第1章UML概述

1、前言前言課程名稱： 統(tǒng)一建模語(yǔ)言（UML，Unified Modeling Language） 性質(zhì)：專業(yè)選修課 課時(shí)：32學(xué)時(shí)，理論24學(xué)時(shí)+上機(jī)8學(xué)時(shí) 目標(biāo)： 能夠熟練地 運(yùn)用 對(duì)有進(jìn)一步的理解考核方式： 平時(shí)成績(jī)（30%）+ 期末考試（70%） 先修課程： 軟件工程、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)等。 課程簡(jiǎn)介課程簡(jiǎn)介通過(guò)介紹UML（Unified Modeling Language，統(tǒng)一建模語(yǔ)言）中各個(gè)圖形表達(dá)元素，以期構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)的軟件工程思想交流平臺(tái)。然后在UML的平臺(tái)上，引導(dǎo)學(xué)生們思考并討論軟件工程中的各個(gè)方面，從而重新審視軟件工程本身的本質(zhì)和問(wèn)題。此外，通過(guò)使用UML，讓學(xué)生們能夠深諳面向?qū)ο蟮?/p>

2、思想，熟練將OOA（面向?qū)ο蠓治觯?、OOD（面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)）、OOP（面向?qū)ο缶幊蹋┖蚈OT（面向?qū)ο鬁y(cè)試）等運(yùn)用到實(shí)際的軟件項(xiàng)目中。這門課程的不僅是講授知識(shí)或者技術(shù)，更重要的是通過(guò)思考與練習(xí)，提高我們的動(dòng)腦能力、技術(shù)品味，開闊視野： 通過(guò)閱讀和自學(xué)來(lái)彌補(bǔ)課堂的不足 在實(shí)際的應(yīng)用中掌握相關(guān)的理論為什么學(xué)習(xí)為什么學(xué)習(xí)UML？ 需要理由嗎？ 我們從事軟件行業(yè) 面向?qū)ο笫亲钪髁鞯能浖_發(fā)思想 UML是最主流的建模方法UML+面向?qū)ο竺嫦驅(qū)ο驩OAD系統(tǒng)定義、分析、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)定義、分析、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)UML學(xué)習(xí)參考書籍學(xué)習(xí)參考書籍-1UML Distilled Martin Flower UML最佳入門

3、書籍統(tǒng)一建模語(yǔ)言（統(tǒng)一建模語(yǔ)言（UML）的發(fā)明者）的發(fā)明者Grady Booch本人本人都不一定比都不一定比Martin Fowler更會(huì)用更會(huì)用UMLUML學(xué)習(xí)參考書籍學(xué)習(xí)參考書籍-2UML建模工具建模工具1. 2. 3. 4. -7-學(xué)習(xí)線路圖學(xué)習(xí)線路圖OOOOUMLUML : : OOAOODOOP Case-Study : : : -8-什么是什么是UML The UML is a language for Visualizing Specifying Constructing Documenting the artifacts of a software-intensive syst

4、em的的什么是什么是UML UML（UML是 Unified Modeling Language的縮寫）是用來(lái)對(duì)軟件密集系統(tǒng)進(jìn)行可視化建模的一種語(yǔ)言。UML為面向?qū)ο箝_發(fā)系統(tǒng)的產(chǎn)品進(jìn)行說(shuō)明、可視化和編制文檔的一種標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言。統(tǒng)一建模語(yǔ)言 (UML)是非專利的第三代建模和規(guī)約語(yǔ)言。在開發(fā)階段，UML可以用來(lái)可視化（visualize） 、描述（specify）、構(gòu)造（construct）和文檔化（document）軟件密集型系統(tǒng)。UML展現(xiàn)了一系列最佳工程實(shí)踐，這些最佳實(shí)踐表現(xiàn)在對(duì)大規(guī)模、復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行建模方面非常有效。UML可以貫穿軟件開發(fā)周期中的每一個(gè)階段。被OMG采納作為業(yè)界的標(biāo)準(zhǔn)。UML最適

