代码的设计图纸——UML(下）

Posted 2021-04-17 embed linux share

UML建模在工程开发中，不止程序员可以用于做软件程序设计，而且产品经理也常常使用它来做软件需求分析。它本身的语法复杂度不高，新手经过一段时间的系统练习，很快可以熟悉使用。当软件需求者和软件开发者共同遵循这一套标准时，无疑可以大幅降低沟通成本，提高生产效率。

在UML建模的语法体系中，主要分为两大类的设计图，分别是结构性、行为性。在这两大类图之下又有进一步的细分，但是本文侧重于介绍在软件设计中最关键的类图。

类图

UML类图面向对象编程的核心，它主要把真实系统中的对象抽象成类后，进一步描述对象(类)之间的关系。常见的有以下几种关系:继承(Generalization)、实现(Realization)、关联(Association)、聚合(Aggregation)、组合(Composition)、依赖(Dependency)。其中有一些资料又把"继承"叫做"泛合"、"聚合"叫做"合成"，"实现"叫做"接口"，大家清楚是指同一种关系即可。

这六种关系的图示方法比较接近，初学者容易混淆，这里以近几年比较火热的RTOS为例，来介绍一下这些基本图示法。

                                      UML类图图示样例

我们看"RTOS"那个矩形框，它就是代表了一个对象(类)，类图有三个部分，第一部分是类的名称，第二部分指类的特性，一般就是字段和属性。第三部分是类的操作，通常是行为或者方法。在类图中，不同的符号有不同的含义，'+'表示public属性，'-'表示private属性，'#'表示protrcted属性。在C语言中，习惯用结构体来替代面向对象中的类，而结构体中没有区别这些属性，也可以认为结构体里面全部都是public属性。

                                                

分析一下"RTOS"矩形框里面的内容，我们知道RTOS最重要的属性就是实时性和可靠性，它最关键的行为就是在合理的场景下进行任务调度。那么这几个要素就构成了"RTOS"这么一个对象。

依赖关系

注意左上角的"编程语言"和"硬件平台"矩形框，要知道，任何RTOS都不是凭空而来的，它需要编程语言来翻译完成相关逻辑运算。同时借助硬件平台作为运行载体，才能在实际生产环境中完成它的功能。因此它们之间是一个依赖关系，用虚线箭头来表示。

继承关系

这里列举几种目前比较主流的RTOS，分别是:µC/OS-ii/iii、FreeRTOS、VxWorks、RTThread。它们都满足实时性强、安全可靠的要求。虽然它们本质上都是RTOS，但是在垂直领域又各有各的优势和特点。因此它们与RTOS之间是一种继承关系。继承关系用空心三角形+实线来表示。

组合关系

再看左下角的µC/FS，它是Micriµm公司的软件，通常搭载在µC/OS平台上作为文件系统使用，因此它与µC/OS平台是一种"整体"与"部分"的关系。我们把这种强的"拥有"关系称为组合关系，一般用实心菱形+实线箭头表示。

聚合关系

与组合关系相近、容易混淆的是聚合关系。看右下角的LWIP,它是一个高度可移植、可固化的网络协议栈，可与所有主流的操作系统兼容。那么RTThread与LWIP就是一种弱的拥有关系，这体现在操作系统平台可以包含LWIP，但LWIP不是RTThread的一部分，它也可以单独运行在裸机程序中。聚合关系用空心的菱形+实线箭头表示。

实现关系

 程序员对"接口"这个应该都不陌生，接口的存在是因为不同对象(类)之间存在一些共同的行为。那么把这些行为抽象出来，单独作为一个接口就可以提高代码复用率。以POSIX接口为例，它的全称为可移植性操作系统接口，是一套关于信息技术的IEEE标准。RTThread为了丰富用户生态、促进自身发展，就尽可能地去实现这些接口，使得其他系统的应用程序无痛迁移到RTThread。实现关系的表示方法俗称棒棒糖表示法。

联系关系

如果你去阅读RTThread的源码，会发现RTThread不止代码风格非常接近Linux内核，而且在很多设计上借鉴了Linux内核的实现。所以你可以在RTThread里面你看到一些Linux的影子。Linux内核发展早、实力强，而且开源、免费，这些年已经风靡全球。所以RTThread关注Linux内核的发展，借鉴它的一些实现思路也无可厚非了。在这一层意义上，可以说RTThread与Linux是有联系关系的。联系关系用实线箭头表示。