java課件omt新04關(guān)系建模

第四章關(guān)系建模關(guān)聯(lián)泛化依賴關(guān)系建模方法設(shè)計(jì)原則關(guān)系概述關(guān)系：描述元素之間的關(guān)系；而關(guān)系本身也是元素。主要有三種關(guān)系：關(guān)聯(lián)association泛化generalization依賴dependence關(guān)聯(lián)概述關(guān)聯(lián)表示類間靜態(tài)的結(jié)構(gòu)關(guān)系。關(guān)聯(lián)是一種關(guān)系，同時(shí)也是一種類元。關(guān)聯(lián)的一個(gè)實(shí)例被稱為一個(gè)鏈(link)，一個(gè)鏈?zhǔn)且粋€(gè)元組(tuple)。一個(gè)元組有兩個(gè)以上的值，每個(gè)端(end)對(duì)應(yīng)一個(gè)值，每個(gè)值都是關(guān)聯(lián)端類型的一個(gè)實(shí)例。元組的多個(gè)端的組合是不重復(fù)的。關(guān)聯(lián)確定了類型的實(shí)例之間的語(yǔ)義關(guān)系。一個(gè)關(guān)聯(lián)至少有兩個(gè)端，每個(gè)端連接到一個(gè)類型。一個(gè)關(guān)聯(lián)的多個(gè)端可連接到同一個(gè)類型上。在一個(gè)端上，如果一個(gè)實(shí)例存在的話，要求被關(guān)聯(lián)的另一端的零個(gè)或多個(gè)實(shí)例也必須存在。關(guān)聯(lián)是一種非定向的關(guān)系，盡管關(guān)聯(lián)可說(shuō)明導(dǎo)向性。鏈與關(guān)聯(lián)關(guān)聯(lián)關(guān)系二元binary關(guān)聯(lián)、n元(n-ary)關(guān)聯(lián)語(yǔ)法：實(shí)線連接加說(shuō)明命名：名稱及方向，區(qū)分多個(gè)關(guān)聯(lián)的性質(zhì)(關(guān)聯(lián)的角色)。角色role：關(guān)聯(lián)中的一方對(duì)于另一方的職責(zé)的識(shí)別和命名多重性multiplicity：對(duì)象之間定量的結(jié)構(gòu)關(guān)系。關(guān)聯(lián)的多重性傳統(tǒng)的多重性有3種形式：“1對(duì)1”、“1對(duì)多”、“多對(duì)多”。其中，“多對(duì)多”包含了“1對(duì)多”作為其特殊情形，而“1對(duì)多”包含了“1對(duì)1”作為特例。關(guān)聯(lián)端的多重性可缺省，缺省情況下為“*”，即0個(gè)到多個(gè)，而且是不重復(fù)的。用術(shù)語(yǔ)可表示為一個(gè)Set集合。如何確定一個(gè)關(guān)聯(lián)的多重性？對(duì)于二元關(guān)聯(lián)<A,B>來(lái)說(shuō)，先確定一端類元A的任意一個(gè)實(shí)例，然后斷定所關(guān)聯(lián)的另一端B可能有多少實(shí)例，表示為B端的多重性。盡可能確切描述，避免“多”的情形。多重性聚集（1）關(guān)聯(lián)種類有3種：非聚集：無(wú)菱形共享聚集：空心菱形，各部分對(duì)象的生命期獨(dú)立于整體復(fù)合聚集：實(shí)心菱形，各部分對(duì)象的生命期受限于整體聚集aggregation：一種特殊的關(guān)聯(lián)，表示部分和整體關(guān)系，即has-a或has-many關(guān)系復(fù)合composite：整體對(duì)象負(fù)責(zé)其各部分對(duì)象的生存和存儲(chǔ)區(qū)分兩種聚集形式聚集（2）復(fù)合composite：一種“強(qiáng)”聚集aggregation形式，區(qū)分復(fù)合對(duì)象和部分對(duì)象；一個(gè)部分對(duì)象在特定時(shí)刻只能被包含在一個(gè)復(fù)合對(duì)象中；且該復(fù)合對(duì)象“獨(dú)占”各部分。當(dāng)整體對(duì)象撤銷時(shí)，其各部分對(duì)象也撤銷。有三種不同方式來(lái)表示復(fù)合關(guān)系。