基于UML的软件构件进化模型
在软件工程中使用UML进行建模与设计
在软件工程中使用UML进行建模与设计在当今的软件开发领域，为了有效地管理和设计复杂的系统，使用统一建模语言（UML）进行建模和设计已经成为标准做法。
UML是一种图形化的工具，它提供了一种标准化的方式来描述和表示软件系统的结构、行为和交互。
本文将探讨在软件工程中使用UML进行建模与设计的重要性以及一些常用的UML图形。
首先，使用UML进行建模和设计可以帮助开发团队更好地理解和沟通软件系统的需求和设计。
UML提供了一种统一的语言，使得开发人员、设计师和项目经理可以使用相同的术语和符号来描述和讨论系统的各个方面。
通过使用UML图形，团队成员可以更清晰地表达他们的想法和概念，从而减少了误解和沟通障碍。
其次，UML提供了多种类型的图形，可以用于不同层次和角度的系统建模和设计。
其中最常用的UML图形包括用例图、类图、时序图和活动图。
用例图用于描述系统的功能和参与者之间的关系，类图用于表示系统的静态结构和类之间的关系，时序图用于描述系统中对象之间的交互顺序，活动图用于表示系统中的流程和行为。
通过使用这些不同类型的图形，开发团队可以全面地分析和设计系统，从而更好地满足用户的需求。
此外，使用UML进行建模和设计还可以提高软件系统的可维护性和可扩展性。
通过使用UML图形，开发团队可以更好地理解系统的结构和组件之间的关系，从而更容易进行修改和维护。
此外，UML还提供了一种模块化的设计方法，使得系统的各个部分可以独立地进行开发和测试。
这种模块化的设计方法使得系统更易于扩展和重用，从而提高了软件系统的可扩展性。
然而，尽管UML在软件工程中有很多好处，但它也存在一些挑战和限制。
首先，UML图形的复杂性可能会导致开发团队在理解和使用时遇到困难。
一些UML 图形，如序列图和状态图，可能需要一定的专业知识和经验才能正确地理解和应用。
此外，UML图形的创建和维护也需要一定的时间和精力。
因此，在使用UML进行建模和设计时，开发团队需要权衡使用UML图形的成本和收益。
UML 构件图
构件图
接 口
接口 在组件图中，组件可以通过其他组件的接口来 使用其他组件中定义的操 作。通过使用命名的接口，可以避免在系统中各个构件之间直接发生依 赖关系，有利于构件的替换。组件图中接口一般使用一个小圆圈表示。
构件图
构件与接口
接口与构件的关系
构件的接口种类
构件图
依赖关系
我们知道，构件有两组接口，供给接口为其它构件提供服务，需求接口 使用其它构件提供的服务。因此，构件间的关系就是依赖关系。我们把 提供服务的构件称为提供者，把使用服务的构件称为客户。 在UML中，构件图中依赖关系的表示方法与类图中依赖关系相同，都是 一个由客户指向提供者的虚线箭头。构件间的依赖关系如图所示。
UML之构件图
构件图
引 言
静态模型 (系统结构)
图
diagrams
类图
class diagrams
动态模型 (系统行为)
顺序图
sequence` diagrams
对象图
object diagrams
协作图
collaboration diagrams
构件图
component diagrams
状态图
statechart diagrams
每个构件必须有一个不同于其他构件的名称。构件的名称和类的名称的 命名法则很是相似，有简单名和路径名之分。构建的名称是一个字符串， 位于构件图标的内部。在实际应用中，构件名称通常是从现实词汇中抽 取出来的短名词或名词短语。
构件的表示
构件图
构 件
构件的类型
• •
部署构件 如dll文件、exe文件、com+对象、corba对象、ejb、动态web页、数据 库表等； 工作产品构件 如源代码文件、数据文件等，用来产生部署构件；
UML中的模型与软件可移植性实践技巧
