软工国标简介 |工具和方法：UML上层结构

Posted 2021-04-17 全国信标委软件与系统工程分委会

软件工程国家标准简介

【工具和方法】（6）：

统一建模语言（UML）

第2部分：上层结构

GB/T 28174 统一建模语言（UML）标准分为基础结构（Infrastructure）、上层结构（Superstructure）、对象约束语言（OCL）和图交换（Diagram interchange）四部分，其中，基础结构（详见）和上层结构是UML的主体部分。

基础结构的主要目的是定义一个元语言的核心——基础结构库（InfrastructureLibrary），通过对此核心包的复用，定义UML元模型、MOF（Meta-ObjectFacility）和CWM（Common Warehouse Metamodel），并在共用核心包的基础上保持体系结构一致；上层结构在基础结构之上，通过大量的图、交互、活动和动作等进行结构化建模，定义用户级构造物，对系统的结构和行为进行规约。它们之间的关系如图1所示，本文主要是介绍UML的上层结构。

图1 UML四部分之间的关系

GB/T 28174.2-2011《统一建模语言（UML）第2部分：上层结构》规定了用于对各类软件系统进行可视化、详述、构造和文档化的统一建模语言。上层结构严格复用基础结构中的模型构造物，既可以描述平台无关构件（如业务构件），也可以描述平台相关构件（如EJB、COM+等），因此该部分是UML建模用户最需要，并且最感兴趣的部分。

 

GB/T 28174.2从抽象语法、类描述约束和图等方面对各个构造物进行介绍，上层结构的构造物可分为两部分：

1

结构部分

结构部分定义了静态的、结构化的构造物，如类、构件和组合结构等，主要用于各种结构图中，如类图、构件图和部署图。在标准中分为类、构件、组合结构、部署、动作和活动。

内核（Kernel）包描述了UML的核心建模概念，包括类、关联和包，这部分主要是从基础结构库中复用的。复用的方法就是合并构造（Construct）和抽象（Abstractions）的相关子包。

类（Classe）包含了与UML基本建模概念相关联的子包，尤其是类以及它们之间的关系。包Classes的子包的依赖关系如图2所示。

图2 Classes包的子包及它们之间的依赖关系

构件包详述了一组能用于定义具有各种大小和复杂结构的软件系统的结构，它把一个构件规定为一个模块单元，具有良好的接口，且在其应用的环境中是可替换的。

基于构件开发的一个重要方面就是对以前构造的构件进行复用，并将构件看作是系统或子系统的自治单元。

组合结构指的是相互连接的元素的组合，在运行时通过通信链协作来达到一些共同目标的实例，其元素包括内部结构、端口、协作、结构化类和动作。

内部结构（Internal Structures）

内部结构包描述在一个包含类目的实例内部创建的相连元素的结构。

端口（Ports）

端口子包提供将一个类目从它所处的环境中分离出来的机制，类目与环境间的交互点就称为“端口”。

协作（Collaborations）

协作的行为最终将被一组协作的实例（被类目规约）来展示，这组实例通过相互发送信号或调用操作进行协作。

结构化类（StructuredClasses）

结构化类子包支持对既拥有端口也拥有内部结构的类进行表示。

动作（Actions）

动作子包增加了对由组合结构引入特征的详细说明，如通过端口传送的消息。

部署包用来定义系统（表示的是软件制品在结点上的分配）运行时的体系结构。结点可以通过通讯路径连接形成复杂的网状系统，结点通常用嵌套的方式来定义，表示一个硬件设备或者一个软件运行环境。制品表示在物理世界中的具体元素，是开发过程的结果。

 

动作是行为规范的基本单元。一个行为接受一组输入，然后把它们转换为一组输出。

 

活动建模强调低层次行为的顺序和条件，通常称为控制流和对象流模型。活动模型完成动作的协调，动作的发生条件是其它动作的完成、对象或数据变得可用、或者外部事件的发生。

2

行为部分

行为部分定义了动态、行为化的构造物，如活动、动作、交互、状态机等，主要被使用在各种行为图，如活动图、顺序图和状态机图中。在标准中分为通用行为、交互、状态机和用况。

 

通用行为包描述了动态建模元素所要求的核心概念，并提供基础结构支持行为的细节定义。任何行为都至少是一个对象动作的直接结果。行为描述了这些对象通过它们的结构特征反应的状态是如何随时间变化的，因此行为不依赖于本身而存在，也没有相互间的通讯。

交互描述了表达交互所需要的概念，依赖不同目的，交互可以显示为几种不同类型的图：顺序图、交互概览图和通讯图。交互中最可视化的方面是生命线间的消息，消息传递以及生命线存储的数据也是非常重要的，但是交互并不关注数据的操作。

 

状态机定义了一组概念，通过有限状态转移系统，用于离散行为的建模，称为行为状态机。除了能够表达某一部分的行为，状态机也能够用来表达部分系统的使用协议，称为协议状态机。

用况（Use Cases）可以用来捕获系统需求，描述系统应该做什么。跟用况有关的概念是活动者、用况和主体。主体是指用况适用的系统，把与主体交互的用户以及其他系统表示为活动者，活动者总是在系统之外的模型实体。可使用一个或者多个用况来说明所要求的主体行为。

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下一篇将介绍GB/T 28174 《统一建模语言（UML）》的第3部分。