成。每生成。每個個采采購計劃購計劃至少源于一至少源于一個個物料需求物料需求計劃計劃。物料需求物料需求計計劃劃0.n)物料信息物料信息(1)每每個個物料需求物料需求計劃計劃在制定在制

5、定時時都要都要參參考，一考，一個個物料需物料需求求計劃計劃可以在多次物料需求可以在多次物料需求計劃計劃制定制定時時被被參參考?？?。供供應應商商(1)供供應應商商品商商品(1n)一一個個供供應應商可以提供多件商品，每件商品必商可以提供多件商品，每件商品必須標須標明明它它的供的供應應商。商。供供應應商商(1)采采購訂單購訂單(0n)每每個個供供應應商可以下商可以下達達多多個個采采購單購單，每，每個個采采購單購單必必須須指定供指定供應應商。商。采采購訂單購訂單(1)訂單項訂單項(1n)每每個個采采購訂單購訂單可以包含多可以包含多條訂單項條訂單項，每，每條訂單條訂單只能只能出出現(xiàn)現(xiàn)在某在某個個采采購訂

6、單購訂單中，不能中，不能獨獨立存在。立存在。面向對象建模供應商類的操作選擇可以實現(xiàn)將供商信息和采購計劃綁供應商類的操作選擇可以實現(xiàn)將供商信息和采購計劃綁定到一起的功能。定到一起的功能。面向對象建模面向對象建模類圖中的基本元素1.1.類類: :對一類具有相同特征的對象的描述，描述一類對象的屬性和行為。2.關聯(lián)關系:表示類之間存在某種語義上的聯(lián)系。3.聚集關系:表示類之間的關系是整體與部分的關系。4.組成關系:表示整體擁有各部分，部分與整體共存，如整體不存在了，部分也會隨之消失。5.繼承關系：表示類之間存在分類關系。部部門門公公司司1 1. . .n n1 11 1. . .n n1 1圖形圖形圓

7、形圓形矩形矩形棱形棱形面向對象建模6、依賴關系：表示這樣一種關系，即修改元素X的定義可能會引起對另一個元素Y的定義的修改。7.包：根據(jù)一定的分類原則對類進行劃分，是類的集合。8.接口：平平時時成成績績最最終終成成績績基本實體基本實體面向對象建模類圖中的基本元素6.依賴關系：表示這樣一種關系，即修改元素X的定義可能會引起對另一個元素Y的定義的修改。7.包：根據(jù)一定的分類原則對類進行劃分，是類的集合。8.對象：描述客觀世界中某個具體的實體，是類的實例。9.鏈接:用于表示對象間的關聯(lián)關系的一個實例。面向對象建模類類之之間關間關系的表示系的表示為了使系統(tǒng)能夠有效地映射問題域，需認識并描述對象之間的以需

8、認識并描述對象之間的以下下5 5種關系種關系：關聯(lián)組成(整體-部分結構)聚集(整體-部分結構)泛化依賴類1類1類2類2類3類3類4類4類5類5類6類6類7類7類8類8類9類9類10類10面向對象建模對象之間的幾種關系五種具體的關系常用以下概念進行總結對象的分類關系分類關系；對象之間的組成關系組成關系；對象屬性之間的靜態(tài)關系靜態(tài)關系；對象行為之間的動態(tài)關系動態(tài)關系OO方法運用一般-特殊結構、整體-部分結構、實例連接和消息連接描述對象之間的以上四種關系面向對象建模關聯(lián)和鏈鏈鏈是存在于兩個對象之間的關系，關聯(lián)關聯(lián)則是存在于兩于類之間的關系。對象是類的實例，鏈是關聯(lián)的實例。關聯(lián)描述的是規(guī)則，而鏈描述的

9、是事實。關聯(lián)和鏈有三種不同的形式：關聯(lián)聚集組成面向對象建模關聯(lián)和鏈 面向對象建模關聯(lián)一個完整的關聯(lián)定義包含三個部分, 即類之間的關聯(lián)直線和兩個關聯(lián)端點。關聯(lián)直線和關聯(lián)名稱定義了該關系的標志和目的。關聯(lián)端點定義了參與關聯(lián)的對象遵循的規(guī)則,關聯(lián)端點具有自已的屬性，如多重性、約束和角色。關聯(lián)端點關聯(lián)端點面向對象建模關聯(lián)名稱( (動詞動詞命名命名) )每個關聯(lián)上必須必須具有一個名稱，表示關聯(lián)的真實含義。關聯(lián)用一條無向線段表示，代表一種雙向關聯(lián)。關聯(lián)常以動詞形式命名動詞形式命名，表達兩類之間的動態(tài)活動，為消除名稱歧義，可以提供一個名稱方向(不是導航)。面向對象建模關聯(lián)名稱( (名名詞詞命名命名) )因為