UML中的模型与软件可移植性实践技巧在软件开发过程中，为了提高软件的可移植性，我们可以使用UML（统一建模语言）来设计和建模软件系统。
UML是一种用于描述、构建和可视化软件系统的标准化语言，它提供了一种通用的方法来描述软件系统的结构和行为。
在本文中，我们将探讨如何使用UML中的模型和实践技巧来增强软件的可移植性。
首先，我们需要了解UML中的模型类型。
UML提供了多种模型类型，包括结构模型、行为模型和交互模型等。
结构模型用于描述软件系统的静态结构，包括类图、对象图和组件图等。
行为模型用于描述软件系统的动态行为，包括活动图、状态图和序列图等。
交互模型用于描述软件系统中的交互过程，包括用例图和通信图等。
通过使用这些模型类型，我们可以全面地描述和分析软件系统，从而为软件的可移植性提供支持。
其次，我们需要关注UML中的模型元素。
模型元素是构成UML模型的基本单元，包括类、对象、接口、关联关系等。
在设计和建模软件系统时，我们需要合理地使用这些模型元素，以便准确地描述软件系统的结构和行为。
例如，在类图中，我们可以使用类来表示软件系统中的实体，使用关联关系来表示实体之间的关系。
通过合理地使用这些模型元素，我们可以更好地理解和分析软件系统，从而为软件的可移植性提供指导。
另外，我们还需要考虑UML中的模型规约。
模型规约是对模型元素的限制和约束，用于确保模型的正确性和一致性。
在使用UML进行软件建模时，我们需要遵循这些模型规约，以便保证软件系统的可移植性。
例如，在类图中，我们可以使用多重性规约来限制类与类之间的关联关系的数量。
通过遵循这些模型规约，我们可以减少软件系统中的错误和冲突，从而提高软件的可移植性。
此外，我们还可以使用UML中的模型转换技术来增强软件的可移植性。
模型转换技术是将一个模型转换为另一个模型的过程，可以帮助我们在不同的软件平台之间实现软件的可移植性。
例如，我们可以将UML模型转换为代码实现，然后再将代码实现转换为不同的编程语言或平台。
基于UML的软件构件进化模型
摘 要： 在统一建模语言 ＵＭＬ（ ｉｅ ｄ ｌ ｇＬ ｎ ｕ ｇ ） Ｕｎｆ ｄＭｏ ｅｉ ａ ｇ ａｅ 的基 础上提 出应 该从平 面关系和进 化关系两个 ｉ ｎ
方 面来支 持面向对象软件的开发 。平面关 系强调 以各种视 图显示软件构件 （ 包括分析设计 模型元素和代码模 块） 的体 系结构 ； 进化关系是指软件构件被 引入 系统 、 发展 、 实现 、 再扩充直至灭亡过程 中的变换 关系 。提 出并
在 迭代 式增 量开 发过 程 中 ， 个新 产 品往往 在 一个 旧产 品的基 础 上开发 ， 一 一个 新 原型在 一个 旧原型 的
基 础 上开发 。在 这种 情况 下 ， 软件 在分 析 、 计和 编 码 阶段 的过 程和 产 生 的文档就 十分 重 要 。文档 的核 心 设
是 构 成软件 的分 析构 件 、 设计 构件 和代 码构 件叫 ， 里统 称为 软件构 件 。任何 一 个软 件 构件 都是 处 于开发 这
进 化关 系将 各 个开 发 环节 上 的平 面关 系联 接起 来 ， 者综 合 可 以得 到 软 件开 发 的 一个 较为 完 整 的视 两
图 （ 图 １ 。下面 主要 介绍进 化模 型 。 见 ）
２ 软件 的进化模型 定义
随着开发工作的进行， 软件系统将会经历一个从无到有、 从粗到细、 从含糊到清楚、 从客观领域的概念
详细介绍了基于 ＵＭＬ支持环境 中的进化模型 。进 化模型系统描述 了进化关 系， 并支持 ＵＭＬ各模型之 间的
转换和各开发阶段 的平滑过渡 。 关键词 ： 开发方法 ； ＵＭＬ； 软件构件 ； 进化 模型 中图分类号 ： ３ ＴＰ １ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：０ １６ ０ （０ ７ ０— ０ ００ １ ０— ６０ ２０ ）２０ ６ —５
