UML建模實例教程第3章-UML簡介

第3章UML簡介本章學習導航本章學習導航本章學習要點

UML的發(fā)展

UML的特點

UML的結構

UML的視圖

UML圖形符號

UML建?；玖鞒探ㄗh課時：8課時任務1

了解UML的基本概念，了解UML的發(fā)展歷程，理解UML的特點，并理解為什么選擇UML進行建模。

任務目標

分組教學法資料查詢法教學方法3.1.1UML的發(fā)展歷程二十世紀八十年代初期，開始了用不同的方法進行面向?qū)ο蟮姆治雠c設計。二十世紀九十年代中期，出現(xiàn)了第二代面向?qū)ο蠓椒?。GradyBooch和JamesRumbaugh在1994年10月共同合作把他們的工作統(tǒng)一起來，到1995年成為“統(tǒng)一方法（UnifiedMethod）”版本0.8。隨后，UM方法又吸納了IvarJacobson提出的用例（usecase）思想，到1996年，成為“統(tǒng)一建模語言”版本0.9。1997年1月，UML版本1.0被提交給OMG組織，作為軟件建模語言標準化的候選。發(fā)展歷程

UML（統(tǒng)一建模語言，UnifiedModelingLanguage）是一種建模語言，是第三代用來為面向?qū)ο笙到y(tǒng)的產(chǎn)品進行說明、可視化和編制文檔的方法。

UML的含義3.1.1UML的發(fā)展歷程3.1.1UML的發(fā)展歷程UML的版本及下載地址OMG官方發(fā)布的UML的當前最高版本為2.0，可以從http：///上下載；出于建模工具的選用，本書仍然采用UML1.4進行講解；2.1版沒有作為一個正式的版本獨立發(fā)布。3.1.1UML的發(fā)展歷程易于使用、表達能力強，進行可視化建模；與具體的實現(xiàn)無關，可應用于任何語言平臺和工具平臺；與具體的過程無關，可應用于任何軟件開發(fā)的過程；簡單并且可擴展，具有擴展和專有化機制，便于擴展，無需對核心概念進行修改；為面向?qū)ο蟮脑O計與開發(fā)中涌現(xiàn)出的高級概念提供支持，強調(diào)在軟件開發(fā)中對架構、框架、模式和組件的重用；與最好的軟件工程實踐經(jīng)驗集成；可升級，具有廣闊的適用性和可用性；有利于面對對象工具的市場成長。

UML的目標

UML不是一種可視化的程序設計語言，而是一種可視化的建模語言；UML不是工具或知識庫的規(guī)格說明，而是一種建模語言規(guī)格說明，是一種表示的標準；UML不是過程，也不是方法，但允許任何一種過程和方法使用它。理解UML3.1.2理解UML建模自1997年UML被OMG采納為面向?qū)ο蟮慕ＵZ言的國際標準以來，它不斷融入了軟件工程領域的新思想、新方法和新技術。UML不局限于支持面向?qū)ο蟮姆治雠c設計，還支持從需求分析開始的軟件開發(fā)的全過程。近年來，UML憑借其簡潔明晰的表達方式、超凡脫俗的表達能力，為業(yè)界所廣泛認同。目前，在多數(shù)軟件企業(yè)的正規(guī)化開發(fā)流程中，開發(fā)人員普遍使用UML進行模型的建立。作為一名軟件開發(fā)人員，我們必須學會UML，因為UML就象是統(tǒng)一的“文字”，統(tǒng)一的“度”、“量”、“衡”。

理解UML建模3.2UML的特點1．標準的表示方法

UML是一種建模語言，是一種標準的表示，而不是一種方法（或方法學）。2．與軟件開發(fā)的成功經(jīng)驗集成

UML和RUP在軟件開發(fā)過程中的“最佳拍檔”。3．UML的應用貫穿在系統(tǒng)開發(fā)的五個階段（1）需求分析（2）系統(tǒng)分析（3）系統(tǒng)設計（4）構造（5）測試UML的特點UML是一種建模語言，即軟件開發(fā)過程中各類人員交流和溝通的工具；RUP是一種軟件過程模型，是指導軟件開發(fā)過程的方法，詳見第11章；RationalRose是一種建模工具，完成UML模型繪制的一種工具課堂實踐1（1）比較UML和其他面向?qū)ο蟪绦蛟O計語言的區(qū)別。（2）理解UML和面向?qū)ο笏枷氲穆?lián)系。

操作提示（1）通過訪問OMG的官方網(wǎng)站http：//，了解UML的發(fā)展歷程。（2）訪問http：//，以小組的形式討論UML的基本特點。（3）收集UML的相關學習資源和學習網(wǎng)站。