5、于數(shù)據(jù)建模，業(yè)務(wù)建模，對(duì)象建模，組件建模。UML作為一種模型語(yǔ)言，它使開發(fā)人員專注于建立產(chǎn)品的模型和結(jié)構(gòu)。當(dāng)模型建立之后，模型可以被UML工具轉(zhuǎn)化成指定的程序語(yǔ)言代碼。 UML是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的圖形表示法，它不是面向?qū)ο蟮姆治龊驮O(shè)計(jì)，也不是一種方法，它僅僅是一組符號(hào)而已。2022-3-310什么是什么是UML UMLUnified Modeling Language Unified 組合了當(dāng)前最好的面向?qū)ο筌浖７椒?Grady Booch, James Rumbaugh, and Ivor Jacobson, UML三位主要貢獻(xiàn)者 1.OMT(James Rumbaugh) 2.The Booc

6、h method (Grady Booch) 3.OOSE(Ivar Jacobson) Modeling 用于表達(dá)現(xiàn)實(shí)的簡(jiǎn)化視圖，以便于面向?qū)ο筌浖到y(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) Language UML主要是遵循精確語(yǔ)法的圖形語(yǔ)言-11-UML是標(biāo)準(zhǔn)的符號(hào) 1. 用UML畫圖很容易擺脫符號(hào)煩惱全心面對(duì)問(wèn)題2. UML僅僅是一種表達(dá)形式用好UML首先需要掌握OOAD的基本原則和方法，并在一定的軟件開發(fā)過(guò)程（如統(tǒng)一過(guò)程UP/USDP/RUP、XP等）的指導(dǎo)下進(jìn)行有取舍的運(yùn)用但知道要畫什么是困難的！2022-3-312建模的意義建模的意義 模型是對(duì)現(xiàn)實(shí)的簡(jiǎn)化，建模是為了更好地理解系統(tǒng)。 模型幫助我們按照實(shí)際情

7、況或需求對(duì)系統(tǒng)可視化； 模型允許我們?cè)敿?xì)說(shuō)明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、行為； 模型給出了一個(gè)構(gòu)造系統(tǒng)的模板； 模型對(duì)我們作出的決策進(jìn)行文檔化；2022-3-313建模的原理建模的原理 選擇創(chuàng)建什么模型對(duì)如何動(dòng)手解決問(wèn)題和如何形成解決方案由意義深遠(yuǎn)的影響。 比較： 狗窩 摩天大廈2022-3-314建模的原理建模的原理 每一種模型可以在不同的經(jīng)度級(jí)別上表示。 最好的模型可以讓你根據(jù)觀察的角色及原因選擇它的詳細(xì)程度。 對(duì)每個(gè)系統(tǒng)最好用一組幾乎獨(dú)立的模型去處理2022-3-315選擇選擇UML-1 使用UML建立對(duì)象模型來(lái)映射現(xiàn)實(shí)世界-16-選擇選擇UML-2Martin Flower： 如果你正在使用其它的舊技

8、術(shù)，我強(qiáng)列建議您馬上轉(zhuǎn)用UML，因?yàn)樗黠@地將成為符號(hào)系統(tǒng)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。 如果你正在考慮開始使用設(shè)計(jì)符號(hào)來(lái)工作，UML是一個(gè)好的選擇，因?yàn)樗呀?jīng)統(tǒng)治業(yè)界了 -17-選擇選擇UML-3 UML不是萬(wàn)能的，很多場(chǎng)合并不適合使用 1）傳統(tǒng)的做法已，對(duì)OOAD的要求也不高，項(xiàng)目非常成功，無(wú)任何改進(jìn)的必要 2）開發(fā)的，直接用源碼配上少量的文字就能解決問(wèn)題，軟件開發(fā)文檔也無(wú)需添加圖形來(lái)輔助說(shuō)明 3）開發(fā)人員更直接閱讀源碼，用源碼交流，這樣做不影響工作效率和質(zhì)量 4）開發(fā)的系統(tǒng)本身OO方法、UML適用范圍-18-選擇選擇UML-4 很多情況下，推薦使用UML： 1）是項(xiàng)目決定采用的方法論，是整個(gè)項(xiàng)目或產(chǎn)品成功