10、關聯(lián)作用在類上，以名詞命名名詞命名關聯(lián)引出新的類考察可能具有的屬性(關聯(lián)的屬性)：學號課程號上課時間上課地點面向對象建模關聯(lián)類把關聯(lián)本身作為一個類,把關聯(lián)的屬性和操作加在關聯(lián)上面，稱為類和類的關聯(lián)類。面向對象建模關聯(lián)端點關聯(lián)端點的特征及屬性角色接口說明符可見性多重性定序約束限定符導航性可變性面向對象建模關聯(lián)角色每個關聯(lián)有兩個角色，也稱有兩個方向。角色是關聯(lián)中一端的類對另外一端的類呈現(xiàn)的職責一個角色可以由多個對象來扮演為了明確對象在關聯(lián)中的角色，可以為角色命名面向對象建模接口說明符類定義了許多操作，稱為類的接口。接口就是操作,而實現(xiàn)則被稱為方法。多個對象擁有相同操作但實現(xiàn)方法卻各不相同的特征稱為

11、多態(tài)性。面向對象建?？梢娦詫巧砑涌梢娦苑柨梢匀齻€級別上描述關聯(lián)端點的可見性- 私有 (Private)關聯(lián)端對象對關聯(lián)外部的任何對象都 是不可訪問的+ 公有 (Public)# 保護 (Protected)關聯(lián)端對象對關聯(lián)外部除另一端的子孫外的任何對象來說都是不可訪問的面向對象建模關聯(lián)多重性說明一個關聯(lián)的實例中有多少個相互連接的對象,用來表達對象個數(shù)的范圍特定值、無限定范圍或一組離散值。 1 (1) 0或1 (0.1) 很多 (0.n) 1個或很多 (1.n) 精確指定 (3)面向對象建模導航從一個類的對象可以導航到另一個類的對象。除非另有規(guī)定，否則導航是雙向的。但有些情況要限定單向導

12、航從學生對象以導航到教師對象，但從教師對象不需要識別學生對象。面向對象建模自身關聯(lián)自身關聯(lián)描述的是同一個類的對象之間的關系。面向對象建模整體-部分結構它描述對象之間的組成關系，即：一個對象是另一個對象的組成或部分?？陀^世界中存在許多這樣的現(xiàn)象，聚集聚集表示事物的部分整體關系較弱的情況組合組合表示事物的部分整體關系較強的情況聚集和組合是一種特殊的關聯(lián)聚集和組合是一種特殊的關聯(lián)( (具有關聯(lián)的所有特征具有關聯(lián)的所有特征) )面向對象建模聚集聚集定義了一種明確的等級關系，一組元素組成了一個更大、更復雜的單元。聚集中的對象必須有一個控制點，也就是一個控制對象，它是所有對象的接口，負責協(xié)調對象的行為。聚

13、集是關聯(lián)的子集，是關聯(lián)的特化，具有普通關聯(lián)之外的特征。面向對象建模聚集的特征聚集用于定義和保護對象配置的完整性。聚集定義了一種構造關系，從而把對象的集合看成一個統(tǒng)一的單元處理。聚集將其中的一個對象定義成控制對象為整個集合提供接口，為集合內部對象的行為起指導作用。即通過一個對象控制：依次向下傳播。面向對象建模聚集一個部分對象可以屬于多個整體對象一個部分對象可以屬于多個整體對象，并具有不同的生存周期。所屬關系是可以動態(tài)變化的。整體對象整體對象部分對象部分對象面向對象建模組成組成是聚集的一種特殊關系，是更強形式的聚集關系。在組合中成員對象的生命周期取決于整體的生命周期。整體不僅控制著成員對象的行為，

