组合结构图

组合结构图

1.概述

UML中的组合结构图（Composite Structure Diagram）是一种静态视图，用来表示一个类元或协作的内部结构。一个典型的组合结构图如图1所示，该图描述了一个船的内部构造，包含一个螺旋桨和发动机，两者之间通过传动轴连接。

图1. 组合结构图

2.基本表示符号

组合结构图的基本元素有部件、接口、端口以及连接器、协作和结构化类元。

2.1 部件（Part）

部件是类元的结构化成员，它描述了一个实例在该类元实例内部所扮演的角色，是一个类或者构件内部的组成单元。例如，如果一个图包含一组图形元素，那么，这些图形元素就可以作为该图的部件。在UML中，部件符号表示为类元中的一个矩形，如图2所示：

图2. 部件

2.2 端口（Port）

端口是类元与外部系统进行交互的纽带。在UML中，端口符号表示为一个小长方形，如图3所示：

图3. 端口

2.3 接口（Interface）

接口是一种类元，它定义了一组操作，以及一些公共属性。UML提供了多种方法表示接口，图4给出了接口的两种图形表示：

图4. 接口

用圆圈符号表示的接口，不显示任何接口操作。类元所实现的接口，称为供给接口（Provided Interface）。类元所需要的接口，称为需求接口（Required Interface）。供给接口和需求接口如图5所示：

图5. 供给接口和需求接口

2.4 连接器（Connector）

连接器是一种端口之间的关联。基本的连接器有：装配连接器（Assembly Connector）和委托连接器（Delegate Connector）。

两个内部部件之间的连接器是装配连接器。在UML中，装配连接器有两种表示方式：1）直接使用一条实线连接两个不同端口来表示；2）使用供应接口和需求接口的连接来表示。装配连接器如图6所示：

图6. 装配连接器

委托连接器用于定义组件的外部端口和接口的内部运作，在UML中，委托连接器表示为一个带有? delegate ?关键字的箭头，如图7所示：

图7. 委托连接器

2.5 协作（Collaboration）

协作描述了一组结构，以及结构之间的交互。在UML2中，协作被当成是类元的一种，并且具有类元的相关行为。在UML中，协作用虚线椭圆形表示，椭圆上部显示协作的名称，下部显示协作细节，如图8所示：

图8. 带有内部细节的协作

协作细节也可绘制在协作外部，使用通信连接来约束它们。这种情况下，不需要在类元内部指定角色名，相反，可以把角色名写在每个实例的通信连接上。这时可以添加属性和操作，如图9所示：

图9. 细节在外部的协作

协作事件用来将协作连接到一个具体的操作或者类元上，以展示该协作是如何通过其他元素实现的。当协作关联到一个操作或者类元时，就生成了一个协作事件。协作事件可以看作协作的实例。协作事件的符号为椭圆，命名方式为“事件名：协作类型”。协作事件如图10所示：

图10. 带有两个Observer/Observable协作事件的协作

与“协作”有关的其他元素还包括：角色绑定（Role Binding）、代表（Represents）、发生（Occurrence）等。

角色绑定连接器可以用在与一个类元的协作中，用以实现该类元的角色，在UML中，

“角色绑定”表示为带有箭头和名字的虚线，如图11所示：

图11. 角色绑定连接器

代表连接器可以用在与一个类元的协作中，表示该类元拥有此协作。在UML中，“代

表”表示为带有关键字?represents?的虚线箭头，如图12所示：

图12. 代表连接器

发生连接器可以用在与一个类元的协作中，用来说明该协作可以代表该类元。在UML

中，“发生”表示为带有关键字?occurrence?的虚线箭头，如图13所示：

图13. 发生连接器

2.5 结构化类元（Structured Classifier）

结构化类元是一个包含了部件或者角色的类元，这些部件或者角色组成了该类元的数据结构，并实现了它的行为。结构化类元如图14所示，Car类有两个部件，Engine和Wheel，一个Engine可以关联两个Wheel。

图14. 结构化类元

3.应用举例

图15. Fibonacci数列生成系统

组合结构图的一个典型应用就是Fibonacci数列生成系统。如图15所示：“FibonacciSystem”类主要由一些部件组成。可以看到，图中上层的部件包含有类元“FibonacciFunction”。底层的三个部件在“FibonacciSystem”中的角色分别是：NMinus2变量、NMinus1变量和N变量。第五个部分是类查看器，在运行时可以有0个或多个查看器，或一些具体的子查看器在工作。在运行时实现这三个角色的类实例必须提供通过其V AR的端口实现的IVar接口。“view”端口是一个非公开的端口，可以被“FibonacciSystem”实例用来访问可选实例。