一文看懂UML，不再发愁看不懂设计模式

Posted 2021-04-17 志善志美8

UML(Unified Modeling Language)是软件界第一个统一的建模语言，该方法结合了Booch,OMT,和OOSE方法的优点，统一了符号体系，并从其它的方法和工程实践中吸收了许多经过实际检验的概念和技术。

    它是一种标准的表示,已成为国际软件界广泛承认的标准。是一种基于面向对象的可视化的通用

(General)建模语言。为不同领域的用户提供了统一的交流标准—UML图。

    UML应用领域很广泛，可用于软件开发建模的各个阶段，商业建模（Business Modeling）, 也可用于其它类型的系统。

UML的特点

(1) 统一标准

UML统一了Booch、OMT和OOSE等方法中的基本概念，已成为OMG的正式标准，提供了标准的面向对象的模型元素的定义和表示。

(2) 面向对象

UML还吸取了面向对象技术领域中其它流派的精华。删除了大量易引起混乱的、多余的和极少使用的符号,也添加了一些新符号。

 (3) 可视化、表示能力强

　　系统的逻辑模型或实现模型都能用UML模型清晰的表示，可用于复杂软件系统的建模。

(4)易掌握、易用

       UML的概念明确，建模表示法简洁明了，图形结构清晰，易于掌握使用。

UML在软件开发过程中的应用

在需求分析阶段:可以用用例来捕获用户需求。通过用例建模，描述对系统感兴趣的外部角色及其对系统(用例)的功能要求。

§利用统一建模语言UML 来对系统结构进行全面的分析设计，即构建系统模型的过程，这就是可视化建模(VisualModeling)。

§可视化建模技术已经成为一种成熟标准的软件开发技术规范。

UML的定义包括UML语义和UML表示法两个部分。

(1)UML语义  描述基于UML的精确元模型(meta-model)定义。元模型为UML的所有元素在语法和语义上提供了简单、一致、通用的定义性说明,使开发者能在语义上取得一致,消除了因人而异的表达方法所造成的影响。此外UML还支持对元模型的扩展定义。

 UML支持各种类型的语义。如布尔、表达式、列表、阶、名字、坐标、字符串和时间等，还允许用户自定义类型。

(2)UML表示法　定义UML符号的表示法,为开发者或开发工具使用这些图形符号和文本语法为系统建模提供了标准。

 这些图形符号和文字所表达的是应用级的模型,在语义上它是UML元模型的实例。 

UML的9种图

	图名称	图定义	图性质
1	类图	一组类、接口、协作及它们的关系	静态图
2	对象图	一组对象及它们的关系	静态图
3	用例图	一组用例、参与者及它们的关系	静态图
4	顺序图	一个交互，强调消息的时间顺序	动态图
5	协作图	一个交互，强调消息发送和接受的对象的结构组织	动态图
6	状态图	一个状态机，强调对象按事件排序的行为	动态图
7	活动图	一个状态机，强调从活动到活动的流动	动态图
8	构件图	一组构件及关系	静态图
9	配置图 (实施图)	一组接点及它们的关系	静态图

常用的建模符号(notation)

UML 基本元素符号

1. 类（Classes）

类包含3个组成部分。第一个是Java中定义的类名。第二个是属性（attributes）。第三个是该类提供的方法。

属性和操作之前可附加一个可见性修饰符。加号（+）表示具有公共可见性。减号（-）表示私有可见性。#号表示受保护的可见性。省略这些修饰符表示具有package（包）级别的可见性。如果属性或操作具有下划线，表明它是静态的。在操作中，可同时列出它接受的参数，以及返回类型，如下图所示：

　　2. 包（Package）

包是一种常规用途的组合机制。UML中的一个包直接对应于Java中的一个包。在Java 中，一个包可能含有其他包、类或者同时含有这两者。进行建模时，你通常拥有逻辑性的包，它主要用于对你的模型进行组织。你还会拥有物理性的包，它直接转换成系统中的Java包。每个包的名称对这个包进行了惟一性的标识。

　　3. 接口（Interface）

接口是一系列操作的集合，它指定了一个类所提供的服务。它直接对应于Java中的一个接口类型。接口既可用下面的那个图标来表示（上面一个圆圈符号，圆圈符号下面是接口名，中间是直线，直线下面是方法名），也可由附加了<<interface>>的一个标准类来表示。通常，根据接口在类图上的样子，就能知道与其他类的关系。

关　系：

1. 依赖（Dependency）

实体之间一个“使用”关系暗示一个实体的规范发生变化后，可能影响依赖于它的其他实例。更具体地说，它可转换为对不在实例作用域内的一个类或对象的任何类型的引用。其中包括一个局部变量，对通过方法调用而获得的一个对象的引用（如下例所示），或者对一个类的静态方法的引用（同时不存在那个类的一个实例）。也可利用“依赖”来表示包和包之间的关系。由于包中含有类，所以你可根据那些包中的各个类之间的关系，表示出包和包的关系。

        【依赖关系】：是一种使用的关系，即一个类的实现需要另一个类的协助，所以要尽量不使用双向的互相依赖.

