统一建模语言UML轻松入门之基本概念

　　20 世纪80 年代，随着面向对象技术成为研究热点，先后出现了几十种面向对象软件开发方法。其中，Booch、OMT 和OOSE等方法得到了广泛认可。然而，采用不同方法进行建模不利于开发者之间交流。而UML则统一了Booch、OMT 和OOSE 表示方法，而且对其作了进一步发展。1997 年，UML 被国际对象组织OMG采纳为面向对象建模语言国际标准，它溶入了软件工程领域新思想、新方法和新技术。UML不限于支持面向对象分析与设计，还支持从需求分析开始软件开发全过程。数年来，UML凭借其简洁明晰表达方式、超凡脱俗表达能力，一路杀将出来，为业界所广泛认同！目前，在多数大型企业正规化开发流程中，开发人员普遍使用UML进行模型建立。作为一名软件开发人员，我们必须学会UML。因为UML就是那个统一"文字"，统一"度"、"量"、"衡"，不理解UML，作为软件设计统一王国国民，将是艰难而痛苦。

字串3

　　作曲家会将其脑袋中旋律谱成乐曲，建筑师会将其设计建筑物画成蓝图，这些乐曲、蓝图就是模型(Model)，而建构这些模型过程就称为建模(Modeling)。软件开发如同音乐谱曲及建筑设计，其过程中也必须将需求、分析、设计、实现、布署等各项工作流程构想与结果予以呈现，这就是软件系统建模。 字串1

　　那么为什么要建模呢？经典答案是：建立大厦和建立狗窝区别是建设狗窝不需要设计，要生产合格软件就要有一套关于体系结构、过程和工具规范。 字串9

　　OMG官方发布UML当前最高版本为2.0，可以从http://www.uml.org/上下载。 字串2

　　UML由图和元模型组成，图是语法，元模型是语义。UML主要包括三个基本构造块：事物（Things）、关系（Relationships）和图（Diagrams）。本次连载我们将对UML这些基本组成部分及UML工具和应用进行介绍，使读者对UML形成初步整体印象。在其后几次连载里，再以数个实例对这些内容逐步展开。

　　1.1 UML基本构造块

字串8

　　1.1.1事物 字串2

　　事物是是实体抽象化最终结果，是模型中基本成员，UML中包含结构事物、行为事物、分组事物和注释事物。 字串6

　　（1）结构事物（Structural things） 字串5

　　结构事物是模型中静态部分，用以呈现概念或实体表现元素，是软件建模中最常见元素，共有以下七种： 字串7

　　类（Class）：类是指具有相同属性、方法、关系和语义对象集合；

　　接口（Interface）：接口是指类或组件所提供服务（操作），描述了类或组件对外可见动作；

字串8

　　协作（Collaboration）：协作描述合作完成某个特定任务一组类及其关联集合，用于对使用情形实现建模； 字串1

　　用例（Use Case）：用例定义了执行者（在系统外部和系统交互人）和被考虑系统之间交互来实现一个业务目标；

字串6

　　活动类（Active Class）：活动类对象有一个或多个进程或线程。活动类和类很相象，只是它对象代表元素行为和其他元素是同时存在；

字串3

　　组件（Component）：组件是物理、可替换部分，包含接口集合，例如COM 、JAVA BEANS等；

字串4

　　结点（Node）：结点是系统在运行时存在物理元素，代表一个可计算资源，通常占用一些内存和具有处理能力。

字串9

　　（2）行为事物（Behavioral things） 字串2

　　行为事物指是UML模型中动态部分，代表语句里"动词"，表示模型里随着时空不断变化部分，包含两类：

字串9

　　交互（ineraction）：交互是由一组对象之间在特定上下文中，为达到特定目而进行一系列消息交换而组成动作；

　　状态机（state machine）：状态机由一系列对象状态组成。

字串6

　　（3）分组事物（Grouping things） 字串4

　　可以把分组事物看成是一个"盒子"，模型可以在其中被分解。目前只有一种分组事物，即包（package）。结构事物、动作事物甚至分组事物都有可能放在一个包中。包纯粹是概念上，只存在于开发阶段，而组件在运行时存在。

