系统分析与设计UML建模

Posted 2020-09-26

UML的历史

1997年，OMG组织（Object Management Group对象管理组织）发布了统一建模语言（Unified Modeling Language，UML）。UML的目标之一就是为开发团队提供标准通用的设计语言来开发和构建计算机应用。UML提出了一套IT专业人员期待多年的统一的标准建模符号。通过使用UML，这些人员能够阅读和交流系统架构和设计规划--就像建筑工人多年来所使用的建筑设计图一样。
2003年，UML已经获得了业界的认同。在所见过的专业人员的简历中，75%都声称具备UML的知识。然而，在同绝大多数求职人员面谈之后，可以明显地看出他们并不真正了解UML。通常地，他们将UML用作一个术语，或对UML一知半解。大家对UML缺乏理解的这种状况，促进我撰写这篇关于UML 1.4的快速入门文章。当阅读完本文时，您还不具备足够的知识可以在简历上声称自己掌握了UML，但是您已具有了进一步钻研该语言的良好起点。

 

 

UML的特点

?         UML的主要特点包括：

?         统一的标准

?         面向对象。UML是支持面向对象软件开发的建模语言。

?         可视化、表现能力强

?         独立于过程，UML不依赖于特定的软件开发过程。

?         概念明确，建模表示法简洁，图形结构清晰，容易掌握和使用。

 

UML中的视图

UML视图

UML总共提供了9种视图，这些图从不同应用层次和不同角度为软件系统分析、设计直到实现提供了有力的支持。在不同的阶段建立不同的模型，建模的目的也各不相同。UML的9种图如下：

（1）用例图(UseCaseDiagrams)

用例图描述了系统提供的一个功能单元。用例图的主要目的是帮助开发团队以一种可视化的方式理解系统的功能需求，包括基于基本流程的"角色"(actors，也就是与系统交互的其他实体)关系，以及系统内用例之间的关系。

（2）类图(ClassDiagrams)

类图表示不同的实体(人、事物和数据)如何彼此相关；换句话说，它显示了系统的静态结构。

（3）时序图(SequenceDiagrams)

UML视图中的时序图显示具体用例(或者是用例的一部分)的详细流程。它几乎是自描述的，并且显示了流程中不同对象之间的调用关系，同时还可以很详细地显示对不同对象的不同调用。时序图有两个维度：垂直维度以发生的时间顺序显示消息/调用的序列；水平维度显示消息被发送到的对象实例。

（4）状态图(StatechartDiagrams)

状态图表示某个类所处的不同状态和该类的状态转换信息。有人可能会争论说每个类都有状态，但不是每个类都应该有一个状态图。只对”感兴趣的”状态的类(也就是说，在系统活动期间具有三个或更多潜在状态的类)才进行状态图描述。

（5）活动图(ActivityDiagrams)

UML视图中的活动图表示在处理某个活动时，两个或者更多类对象之间的过程控制流。活动图可用于在业务单元的级别上对更高级别的业务过程进行建模，或者对低级别的内部类操作进行建模。根据经验，活动图最适合用于对较高级别的过程建模，比如公司当前在如何运作业务，或者业务如何运作等。因为与序列图相比，活动图在表示上"不够技术性的"，但有业务头脑的人们往往能够更快速地理解它们。

活动图的符号集与状态图中使用的符号集类似。像状态图一样，活动图也从一个连接到初始活动的实心圆开始。活动是通过一个圆角矩形(活动的名称包含在其内)来表示的。活动可以通过转换线段连接到其他活动，或者连接到判断点，这些判断点连接到由判断点的条件所保护的不同活动。结束过程的活动连接到一个终止点(就像在状态图中一样)。作为一种选择，活动可以分组为泳道(swimlane)，泳道用于表示实际执行活动的对象。

（6）组件图(ComponentDiagrams)

组件图提供系统的物理视图。它的用途是显示系统中的软件对其他软件组件(如：库函数)的依赖关系。组件图可以在一个非常高的层次上显示，从而仅显示粗粒度的组件，也可以在组件包层次2上显示。

（7）部署图(DeploymentDiagrams)