第11章UML构件图
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11.2.2 构件图的组成元素
构件图的组成元素有构 件和关系。关系把多个构 件连接在一起，构成一个 构件图。这里的关系指构 件间的依赖关系。
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11.3 构件的表示
表示构件的方法有两种：
第一种方法是，在构件图 标中没有标识接口； 第二种方法是，在构件图 标中标识了接口。
14
11.3.1 没有标识接口的构件
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11.4 构件间的关系
构件图中的关系包括构件与接口的关系、构件 与构件间的关系。
1) 2) 构件与构件间的关系 构件与接口的关系
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11.5 构件图分类
对于一幅简单的构件图而言，其 内容包括构件、关系和构件的接口。 实际上，在UML 2.0中，还提供了 一种嵌套构件的表示法，这使得构 件图具有了更强的语义模型。因此， 构件图可以分为简单构件图和嵌套 构件图。
接口声明：每个构件包含两组接口，一组是供给接口，表明它能提供的 服务；一组是需求接口，表明它需要的服务。 接口实现：构件是一个物理部件，它实现了供给接口声明的服务。 构件标准：在创建构件时，每一个构件必须遵从某种构件标准。 封装方法：也就是构件遵从的封装标准。 部署方法：一个构件可以有多种部署方法。
4ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
11.1.1 接口
每个接口有一个名称，接口有操作、属性、关 系，约束等特征。 我们建立实现Borrow接口的模型，如图11-3和 图11-4所示(图11-3和图11-4是等价的模型，它 们表示了相同的实现关系)。
5
11.1.2 端口
端口是对相关的供给接口和需求接口的封装。 端口用一个长方形表示，端口有名称、类型。 端口名称可以不标识。
23
11.6.3 制品的种类
基于UML的软件构件技术
基于UML的软件构件技术
闵道辉;李强;赵正文
【期刊名称】《西南民族大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2005(031)003
【摘要】基于构件的软件开发已经得到广泛的认可和应用,结合UML建模技术在软件构件技术中应用,提出了一种基于构件的软件开发方法,对UML在软件构件开发中的应用进行了深入的探讨.它使得基于构件的软件开发的每个阶段任务明确,易于理解.
【总页数】4页(P452-455)
【作者】闵道辉;李强;赵正文
【作者单位】西南石油学院计算机科学学院,成都,610050;南京航空航天大学计算机科学与工程系,南京,210016;西南石油学院计算机科学学院,成都,610050
【正文语种】中文
【中图分类】TP311.5
【相关文献】
1.基于UML的软件构件内聚耦合性度量工具设计与实现 [J], 王桐
2.基于UML和组件技术的软件开发环境IUMLSE的研究与实现 [J], 杨顺祥;葛科;高仲仪
3.基于UML的态势显示软件构件设计与应用 [J], 陈彬;陈超
4.基于UML的软件构件进化模型 [J], 范秉琪;杨新芳
5.基于虚拟化技术的卫星控制系统软件构件库运行监控与可信验证技术 [J], 沈怡颹;张程;何益康;林荣峰;朱晏庆
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统一建模语言UML课件-构件图
}
这个“face” 就是对象的接口.
