第1章UML概述

1、2第1章 UML概述UML(Unified Modeling Language，統(tǒng)一建模語(yǔ)言，統(tǒng)一建模語(yǔ)言)是一種通用的設(shè)計(jì)語(yǔ)言，通是一種通用的設(shè)計(jì)語(yǔ)言，通過這種語(yǔ)言可以對(duì)任何具有過這種語(yǔ)言可以對(duì)任何具有靜態(tài)結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)行為的系統(tǒng)靜態(tài)結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)行為的系統(tǒng)進(jìn)行建模。進(jìn)行建模。31.1 什么是UMLUML是用來(lái)對(duì)業(yè)務(wù)系統(tǒng)和是用來(lái)對(duì)業(yè)務(wù)系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)進(jìn)行可視化建模的軟件系統(tǒng)進(jìn)行可視化建模的一種語(yǔ)言。在面向?qū)ο蟮能浺环N語(yǔ)言。在面向?qū)ο蟮能浖_發(fā)過程中，我們常采用件開發(fā)過程中，我們常采用該語(yǔ)言對(duì)系統(tǒng)的產(chǎn)品進(jìn)行說(shuō)該語(yǔ)言對(duì)系統(tǒng)的產(chǎn)品進(jìn)行說(shuō)明、可視化和文檔編寫。明、可視化和文檔編寫。41.1.1 UML簡(jiǎn)史20

2、世紀(jì)世紀(jì)90年代，一批新軟件開發(fā)方法出現(xiàn)了，其中最年代，一批新軟件開發(fā)方法出現(xiàn)了，其中最引人注目的是引人注目的是Booch 1993、OMT-2和和OOSE等。等。Grady Booch是面向?qū)ο蠓椒ㄗ钤绲某珜?dǎo)者之一，他是面向?qū)ο蠓椒ㄗ钤绲某珜?dǎo)者之一，他提出了面向?qū)ο筌浖こ痰母拍?。提出了面向?qū)ο筌浖こ痰母拍睢?991年，他將之前年，他將之前面向面向Ada的工作擴(kuò)展到面向整個(gè)對(duì)象設(shè)計(jì)領(lǐng)域。的工作擴(kuò)展到面向整個(gè)對(duì)象設(shè)計(jì)領(lǐng)域。Booch 1993較適用于系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和構(gòu)造。較適用于系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和構(gòu)造。 James Rumbaugh等人提出了面向?qū)ο蟮慕＜夹g(shù)等人提出了面向?qū)ο蟮慕＜夹g(shù)(OMT，一種

3、軟件開發(fā)方法，一種軟件開發(fā)方法)，該方法采用了面向?qū)ο?，該方法采用了面向?qū)ο蟮母拍?，并引入各種獨(dú)立于語(yǔ)言的表示符，同時(shí)使用的概念，并引入各種獨(dú)立于語(yǔ)言的表示符，同時(shí)使用對(duì)象模型、動(dòng)態(tài)模型、功能模型和用例模型共同完成對(duì)象模型、動(dòng)態(tài)模型、功能模型和用例模型共同完成對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的建模。對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的建模。 Ivan Jacobson于于1994年提出了年提出了OOSE方法，該方法方法，該方法最大的特點(diǎn)是面向用例最大的特點(diǎn)是面向用例(Use-Case)，并在用例的描述，并在用例的描述中引入了外部角色的概念。中引入了外部角色的概念。 51.1.1 UML簡(jiǎn)史此外，還有此外，還有Coad/Yourdon方法，

4、即著名的方法，即著名的OOA/OOD，它是最早的，它是最早的面向?qū)ο蟮姆治龊驮O(shè)計(jì)方法之一。該方法簡(jiǎn)單、易學(xué)，適合于面向?qū)γ嫦驅(qū)ο蟮姆治龊驮O(shè)計(jì)方法之一。該方法簡(jiǎn)單、易學(xué)，適合于面向?qū)ο蠹夹g(shù)的初學(xué)者使用，但由于該方法在處理能力方面的局限，目前已象技術(shù)的初學(xué)者使用，但由于該方法在處理能力方面的局限，目前已很少使用。很少使用。 1994年年10月，月，Grady Booch和和James Rumbaugh開始致力于這一開始致力于這一工作。他們首先將工作。他們首先將Booch 1993和和OMT-2 統(tǒng)一起來(lái)，并于統(tǒng)一起來(lái)，并于1995年年10月發(fā)布了第一個(gè)公開版本，稱之為統(tǒng)一方法月發(fā)布了第一個(gè)公開版本