        【代码表现】：局部变量、方法的参数或者对静态方法的调用

        【箭头及指向】：带箭头的虚线，指向被使用者

　　2. 关联（Association）

实体之间的一个结构化关系表明对象是相互连接的。箭头是可选的，它用于指定导航能力。如果没有箭头，暗示是一种双向的导航能力。在Java中，关联转换为一个实例作用域的变量，就像图E的“Java”区域所展示的代码那样。可为一个关联附加其他修饰符。多重性（Multiplicity）修饰符暗示着实例之间的关系。在示范代码中，Employee可以有0个或更多的TimeCard对象。但是，每个TimeCard只从属于单独一个Employee。

        【关联关系】：是一种拥有的关系，它使一个类知道另一个类的属性和方法；如：老师与学生，丈夫与妻子关联可以是双向的，也可以是单向的。双向的关联可以有两个箭头或者没有箭头，单向的关联有一个箭头。

        【代码体现】：成员变量

        【箭头及指向】：带普通箭头的实心线，指向被拥有者

3. 聚合（Aggregation）

聚合是关联的一种形式，代表两个类之间的整体/局部关系。聚合暗示着整体在概念上处于比局部更高的一个级别，而关联暗示两个类在概念上位于相同的级别。聚合也转换成Java中的一个实例作用域变量。

关联和聚合的区别纯粹是概念上的，而且严格反映在语义上。聚合还暗示着实例图中不存在回路。换言之，只能是一种单向关系。

        【聚合关系】：是整体与部分的关系，且部分可以离开整体而单独存在。如车和轮胎是整体和部分的关系，轮胎离开车仍然可以存在。

        聚合关系是关联关系的一种，是强的关联关系；关联和聚合在语法上无法区分，必须考察具体的逻辑关系。

        【代码体现】：成员变量

        【箭头及指向】：带空心菱形的实心线，菱形指向整体

　　4. 合成（Composition）

合成是聚合的一种特殊形式，暗示“局部”在“整体”内部的生存期职责。合成也是非共享的。所以，虽然局部不一定要随整体的销毁而被销毁，但整体要么负责保持局部的存活状态，要么负责将其销毁。

局部不可与其他整体共享。但是，整体可将所有权转交给另一个对象，后者随即将承担生存期职责。Employee和TimeCard的关系或许更适合表示成“合成”，而不是表示成“关联”。

        【组合关系】：是整体与部分的关系，但部分不能离开整体而单独存在。如公司和部门是整体和部分的关系，没有公司就不存在部门。

       组合关系是关联关系的一种，是比聚合关系还要强的关系，它要求普通的聚合关系中代表整体的对象负责代表部分的对象的生命周期。

【代码体现】：成员变量

【箭头及指向】：带实心菱形的实线，菱形指向整体

　　5. 泛化（Generalization）

泛化表示一个更泛化的元素和一个更具体的元素之间的关系。泛化是用于对继承进行建模的UML元素。在Java中，用extends关键字来直接表示这种关系。

【泛化关系】：是一种继承关系，表示一般与特殊的关系，它指定了子类如何特化父类的所有特征和行为。例如：老虎是动物的一种，即有老虎的特性也有动物的共性。

【箭头指向】：带三角箭头的实线，箭头指向父类

　　6. 实现（Realization）

实例关系指定两个实体之间的一个合同。换言之，一个实体定义一个合同，而另一个实体保证履行该合同。对Java应用程序进行建模时，实现关系可直接用implements关键字来表示。

【实现关系】：是一种类与接口的关系，表示类是接口所有特征和行为的实现.

【箭头指向】：带三角箭头的虚线，箭头指向接口

像聚合还分为：非共享聚合、共享聚合、复合聚合等。以及其它内容，下次再补充。

各种关系的强弱顺序：

        泛化 = 实现 > 组合 > 聚合 > 关联 > 依赖 

        下面这张UML图，比较形象地展示了各种类图关系：

UML详解 

UML建模基础视频教程