操作要求任務2了解UML的基本事物及其特點，了解UML的關系，了解UML的視圖及其主要功能

。

任務目標分組教學法資料查詢法案例教學法教學方法3.3UML的結構

3.3.1UML的事物

（1）類（Class）：類是指具有相同屬性、方法、關系和語義的對象的集合。（2）接口（Interface）：接口是指類或組件所提供的服務（操作），描述了類或組件對外可見的動。（3）協(xié)作（Collaboration）：協(xié)作描述合作完成某個特定任務的一組類及其關聯(lián)的集合，用于對使用情形的實現(xiàn)建模。（4）用例（UseCase）：用例定義了參與者（在系統(tǒng)外部與系統(tǒng)交互的人或系統(tǒng)）和被考慮的系統(tǒng)之間的交互來實現(xiàn)的一個業(yè)務目標。（5）活動類（ActiveClass）：活動類的對象有一個或多個進程或線程?；顒宇惡皖惡芟嘞螅皇撬膶ο蟠淼脑氐男袨楹推渌脑厥峭瑫r存在的。（6）組件（Component）：組件是物理的、可替換的部分，包含接口的集合，例如COM+、JavaBean等。（7）結點（Node）：結點是系統(tǒng)在運行時存在的物理元素，代表一個可計算的資源，通常占用一些內(nèi)存和具有處理能力。

1-結構事物3.3.1UML的事物

行為事物指的是UML模型中的動態(tài)部分，代表語句里的“動詞”，表示模型里隨著時空不斷變化的部分，包含兩類：（1）交互（Interaction）：交互是由一組對象之間在特定上下文中，為達到特定的目的而進行的一系列消息交換而組成的動作。（2）狀態(tài)機（StateMachine）：狀態(tài)機由一系列對象的狀態(tài)組成。

2-行為事物可以把分組事物看成是一個“盒子”，模型可以在其中被分解。目前只有一種分組事物，即包（Package）。結構事物、動作事物甚至分組事物都有可能放在一個包中。包純粹是概念上的，只存在于開發(fā)階段。

3-分組事物注釋事物是UML模型的解釋部分。4-注釋事物3.3.2UML的關系

UML的關系是將UML的事物聯(lián)系在一起的方式，UML中定義了四種關系：（1）依賴關系（Dependency）：兩個事物之間的語義關系，其中一個事物發(fā)生變化會影響另一個事物的語義。（2）關聯(lián)關系（Association）：一種描述一組對象之間連接的結構關系，如聚合關系就描述了整體和部分間的結構關系。（3）泛化關系（Generalization）：一種一般化和特殊化的關系。（4）實現(xiàn)關系（Realization）：類之間的語義關系，其中的一個類指定了由另一個類保證執(zhí)行的契約。

UML的關系3.4UML的視圖

描述一個系統(tǒng)涉及到的許多方面，比如：功能性方面（它包括靜態(tài)結構和動態(tài)交互）、非功能性方面（定時需求、可靠性、展開性等）和組織管理方面（工作組、映射代碼模塊等）。完整地描述系統(tǒng)，通常的做法是用一組視圖反映系統(tǒng)的各個方面，每個視圖代表完整系統(tǒng)描述中的一個抽象，顯示這個系統(tǒng)中的一個特定的方面。

4+1視圖模型3.4.1用例視圖

用例視圖用于描述系統(tǒng)應該具有的功能集。用例視圖是從系統(tǒng)的外部用戶角度出發(fā)，對系統(tǒng)的抽象表示。用例視圖所描述的系統(tǒng)功能依靠于外部用戶或由另一個系統(tǒng)觸發(fā)激活，為用戶或另一個系統(tǒng)提供服務，實現(xiàn)用戶或另一個系統(tǒng)與系統(tǒng)的交互。系統(tǒng)實現(xiàn)的最終目標是提供用例視圖中描述的功能。用例視圖中可以包含若干個用例，用例用來表示系統(tǒng)能夠提供的功能（系統(tǒng)用法），一個用例是系統(tǒng)用法（功能請求）的一個通用描述。用例視圖是其他四個視圖的核心和基礎。

用例視圖3.4.2邏輯視圖

邏輯視圖可以揭示系統(tǒng)內(nèi)部的設計和協(xié)作狀況。邏輯視圖用來顯示系統(tǒng)內(nèi)部的功能是怎樣設計的，它利用系統(tǒng)的靜態(tài)結構和動態(tài)行為來刻畫系統(tǒng)功能。靜態(tài)結構描述類、對象和它們之間的關系等。動態(tài)行為主要描述對象之間的動態(tài)協(xié)作，當對象之間彼此發(fā)送消息給給定的函數(shù)時產(chǎn)生動態(tài)協(xié)作、一致性和并發(fā)性等性質(zhì)，以及接口和類的內(nèi)部結構都要在邏輯視圖中定義。在UML中，靜態(tài)結構由類圖和對象圖進行描述，動態(tài)行為用狀態(tài)圖、順序圖、協(xié)作圖和活動圖描述。

