软件设计统一建模语言UML
补充1-1 统一建模语言UML
2.对象图(Object diagram)
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3.包图(Package diagram)
包图: 一种组合机制，由关系密切的一组模型元素构 成，还可以由其他包嵌套构成。即主要由包或类组成， 主要表示包与包、包与类之间的关系。 作用：主要用来描述系统的分层结构；引入包是为了 降低系统的复杂性，包是维护和控制系统总体结构的 重要建模工具。
2.2 UML系统模型与建模
2.2.1 用例模型及组成成分 2.2.2 静态模型与系统体系结构建模 2.2.3 动态模型与行为控制流建模
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2.2 UML系统模型与建模
UML分析和设计模型由3大类10种图表示。
用例模型图：由用例图组成。 静态模型图：由类图、对象图、包图、构件图和 配臵图组成。 动态模型图：由活动图、顺序图、状态图和合作图 组成。
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2.1.2 UML的特点和作用
二. UML的主要作用
2. 为软件系统建立构件 UML不是面向对象的编程语言，但它的模型可以直 接对应到各种各样的编程语言。 例如：它可以使用代码生成器工具将UML模型转换 为多种程序设计语言代码，如：可生成C++、XML DTD、JAVA、Visual Basic等语言的代码，或使用 反向生成器工具将程序源代码转换为UML；甚至还 可以生成关系数据库中的表。
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2.1.1 UML的诞生与发展
UML的简要发展历程如图所示：
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2.1.2 UML的特点和主要作用
一. UML的特点
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。
uml软件工程课程设计
uml软件工程课程设计一、课程目标知识目标：1. 掌握UML（统一建模语言）的基本概念、图示及其在软件工程中的应用。
2. 学会使用UML图（如用例图、类图、序列图等）来表达软件系统的结构和行为。
3. 了解软件工程的基本原则，理解UML在软件开发生命周期中的作用。
技能目标：1. 能够运用UML图进行软件需求分析，构建系统的逻辑模型。
2. 能够利用UML图进行软件设计，提高代码的可维护性和可读性。
3. 能够运用UML图进行团队协作，提高沟通与交流效果。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对软件工程的兴趣，激发他们探究新技术的热情。
2. 培养学生严谨、细致的工作态度，提高他们解决实际问题的能力。
3. 培养学生团队协作精神，使他们认识到团队合作的重要性。
本课程针对高中年级学生，结合学科特点，注重理论与实践相结合，培养学生运用UML进行软件设计和分析的能力。
课程目标旨在让学生掌握UML的基本知识，提高他们在实际项目中的应用能力，同时培养他们的团队协作和沟通能力，为未来从事软件开发工作打下坚实基础。
通过本课程的学习，学生将能够更好地理解软件工程的概念，提高自身编程素养，形成积极的情感态度价值观。
二、教学内容1. UML基本概念与图示：包括UML的发展历程、基本组成元素、图示类型及用途。
- 教材章节：第一章 绪论- 内容列举：UML的定义、UML图分类、UML的基本元素（类、对象、关系、行为等）2. UML图的应用与实践：- 用例图：描述系统的功能需求，分析用户与系统的交互。
- 类图：表示系统中类的结构及类之间的关系。
- 序列图：描述对象之间的交互过程，展示动态行为。
- 状态图、活动图等其他UML图：分别描述对象的状态变化和活动流程。
- 教材章节：第二章至第五章- 内容列举：用例图、类图、序列图、状态图、活动图等UML图的基本概念、绘制方法及应用实例。
3. 软件工程原则与UML实践：- 教材章节：第六章 软件工程原则- 内容列举：软件工程的基本原则、UML在软件开发生命周期中的应用、UML与敏捷开发等。
第2章 统一建模语言UML
UML 2.0
