认识UML之类图

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1. 什么是UML

统一建模语言（Unified Modeling Language）是一种面向对象系统的产品说明、可视化和编制文档的一种标准语言，是非专利的第三代建模和规约语言。
UML使用面向对象设计的建模工具，但独立与具体程序设计语言

2. UML应用场景

UML 是在开发阶段，说明、可视化、构建和书写一个面向对象软件密集系统的制品 的开放方法。最佳的应用是工程实践，对大规模，复杂系统进行建模方面，
特别是在软 件架构层次，已经被验证有效。统一建模语言（UML）是一种模型化语言。模型大多以 图表的方式表现出来。一份典型的建模图表通常包含几个块或框，
连接线和作为模型附 加信息之用的文本。这些虽简单却非常重要，在 UML 规则中相互联系和扩展。

3. UML图形种类

UML2.0 一共有 13 种图形（UML1.5 定义了 9 种，2.0 增加了 4 种）。分别是：用例图、类图、对象图、状态图、活动图、时序图、协作图、构件图、部署图 9 种，包图、 时间图、组合结构图、交互概览图 4 种。

  • 用例图（Usecase Diagrams）：用来描述用户的需求，从用户的角度描述系统的功能， 并指出各功能的执行者，强调谁在使用系统，系统为执行者完成哪些功能。
  • 类图（Class Diagrams）：用于定义系统中的类。
  • 对象图（Object Diagrams）：是类图的一个实例，描述了系统在具体时间点上所包含 的对象以及各个对象之间的关系。
  • 构件图（Component Diagrams）：一种特殊的 UML 图来描述系统的静态实现视图。
  • 部署图（Deployment Diagrams）：定义系统中软硬件的物理体系结构。
  • 状态图（State Chart Diagrams）：用来描述类的对象所有可能的状态以及时间发生时 状态的转移条件。
  • 协作图（Collaboration Diagrams）：描述对象之间的合作关系，更侧重和用户对象说 明哪些对象有消息的传递。
  • 活动图（Activity Diagrams）：用来描述满足用例要求索要进行的活动以及活动间的约 束关系。
  • 时序图（Sequence Diagrams）：描述对象之间的交互顺序，着重体现对象间消息传递 的时间顺序，强调对象之间消息的发送顺序，同时显示对象之间的交互过程。
  • 包图（Package Diagrams）：对构成系统的模型元素进行分组整理的图。
  • 组合结构图（Composite Structure Diagrams）：表示类或者构建内部结构的图。
  • 时间图（Timing Diagrams）：用来显示随时间变化，一个或多个元素的值或状态的更 改，也显示时控事件之间的交互和管理它们的时间和期限约束。
  • 交互概览图（Interaction Overview Diagrams）：用活动图来表示多个交互之间的控制 关系的图。

UML分类

4. UML绘图规范

建模的核心是模型，模型是现实的简化，模型是真实系统的左营，它提供了系统的设 计蓝图。给软件系统建模是，需要采用通用的符号语言，
这种描述模型所使用的语言称 为建模语言。

4.1 事务描述

  1. 类（Class）： 对一组具有相同属性、方法、关系和语义的对象的描述
  2. 接口（Interface）：描述一个类或构件的一个服务的操作集，它仅仅是定义了一组操作规范，并没有给出具体的实现
  3. 用例（Usecase）：是对一组动作序列的描述，系统执行这些动作将产生一个对特定的参与者（Actor）有价值且可观察的结果
  4. 包（Package）: 是分组事务中最主要的，是UML中唯一的组织机制

4.2 事务关系描述

  1. 关联（Association）

    是一种拥有的关系，具有方向性，如果一个类单方向的访问另一个类，则称为单向关联（用一个箭头的实线表示）；如果两个类对象可以互相访问，则 称为双向关联（用两个箭头或不用箭头的实线表示）；一个对象能访问关联对象的数目 叫做“多重性”

    带普通箭头的实线表示，箭头指向被拥有者，或者不用箭头的实线表示

  2. 聚合（Aggregate）：是整体与部分的关系

    当某个实体聚合称另一个实体时，该实体还可以时另一个实体的部分

    用带空心菱形的实线表示，菱形指向整体，箭头指向个体

  3. 组合（Combination）：整体与部分的关系，组合比聚合更加严格

    当某个实体组合成另一个实体时，二者具有相同的生命周期，例如手臂和人之间；

    带实心菱形的实线表示，菱形指向整体，箭头指向个体

  4. 泛化（Generalization）/ 继承：表示一个更泛化的元素和一个更具体的元素之间的关系

    用带三角箭头的实线表示， 箭头指向父类

  5. 实现（Realization）：类与接口, 类实现接口

    用带三角箭头的虚线表示，箭头指向接口

  6. 依赖关系（Dependency）：如果一个类的改动会影响到另一个类，则两者之间存在依赖关系，一般而言，依赖时单向的。

    用带普通箭头的虚线表示，箭头指向被依赖者

uml事务关系

5 类图 Class Diagrams

  • +表示public

  • -表示private

  • #表示protected

  • ~表示default

  • 字段和方法返回值的数据类型非必须

  • 抽象类或抽象方法用斜体表示

  • 静态类或静态方法加下划线

  • 如果是接口在类名上方加<>

uml demo
类关系记忆技巧

  • 箭头：从子类指向父类

    • 定义子类是需要通过extends关键字指定父类
    • 子类一定是指导父类定义的，但父类并不知道子类的定义
    • 只有指导对方信息时才能指向对方
    • 所有箭头的方向是从子类指向父类或者被依赖被使用的类