14、而且控制著成員對象的創(chuàng)建和解構。所以組合也稱為強聚集。面向對象建模組成組成組成表示事物的部分整體關系較強較強的情況。具有強的擁有關系,表示一個實體的分解。整體與部分的生命周期是一致的。一個對象在一個時間內只能是一個組合的一部分。整體要負責對它各個部分的處理及各個部分對象的創(chuàng)建與撤消。面向對象建模組 成考慮組成的部分整體關系，可以用整體移動時，部分是否跟隨移動來決定。如果整體及部分一起移動則為組合關系，否則為聚集關系。面向對象建模組成用部分對象類作為一種廣義數(shù)據(jù)類型定義整體對象類的一個屬性，一個部分對象只能屬于唯一的整體對象一個部分對象只能屬于唯一的整體對象，并與它同生同滅。如果一個采購定單被刪

15、除，那么采購訂單所包含的訂單項也隨之消除。(體現(xiàn)部分整體關系較強較強的情況)部分對象部分對象整體對象面向對象建模關聯(lián)、聚集和組成之間的關系關聯(lián)可以被精化模擬一種限制嚴格的關系：聚集聚集聚集還可以被進一步精化模擬限制更嚴格的關系：組成組成關聯(lián)關聯(lián):對象之間互相了解，以便能夠在一起工作。聚集聚集:保護配置的完整性如同一個單元在運作通過一個對象控制依次向下傳播組成組成:每部分只能是一個配置的成員該部分不能在配置之外存在面向對象建模聚集的語義聚集的目標是保護對象集合的完整性。聚集定義了一個單獨的控制點，該對象是控制對象，它指導聚集中所有其他對象的活動。對于控制點的任何指令，該集合都像一個單一對象一樣進

16、行工作。使用集合的程度越高,就越能節(jié)省時間，也減少了使用或改變聚集對象時可能發(fā)生的風險。隨著集合中對象和行為的增加，使用控制點和把整個集合作為一個單一單元來使用的方法降低了應用程序的復雜度和維護費用。面向對象建模聚集和組成的實現(xiàn)聚集和組成是設計層次不是實現(xiàn)方面的概念，找不到編碼意義上的等價物。面向對象建模泛化(繼承)如果類A具有類B的全部屬性和全部服務，而且具有自己特有的某些屬性或服務，則A叫做B的特殊類(子類)，B叫做A的一般類(超類)。類B類B類A類A面向對象建模泛化(繼承)泛化是對目的相同的各種對象的特性進行組織的過程。泛化是對許多對象共有特性的描述。泛化不是關聯(lián),所以不會使用關聯(lián)的任何

17、特征或規(guī)則。一般描述和具體描述之間的關系，具體描述建立在一般描述的基礎之上，并對其進行了擴展。具體描述與一般描述完全一致，具有其所有特性、成員和關系，并且包含補充的信息。面向對象建模與泛化有關的概念超類子類抽象類具體類判別式面向對象建模超類超類包含了兩個或更多目的相同對象的特征。水果和蘋果類是超類。水果水果蘋果蘋果西瓜西瓜桔子桔子國光蘋果國光蘋果黃元帥蘋果黃元帥蘋果面向對象建模子類子類包含了某種類型對象獨有的特征,這種類型的對象是被超類所定義的。一個類即可以是超類，同時又可以是其它超類的子類。蘋果是水果的子類，同時又是紅香蕉和黃梨蘋果的超類。水果水果蘋果蘋果西瓜西瓜桔子桔子國光蘋果國光蘋果黃元

18、帥蘋果黃元帥蘋果面向對象建模判別式判別式是一種屬性或規(guī)則,它描述如何為一個超類劃分子類描述如何為一個超類劃分子類的集合的集合。判別式的選擇取決于要解決的問題。面向對象建模判別式每個類都定義了一組特征，這些特征都有可能用來定義判別式。判別式用來作為如何區(qū)分超類的子類的規(guī)則。區(qū)分超類的子類至少有有六個標準：屬性類型屬性的取值范圍操作方法關聯(lián)鏈面向對象建模依賴依賴代表的是一種客戶提供者的關系。依賴性還可以代表先決條件。面向對象建模 依賴依賴(dependency)是一種使用關系其中一個類只是使用另一個類作為它的操作參數(shù)。從含有操作的類指向被該操作當做參數(shù)使用的類。面向對象建模依賴含義的細微差別UML