构件和接口
接口可以看做只包含操作的类。 实现关系：接口和实现这些接口操作的类之
间的关系 如果新旧两个构件的接口一致，则新的构件
可以替换旧的构件
构件图
In UML 1.x
In UML2.0
构件图
构件图
构件图
构件图
构件图
供接口和需接口
Ball and Socket Notation for Interfaces
GridLayout grid = new GridLayout(4, 1);
FlowLayout right = new FlowLayout(FlowLayout.RIGHT);
setLayout(grid); JPanel redPanel = new JPanel();
redPanel.setLayout(right);
ball symbol 表示供接口 socket symbol 表示需接口 将接口的名字写在符号旁
构件图
构件视图
黑盒视图（black-box view）
说明构件从外部看起来是怎样的，包括其供接口和需接口 ，以及它与其他构件的关系
不描述构件的内部实现，通常包含多个构件 长于说明系统中的关键构件以及它们如何连接
什么是构件
构件和类的主要区别
构件具有的责任通常比类大 构件通常包含并使用其他的类或构件来实现自己的功
能
构件之间最好是松散耦合的
对一个构件的修改不应该影响到系统的其余部分 通过接口访问构件有助于松散耦合和封装
02UML静态建模、动态建模与架构建模
命名规约。
UML静态建模（续）
任务求解
步骤1：识别类。 通过对场景提供的用例描述进行分析，我们可以得到以下几个类：
类名 Student SelectCourseForm
对应名词或动宾短语 学生 选课界面
类型 实体类 边界类
Course
CourseValidator CourseDisplay SelectSuccessForm
操作都具有可见性。
可见性为public时，意味着所属类之外界皆可以使用之。 可见性为private时，意味着所属类之外界皆无法使用之。即使是子类也无
法使用到父类内的private属性和操作。
可见性为protected时，意味着所属类之外界无法使用之，但是子类可使用
到父类内的protected属性和操作。
UML静态建模（续）
接口与实现关系
接口之间也可以有与类之间关系类似的实现关系和依赖关系，但是接口和
类之间还存在一种实现关系，在这种关系中，类实现了接口，类中的操作
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第25卷 第2期2007年6月广西师范大学学报:自然科学版Journal of GuangxiN o rm al U niversity:N atural Science Editi on V o l .25 N o.2Jun.2007收稿日期:2006212215基金项目:河南省自然科学基金资助项目(0411010300)作者简介:范秉琪(1971—),女,河南卫辉人,郑州大学讲师,硕士。
基于UM L 的软件构件进化模型范秉琪1,杨新芳2(11郑州大学电气工程学院,河南郑州450000;21漯河职业技术学院计算机工程系,河南漯河462000)摘 要:在统一建模语言UM L (U n ified M odeling L anguage )的基础上提出应该从平面关系和进化关系两个方面来支持面向对象软件的开发。
平面关系强调以各种视图显示软件构件(包括分析设计模型元素和代码模块)的体系结构;进化关系是指软件构件被引入系统、发展、实现、再扩充直至灭亡过程中的变换关系。
提出并详细介绍了基于UM L 支持环境中的进化模型。
进化模型系统描述了进化关系,并支持UM L 各模型之间的转换和各开发阶段的平滑过渡。
关键词:开发方法;UM L ;软件构件;进化模型中图分类号:T P 31 文献标识码:A 文章编号:100126600(2007)022*******在迭代式增量开发过程中,一个新产品往往在一个旧产品的基础上开发,一个新原型在一个旧原型的基础上开发。
在这种情况下,软件在分析、设计和编码阶段的过程和产生的文档就十分重要。
文档的核心是构成软件的分析构件、设计构件和代码构件[1],这里统称为软件构件。
任何一个软件构件都是处于开发过程的某个层次上而同其他构件发生关系,清楚软件构件之间的关系可以为系统勾画出一个清晰的视图,几乎所有的面向对象的方法中都包含了这种关系的表示法和求解关系的开发过程[2]。
