UML分析与设计

UML分析与设计1. UML(UNIFIED MODELING LANGUAGE)概述 (1)1.1UML是什么？ (1)1.2UML的组成 (1)1.3UML的功能 (1)2. UML图（重点） (1)2.1用例图 (1)2.1.1 用例 (1)2.1.2 参与者（活动者） (1)2.1.3 用例图 (1)2.1.4 包含和扩展 (1)2.1.5 用例模型 (2)2.2类图 (2)2.2.1 类 (2)2.2.2 类之间的关系 (2)2.2.3 类图 (5)2.3对象图 (5)2.3.1 2004年5月下午试题试题三 (6)2.4功能复用及解题方法 (8)2.4.1 引用机制(聚合或组合) (8)2.4.2 继承机制(泛化的反关系)实现功能复用 (8)2.4.3 两者对比 (8)2.5顺序图(序列图) (9)2.5.1 2004年11月下午试题三（15分） (10)2.6协作图 (11)2.7状态图 (11)2.8活动图 (12)2.8.1 基本活动图 (12)2.8.2 带泳道的活动图 (12)2.9构件图 (13)2.10部署图 (14)2.11各种图总结 (14)3. 视图 (14)3.1用例视图 (14)3.2设计视图 (15)3.3过程视图 (15)3.4实现视图 (15)3.5配置视图 (15)1.UML(Unified Modeling Language)概述1.1 UML是什么？⏹UML是一种语言。

⏹UML只是一种可视化的语言。

⏹UML是一种可用于详细描述的语言。

⏹UML是一种构造语言。

⏹UML是一种文档化语言。

⏹UML是一种描述面向对象软件分析和设计结果的语言。

错误说法：UML是指导软件开发的思想。

1.2 UML的组成UML由模型元素、扩展机制、图及视图等部分组成，由模型元素或扩展机制构成图，由图构成视图。

1.3 UML的功能⏹为软件系统的产出建立可视化模型⏹规约软件系统的产出⏹构造软件系统的产出⏹为软件系统的产出建立文档2.UML图（重点）由模型元素和扩展机制构成。

包括9种不同的图，分为表示系统静态结构的静态模型（包括用例图，类图，对象图、构件图，部署图），以及表示系统动态结构的动态模型（包括顺序图，协作图，状态图，活动图）。

注意：顺序图和协作图统称为交互图，用例图属于静态模型还是动态模型是有争议的！2.1 用例图2.1.1用例用例表示系统的功能，一个用例是系统功能的一个通用描述，系统的用例构成了系统的所有使用功能。

可以将用例应用到整个系统，也可以将用例应用到系统的一部分，如子系统等。

一个系统通常需要多个用例来描述系统需求。

用例表示为一个椭圆。

2.1.2参与者（活动者）代表与系统交互的人、硬件设备或另一个系统。

活动者不是系统的组成部分，活动者存在于系统的外部，是虚拟的概念。

用一个小人来表示活动者，如图 2.1所示。

图 2.1 参与者2.1.3用例图用例图主要描述系统和外部环境的关系和系统提供的服务，以及外界想采用何种方式与系统进行交互，定义的是系统的功能需求。

用例图中包含系统、活动者、用例以及元素之间的各种关系(泛化，关联、依赖)等模型元素，如图显示了一个个人图书管理系统的用例如图 2.2所示。

上图显示了一个个人图书管理系统的用例图。

其中，“新增书籍信息”，“查询书籍信息”，“修改书籍信息”，“登记外借情况”，“查询外借情况”和“统计金额与册数”等都是用例的实例。

用例图主要用来为系统的需求建模。

系统的全部或大部分功能需求都可以表达为用例。

需求建模规定系统应该做什么，但不涉及到怎样做，所以用例图用于面向对象的需求分析阶段。

2.1.4包含和扩展两个用例之间的关系主要可以概括为两种情况：1. 用于重用的包含关系，用构造型《include》表示；2. 用于分离出不同的行为，用构造型《extend》表示。

⏹包含关系当可以从两个或两个以上的原始用例中提取公共行为，或者发现能够使用一个组件来实现某一个用例的部分功能是很重要时，应该使用包含关系来表示它们，如图 2.3所示。

ChangeEmployeeDetailsViewEmployeeDetailsFindEmployeeDetailsDeleteEmployeeDetails<<include>><<include>><<include>>图 2.3 包含关系扩展关系如果一个用例明显地混合了两种或两种以上的不同场景，即根据情况可能发生多种事情。

我们可以将这个用例分为一个主用例和一个或多个辅用例，描述可能更加清晰。

如下图所示。

ReturnBookIssueFine<<extend>>图 2.4 扩展关系2.1.5 用例模型描述的是外部执行者（Actor ）所理解的系统功能，由若干个用例图构成。

用例模型用于需求分析阶段，它的建立是系统开发者和用户反复讨论的结果，表明了开发者和用户对需求规格达成的共识。

首先，它描述了系统的功能需求；其次，它将系统看作黑盒，从外部活动者的角度来理解系统；另外，它驱动了需求分析之后个阶段的开发工作，从而影响开发工作各个阶段和UML 的各个模型。