1997年对象管理组织（Object Management Group
，OMG）采纳UML作为其标准建模语言，并通过严 格有序的OMG过程对其进行修订和维护。 1999，UML 1.3，相对稳定成熟阶段 2001-05， UML 1.4 2003年6月宣告完成了UML 2.0 ： Infrastructure（底层结构） Superstructure（上层结构） OCL（对象约束语言） Diagram Interchange（图形交换）
关联类
关联类用来记录与关联（关系）有关的信息，提
供与关联有关的操作。
+Employee +Employer
Person
* 1
Company
Employment +Contract
（2）包图
包图在UML中可以看作是类图的一部分。
包用来对一组元素进行划分，是对复杂模型的一
种分而治之的层次划分。 常用来描述一个复杂系统逻辑上的子系统划分。 包图主要由包和包之间的关系组成。 包的划分应遵循高内聚、低耦合的原则，一个包 中可以包含多个类和子包。 包图的图元： 包、依赖关系、导入关系、合并关系
UML 2.0的建模机制
类图 (Class Diagram) 包图 (Package Diagram) 对象图 (Object Diagram) 结构建模 (Structure) 构件图 (Component Diagram)
组合结构图 (Composite Structure Diagram)
UML 2.0 建模机制
* 1
OrderItem
Order
泛化（继承）关系
Person
1.简述统一建模语言
简述统一建模语言
统一建模语言（UML）：是一种用于对软件密集系统进行可视化建模的标准语言。
它始于1997年，被采纳为OMG标准，是一种非专利的第三代建模和规约语言。
UML独立于任何具体程序设计语言，是面向对象设计的建模工具。
UML为面向对象开发系统的产品进行说明、可视化和编制文档，展现了一系列最佳工程实践，这些实践在对大规模、复杂系统进行建模方面已经被验证有效。
UML可以贯穿软件开发周期中的每一个阶段，从需求分析到规格，到构造和配置。
UML表示法集中了不同的图形表示方法，剔除了其中容易引起的混淆、冗余或者很少使用的符号，同时添加了一些新的符号。
其中的概念来自于面向对象技术领域中众多专家的思想。
总的来说，UML作为一种模型语言，使开发人员专注于建立产品的模型和结构，而不是选用什么程序语言和算法实现。
当模型建立之后，模型可以被UML 工具转化成指定的程序语言代码。
统一建模语言
统一建模语言统一建模语言（UML）是一种定义良好、易于表达、功能强大且普遍适用的建模语言。
它融入了软件工程领域的新思想、新方法和新技术。
它的作用域不限于支持面向对象的分析与设计，还支持从需求分析开始的软件开发的全过程。
1．UML的结构UML的结构包括基本构造块、支配这些构造块如何放在一起的规则（体系架构）和一些运用于整个UML的机制。
（1）构造块。
UML有三种基本的构造块，分别是事物（thing）、关系（relationship）和图（diagram）。
事物是UML中重要的组成部分，关系把事物紧密联系在一起，图是很多有相互相关的事物的组。
（2）公共机制。
公共机制是指达到特定目标的公共UML方法，主要包括规格说明（详细说明）、修饰、公共分类（通用划分）和扩展机制四种。
●规格说明：规格说明是事物语义的文本描述，它是模型真正的核心。
●修饰：UML为每一个事物设置了一个简单的记号，还可以通过修饰来表达更多的信息。
●公共分类：包括类元与对象（类表示概念，而对象表示具体的实体）、接口和实现（接口用来定义契约，而实现就是具体的内容）两组公共分类。
●扩展机制：包括约束（添加新规则来扩展事物的语义）、构造型（用于定义新的事物）、标记值（添加新的特殊信息来扩展事物的规格说明）。
（3）规则。
UML用于描述事物的语义规则分别是为事物、关系和图命名。
给一个名字以特定含义的语境，即范围；怎样使用或看见名字，即可见性；事物如何正确、一致地相互联系，即完整性；运行或模拟动态模型的含义是什么，即执行。
UML对系统架构的定义是系统的组织结构，包括系统分解的组成部分、它们的关联性、交互、机制和指导原则等这些提供系统设计的信息。
而具体来说，就是指5个系统视图，分别是逻辑视图、进程视图、实现视图、部署视图和用例视图。
●逻辑视图：以问题域的语汇组成的类和对象集合。
●进程视图：可执行线程和进程作为活动类的建模，它是逻辑视图的一次执行实例，描绘了所设计的并发与同步结构。