5、，稱之為統(tǒng)一方法UM 0.8(Unitied Method)。1995年秋，年秋，OOSE 的創(chuàng)始人的創(chuàng)始人Jacobson加盟到這一工作。加盟到這一工作。經(jīng)過經(jīng)過Booch、Rumbaugh和和Jacobson三人的共同努力，于三人的共同努力，于1996年年6月和月和10月分別發(fā)布了兩個(gè)新的版本，即月分別發(fā)布了兩個(gè)新的版本，即UML 0.9和和UML 0.91，并將，并將UM重新命名為重新命名為UML(Unified Modeling Language)。1996年，一些機(jī)構(gòu)將年，一些機(jī)構(gòu)將UML作為其商業(yè)策略已日趨明顯。作為其商業(yè)策略已日趨明顯。UML的開發(fā)的開發(fā)者得到了來(lái)自公眾的正面反應(yīng)

6、，并倡議成立了者得到了來(lái)自公眾的正面反應(yīng)，并倡議成立了UML成員協(xié)會(huì)，以完成員協(xié)會(huì)，以完善、加強(qiáng)和促進(jìn)善、加強(qiáng)和促進(jìn)UML的定義工作。當(dāng)時(shí)的成員有的定義工作。當(dāng)時(shí)的成員有DEC、HP、I-Logix、Itellicorp、IBM、ICON Computing、MCI Systemhouse、Microsoft、Oracle、Rational Software、TI以及以及Unisys。這一機(jī)。這一機(jī)構(gòu)對(duì)構(gòu)對(duì)UML 1.0(1997年年1月月)及及UML 1.1(1997年年11月月)的定義和發(fā)布起了的定義和發(fā)布起了重要的促進(jìn)作用。重要的促進(jìn)作用。61.1.2 UML定義首先，首先，UML融合了

7、融合了Booch、OMT和和OOSE方法中的基方法中的基本概念，而且這些基本概念與其他面向?qū)ο蠹夹g(shù)中的本概念，而且這些基本概念與其他面向?qū)ο蠹夹g(shù)中的基本概念大多相同，因而，基本概念大多相同，因而，UML必然成為這些方法以必然成為這些方法以及其他方法的使用者樂于采用的一種簡(jiǎn)單一致的建模及其他方法的使用者樂于采用的一種簡(jiǎn)單一致的建模語(yǔ)言；其次，語(yǔ)言；其次，UML不僅是上述方法的簡(jiǎn)單匯合，而且不僅是上述方法的簡(jiǎn)單匯合，而且是在這些方法的基礎(chǔ)上廣泛征求意見，集眾家之長(zhǎng)，是在這些方法的基礎(chǔ)上廣泛征求意見，集眾家之長(zhǎng)，幾經(jīng)修改而完成的，它擴(kuò)展了現(xiàn)有方法的應(yīng)用范圍；幾經(jīng)修改而完成的，它擴(kuò)展了現(xiàn)有方法的應(yīng)用范

8、圍；第三，第三，UML是標(biāo)準(zhǔn)的建模語(yǔ)言，而不是標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)過是標(biāo)準(zhǔn)的建模語(yǔ)言，而不是標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)過程。盡管程。盡管UML的應(yīng)用必然以系統(tǒng)的開發(fā)過程為背景，的應(yīng)用必然以系統(tǒng)的開發(fā)過程為背景，但對(duì)于不同的組織和不同的應(yīng)用領(lǐng)域，需要采取不同但對(duì)于不同的組織和不同的應(yīng)用領(lǐng)域，需要采取不同的開發(fā)過程。的開發(fā)過程。作為一種建模語(yǔ)言，作為一種建模語(yǔ)言，UML是一種標(biāo)準(zhǔn)的圖形符號(hào)，它是一種標(biāo)準(zhǔn)的圖形符號(hào)，它的定義包括的定義包括UML語(yǔ)義和語(yǔ)義和UML表示法兩個(gè)部分。表示法兩個(gè)部分。71.1.3 UML的特點(diǎn) UML語(yǔ)言的主要特點(diǎn)可以歸結(jié)為以下語(yǔ)言的主要特點(diǎn)可以歸結(jié)為以下4點(diǎn)。點(diǎn)。UML統(tǒng)一了Booch、OMT和O