1 进化关系和平面关系本文从两个方面来考虑软件构件之间的关系:1)软件构件处于开发过程的某个阶段,为实现、细化或满足前一个阶段的某几个软件构件而被引入,它的实现又依赖于后面某个阶段引入新的软件构件提供的图1 软件开发中的进化关系和平面关系F ig .1 Evo lu ti on view and arch itectu re view of softw are p rocess 服务,我们称为软件构件之间的进化关系;2)在同一阶段的软件构件之间也存在错综复杂的关系,例如类之间的关联、继承等,我们称为软件构件的平面关系。
进化关系强调的是软件被引入系统的原因,侧重于描述分析、设计和编码阶段软件构件逐步被细化、实现和扩充的过程;平面关系研究处于同一个开发层面上软件构件的关系。
平面关系主要由UM L 模型语言加以描述[3,4]。
进化关系将软件构件从开发过程的角度联系起来,着重描述软件构件的来龙去脉。
一般认为,软件开发分为需求分析、分析、设计、编码和测试等阶段。
考察处于每个阶段的每个环节中软件构件发展过程,能帮助开发者贯穿了解系统、理解开发过程、控制开发、进行开发过程中的知识积累。
软件开发中的一些问题,例如:不同类型软件构件的转换问题、模型代码的一致性和完整性问题等不能很好解决,是造成开发工作重复冗余和前后矛盾的重要因素,进化模型描述了进化关系,为解决以上问题提供了机制,并为后期软件开发的自动化工作提供了基础。
进化关系将各个开发环节上的平面关系联接起来,两者综合可以得到软件开发的一个较为完整的视图(见图1)。
下面主要介绍进化模型。
2 软件的进化模型定义随着开发工作的进行,软件系统将会经历一个从无到有、从粗到细、从含糊到清楚、从客观领域的概念到计算机中具体实现的过程。
软件系统开发是一个分而治之、逐步求精的过程。
在这个过程中软件构件会经历以下几种变化:①请求其他模块的服务和实现;②新的软件构件为满足请求而被引入系统;③软件构件为满足请求而被扩展;④软件模块自我实现和扩展。
我们将以上四种情况下软件构件的产生、扩展和实现称为软件构件的进化。
软件构件进化中的一个重要属性是该软件构件为其他软件构件提供了服务,这些服务我们称为两者之间的协议。
协议中记录了服务构件的责任等要素。
而协议的具体实现就构成了服务构件和被服务构件的界面[5]。
定义1 进化构件V 是二元组(Summ aryCon tract ,S ),表示软件构件S 处于开发过程的某个阶段中,Summ aryCon tract 记录了该软件构件在进化过程中签订的某些协议。
定义2 软件构件S :在开发的不同阶段构成系统的一个子单位,主要包括描述功能的用例(u se case )和活动(activity );描述领域概念、分析设计中逻辑模型的类、对象、包(p ackage )、类界面(in terface )、类中的操作等;代码实现中的构件(com ponen t )等。
软件构件有表示粒度的问题:即多大的单位可以构成一个软件构件。
这需要根据分工精细程度和项目的大小等因素,通过长期的实践经验去体会。
可以将软件构件分为包含子软件构件的复合软件构件和不包含子软件构件的基础软件构件。
定义3 进化E 是一个三元组(Sou rceV ,T argetV ,Con tract ),Sou rceV 称为进化E 的源进化构件,T argetV 为进化E 的目标进化构件,Con tract 表示进化E 的进化协议。
进化E 称为目标进化构件T argetV 的进化前驱P rev ;进化E 称为源进化构件Sou rceV 的进化后继N ex t 。
定义4 进化协议Con tract ={属性P i ,i =1,2,…},P i 描述了进化协议属性。
主要属性有以下几种:( )模板(Stereo typ e )。
根据进化的原因定义进化类型模板:可分为请求服务进化和实现进化。
实现进化表示将接近客观世界中人思维方式的软件构件转化为接近计算机中逻辑或物理概念的软件构件,此时,目标进化构件中的软件构件和源进化构件中的软件构件是不同类型的元素。
请求服务进化表示源进化构件中软件构件的部分功能需要目标进化构件提供服务支持,两者为同一类型元素。
根据进化的方式定义进化类型模板:引入进化和扩展进化。
引入进化需要引入新元素,新元素也可以是构件库中的构件或是继承构件库中的构件。
对已有构件进行扩展或细化称为扩展进化。