第十一章 统一建模语言UML
计算机科学与工程学院
11.3 用例建模
用例建模描述一个系统应该做什么，描述的 是外部参与者所理解的系统功能。构建用例模型 是通过开发者与客户或最终使用者对需求规格说 明达成的共识，明确系统的基本功能，为后阶段 的工作打下基础。 用例模型的基本组成部件是用例、参与者和 系统。用例用于描述系统的功能，也就是从外部 用户的角度，观察系统应支持哪些功能，帮助分 析人员理解系统的行为，它是对系统功能的宏观 描述。
计算机科学与工程学院 软件工程（Software Engineer）
4)依赖（Dependency） 依赖是两个模型元素间的语义连接，一 个是独立的模型元素，一个是依赖的模型 元素。 5)细化(refinement) 细化是UML中的术语,表示对事物更详 细一层的描述。两个元素A、B描述同一件 事物,它们的区别是抽象层次不同,若元素B 是在元素A的基础上的更详细的描述,则称元 素B细化了元素A,或称元素A细化成元素B。
UML 主要作者提出的目标是： 提供给用户一个易于使用和表达的可视化的建模语言，使他们能 够开发和交流有意义的模型。独立于任何开发语言。独立于任何开发 过程。简单并且可扩展，具有扩展和专有化机制，便于扩展，无需对 核心概念进行修改。提供了解建模语言的一个基本手段。支持面向对 象的设计与开发中涌现出的高级概念，例如协作、框架、模式和构件， 强调在软件开发中对架构、框架、模式和构件的重用。最佳的软件工 程实践经验的集成。有利于面向对象工具的市场成长。
张三 : 作家 姓名 : String = 张三 年龄 : Integer = 28
(b)对象图
计算机科学与工程学院
软件工程（Software Engineer）
UML（UnifiedModelingLanguage统一建模语言）
UML（UnifiedModelingLanguage统⼀建模语⾔）UML（Unified Modeling Language 统⼀建模语⾔），⼜称标准建模语⾔。
是⽤来对软件密集系统进⾏可视化建模的⼀种语⾔。
UML是⼀种⾯向对象的建模语⾔，它可以实现⼤型复杂系统各种成分描述的可视化、说明并构造系统模型，以及建⽴各种所需的⽂档，是⼀种定义良好、易于表达、功能强⼤且普遍适⽤的建模语⾔。
UML基本内容详述（1）视图 视图是表达系统的某⼀⽅⾯特征的UML建模元素的⼦集；试图并不是图，它是由⼀个或多个图组成的对系统某个⾓度的抽象。
1）⽤例视图（核⼼视图） 强调从⽤户的⾓度看到的或需要的系统功能。
2）逻辑视图 该视图⽤于描述系统内实现的逻辑功能，展现系统的静态或结构组成及特征。
3）组件视图 该视图从系统实现的⾓度来描述模型对象间的关系。
4）配置视图 该视图⽤于说明系统的物理配置。
（2）图表 图表是描述视图内容的图。
1）⽤例图 ⽤于描述外部项与系统提供的使⽤事件之间的联系。
⼀个使⽤事件是系统提供的功能的具体描述，是系统分析⼈员从⽤户⾓度描述系统的功能，是功能与功能之间以及功能与⽤户之间的关系。
使⽤事件定义了系统的功能需求。
简单理解：⽤来描述系统的功能。
2）类图 ⽤于描述系统的静态结构。
类可以⽤不同⽅式连接，主要包括联合、依赖、独⽴和包装。
⼀个系统⼀般有多张类图，⼀个类可在不同的视图中出现。
3）对象图 ⽤于表述系统在某个时刻的静态结构。
对象图也可作为协作图的⼀部分，说明⼀组对象之间的动态协作关系。
对象图与类图的区别：对象图表⽰的是类中的许多对象实例，⽽不是类本⾝。
4）状态图 ⽤于说明类中的对象可能具有的状态，以及由时间引起的状态的改变。
简单理解：描述了系统元素的状态条件和响应。
5）顺序图（时序图） ⽤于描述对象间的动态协作关系。
表达了对象间发⾏消息的时序，同时也表达出对象间的相互作⽤，以及当系统执⾏到某个特定位置时可能会发⽣的事。
2统一建模语言UML
出现的方式
多态性
(section 2.3.2)
capturing use of single action word to represent different things,
depending on context根据上下文，捕获单一行为词表示的不同内 容
Adapted from Software Design: From Programming to Architecture by Eric J. Braude (Wiley 2003), with permission.