　　（4）注释事物（Annotational things）

字串2

　　注释事物是UML模型解释部分。 字串2

　　1.1.2关系

　　关系是将事物联系在一起方式，UML中定义了四种关系：

　　（1）依赖（Dependencies）：两个事物之间语义关系，其中一个事物发生变化会影响另一个事物语义； 字串9

　　（2）关联（Association）：一种描述一组对象之间连接结构关系，如聚合关系（描述了整体和部分间结构关系）； 字串9

　　（3）泛化（Generalization）：一种一般化-特殊化关系；

　　（4）实现(Realization) ：类之间语义关系，其中一个类指定了由另一个类保证执行契约。 字串2

　　1.1.3图 字串5

　　图是事物集合分类，UML中包含多种图：

　　（1）类图(Class Diagram)：类图描述系统所包含类、类内部结构及类之间关系；

字串2

　　（2）对象图(Object Diagram)：对象图是类图一个具体实例； 字串1

　　（3）包图（Package Diagram）：包图表明包及其之间依赖类图；

　　（4）组件图(Compoment Diagram，也称构件图)：组件图描述代码部件物理结构以及各部件之间依赖关系；

字串5

　　（5）部署图(Deployment Diagram)：部署图定义系统中软硬件物理体系结构；

字串2

　　（6）用例图(Usecase Diagram)：用例图从用户角度出发描述系统功能、需求，展示系统外部各类角色与系统内部各种用例之间关系；

字串4

　　（7）顺序图(Sequence Diagram)：顺序图表示对象之间动态合作关系； 字串8

　　（8）协作图(Collaboration Diagram)：合作图描述对象之间协作关系； 字串3

　　（9）状态图(Statechart Diagram)：状态图描述一类对象所有可能状态以及事件发生时状态转移条件； 字串6

　　（10）活动图(Activity Diagram)：活动图描述系统中各种活动执行顺序。

字串8

　　上述十种图可归纳为五类，如表1.1。

　　表1.1 UML图分类

类型	包含
静态图	类图、对象图、包图
行为图	状态图、活动图
用例图	用例图
交互图	顺序图、协作图
实现图	组件图、部署图

　　1.2 UML工具与应用 字串3

　　"工欲善其事，必先利于器"，为了有效利用UML，我们需要首先获得一个UML工具软件。

字串3

　　当前，业界使用最广泛UML建模工具为Rational Rose。Rational Rose中可实现正向（为模型产生相应代码）、逆向（从用户原来软件系统导出该系统模型）和双向工程（实现模型和代码之间循环工程），从而保证模型与代码高度一致。Rational Rose支持C 、Visual C 、Java、Smalltalk、Ada、Visual Basic、PowerBuilder等语言和开发工具，并能为CORBA 应用生成接口定义语言（IDL），为数据库应用生成数据库描述语言（DDL）等。另外，Rational Rose为团队开发和规范开发过程管理提供了良支持。 字串9

　　对于小规模应用，我们可以使用微软公司Office套件中Visio，其中提供了对UML各种图绘制支持。 字串1

　　从应用角度上来讲，面向对象系统设计一般需要完成如下工作：

字串1

　　（1）描述需求； 字串7

　　（2）根据需求建立系统静态模型； 字串5

　　（3）描述系统行为。 字串4

　　（1）和（2）中所建立模型是静态（采用用例图、类图、对象图、组件图和部署图等），是标准建模语言UML中静态建模机制；而（3）中所建立模型则表示执行时序列、状态或交互关系（以状态图、活动图、顺序图和协作图描述），是标准建模语言UML中动态建模机制。 字串4

　　由此可以看出，标准建模语言UML主要内容也可以归纳为静态建模机制和动态建模机制两大类。

字串9

　　此外，需要说明是，UML只是一种建模语言，它独立于具体建模过程。因此，利于它建模时，可遵循任何类型建模过程。尽管如此，UML作者们为我们推荐了RUP（Rational Unified Process）。RUP由Rational软件公司首创，其最重要特点有三：

字串4

　　（1）软件开发是由用例驱动；

字串7

　　（2）软件开发是以体系结构设计（Architectural Design）为中心；

　　（3）软件开发是个迭代过程。

字串6

　　RUP包括四个阶段，每个阶段又分为若干次迭代，每次迭代都有一个核心工作流，如图1.1所示。 字串7

　　图1.1 RUP流程

字串5