用例模型是软件系统后续开发活动的基础。

2.2 类图在面向对象建模技术中，我们将客观世界的实体映射为对象，并归纳成一个个类，类（Class ）、对象(Object)和它们之间的关联是面向对象技术中最基本的元素。

对于一个想要描述的系统，其类模型和对象模型提示了系统的结构。

2.2.1 类在UML 中，类的可视化表示为一个划分成3个格子的长方形（下面两个格子可省略）。

在下图中，“书籍”，“借阅记录”等都是一个类。

最顶部的格子包含类的名字, 中间的格子包含类的属性(public,private,protected ，分别用“+”，“-”，“#”号表示),最下面是类的操作，类如图 2.5所示。

图 2.5 类模型元素类可以分为3种类型：实体类(保存数据和维护数据之间的关系)、接口类(负责和外界交互)、控制类（负责业务及协调实体类和接口类工作的）。

2.2.2 类之间的关系在类图中，类与类之间有4个很重要的关系：依赖关系、泛化关系、关联关系、实现关系。

1. 依赖关系依赖是两个事物之间的语义关系，其中一个事物发生变化会影响另一个事物的语义。

有两个元素A ，B ，如果修改元素A 的定义可能会引起对另一个元素B 的定义的修改，则称元素B 依赖（Dependency ）于元素A 。

使用带箭头的虚线表示依赖关系(A ，B 分别为两个类中的元素，箭头指向X)，如图 2.6所示。

图 2.6 依赖关系依赖关系有如下四种(假设B 类依赖A 类)： class B:public shape {private:A x_circle; public:void display() {x_circle.displayIt();}};class B{public:void f1(A obj);}(3)A类向B类发送消息，从而影响B类发生变化class A{public:void f1(){B::staticF(1,2);b.f1();}}(4)B类继承A类class A{public:do(){……};}class B:public A{……}注意：依赖程度最高的继承。

2.泛化关系又叫做概括关系。

就是父类与子类之间的关系。

继承关系是泛化关系的反关系，也就是说，子类是从父类中继承的，而父类则是子类的泛化。

使用带空心箭头的实线表示，箭头指向父类。

泛华图形元素如图 2.7所示。

图 2.7 泛华图形元素泛化关系有如下特点：(1)父类所具有的属性、操作，子类都有；(2)子类中除了与父类一致的信息外，还包括自己的信息，父类称为一般类，子类称为特殊类；(3)子类对象能完成父类对象的一切功能；(4)是一种“is-a”的关系。

3.关联关系关联（Association）表示两个类之间存在某种语义上的联系，描述一组对象之间连接的结构关系。

关联关系一般都是双向的，即关联的对象双方彼此都能与对方通信。

根据关联的不同含义，关联又可分为：普通关联、递归关联、或关联、有序关联、三元关联、聚合和组合等。

本节重点介绍普通关联、聚合和组合三种关联。

(1)普通关联普通关联是最常见的一种关联。

只要类与类之间存在连接关系就可以用普通关联表示。

普通关联的图标是一条直线。

如图 2.8所示是关联在类图中的表示。

一个关联至少有两个关联端，每个关联端连接到一个类，关联端是有序的。

图 2.8 普通关联⏹名字可以在关联的一个方向上为关联取一个名字，而在另一个方向上取另一个名字或不取名字。

关联的名字最好是能够反映类之间的关系的动词。

为避免混淆，在名字的前面或后面带一个表示关联方向的黑三角，黑三角的尖角指明这个关联只能够用在尖角所指的类上。

⏹导航关联的方向也可以用在关联端加上箭头来表示，这些箭头起导航的作用。

关联可以是单向的，也可以是双向的。

如果关联是双向的，则不必指出方向箭头。

⏹重复度(Multiplicity)又称多重性，指的是一个类的实例能够与另一个类的多少个实例相关联，多重性表示为一个整数范围n..m，整数n定义所连0..1 表示0到1个对象0..*或* 表示0到多个对象1..* 表示1到多个对象3..15 表示3到15个对象5 表示5个对象学生与选修课程之间的关系就可以表示为0..*对1..*的关系，也就是一个学生可以选择1门或多门课程，而一门课程有0个或多个学生选修。

如果图中没有明确标明关联的多重性，则意味着是1，多重性标识在表示关联关系方向上直线的末端，如图 2.9所示。

图 2.9关联的多重性示例如图 2.9所示中表示“一个人参加一个会议，一个会议可以有一个或多人参加”。

⏹角色在关联的类图标旁还可以标出类的角色名。

任何关联关系中都会涉及到与此关联有关的角色，即与此关联相连的对象所扮演的角色。

例如，在下图中，类Account与类AccountGroup关联，类Account又与类Password关联，类Account在这两个关联中的角色分别是user和owner,而Password类在关联中的角色是key。

关联中的角色通常用字符串命名，并放置在类图中与此角色有关的关联关系(直线)的末端，紧靠使用该角色的类。

图 2.10关联的角色与可见性示例如图 2.10所示的图形对应的代码定义为：class AccountGroup{public:Account *user[100];……};class Account{private:Password key;};AccountGroup obj;⏹可见性某些情况，需要限制关联外部的对象对于该关联的可见性。