關(guān)聯(lián)與性質(zhì)關(guān)聯(lián)導(dǎo)向性從一端能方便到達(dá)另一端可導(dǎo)向不可導(dǎo)向非確定自關(guān)聯(lián)關(guān)聯(lián)類（1）一個(gè)關(guān)聯(lián)類(AssociationClass)是表示關(guān)聯(lián)的一個(gè)類，它不僅連接一組類元，而且可定義關(guān)聯(lián)自身的一組性質(zhì)和操作。表示一個(gè)關(guān)聯(lián)類：將該類與關(guān)聯(lián)用虛線連接，而且使類名與關(guān)聯(lián)的名字相同。關(guān)聯(lián)類（2）把一個(gè)“多對(duì)多”關(guān)聯(lián)類轉(zhuǎn)換為一個(gè)普通類。兩者語(yǔ)義大致相同，但并不完全相同。關(guān)聯(lián)類的本質(zhì)仍是二元組，有這樣一個(gè)限制作用，同一個(gè)人加入同一個(gè)團(tuán)體只能有1次，所以加入時(shí)間只能有1個(gè)值。而后者則沒(méi)有這樣的限制，同一個(gè)人可多次加入同一個(gè)團(tuán)體，這導(dǎo)致可能有多個(gè)不同的加入時(shí)間。限定關(guān)聯(lián)一個(gè)限定符包含了一個(gè)或多個(gè)屬性，限定符的一個(gè)實(shí)例包含每個(gè)屬性的一個(gè)值，稱為限定符實(shí)例。給定一個(gè)對(duì)象(如一個(gè)Consortium對(duì)象)和一個(gè)限定符實(shí)例(一個(gè)SeqNo)，在關(guān)聯(lián)的另一端的對(duì)象數(shù)量就受到限制(如Person)，其多重性通常為“0..1”。多元關(guān)聯(lián)3元關(guān)聯(lián)和一個(gè)關(guān)聯(lián)類三元關(guān)聯(lián)的一個(gè)實(shí)例是一個(gè)三元組。多重性如何確定？限定兩方都唯一時(shí)，檢查第三方關(guān)聯(lián)端的修飾符{subsets<性質(zhì)名>}說(shuō)明該端是指定性質(zhì)的一個(gè)子集。{redefines<端名>}說(shuō)明該端是指定端的重定義/<端名>說(shuō)明該端是一個(gè)派生的關(guān)聯(lián)端，往往與{union}相關(guān)。{union}說(shuō)明該端是其多個(gè)子集合構(gòu)成的一個(gè)派生并集。{ordered}該端的多個(gè)元素是一個(gè)有序集合。{bag}該端表示一個(gè)集聚，其中同一個(gè)元素可出現(xiàn)多次。{sequence}或{seq}該端表示一個(gè)序列，即一個(gè)有序的bag。缺省情況下一個(gè)關(guān)聯(lián)端的集聚類型是一個(gè)集合{set}。泛化概述較一般的元素(超類)和較特殊的元素(子類)之間的關(guān)系。語(yǔ)法：實(shí)線空心箭頭從子類到超類語(yǔ)義：子類is-a-kind-of超類。子類對(duì)象可替代超類對(duì)象；子類繼承超類特征且可增加新特征；子類操作的基調(diào)與超類相同時(shí)，子類可改寫(xiě)(override)超類的實(shí)現(xiàn)。根類/基類----葉子類單繼承---多繼承泛化的反義詞是特化specialization泛化的表示特征的繼承與擴(kuò)展泛化的用途概念表述：要表述一個(gè)概念，往往要用“是一種什么”來(lái)說(shuō)明。

特征重用：子類的對(duì)象繼承其超類的性質(zhì)和操作，但子類并不重復(fù)描述這些特征。子類中僅描述擴(kuò)展的新特征，而超類中的特征能被其所有子類共享和重用。