9、的關(guān)鍵 2）開發(fā)人員感覺用源碼說(shuō)明不了真正的問(wèn)題，希望利用可視化建模語(yǔ)言，提高交流效率，準(zhǔn)確抓住問(wèn)題本質(zhì) 3）系統(tǒng)的規(guī)模和設(shè)計(jì)都，需要用圖形抽象地表達(dá)復(fù)雜的概念，增強(qiáng)設(shè)計(jì)的靈活性、可讀性和可理解性，以便暴露深層次的設(shè)計(jì)問(wèn)題，降低開發(fā)風(fēng)險(xiǎn) 4）組織希望已成功項(xiàng)目、產(chǎn)品的公共設(shè)計(jì)方案，在開發(fā)新項(xiàng)目時(shí)可以參考、重用過(guò)去的設(shè)計(jì)，以節(jié)省投入，提高開發(fā)效率和整體成功率 5）有必要采用一套的圖形語(yǔ)言和符號(hào)體系描述組織的業(yè)務(wù)流程和軟件需求，促進(jìn)業(yè)務(wù)人員、軟件開發(fā)人員之間一致、高效的交流-19-UML發(fā)展背景發(fā)展背景 60年代后期：Simul67，基本思想 70年代后期：Smalltalk80，實(shí)用化 80年代

10、：理論基礎(chǔ)，C+等，商業(yè)化 90年代：面向?qū)ο笈c設(shè)計(jì)方法學(xué) B.H. Sellers等提出噴泉模型 G. Booch提出面向?qū)ο箝_發(fā)方法等 P. Coad和E.Yourdon提出OOA和OOD Jacobson提出OOSE 1997年：UML-20-UML誕生誕生公公眾眾反反饋饋OOPSLA95 Unified Method 0.8工業(yè)化工業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)化統(tǒng)一化統(tǒng)一化分散的分散的各部分各部分 Booch93 OMT-21996.6和和1996.10 UML 0.9&0.911997.9公布公布 UML 1.1 1997.1公布公布 UML 1.0合作伙伴合作伙伴意見意見 Booch91

11、 OMT-1 其他方法其他方法 OOSE-21-UML發(fā)展現(xiàn)狀發(fā)展現(xiàn)狀 目前通用的是UML 1.x版 主要UML 1.3、UML 1.4 2003年3月正式發(fā)布UML 1.5 UML 2.0 2003年6月OMG采納了UML 2.0的Superstructure的提案 MDA -22-UML的統(tǒng)一的統(tǒng)一-1 統(tǒng)一了什么？ 開發(fā)生命周期 應(yīng)用領(lǐng)域 實(shí)現(xiàn)語(yǔ)言和平臺(tái) 開發(fā)過(guò)程 本身的內(nèi)部概念-23-UML的統(tǒng)一的統(tǒng)一-2 Grady Booch Dr. Ivar Jacobson Dr. James Rumbaugh2022-3-324選擇選擇UML 統(tǒng)一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)建模語(yǔ)言 Unified Mode

12、ling Language-25-Inputs to the UMLMeyerBefore and after conditionsHarelStatechartsGamma, et alFrameworks and patterns,HP FusionOperation descriptions and message numberingEmbleySingleton classes andhigh-level viewWirfs-BrockResponsibilitiesOdellClassificationShlaer - MellorObject lifecyclesRumbaughO