邏輯視圖3.4.3并發(fā)視圖

并發(fā)視圖用來顯示系統(tǒng)的并發(fā)工作狀況。并發(fā)視圖將系統(tǒng)劃分為進程和處理機方式，通過劃分引入并發(fā)機制，利用并發(fā)高效地使用資源、并行執(zhí)行和處理異步事件。除了劃分系統(tǒng)為并發(fā)執(zhí)行的控制線程外，并發(fā)視圖還必須處理通信和這些線程之間的同步問題。并發(fā)視圖所描述的方面屬于系統(tǒng)中的非功能性質(zhì)方面。并發(fā)視圖供系統(tǒng)開發(fā)者和集成者使用。它由動態(tài)圖（狀態(tài)圖、順序圖、協(xié)作圖、活動圖）和執(zhí)行圖（組件圖、部署圖）構成。

并發(fā)視圖3.4.4組件視圖

組件視圖用來顯示代碼組件的組織方式。它描述了系統(tǒng)的實現(xiàn)模塊和它們之間的依賴關系。組件視圖由組件圖構成。組件是代碼模塊，不同類型的代碼模塊形成不同的組件，組件按照一定的結構和依賴關系呈現(xiàn)。組件的附加信息（如：為組件分配資源）或其他管理信息（如：進展工作的進展報告）也可以加入到組件視圖中。組件視圖主要供開發(fā)者使用。

組件視圖3.4.5部署視圖

部署視圖用來顯示系統(tǒng)的物理架構，即系統(tǒng)的物理部署情況。如：計算機和設備以及它們之間的聯(lián)接方式，其中計算機和設備稱為結點。部署視圖還包括一個映射，該映射顯示在物理架構中組件是怎樣部署的。比如，在每臺獨立的計算機上，哪一個程序或?qū)ο笤谶\行。部署視圖提供給開發(fā)者、集成者和測試者。部署視圖課堂實踐2（1）通過學習小組討論和上網(wǎng)查詢資料形式完成。（2）UML的作用與工程設計和機械設計的繪圖標準進行比較。

操作提示（1）小組討論UML的結構包括哪些內(nèi)容。。（2）使用Word或其他繪圖工具繪制圖3-3所示的UML結構圖（3）依據(jù)工程/機械制圖中的三視圖概念，類比理解UML的視圖的思想。

操作要求3.5UML圖形符號

UML中的圖（Diagram）由圖片（Graph）組成，圖片是模型元素的符號化。把這些符號有機地組織起來形成的圖表示了系統(tǒng)的一個特殊部分或某個方面。

3.5.1用例圖用例圖用于顯示若干角色（actor）以及這些角色與系統(tǒng)提供的用例之間的連接關系

。

用例圖3.5.2類圖類圖用來表示系統(tǒng)中的類以及類與類之間的關系，它是對系統(tǒng)靜態(tài)結構的描述

。

類圖3.5.3對象圖&3.5.4狀態(tài)圖對象圖是類圖的變體。兩者之間的差別在于對象圖表示的是類的對象實例，而不是真實的類。對象圖是類圖的一個范例，它及時具體地反映了系統(tǒng)執(zhí)行到某處時，系統(tǒng)的工作狀況。

對象圖狀態(tài)圖是對類所描述事物的補充說明，它顯示了類的所有對象可能具有的狀態(tài)，以及引起狀態(tài)變化的事件

。

狀態(tài)圖3.5.5活動圖活動圖反映一個連續(xù)的活動流，活動圖常用于描述某個操作執(zhí)行時的活動狀況。

活動圖3.5.6順序圖順序圖用來反映若干個對象之間的動態(tài)協(xié)作關系，也就是隨著時間的流逝，對象之間是如何交互的

。

順序圖3.5.7協(xié)作圖協(xié)作圖和順序圖的作用一樣，反映的也是動態(tài)協(xié)作。除了顯示消息變化（稱為交互）外，協(xié)作圖還顯示了對象和它們之間的關系（稱為上下文有關）

。

協(xié)作圖3.5.8組件圖組件圖用來反映代碼的物理結構。代碼的物理結構用代碼組件表示。組件可以是源代碼、二進制文件或可執(zhí)行文件組件。

組件圖3.5.9部署圖部署圖用來顯示系統(tǒng)中軟件和硬件的物理架構。通常部署圖中顯示實際的計算機和設備（用結點表示），以及各個結點之間的關系（還可以顯示關系的類型）。每個結點內(nèi)部顯示的可執(zhí)行的組件和對象清晰地反映出哪個軟件運行在哪個結點上。組件之間的依賴關系也可以顯示在部署圖中。

部署圖3.5.10UML2.0新特性

語言定義精確程度提高改良的語言組織重點改進大規(guī)模的軟件系統(tǒng)模型性能對特定領域的改進的支持全面的合并，合理化、清晰化各種不同的模型概念UML2.03.6UML建模流程

建模流程課堂實踐3（1）通過學習小組討論和上網(wǎng)查詢資料形式完成。（2）本書仍以UML1.4為例進