图
2.1面向对象开发方法
面向对象的目标： 为实现现实世界和设计中的结构单元间提供直接映射。 基本概念： 类，对象，聚集，消息，客户 面向对象方法的优势： 面向对象的特点：继承，多态，接口，封装 简化开发过程 支持软件复用 改善软件结构
面和向对象以前
Real world concepts
第二章 统一建模语言UML
主要内容
面向对象的设计开发方法 面向对象的目标 面向对象的概念 面向对象的特点 面向对象方法的优势
UML概述
UML的产生发展 UML的基本组成
UML建机制
UML静态建模 类图，对象图，包图，构件图，组合结构图，部署图 UML动态建模 活动图，顺序图，通信图，交互图，时序图，状态图，用例
继承
相对于结构化编程中 的模块重用，面向对 象中的继承体系显得 更灵活，对代码的控 制手段更多，从而推 动了代码复用的程度， 但却加大了学习掌握 的难度。
电子邮件创建示例的需求 Page 1 of 4
1. 概要: Produces e-mail text for various types of customers.给不同类型的用户撰写 电子邮件
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有很多梦想是遥不可及的，除非，你坚持。
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什么是UML
统一建模语言(Unified Modeling Language , UML) 是一种绘制软件蓝图的标准语言，可以用UML 对软件密集的制品进行可视化、详述、构造和文档化
1、可视化：清晰的模型有利于交流
2、详述：可以使用uml 对分析、设计、实现等决策进行详细描述
3、构造：把uml 描述映射成编程语言
4、文档化：系统的所有细节都可以是uml 进行描述。
如：项目计划、发布活动等
应用领域:
1、企业信息系统
2、银行与金融服务
3、电信
4、国防、航天
5、科学
6、基于Web 的分布式服务
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1.1.1 可见性与抽象类
UML 预设了四种可见性，分别为公开(public)、私有(private)、保护
(protected)、包(package) 减号(-)为私有可见性，加号(+)为
公
开可见性在UML 中抽象类与普通是同一个是图表示，只是名字会变成斜体。
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续 单向关联
ClassA 关联于
ClassB
单向关联表现在代码层面，为被关联类B 以类属性的形式出现在关联类 A 中，也可能是关联类A 引用了一个类型为被关联类B 的全局变量；
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1.2.3 .1 聚合关系(Aggregation)
聚合是关联关系的一种特例，他体现的是整体与部分拥有的关系。
此时整体与部分之间是可分离的,他们可以具有各自的生命周期，部分可以属于多个整体对象,也可以为多个整体对象共享；比如汽车与发动机；表现在代码层面，和关联关系是一致的，只能从语义级别来区分
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1.2.3.2组合关系(Composition)
组合也是关联关系的一种特例,这种关系比聚合更强,也称为强聚合；他同样体现整体与部分间的关系，但此时整体与部分是不可分的，整体的生命周期结束也就意味着部分的生命周期结束；孕妇死了胎儿自然也就死了;表现在代码层面，和关联关系是一致的，只能从语义
级别来区分
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1.2.3.3 关联关系的多重性
不建议使用双向关联. 关联有两个端点, 在每个端点可以有一个基数, 表示这个关联的类可以有几个实例.