抽象設(shè)計(jì)：基于泛化關(guān)系的多態(tài)性是抽象設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。抽象設(shè)計(jì)與具體設(shè)計(jì)對(duì)立，在高層的抽象的級(jí)別上建立行為特征和行為規(guī)范，為低層的具體的設(shè)計(jì)提供一個(gè)統(tǒng)一的框架。主要是兩方面的多態(tài)性：引用類型的多態(tài)性和操作調(diào)用的多態(tài)性。關(guān)系環(huán)在兩個(gè)類之間是否可同時(shí)存在泛化和關(guān)聯(lián)兩種關(guān)系？關(guān)系環(huán)的例子泛化集一個(gè)泛化集包含一組泛化關(guān)系，針對(duì)同一個(gè)一般性類元，提供了一種分類方式，得到了一組子類型劃分泛化集的屬性一個(gè)泛化集有兩個(gè)重要屬性：isDisjoint和isCoveringoverlapping&disjoint：相交&不相交，缺省相交plete&complete；不完全&完全，缺省不完全泛化集的例子單繼承和多繼承如果一個(gè)子類只有一個(gè)直接的超類，這就是一個(gè)單繼承。反之，如果一個(gè)子類具有多個(gè)直接的超類，就是一個(gè)多繼承，也稱為多重繼承。C++語(yǔ)言允許類之間有多重繼承，即一個(gè)子類可有多個(gè)直接的超類。Java語(yǔ)言不允許類的多重繼承，但支持接口的多重繼承。UML支持類的多重繼承。如何將多繼承轉(zhuǎn)變?yōu)閱卫^承？依賴概述兩個(gè)命名元素之間的一種定向關(guān)系；一個(gè)是依賴元素作為client，另一個(gè)是獨(dú)立元素作為supplier；依賴元素取決于獨(dú)立元素的規(guī)范或?qū)崿F(xiàn)；若獨(dú)立元素改變，則依賴元素也需隨之改變使用一種常見(jiàn)的依賴關(guān)系，表示client元素為其完整的實(shí)現(xiàn)或操作而需要supplier元素提供部分實(shí)現(xiàn)或操作。最常見(jiàn)的形式是類A的某個(gè)操作的形參類型是類B，那么A依賴B。使用關(guān)系通常采用構(gòu)造型?use?來(lái)表示使用的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)造型?call?表示一個(gè)操作調(diào)用另一個(gè)操作。在表示時(shí)，這種關(guān)系往往擴(kuò)大到包含操作的類：一個(gè)“源”操作調(diào)用一個(gè)“目標(biāo)”操作，表示為一個(gè)“源”類中的一個(gè)操作調(diào)用了“目標(biāo)”類中的某個(gè)操作。?create?說(shuō)明client類元?jiǎng)?chuàng)建supplier類元的實(shí)例。?instantiate?說(shuō)明在client中的某個(gè)操作創(chuàng)建supplier類元的實(shí)例。?responsibility?說(shuō)明一個(gè)元素對(duì)其他元素提供某種約定或義務(wù)。?send?表示一個(gè)源操作發(fā)送一個(gè)信號(hào)，源是一個(gè)操作，目標(biāo)是一個(gè)信號(hào)。實(shí)現(xiàn)概述一種特殊的抽象關(guān)系，supplier端是一組建模元素作為規(guī)范，而client端表示規(guī)范的一種實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)主要用于對(duì)逐步細(xì)化、優(yōu)化、轉(zhuǎn)換、模板、模型合成、框架復(fù)合等進(jìn)行建模。注意，實(shí)現(xiàn)的含義并沒(méi)有嚴(yán)格定義，而只是隱含著某建模語(yǔ)境更細(xì)化或更詳細(xì)的描述。如何表示實(shí)現(xiàn)關(guān)系？一般不用構(gòu)造型，而采用虛線和三角箭頭，從實(shí)現(xiàn)元素指向被實(shí)現(xiàn)的規(guī)范元素。類型類和實(shí)現(xiàn)類UML模型中，被實(shí)現(xiàn)的規(guī)范不一定都是接口，一個(gè)類也可描述規(guī)范。?type?類被稱為“類型類”，指定某一領(lǐng)域的一組對(duì)象，也包括作用于這些對(duì)象上的一組操作，也可定義屬性和關(guān)聯(lián)，但未定義這些對(duì)象的物理實(shí)現(xiàn)。?implementationClass?類被稱為“實(shí)現(xiàn)類”，以某種編程語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)，如C++、Java。