从UML说起

Posted 2021-05-03 小许的技术人生

UML全称Unified Modeling Language（统一建模语言），它始于1997年的一个OMG标准，是一个支持模型化和软件系统开发的图形化语言，为软件开发的所有阶段提供模型化和可视化支持.

UML在消化、吸收、提炼至今存在的所有软件建模语言的基础上提出的，突破了软件的限制，广泛吸收了其他领域的建模方法，并根据建模的一般原理，结合了软件的特点，具有坚实的理论基础和广泛性。

笔者认为，UML的优势在于辅助软件从业人员进行业务分析和流程梳理，尤其对复杂业务流程下的场景帮助较大。

结构建模 

结构建模具有捕捉静态的功能，包括：类图 、包图 、组件图 、部署图  

类图

类图的作用是描述程序中类的信息及各个类之间的关系，一般用于详细设计过程。描述每一个类的详细信息，包括变量，和方法 描述系统中各模块类之间的关系 类之间的关系。关系由强到弱依次为：

• 泛化（Generalization）：继承关系。是耦合最强的一种关系。

• 实现（Realization）：针对接口的实现而言。 

• 组合(Composition) ：是一种更强的聚合关系。同样表示组合和局部的关系，但是组合中部分与整体的生命周期是强绑定在一起的，而聚合中局部可以脱离整体独立存在。例如 身体与手的关系是组合关系。
  

• 聚合（Aggregation）：是一种更强的关联关系。聚合表示的是整体与部分的关系。例如雁群和大雁的关系。在面向对象语言中，表现为构造函数内参数的引用。 

• 关联（Association) ：是一种更强的依赖关系。在面向对象语言中，表现为实例变量的引用。

• 依赖(Dependency)：最弱的一种关系。一般表现为方法参数级别的引用。

组件图

组件图适用于基于组件的开发模式，它通过组件，及组件的接口、端口来表达组件的构成及其关系。组件图通过接口、端口的方式来表达组件间的连接，很形象的表达出一个组件可以被另一个提供了相同接口的组件替换。组件图比较适用于 SOA 架构、微服务架构的表达，描述整个系统的结构以及子系统间的通讯方式，或者表达一些基础设施，比如脚手架，消息中间件等等。 它包含的要素 ：

• 组件（component） 

• 提供接口 (provided interfaces）

• 需求接口（required interfaces） 

• 端口 （port） 

• 连接器（ connector） 

部署图

部署图描述的是系统运行时的结构，展示了硬件的配置及其软件如何部署到网络结构中。一个系统模型只有一个部署图，部署图通常用来帮助理解分布式系统 。包含的要素：

• 结点（Node）：是存在与运行时的代表计算机资源的物理元素，可以是硬件也可以是运行其上的软件系统，比如64主机、Windows server 2008操作系统、防火墙等

• 实体（Artifact）：软件开发过程中的产物，包括过程模型、源代码、可执行程序、设计文档、测试报告、需求原型、用户手册等等。 

• 连接（Association）： 结点之间的连线表示系统之间进行交互的通信路径，这个通信路径称为连接（Association）

• 结点容器（Node as Container）：结点（Node）可以包含物件（Artifact）。  

行为建模

描述了在系统中的相互作用，代表之间的交互的结构图，行为建模显示系统的动态性质。包括用例图、活动图/泳道图 、时序图/交互图 、状态图。

用例图

用例图描述了系统提供的一个功能单元，一般用于需求分析的最初阶段。 可以让使用者清楚的理解这个软件到底能提供什么功能，是不是满足自己的需求 另外一方面对应开发者来说，可以更好地理解需求，从而能更好的去实现这些需求。因此用例图是一种非常有用的分析建模工具。

用例图主要有六个元素。

• 参与者(Actor) 。参与者是系统外部的，可以是用户、定时器、其他系统。

• 用例(Use Case) ：系统提供的功能。

• 关联关系(Association) ：参与者和用例或用例之间的依赖关系。

• 包含关系(Include) ：一个用例可以进一步分解为多个子用例，以达到复用。

• 扩展关系(Extend)：一个用例在满足某些条件时会扩展出其他的用例。

• 泛化关系(Generalization)：一个用例可能有多种实现逻辑，在面向对象中表现为继承。

状态图

UML 状态图主要用于描述对象具有的各种状态、状态之间的转换过程以及触发状态转换的各种事件和条件。主要用于涉及复杂的状态流转的模型的分析设计 UML 状态图描述了一个状态机，可以被定义为一台机器，它定义了一个对象，这些状态控制外部或内部事件的不同状态。要素 :

• 源状态：即受转换影响的状态 

• 目标状态：当转换完成后对象的状态

• 触发事件：用来为转换定义一个事件，包括调用、改变、信号、时间 

• 监护条件：布尔表达式，决定是否激活转换 

• 动作：转换激活时的操作

  
  

时序图

UML时序图，应该是应用最广泛的一种工具了。它是一种详细表示对象之间以及对象与参与者实例之间交互的图，它由一组协作的对象（或参与者实例）以及它们之间可发送的消息组成，它强调消息之间的顺序。被广泛使用于设计阶段 详细而直观地表现了一组相互协作的对象在执行一个（或少量几个）用例时的行为依赖关系，以及操作和消息的时序关系。 要素 如下：

• 角色：系统外部，可以是人、及其甚至其他的系统或者子系统

• 对象（Object）：描述参与交互的实体。 

• 生命线（Lifeline）：一条垂直虚线，表示对象在一段时间内的存在 

• 激活（Activation）：表示一个对象直接或通过从属操作完成操作的过程。通过一个窄长的矩形来表示 

• 消息（Messages）：对象之间的通信

• 组合片段（Combined Fragment）：这部分是序列图中使用最不规范的点，也是体现技术人员专业性的点。它可以描述几种关系：