UML视图中的部署图表示该软件系统如何部署到硬件环境中。它的用途是显示该系统不同的组件将在何处物理地运行，以及它们将如何彼此通信。因为部署图是对物理运行情况进行建模，系统的生产人员可以很好地利用该图。

（8）对象图（ObjectDiagrams）

对象图描述了对象以及对象间的关系。如同类图，对象图也描述了系统静态设计视或静态过程视，但是从实例的角度。

（9）协作图（CollaborationDiagrams）

UML视图中协作图描述了对象间的交互作用，由对象及对象间的关系组成，并包括在对象间传递消息，协作图强调发送和接受消息的对象的结构组织的交互作用图。与时序图是同构的，可以彼此转换。

UML建模工具

市面上UML建模工具很多，比较流行的有Rational Rose ，Microsoft Visio、Enterprise Architect 、Visual UML等。《UML建模-面向对象设计》系列文章使用的UML建模工具是Enterprise Architect 7.0，此工具还是比较好用的。（后面会有博客介绍）

 

UML的应用领域

UML具有很广泛的应用领域，其中最常用的是为软件系统建模，主要领域有：企业信息系统、银行金融系统、电信、交通、国防、航空、零售领域、科学计算、分布式的基于Web的服务。UML还可以用来描述其他非软件系统，比如一个机构的组成和机构的工作流程等等。

 

UML的构成

《UML建模-面向对象设计》系列文章描述了常见的一些UML图，主要包括了用例图（Use Case Diagram）、类图（Class Diagram）、活动图（Activity Diagram）、时序图（Sequence Diagram）、状态图（Statechart Machine Diagram）、部署图(Deployment Diagram)、业务处理模型(Business Process Model)、数据建模(Data Modeling Diagram)等等。

1、需求阶段如何书写Use Case

用例描述文档的书写是系统分析人员对用户需求的深刻理解的体现。是后期时序图和实际开发的重要依据。也可以对作为项目估算的依据，以及根据UC复杂度和开发周期来衡量开发人员的工作效率。因此UC的书写规范及其重要，就工作用的一些经验，比如书写格式、书写内容及其注意事项与大家分享。

2、设计阶段如何画用例图（Use-Case Diagram）

例试图描概括了用例中角色和系统之间的关系，描述了系统功能需求，角色和系统的交互以及系统的反应。是客户和开发人员全貌理解项目需求功能比较好的一个方式，也是后续功能迭代的依据和方向。

3、类与类之间的关系图(Class Diagram,UML图)

本文针对类之间常用的关系进行了简单的描述，主要有：关联关系、泛化、依赖、聚合和组合。

4、UML建模之活动图介绍（Activity Diagram）

活动图描述的是对象活动的顺序关系所遵循的规则，它着重表现的是系统的行为，而非系统的处理过程。活动图能够表示并发活动的情形，活动图是面向对象的。

5、UML建模之状态图（Statechart Diagram）

状态图重点在于描述对象的状态及其状态之间的转移，状态图的基本元素主要有：状态、转移、动作、自身转移、组合状态、进入节点、退出节点、历史状态、并发区域等，状态中的事件分为调用事件（Call）、变化事件（Change）、时间事件（Time）和信号事件(Singal)。最后以实例对状态对进行了分析。

6、UML建模之时序图（Sequence Diagram）

时序图（Sequence Diagram）是显示对象之间交互的图，这些对象是按时间顺序排列的。顺序图中显示的是参与交互的对象及其对象之间消息交互的顺序。时序图中包括的建模元素主要有：对象（Actor）、生命线（Lifeline）、控制焦点（Focus of control）、消息（Message）等等。最后，以课程创建功能演示一时序图实例。

7、UML建模之业务处理模型（Business Process Model,BPM）

业务处理模型是一组活动的集合，描述了活动从开始到结束在时间或者空间上的顺序，以及输入和输出。业务处理模型最终输出要能够满足业务需要。包括输入、输出、资源、消息和目标等元素。最后以实例进一步说明了业务逻辑模型。

8、UML建模之数据建模（Data Model Diagram）

主要介绍了数据库建模所涉及建模元素，主要包括模式 Schema、主键 Primary、外键 Foreign key、关系 Relationship、约束 constraint、索引 Index、触发器 Trigger、存储过程 Stored Procedure、视图 View等等，并配以实例加以说明。