13、MTBoochBooch methodJacobsonOOSE什么是模型什么是模型 模型就是對(duì)一個(gè)對(duì)象或物體的簡(jiǎn)化表示。 如：地球儀就是一個(gè)模型，它是對(duì)地球的簡(jiǎn)化表示。 我們可以用模型來(lái)表示現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域中的業(yè)務(wù)，也可以用模型表示軟件領(lǐng)域中的軟件組成和結(jié)構(gòu)。認(rèn)識(shí)世界認(rèn)識(shí)世界改造世界改造世界建模就是認(rèn)識(shí)現(xiàn)實(shí)世界建模就是認(rèn)識(shí)現(xiàn)實(shí)世界什么是模型什么是模型日常生活中，常見的模型有很多，下面按用途對(duì)模型進(jìn)行命名的有： 交通模型：道路交通圖、交通標(biāo)志 建筑模型：建筑物模型、沙盤、公司總部的3D復(fù)制品 數(shù)據(jù)分析模型：條形圖、餅狀圖 設(shè)計(jì)模型：建筑平面圖、管線圖、電路板設(shè)計(jì)圖 什么是模型什么是模型圖圖1-1 常見的

14、模型常見的模型什么是模型什么是模型在軟件開發(fā)工程中，模型主要用來(lái)描述問(wèn)題域和軟件域。 問(wèn)題域主要包括業(yè)務(wù)、業(yè)務(wù)規(guī)則、業(yè)務(wù)流程、工作流程； 軟件域主要包括軟件組成、軟件結(jié)構(gòu)、軟件部署等。E=MC2事物事物,運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)矛盾矛盾,變化變化,發(fā)展發(fā)展X+Y=Z1+1=?持不同的世界觀就會(huì)得到對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的不同認(rèn)識(shí)持不同的世界觀就會(huì)得到對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的不同認(rèn)識(shí)建立建立不同的世界模型不同的世界模型。模型因人而異模型因人而異科學(xué)家科學(xué)家數(shù)學(xué)家數(shù)學(xué)家哲學(xué)家哲學(xué)家不同類型的人有不同的世界觀模型體現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界模型體現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界 只存在同一個(gè)現(xiàn)實(shí)世界軟件人員的建模目標(biāo)現(xiàn)代目標(biāo)：現(xiàn)代目標(biāo)：在計(jì)算機(jī)中模擬現(xiàn)實(shí)世界的物和事。在計(jì)算機(jī)

15、中模擬現(xiàn)實(shí)世界的物和事。傳統(tǒng)目標(biāo)傳統(tǒng)目標(biāo)：控制計(jì)算機(jī)計(jì)算和運(yùn)行?？刂朴?jì)算機(jī)計(jì)算和運(yùn)行。 建模的重要性建模的重要性 建模的使用是軟件成功的一個(gè)基本因素。模型的實(shí)質(zhì)：對(duì)現(xiàn)實(shí)的簡(jiǎn)化。 建模的目標(biāo) ：便于展現(xiàn)系統(tǒng)。允許指定系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)或行為。提供構(gòu)造系統(tǒng)的模板。記錄決策。 建模四原則建模四原則選擇建立什么樣的模型對(duì)如何發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題具有重要的影響。 每個(gè)模型可以有多種表達(dá)方式。 最好的模型總是能夠切合實(shí)際。 孤立的模型是不完整的。任何好的系統(tǒng)都是由一些幾乎獨(dú)立的模型拼湊出來(lái)的。 面向?qū)ο蠼Ｃ嫦驅(qū)ο蠼?兩種最常用的建模方法：基于算法的和面向?qū)ο蟮摹?隨著需求的變化和系統(tǒng)的增長(zhǎng)，運(yùn)用基于算法的建模方法建