( )责任集合(R espon sib ilitySet )。
无论是哪种模板类型的进化,都将源进化构件对目标进化构件的要求称为责任。
将用以下属性描述责任:●责任提交者:提交责任的软件构件。
根据粒度要求,责任提交者可以是源进化构件中软件构件的进一步细化;如果不细化,则责任提交者即为源进化构件中的软件构件。
●责任实现者:实现责任的软件构件。
根据粒度要求,责任实现者可以是目标进化构件中软件构件的进一步细化;如果不细化,则责任实现者即为目标进化构件中的软件构件。
●责任的描述:责任的具体描述。
●接口协议:定义具体的接口协议。
可以在新软件构件引入时就定义接口协议,也可以把接口协议留在编码实现时再定义。
●合作者:合作的软件构件。
为了完成该协议,目标进化构件可能与其他软件构件合作。
●模型说明:有时需要用其他模型对协议加以说明。
例如:可以用UM L 中的顺序图、合作图或活动图说明几个对象怎样合作以实现一个用例中的功能。
这个模型可以是新产生的,也可以是一个已经存在的。
16第2期 范秉琪等:基于UM L 的软件构件进化模型 很多情况下,用模型来说明协议可能比文字描述更为有效。
( )管理属性(Schem e )。
进行项目计划和控制,主要包含以下属性:●协议提交时间(P ropo sedT i m e ):该进化协议被提交的时间。
●协议开始实现时间(StartT i m e ):开始实现该进化协议的时间。
●协议计划完成时间(Exp ectSubm itT i m e )。
●协议实际完成时间(Subm itT i m e )。
用户可以根据需要选择其中的属性描述进化协议。
定义5 进化图D G 是一个二元组(DV ,D E ),其中DV 是进化构件V 的集合,D E 是进化E 的集合。
在图2中,进化图D G =(DV ,D E ),进化构件集合DV ={v 1,v 2,v 3,v 4,v 5,v 6,v 7,v 8,v 9},进化集合D E ={e 1,e 2,e 3,e 4,e 5,e 6,e 7,e 8}。
其中,V G 1、V G 2、V G 3、V G 4表示软件构件可包含在一个更大的软件构件中,例如功能可以包含在用例中,类可包含在包中。
规则1 进化构件V =(Summ aryCon tract ,S ),V 的进化前驱为e 1,e 2,…,e n 有Summ aryCon tract .R espon sib ilitySet =∪ni =1e i .Con tract .R espon sib ilitySet 图2 一个进化图D G =(DV ,D E )的举例F ig .2 A n examp le of evo lu ti on ehart 规则2 进化构件V =(Summ aryCon tract ,S ),V的进化前驱为e 1,e 2,…,e n ,有Summ aryCon tract .Schem e .P ropo sedT i m e =m ax ni =1(e i .Con tract .Schem e .P ropo sedT i m e )规则3 进化构件V =(Summ aryCon tract ,S ),V 的进化前驱为e 1,e 2,…,e n ,有Summ aryCon tract .Schem e .StartT i m e =m in ni =1(e i .Con 2tract .Schem e .StartT i m e )规则4 进化构件V =(Summ aryCon tract ,S ),V 的进化前驱为e 1,e 2,…,e n ,有Summ aryCon tract .Schem e .Exp ectSubm itT i m e =m ax ni =1(e i .Con tract .Schem e .Exp ectSubm itT i m e )规则5 进化构件V =(Summ aryCon tract ,S ),V 的进化前驱为e 1,e 2,…,e n ,有Summ aryCon tract .Schem e .Subm itT i m e =m ax ni =1(e i .Con tract .Schem e .Subm itT i m e )定义6 在进化图D G =(DV ,D E )中,进化构件v ∈DV ,进化e ∈D E ,进化构件v 都不是e 的目标进化构件,称进化构件v 为进化图D G 中的初始进化构件。