常见的基数及含义
l 0..1:0 或1 个实例.
l 0..*: 对实例的数目没有限制.
l 1: 只能有一个实例.
l 1..*: 至少
有一个实例.
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1.3接口
接口(interface)如同契约，负责的类必须负责实现它的公开操作，以及负责维
护它的公开属性
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案例:公司-部门
-员工 类图关系
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练习
1.用户--员工
2.潜在学员--正式学员
--学员跟踪-收费
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2.1用例图说明
用例图用来表达系统对外提供的服务或功能，适合用来作为需求搜集
阶段的工作。
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2.3包含关系(include)
包含（include ）关系指的是两个用例之间的关系，其中一个用例（称作基本用例，base use case ）的行为包含了另一个用例（称作包含用例，include case ）的行为。
如图取款的 时候会包
含一个用户验证的用例
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2.4扩展关系
扩展（extend ）关系：将基本用例中一段相对独立并且可选的动作，用扩展（Extension ）用例加 以封装，再让它从基用例中声明的扩展点（
Extension Point ）上进行扩展，从而使基用例行为更简练和目标更集中。
如图我们在取完款后，可以打印凭条，也可以不用打印凭条。
这个功能就可以使用扩
展来表示
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3.1动作与控制流
l 动作（activity ）是最重要的组成元素，它代表一个执行步骤
l 带箭头的连接线称为控制流(control flow)。
当来源动作结束之后，控制流会启动目
标动作。
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3.3决策与合并
决策节点(decision node)与合并节点共用图示，两者都是大的空心菱形。
不过，决策 节点只有一个进入线，但有多条离开线
活动流程中，流程交汇点，称为合并节点(merge node)。
一个合并节点会有多条进入线，但是只有一条离开线，合并节点的图示是大的空心菱形，所有进入合并节点的支流都会经历同
一条
离开线
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3.4分叉和连接
分叉表示的是一个控制流被两个或多个控制流代替，经过分叉后，这些控制流是并发进行的
连接正好与分叉相反，表示两个或多个控制流被一个控制流代替。
使用分叉需要使用连接把分叉的流
汇聚成一个流
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广州传智播客 讲师：周猛3.5发送信号操作与接受事件操作
发送信号操作是一种操作，可以将消息或信号发送给另一个活动。
接受事件操作是一种要在等到消息或信号后才能继续执行的操作。
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练习
1、电商购物流程
选商品--->显示促销信息---->加入购物车--->登陆--->结算---->提交订单给仓库--->发货--->签收 -->1、结束 2、拒签 --->重新入库
2、借款流程
添加领款单---〉提交财务--->提交给经理跟老总--->领款--->报销-->1、现金报销2、发票报销--->复核领款流程 --->结束
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4.1生命线
生命线(lifeline)代表一个参与交互的实例，它的图示是顶端连接矩形的虚线，虚线顶部的矩形可以放置
生命线的名称。
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4.2执行发生
对象在接收到消息之后执行一项活动，执行期间称为执行发生(execution occurrence)，它的图示是长条矩形。
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4.3消息
消息(message)的图示是一条带箭头的线段，横跨在两个生命线上,对象之间通过发送消
息来交互。
序列图中有四种常见的消息
l 创建消息(createMessage)用来创建对象的消息称为创建消息,它的图示是带箭头的虚线，箭头指向目标对象。
l 同步调用(synchCall)—这是最常见的消息。
它的图示是箭头的实线，由发送消息的来源对象指向负责执行的目标对象。
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续
l 回复消息(replyMessage)目标对象执行结束时，会发出回复消息给来源对象。
它的图示是带箭头的虚线，从负责执行的目标对象反向指回来源对象
l 异步信号(asynchSignle)同步与异步的差别在于，来源对象是否等待目标执行结束才继续往执行。
来源对象如果发送同步消息，会等待，如果发送异步消息，就不等待了。
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广州传智播客 讲师：周猛4.4终止
生命线有生有灭，终止(stop)就是用来表达生命线终止的时刻。
终止的图示是一个大叉，放置在生命线的虚线底部，代表生命线
已经终止。