  • 继承/实现：用线条连接两个类

    • 空心三角箭头表示继承或实现
    • 线表示继承，是is-a的关系，表示扩展；（司机是一个人）
    • 虚线表示实现

  • 关联/依赖：用线条连接两个类

    • 虚线表示依赖关系；表示一种使用关系，一个类需要借助另一个类来实现功能，一般是一个类将另一个类作为参数或者返回值使用。
      在多重性关系中，可以直接在关联直线上增加一个数字，表示与之对应的另一个类的 对象的个数。 1..1：仅一个 0..*：零个或多个 1..*：一个或多个 0..1：没有或只有一个 m..n：最少 m、最多 n 个 (m<=n)
    • 实线表示关联关系；表示一个类对象和另外一个类对象有关联，通常是一个类中有另一个类对象作为属性

  • 组合/聚合：用菱形表示

    • 聚合：空心菱形，整体和局部的关系，两者有独立的生命周期，是has-a的关系（车队包含司机）
    • 组合：实心菱形，整体和局部的关系，两者具有相同的生命周期，是contains-a的关系（人有两只手）

6. 时序图（Sequence Diagrams）

时序图描述对象之间消息的发送顺序，强调时间顺序。时序图是一个二维图，横轴表示对象，纵轴表示时间，消息在各对象之间横向传递，依照时间顺序总想排列。用箭头表示消息、竖线表示对象生命线。

6.1 作用

1、展示对象之间交互的顺序。将交互行为建模为消息传递，通过描述消息是如何在 对象间发送和接收的来动态展示对象之间的交互；

2、相对于其他 UML 图，时序图更强调交互的时间顺序；

3、可以直观的描述并发进程。

6.2 组成元素

  1. 角色 Actor

    系统角色，可以是人、机器、其他系统、子系统

  2. 对象 Object

    • 对象的三种命名方式 第一种方式包括对象名和类名，例如：直播课时:课时，在时序图中，用“对象：类” 表示；第二种方式只显示类名，即表示它是一个匿名对象，例如： :课程；在时序图中，用 “：类”表示； 第三种方式只显示对象名不显示类名，例如：讲师；在时序图中，用“对象”表示。
    • 命名方式的选择 三种命名方式均可，哪种最容易让阅读该时序图的人理解，就选择哪种。
    • 对象的排列顺序 对象的左右顺序并不重要，但是为了作图清晰整洁，通常应遵循以下两个原则：把交 互频繁的对象尽可能的靠拢；把初始化整个交互活动的对象放置在最左端。

  3. 生命线 Lifeline

    在时序图中表示为从对象图标向下延伸的一条虚线，表示对象存在的时间。

  4. 控制焦点 Focus of Control

    又称为激活期，表示时间段的符号，在这个时间段内对象将执行相应的操作。可以理 解为 Java 语言中一对大括号{ }中的内容；用小矩形表示。

  5. 消息 Message

    消息一般分为同步消息（Synchronous Message），异步消息（Asynchronous Message）和返回消息（Return Message）。

    • 消息的发送者把控制传递给消息的接收者，然后停止活动，等待消息的接收者放 弃或者返回控制。用来表示同步的意义；
    • 消息发送者通过消息把信号传递给消息的接收者，然后继续自己的活动，不等待接 受者返回消息或者控制。异步消息的接收者和发送者是并发工作的。
    • 返回消息表示从过程调用返回。

  6. 自关联消息

    表示方法的自身调用或者一个对象内的一个方法调用另外一个方法。

  7. 组合片段

    组合片段用来解决交互执行的条件和方式，它允许在序列图中直接表示逻辑组件，用 于通过指定条件或子进程的应用区域，为任何生命线的任何部分定义特殊条件和子进程。 组合片段共有 13 种，名称及含义如下
    组合片段

6.3 常用组合片段举例

用来指明在两个或更多的消息序列之间的互斥的选择，相当于经典的 if..else..

  1. 抉择（Alt）

    抉择在任何场合下只发生一个序列。 可以在每个片段中设置一个临界来指示该片段 可以运行的条件。else 的临界指示其他任何临界都不为 True 时应运行的片段。如果所 有临界都为 False 并且没有 else，则不执行任何片段
    Alt

  2. 选项（Opt）

    包含一个可能发生或不发生的序列
    Opt

  3. 循环（Loop）

    片段重复一定次数，可以在临界中指示片段重复的条件
    Loop

  4. 并行（Par）

    Par

6.4 时序图画法及实践

时序图的绘制步骤可简单总结如下：

  1. 划清边界，识别交互的语境；
  2. 将所要绘制的交互场景中的角色以及对象梳理出来；
  3. 从触发整个交互的某个消息开始，在生命线之间从上到下依次画出所有消息，并注明 每个消息的特性（如参数等）。

时序图画法及实践

小余哥xiaoyouge

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