UML

发表于 2022-08-19 更新于 2022-08-20 分类于其它，笔记，软件工程

一、UML概述

软件开发生命周期：做需求 —> 形成文档 —> 系统设计 —> 开发人员编写代码 —> 测试 —> 运维…

系统设计 —> “画图纸” —> UML —> 图形化语言（图标式语言）—> 不仅应用于Java —> 程序员根据设计开始开发/编码

二、UML建模工具

能够实现UML图的建模工具有：

IBM - Rational Rose

Sybase - Power Designer

韩国 - StarUML(简称：SU)

MS - Visio

枫叶云 (最新下载地址:www.fynote.com)

三、常见UML图_类图

（1）什么是类图？

定义系统中的类，描述类的内部结构 (属性, 方法等)，表示类之间的关系 (泛化、实现、依赖、关联、聚合、组合)；

（2）类在UML中表示 :

名称部分(Name) : 在顶端存放；
属性部分(Attribute) : 在中间存放属性,属性类型(AttributeType)，初始值(InitialValue)；
方法部分(Operation) : 底部存放操作，参数表(arg:ArgumentType)，返回值(ReturnType)；

（3）注释部分：解释说明

（4）属性部分：

属性语法 : [可见性]属性名[ :类型][ =初始值][{属性字符串}] ；

注意 : [] 中的内容可有可无；

属性字符串用来指定关于属性的其它信息 , 不一定是是属性值, 如果希望添加一个属性定义规则 , 但是没地方添加, 可以写在属性字符串中；
可见性：属性的可见性只有公有(public + )，私有(private - )，受保护(protected # )， UML中不存在默认(default)，如果没有显示任何符号，就表示没有定义该属性；

公有 : 用 “+” 表示，可以在此类的外部使用查看该属性；

私有 : 用 “-“ 表示，不可以从外部类中访问该属性；

保护 : 用 “#” 表示，常与泛化一起使用；

（5）方法部分：

方法语法：[可见性]操作名[( 参数表 )][ : 返回类型][ { 属性字符串 }]

注意 : [] 中的内容可有可无；

注意：如果有多个参数列表的话，中间用逗号隔开；
可见性：主要包括公有(public +)，私有(private -)，受保护(protected #)，包内公有(package ~)；

公有 : 用 “+” 表示，只要调用对象能访问操作所在的包，就能访问公有操作；

私有 : 用 “-“ 表示，同一个类的对象才能调用私有的操作；

保护 : 用 “#” 表示，子类对象才可以调用受保护操作；

包内 : 用 “~” 表示，同一个包内的对象才可以调用包内公有的操作；

四、类图之类和类之间的关系

（1）继承关系（泛化关系 Generalization）

a) 语义：

i. 类和子类的关系，接口和子接口的关系；

ii. 一个类（称为子类、子接口）继承另外的一个类（称为父类、父接口）的功能，并可以增加它自己的新功能；

b) 语法：extends

c) 符号：一条带空心三角箭头的实线，从子类指向父类，或者子接口指向父接口；

泛化2

（2）实现关系

a) 语义：

i. 类和接口之间的关系；

ii. 一个类可以实现多个接口，实现所有接口的功能；体现了规范和实现分离的原则；

b) 语法： implements

c) 符号：实现用一条带空心三角箭头的虚线表示，从类指向实现的接口；

（3）依赖关系

a) 语义：一个类A使用到了另一个类B，但是这种使用关系是具有偶然性的、临时性的、非常弱的，但是类B的变化会影响到类A；

举例：学生 —> 方法：吃饭（食堂）

b) 语法：类B作为类A的方法的参数（或者局部变量）存在；

c) 符号：由类A指向类B的带箭头虚线表示；

（4）关联关系

a) 语义：比依赖关系强，必然的，长期的，强烈的；

举例：顾客 —> 订单—> 商品

b) 语法：类B作为成员变量形成存在于类A中；

c) 符号：由类A指向类B的带箭头实线表示；

（5）聚合关系

a) 语义：

i. 关联关系的一种特例（一个类作为另一个类的成员变量）；

ii. 整体和部分的关系；

iii. 整体部分可分离，整体的生命周期和部分的生命周期不同，has-a的关系；

iv. 计算机与CPU、公司与员工的关系、班级和学生的关系、球队和球员；

b)语法：同关联关系；

c)符号：空心菱形加实线；

（6）组合关系

a) 语义：

i. 关联关系的一种特例；

ii. 整体和部分关系、整体部分不可分离、比聚合更强，contains-a的关系；

iii. 整体的生命周期和部分的生命周期相同；

iv. 人和四肢的关系；

b)语法：同关联关系；

c)符号：实心菱形加实线；

五、常见UML图_用例图

1、用例图是什么？

用例图是指由参与者、用例，边界以及它们之间的关系构成的用于描述系统功能的视图。

用例图主要用来描述角色以及角色与用例之间的连接关系。说明的是谁要使用系统，以及他们使用该系统可以做些什么。一个用例图包含了多个模型元素，如系统、参与者和用例，并且显示这些元素之间的各种关系，如泛化、关联和依赖。它展示了一个外部用户能够观察到的系统功能模型图。