19、UML定義了定義了1717個依賴的構造型個依賴的構造型( (分為六組分為六組) )1. 類圖中的類和對象間的8個構造型依賴關系2. 應用到包之間的兩個構造型依賴關系3. 例之間的兩個構造型依賴關系4. 對象之間的交互建模時3個構造型5. 狀態(tài)機的語境中要用到的一個構造型(發(fā)送)6. 系統(tǒng)的元素組織成子系統(tǒng)和模型的語境中用到的一個構造型(跟蹤)面向對象建模接口的概念在軟件中，以清晰的關注分離來建造系統(tǒng)是很重要的，這使得在系統(tǒng)演化時改變系統(tǒng)的一部分不會影響和破壞系統(tǒng)的其余部分。重要的方法是清楚地描述系統(tǒng)的接縫，即在能夠獨立變化的那些部分之間畫出界線。 面向對象建模接口的定義接口是一組外部可訪問的操

20、作,用于為對象類或組件提供服務。接口只是某個類全部操作的一個子集，并不一定要包括類的所有操作。接口是類的變體接口是類的變體。根據(jù)定義，它只能擁有操作，不能擁有屬性。因此通過接口連接的類或部件之間的耦合是松散耦合。面向對象建模接口的圖形表示由于接口的記名變體表示形式使用了類的標準圖符，所以可以在此圖符的操作分隔區(qū)內列出接口的操作的定義。由于接口不得擁有屬性，所以接口的記名變體形式的屬性分隔區(qū)必須為空。車輛面向對象建模接口的名字和接口操作每個接口必須被指定一個名字，用以區(qū)分不同的接口。接口是類的變體，因此接口的名字就是類的名字。接口定義一個類提供給外界的運算，而不揭示具內在結構或具體實施。要用接口

21、時，一個具體的類必須對它作實施。USB接口USB接口USB打印機USB打印機USB掃描儀USB掃描儀USB硬盤USB硬盤面向對象建模在系統(tǒng)實現(xiàn)時，可以通過接口的定在系統(tǒng)實現(xiàn)時，可以通過接口的定義實現(xiàn)功能部件的替換或擴充。義實現(xiàn)功能部件的替換或擴充。面向對象建模接口的實現(xiàn)關系類和接口之間的關系被稱為實現(xiàn)。實現(xiàn)關系意味著接口中的操作都是公有的。實現(xiàn)關系可以連接的分類符包括接口和類，接口和部件以及用例和協(xié)同。其中，接口規(guī)定了類或部件的動態(tài)行為，用例規(guī)定了協(xié)同的動態(tài)行為。面向對象建模包一個最古老的軟件方法問題是：怎樣將大系統(tǒng)拆分成小系統(tǒng)。解決這個問題的一個思路是將許多類集合成一個更高層次的單位，形成一

22、個高內聚、低耦合的類的集合。這個思路被松散地應用到許多對象技術中。UML中這種分組機制叫包（Package）。在類圖中，包代表了一個子類圖。打開一個包，則會出現(xiàn)一個新的類圖編輯器。包名面向對象建模包的可見性類型包的可見性類型，表示對包外的元素該類是否可見。當目標語言為Java時，有以下四種選擇；當目標語言為C時，僅有前三種。公有包 public私有包 private受保護包 protected在構件內可見的包 package面向對象建模包的合法連接1.從一個包到一個包可以創(chuàng)建一個依賴關系、泛化關系連接。2.從一個包到一個類可以創(chuàng)建一個依賴關系和泛化關系連接。3.從一個包到一個注釋體可以創(chuàng)建一個

23、注釋連接；或者從一個注釋體到一個包可以創(chuàng)建一個注釋連接。基本實體基本實體節(jié)日節(jié)日面向對象建模如何繪制類圖第1步:找出對象類第2步:建立類之間的結構關系第3步:建立結構(關聯(lián))屬性第4步:分解出操作,分配到對象類第5步:畫出類圖(用例的類簇)建立結構關系建立結構屬性定義操作找出對象類繪制類圖面向對象建模第第1 1步步: :找出找出對對象象類類找出對象類的方法與類對應的常常是名詞或名詞短語名詞或名詞短語。根據(jù)用例描述列出名詞或名詞短語列表,綜合整理列表。根據(jù)用例描述,畫出交互順序圖交互順序圖,找出用例中的對象類。有三種類：邊界類:表示相關的行為控制類:關心復雜的行為(特征主要表達為通信)實體類:用