16、立起來(lái)的系統(tǒng)很難維護(hù)。 在面向?qū)ο蟮慕７椒ㄖ校饕哪K是對(duì)象或者類。 OO、UML與建模與建模 建模是最終目的 OO是一種建模理論 UML是一種體現(xiàn)OO的建模語(yǔ)言，是將OO理論轉(zhuǎn)化為實(shí)踐的工具本節(jié)目標(biāo)本節(jié)目標(biāo) 通過(guò)簡(jiǎn)單通俗的事例來(lái)演繹對(duì)象建模的基本概念 開闊視野，輕松樹立面向?qū)ο蟮挠^點(diǎn) 掌握用面向?qū)ο蠓椒ǚ治鰡?wèn)題的要領(lǐng) 為學(xué)習(xí)對(duì)象建模方法熱身38實(shí)例實(shí)例問(wèn)題分析問(wèn)題分析-1 A. 這里面有什么東東？ 月老，小伙，姑娘，戀人，玫瑰花 B. 每個(gè)東東看上去是什么樣的？ 月老，看上去有些年紀(jì)了，挺熱心的 小伙，看上去很強(qiáng)壯，很誠(chéng)實(shí)的 姑娘，看上去好漂亮，還很溫柔 戀人，看上去很黏糊，當(dāng)然就結(jié)婚了

17、 玫瑰花，火紅火紅的，難怪姑娘動(dòng)情了問(wèn)題分析問(wèn)題分析-2 C. 每個(gè)東東能做點(diǎn)什么用？ 月老：牽線搭橋，介紹認(rèn)識(shí) 小伙：追求獻(xiàn)花，表達(dá)愛意 姑娘：仰慕傾情，以身相許 戀人：拍拖，結(jié)婚 玫瑰花：令姑娘頭暈，傳情示愛問(wèn)題分析問(wèn)題分析-3 D. 這些東東都呆在什么地方？ 月老：婚介所，交友網(wǎng)站 小伙：軟件園，住高新 姑娘：人民醫(yī)院，住友誼路 戀人：曲江，電影院， 玫瑰花：花店里，小伙手中，姑娘手中問(wèn)題分析問(wèn)題分析-4E. 這些東東之間有什么關(guān)系？關(guān)系月老小伙姑娘戀人玫瑰月老鄰居舅媽撮合者沒(méi)關(guān)系小伙鄰居男友/老公男主角買送主姑娘外甥女女友女主角受主戀人作品組合組合使用者玫瑰沒(méi)關(guān)系信物受物心意 信物問(wèn)題

18、分析問(wèn)題分析-5 F. 這些東東是怎么成事的？ 月老牽線搭橋，介紹小伙和姑娘認(rèn)識(shí) 姑娘和小伙一見鐘情，成為一對(duì)戀人 一對(duì)戀人開始拍拖 小伙追求獻(xiàn)花，表達(dá)對(duì)姑娘的愛意 姑娘收到999火紅玫瑰，激動(dòng)得頭暈?zāi)垦?小伙真心求婚，姑娘以身相許 一對(duì)戀人終于走入婚姻殿堂上升到面向?qū)ο笊仙矫嫦驅(qū)ο笥妹嫦驅(qū)ο笥^點(diǎn)觀看事物用面向?qū)ο笥^點(diǎn)觀看事物用對(duì)象觀點(diǎn)認(rèn)識(shí)事物用對(duì)象觀點(diǎn)認(rèn)識(shí)事物A.這里面有什么東東？類與對(duì)象B.每個(gè)東東看上去是什么樣的？類的屬性C.每個(gè)東東能做點(diǎn)什么用？類的方法D.這些東東都呆在什么地方？類的行為、狀態(tài)、部署E.這些東東之間有什么關(guān)系？類間的關(guān)聯(lián)F.這些東東是怎么成事的？類間的交互DACBE

19、F我的一個(gè)朋友結(jié)婚了我的一個(gè)朋友結(jié)婚了-A A.這里面有什么東東？ Object Class 我 本劇與我無(wú)關(guān) 我的朋友 小伙 我朋友的妻子姑娘 月老 戀人 玫瑰 DCBEF我的一個(gè)朋友結(jié)婚了我的一個(gè)朋友結(jié)婚了-BB.每個(gè)東東看上去是什么樣的？ 每個(gè)事物看上去都有自己的屬性，在每個(gè)屬性上都有一個(gè)特征值 小伙：長(zhǎng)相，特征值：帥氣 姑娘：性情，特征值：溫柔 月老：年紀(jì)，特征值：較大 戀人：關(guān)系，特征值：黏糊 玫瑰花：顏色，特征值：火紅DACEF我的一個(gè)朋友結(jié)婚了我的一個(gè)朋友結(jié)婚了-C C.每個(gè)東東能做點(diǎn)什么用？ 每個(gè)事物都具備某種能力 小伙：追求、送花、娶親 姑娘：愛慕、相許、出嫁 月老：牽線搭橋