對(duì)于一個(gè)類元(一般是類型類)，如果一個(gè)實(shí)現(xiàn)類提供了該類元定義的所有操作，而且具有類元操作所規(guī)范的相同行為，該類就實(shí)現(xiàn)了這個(gè)類元。一個(gè)實(shí)現(xiàn)類可實(shí)現(xiàn)多個(gè)不同的類型。類型類與實(shí)現(xiàn)類對(duì)依賴的討論假設(shè)類A是類B的泛化，兩者之間是否可能還有依賴關(guān)系？假設(shè)類A與類B之間存在關(guān)聯(lián)關(guān)系，兩者之間是否可能還有依賴關(guān)系？關(guān)系建模方法確定泛化關(guān)系最重要，因?yàn)樗墙⒏拍畹幕A(chǔ)。區(qū)分泛化和特化的不同目的。泛化的目的是提取抽象，自下而上建立一般性的概念；特化的目的是具體化，自上而下建立特殊性的概念。對(duì)泛化建模在一組類中，分析兩個(gè)和兩個(gè)以上的類的共同職責(zé)、性質(zhì)和操作；抽象為一個(gè)更一般的類，并確定泛化關(guān)系；確定一般類的性質(zhì)和操作。對(duì)于特化關(guān)系，一般按照以下步驟進(jìn)行分析和建模：在已有的一組類中尋找最具體的一個(gè)類作為其一般類；建立該類的一個(gè)子類；確定子類特有的性質(zhì)和操作；確定需要重定義的性質(zhì)和操作。對(duì)關(guān)聯(lián)建模數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)：如果兩個(gè)類的對(duì)象之間有導(dǎo)航，則建立關(guān)聯(lián)。行為驅(qū)動(dòng)：如果一個(gè)類需要與其它類交互，而且這種關(guān)系在交互之前就存在，則建立關(guān)聯(lián)。說(shuō)明關(guān)聯(lián)的名字、關(guān)聯(lián)端的角色名字、以及多重性。若關(guān)聯(lián)的一端有明顯的整體結(jié)構(gòu)，而另一端是其組成部分，則建立聚集關(guān)系。進(jìn)一步確定關(guān)聯(lián)端的導(dǎo)向性、關(guān)聯(lián)類、限定符，以及其他修飾符。對(duì)依賴建模類A中的某操作有一個(gè)形參類型為類B，那么A依賴B。注意：依賴和泛化都是有方向的，而關(guān)聯(lián)不同。關(guān)系建模提示僅當(dāng)被建模的關(guān)系不是關(guān)聯(lián)或泛化關(guān)系時(shí)，才考慮依賴關(guān)系。僅當(dāng)表示“is-a-kind-of”或者“isa”關(guān)系時(shí)，才使用泛化關(guān)系。如果兩個(gè)類之間已存在泛化或關(guān)聯(lián)關(guān)系，隱含著存在依賴關(guān)系，而且不需要表示。避免可能的多重繼承，一般可用聚集來(lái)替代避免泛化的循環(huán)。因?yàn)榉夯P(guān)系是有向無(wú)環(huán)圖。描述對(duì)象間的結(jié)構(gòu)關(guān)系應(yīng)以關(guān)聯(lián)為主。不良設(shè)計(jì)的7種現(xiàn)象僵硬：很難加入新功能，新加入的模塊會(huì)波及其他，而且范圍越來(lái)越大，最后不得不放棄。脆弱：與僵硬共存，修改某個(gè)地方卻導(dǎo)致不相關(guān)的其他地方發(fā)生故障，而且難以預(yù)料。低復(fù)用：發(fā)現(xiàn)某個(gè)模塊希望能被復(fù)用，進(jìn)一步卻發(fā)現(xiàn)要依賴一大堆沒(méi)用的或不明確的東西，以至于很難把可復(fù)用部分隔離開(kāi)來(lái)，最后還得放棄復(fù)用。高粘度：對(duì)設(shè)計(jì)的更改違背了原始設(shè)計(jì)的意圖和框架，僅考慮眼前利益，只做權(quán)宜之計(jì)，缺乏長(zhǎng)遠(yuǎn)打算，最終導(dǎo)致設(shè)計(jì)方案難以經(jīng)受長(zhǎng)久考驗(yàn)而失敗。無(wú)端復(fù)雜性：即過(guò)度設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)人員試圖預(yù)測(cè)將來(lái)可能的變化，從而設(shè)計(jì)了過(guò)多的當(dāng)前無(wú)用的元素，這些偶然性的元素卻導(dǎo)致不必要的復(fù)雜性，使軟件難以維護(hù)。