【用途】：帮助开发团队以一种可视化的方式理解系统的功能需求。

2、用例图所包含的的元素

（1）参与者(Actor)—— 与应用程序或系统进行交互的用户、组织或外部系统。用一个小人表示。

（2）用例(Use Case)—— 用例就是外部可见的系统功能，对系统提供的服务进行描述。用椭圆表示。

（3）子系统(Subsystem)—— 用来展示系统的一部分功能，这部分功能联系紧密。(就是具体的系统功能)。

3、用例图所包含的的关系

用例图中涉及的关系有：关联、泛化、包含、扩展。

如下表所示：

a. 关联(Association)

表示参与者与用例之间的通信，任何一方都可发送或接受消息。

【箭头指向】：无箭头，将参与者与用例相连接，指向消息接收方。

b. 泛化(Inheritance)

就是通常理解的继承关系，子用例和父用例相似，但表现出更特别的行为；子用例将继承父用例的所有结构、行为和关系。子用例可以使用父用例的一段行为，也可以重载它。父用例通常是抽象的。在实际应用中很少使用泛化关系，子用例中的特殊行为都可以作为父用例中的备选流存在。

【箭头指向】：指向父用例。

PS：父类的功能少，子类的功能多。

c. 包含(Include)

包含关系用来把一个较复杂用例所表示的功能分解成较小的步骤。包含关系最典型的应用就是复用，也就是定义中说的情景。但是有时当某用例的事件流过于复杂时，为了简化用例的描述，我们也可以把某一段事件流抽象成为一个被包含的用例；相反，用例划分太细时，也可以抽象出一个基用例，来包含这些细颗粒的用例。这种情况类似于在过程设计语言中，将程序的某一段算法封装成一个子过程，然后再从主程序中调用这一子过程。

例如：业务中，总是存在着维护某某信息的功能，如果将它作为一个用例，那添加、修改以及删除都要在用例详述中描述，过于复杂；如果分成添加用例、修改用例和删除用例，则划分太细。这时包含关系可以用来理清关系。

【箭头指向】：指向分解出来的功能用例。

PS：预约功能、借书功能都包含登陆功能，将通用功能（复用功能）提取。

d. 扩展(Extend)

扩展关系是指用例功能的延伸，相当于为基础用例提供一个附加功能。将基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。扩展用例为基用例添加新的行为。扩展用例可以访问基用例的属性，因此它能根据基用例中扩展点的当前状态来判断是否执行自己。但是扩展用例对基用例不可见。

对于一个扩展用例，可以在基用例上有几个扩展点。

【箭头指向】：指向基础用例。

六、常见UML图_状态图

1、状态图是什么？

状态图(statechart diagram）：用来操述一个特定的对象所有可能的状态，以及哪些事件将导致状态改变。

2、状态图的元素

（1）箭头表示一个转换/一个动作。

（2）箭头上的文字：表示一个事件。

（3）长方形表示某种状态。

（4）起始状态：是一种伪状态，只是表示从这里要开始（可选）。

（5）结束状态：是一种伪状态，只是表示从这里要结束（可选）。

示例：

（以下图片截取自百度图库）

七、常见UML图_活动图

1、活动图是什么？

活动图(activity diagram)是UML的动态规图之一，用来描述事物或对象的活动变化流程。类似流程图，描述从一个动作转移到另外一个动作，阐明了业务用例实现的工作流程。

2、活动图的元素

（1）开始：线条表示-活动流(ActionFlow):描述活动之间的有向关系，表示一个活动向另外一个活动之间的转移。用带箭头的实线表示。

（2）结束：

（3）活动：

（4）条件转移（分支）：表示从一个活动按照某种条件转移到几个不同的活动。

（5）分劈和汇合：表示并发的同步行为，用同步杆表示。有分劈、有汇总。

举例：

八、常见UML图_时序图

1、时序图是什么？

时序图（Sequence Diagram），又名序列图、循序图，是一种UML交互图，当用户进行某个操作的时候，按照时间的顺序看，各个模块之间如何调用的。描述了方法的调用过程，程序的执行流程，以及方法执行结束的返回值情况。所以用例图当中的一个用例会对应一个时序图，该时序图描述的是该功能/用例具体是怎么实现的，流程是什么。严格情况下，肯定是先设计再开发。