20、 玫瑰：示愛DABEF我的一個(gè)朋友結(jié)婚了我的一個(gè)朋友結(jié)婚了-DD.這些東東都呆在什么地方？ 每個(gè)事物都會(huì)有它合理的或者必須的空間位置和邏輯位置。尤其當(dāng)這些位置對(duì)事物的行為造成重要影響的時(shí)候，表明他們的位置極其重要 本劇列出的位置對(duì)故事主要情節(jié)沒(méi)有太大的影響，系統(tǒng)中不予考慮ACBEF我的一個(gè)朋友結(jié)婚了我的一個(gè)朋友結(jié)婚了-EE.這些東東之間有什么關(guān)系？ 事物之間的關(guān)系非常多，面向?qū)ο蟮挠^點(diǎn)一般分為主要的三類： 整體-部分關(guān)系（組成和聚合），甲是乙的一個(gè)組成部分。如：戀人和小伙，戀人和姑娘的關(guān)系 抽象-具體關(guān)系（泛化），甲是乙的一個(gè)特例。如：人和小伙，人和月老，人和姑娘的關(guān)系 合作關(guān)系（關(guān)聯(lián)），甲會(huì)

21、對(duì)乙做點(diǎn)什么如：月老和小伙、姑娘，小伙和玫瑰，小伙和姑娘的關(guān)系DACBF我的一個(gè)朋友結(jié)婚了我的一個(gè)朋友結(jié)婚了-FF.這些東東是怎么成事的？ 每個(gè)事物都會(huì)盡量利用伙伴的能力 整體事物的能力依靠部分事物的能力 抽象事物的屬性和能力就是具體事物的屬性和能力；具體事物除了有抽象事物的屬性和能力外，還可以有自己特殊的 事物分工協(xié)作，互通信息，共同完成整體的目標(biāo) 面向?qū)ο蟮姆治龊驮O(shè)計(jì)的核心DACBE俗語(yǔ)和術(shù)語(yǔ)間的對(duì)應(yīng)俗語(yǔ)和術(shù)語(yǔ)間的對(duì)應(yīng)出了什么事？用例我的一個(gè)朋友結(jié)了婚。具體事物對(duì)象我的一個(gè)朋友,他未婚妻事物類型類小伙,姑娘,玫瑰,月老屬性屬性年齡,體格,性情能力方法牽線,追求,結(jié)婚位置部署軟件園,情侶路整-部關(guān)系聚集關(guān)系戀人-小伙,戀人-姑娘抽-具關(guān)系繼承關(guān)系人-小伙,人-姑娘合作關(guān)系關(guān)聯(lián)關(guān)系小伙-姑娘,小伙-玫瑰成事過(guò)程用例實(shí)現(xiàn)相識(shí),相戀,結(jié)婚利用利用UML描述分析過(guò)程描述分析過(guò)程搞清過(guò)程的活動(dòng)圖搞清過(guò)程的活動(dòng)圖相識(shí)相識(shí)牽線牽線拍拖拍拖一見鐘情一見鐘情訂婚訂婚談婚論嫁談婚論嫁結(jié)婚結(jié)婚舉行婚禮舉行婚禮蜜月蜜月不成不成拍拖過(guò)程活動(dòng)圖拍拖過(guò)程活動(dòng)圖非初級(jí)階段非初級(jí)階段送收花送收花甜言蜜語(yǔ)甜言蜜語(yǔ)手拉手手拉手親親嘴親