24、來描述復雜的數(shù)據(jù)結構(特征主要表達為關系)實體對象和控制對象相互交流共同實現(xiàn)用例面向對象建模找出對象類找出對象類: :實例實例各部門每月上報一次物料需求計劃物料需求計劃,采購部門采購部門進行物料需求計劃的物料合并生成采購計劃采購計劃,由財務部門和采購部門進行采購計劃的審核和批準,審核批準后由采購部門根據(jù)采購計劃選擇落實供應商供應商并生成采購訂單采購訂單以傳真形式向供應商下達采購訂單(擴展：網(wǎng)上發(fā)布訂單)物料需求計劃物料需求計劃采購計劃采購計劃供供應應商商采購訂單采購訂單面向對象建模找出對象類找出對象類: :實例實例 面向對象建模第第2 2步步: :建立建立類類之之間間的的關關系系在需求陳述中使

25、用描述性動詞動詞或動詞詞組動詞詞組,通常表示關聯(lián)關系。因此,在初步確定關聯(lián)時,大多數(shù)關聯(lián)可以通過直接提取需求陳述中的動詞詞組而得出。面向對象建模建立類之間的關系建立類之間的關系:實例實例各部門每月上報一次物料需求計劃,采購部門進行物料需求計劃的物料合并,制定生成采購計劃,由財務部門和采購部門進行采購計劃的審核和批準,審核批準后由采購部門根據(jù)采購計劃選擇落實供應商并生成采購訂單以傳真形式向供應商下達采購訂單(擴展：網(wǎng)上發(fā)布訂單)物料需求計劃物料需求計劃采購計劃采購計劃供應商供應商采購訂單采購訂單1 11.n1.n1 11.n1.n生成生成1 1選擇落實選擇落實0.n0.n0.n0.n1 1下達下

26、達面向對象建模第第3 3步步: :建立建立結構結構( (關聯(lián)關聯(lián)) )屬屬性性分析陳述中的描述性動詞或動詞詞組,考慮類的關聯(lián),建立結構(關聯(lián))屬性可以進一步細化和完善類的結構。例如:各部門上報物料需求計劃上報物料需求計劃時要考慮增加物料信息類。在生成訂單生成訂單時,就要考慮增加訂單項類。選擇供應商選擇供應商時,就要考慮增加供應商商品類。面向對象建模建立結構建立結構( (關聯(lián)關聯(lián)) )屬性屬性 面向對象建模第第4 4步步: :分解出操作分配到分解出操作分配到實實體體類類分解操作基本方法根據(jù)順序圖分解操作操作表格分解操作操作面向對象建模根據(jù)根據(jù)順順序序圖圖分解操作分解操作順序圖中的主要元素是對象和

27、消息。順序圖中的消息相當于源對象向目標對象發(fā)送了一條命令，此命令啟動了目標對象的一個動作。目標對象是消息的接收者,同時也是消息指定動作的擁有者(封裝)和執(zhí)行者。根據(jù)事件流描述畫出的順序圖列出了所有交互的對象,并且通過交互消息分解出所有對象的操作。面向對象建模表格分解操作表格分解操作 對象動作各部門采購部門物料需求計劃采購計劃供應商訂單生成采購計劃上報計劃分類合并生成創(chuàng)建計劃批準審核批準生成訂單獲取計劃項選擇生成創(chuàng)建訂單下達下達面向對象建模第第5 5步步: :畫畫出出類圖類圖( (用例的用例的類類簇簇) )完整的類圖包括:定義類的關聯(lián)(描述類之間的關系:ER)定義類屬性(DD)定義類操作優(yōu)化類圖 面向對象建模面向對象建模定定義類屬義類屬性和性和類類操作操作定義類的屬性和操作。屬性和操作是類的基本元素，它不是一次定義完整的，而是一個迭代的過程。盡量以封裝的概念去定義類的屬性和操作。面向對象建模確定確定屬屬性性 屬性分為基本的3類:鏈接屬性:用于構造類之間的結構狀態(tài)屬性:屬性值是狀態(tài)的各種標識對象特征屬性:諸如名字、重量、速度和顏色。一般來說,確定屬性的過程包含分析和選