無(wú)端復(fù)制：團(tuán)隊(duì)中多人出于自己的目的復(fù)制了相同的代碼，而后各自修改一部分，使大量代碼重復(fù)但略有差別，當(dāng)在一個(gè)地方發(fā)現(xiàn)bug而其它地方也存在相同bug時(shí)，卻難以集中修復(fù)?；逎杭措y以理解，不能明確表達(dá)其意圖。開(kāi)始的設(shè)計(jì)往往清晰易懂，但隨著工程進(jìn)行，不斷添加新功能，越來(lái)越難以理解，使軟件難以維護(hù)。面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的5個(gè)原則SOLIDSRP：TheSingleResponsibilityPrinciple，單一職責(zé)原則。一個(gè)類應(yīng)僅有一個(gè)改變的理由。OCP：TheOpen/ClosedPrinciple，開(kāi)閉原則。不應(yīng)修改已有的類，而應(yīng)擴(kuò)展一個(gè)類。LSP：TheLiskovSubstitutionPrinciple，里氏替換原則。子類對(duì)象能隨時(shí)隨地替換其超類。ISP:TheInterfaceSegregationPrinciple，接口分離原則。一個(gè)客戶程序只需關(guān)注自己所需要的接口。DIP:TheDependencyInversionPrinciple，依賴倒置原則。依賴抽象而不依賴細(xì)節(jié)。單一職責(zé)原則SRP“一個(gè)設(shè)計(jì)元素只做一件事”。當(dāng)你要改變一個(gè)類時(shí)，只能有一個(gè)理由開(kāi)/閉原則OCP“模塊應(yīng)對(duì)擴(kuò)展開(kāi)放，對(duì)更改關(guān)閉”“對(duì)擴(kuò)展開(kāi)放”。這意味著模塊的行為可擴(kuò)展。當(dāng)需求改變時(shí)，我們可對(duì)模塊進(jìn)行擴(kuò)展，使其具有滿足那些改變的新行為，使軟件具有適應(yīng)性和靈活性?！皩?duì)更改關(guān)閉”。對(duì)模塊行為進(jìn)行擴(kuò)展時(shí)，不應(yīng)改動(dòng)已有模塊，使軟件具有一定的穩(wěn)定性和延續(xù)性?？傊?dāng)我們需要擴(kuò)展新功能時(shí)，應(yīng)編寫(xiě)新的代碼，而不應(yīng)更改已有的代碼。開(kāi)/閉原則OCP（2）對(duì)于OCP原則，抽象是關(guān)鍵。對(duì)可變性進(jìn)行封裝的原則(PrincipleofEncapsulationofVariation，簡(jiǎn)稱EVP)。其核心思想是“找到系統(tǒng)中的可變因素，將其封裝起來(lái)”。EVP有兩個(gè)要點(diǎn)：一種可變性不應(yīng)散落在代碼的很多角落，而應(yīng)封裝到一個(gè)對(duì)象中。一種可變性與另一種可變性不能混雜在一起。里氏替換原則LSPLSP專門(mén)針對(duì)泛化關(guān)系設(shè)計(jì)的合理性?！芭缮愅ㄟ^(guò)其基類的接口必須可用，而用戶無(wú)需知其差別”。子類型的對(duì)象必須能隨時(shí)隨地替換其基類型接口分離原則ISP為客戶程序提供盡可能“小”的單獨(dú)的接口。依賴倒置原則DIP細(xì)節(jié)應(yīng)依賴抽象，而抽象不應(yīng)依賴細(xì)節(jié)小結(jié)（1）關(guān)系建模是結(jié)構(gòu)建模中的難點(diǎn)和重點(diǎn)。UML模型中的基本關(guān)系包括關(guān)聯(lián)、泛化和依賴。一個(gè)關(guān)聯(lián)是一組鏈(link)的抽象，每一個(gè)鏈都是一個(gè)二元組或多元組，其中每一個(gè)值都是特定類型的一個(gè)實(shí)例。關(guān)聯(lián)的命名表示了作為類元的抽象，關(guān)聯(lián)端的名字表示了關(guān)聯(lián)中各端所扮演的不同角色。關(guān)聯(lián)的多重性表示了對(duì)關(guān)聯(lián)端的定量約束。聚集是表示整體和部分概念