9、OSE等方法中的基本概念。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語(yǔ)言用于說(shuō)明、可視化、構(gòu)建和書寫面向?qū)ο筌浖破?。UML語(yǔ)言應(yīng)用于軟件開發(fā)周期中的每一個(gè)階段。OMG(Object Management Group，對(duì)象管理組織)已將該語(yǔ)言作為業(yè)界的標(biāo)準(zhǔn)。UML最適用于數(shù)據(jù)建模、業(yè)務(wù)建模、對(duì)象建模和組件建模。UML作為一種模型語(yǔ)言，它可以使開發(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。81.2 什么是模型模型就是用圖形對(duì)一個(gè)物體或系統(tǒng)的簡(jiǎn)化表示，如地球儀就是模型就是用圖形對(duì)一個(gè)物體或系統(tǒng)的簡(jiǎn)化表示，如地球儀就是一個(gè)模型，它是對(duì)

10、地球的簡(jiǎn)化表示。用戶可以用模型來(lái)表示現(xiàn)一個(gè)模型，它是對(duì)地球的簡(jiǎn)化表示。用戶可以用模型來(lái)表示現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域中的業(yè)務(wù)流程和工作流程，也可以用模型表示軟件領(lǐng)域?qū)嶎I(lǐng)域中的業(yè)務(wù)流程和工作流程，也可以用模型表示軟件領(lǐng)域中的軟件系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu)。在日常生活中常見的模型有很多，中的軟件系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu)。在日常生活中常見的模型有很多，它們都是對(duì)事物的簡(jiǎn)化表示，下面是生活中經(jīng)常遇到的它們都是對(duì)事物的簡(jiǎn)化表示，下面是生活中經(jīng)常遇到的4種模種模型。型。(1)交通模型：道路交通圖、道路交通標(biāo)志等，圖1-1所示的就是廣州地鐵的模型。91.2 什么是模型(2)建筑模型：建筑物原型、沙盤等用來(lái)描述建筑物的圖形，如圖1-2所示的模型

11、就是描述某集團(tuán)公司的建筑物模型。(3)設(shè)計(jì)模型：用來(lái)描述管線圖、電路板設(shè)計(jì)圖等的圖形。圖1-3所示的就是描述某個(gè)局部電路的設(shè)計(jì)模型。101.2 什么是模型(4)數(shù)據(jù)分析模型：如圖1-4所示就是描述某公司4種產(chǎn)品年銷售所占份額的數(shù)據(jù)分析模型。111.2.1 模型的用途在軟件開發(fā)活動(dòng)中，在軟件開發(fā)活動(dòng)中，UML主要用主要用于兩個(gè)方面的建模：第一是，用于兩個(gè)方面的建模：第一是，用UML語(yǔ)言對(duì)業(yè)務(wù)系統(tǒng)建模，便于語(yǔ)言對(duì)業(yè)務(wù)系統(tǒng)建模，便于分析師展現(xiàn)和理解業(yè)務(wù)；第二是，分析師展現(xiàn)和理解業(yè)務(wù)；第二是，用用UML對(duì)軟件系統(tǒng)建模，便于設(shè)對(duì)軟件系統(tǒng)建模，便于設(shè)計(jì)師修改和構(gòu)造軟件系統(tǒng)。計(jì)師修改和構(gòu)造軟件系統(tǒng)。1對(duì)業(yè)務(wù)

12、系統(tǒng)建模對(duì)業(yè)務(wù)系統(tǒng)建模2對(duì)軟件系統(tǒng)建模對(duì)軟件系統(tǒng)建模121.2.2 建模目標(biāo)對(duì)業(yè)務(wù)系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)進(jìn)行建模，主要實(shí)現(xiàn)下面對(duì)業(yè)務(wù)系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)進(jìn)行建模，主要實(shí)現(xiàn)下面5個(gè)目個(gè)目標(biāo)。標(biāo)。(1)對(duì)業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行可視化，建立業(yè)務(wù)模型。以業(yè)務(wù)模型為中介，便于領(lǐng)域?qū)＜?、用戶和需求分析師?duì)業(yè)務(wù)內(nèi)容和業(yè)務(wù)過程的理解和交流。(2)對(duì)軟件架構(gòu)進(jìn)行可視化，建立軟件體系模型。以體系模型為中介，便于設(shè)計(jì)師對(duì)軟件系統(tǒng)的宏觀理解。(3)對(duì)軟件系統(tǒng)的組成、結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)交互的行為進(jìn)行建模，便于設(shè)計(jì)師和代碼編寫人員對(duì)軟件的詳細(xì)理解和溝通。(4)用模型的方式為系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)提供一個(gè)模板，開發(fā)人員可以依據(jù)該模板構(gòu)造軟件系統(tǒng)。(5)通過模型的方式將

13、計(jì)劃和決策文檔化。便于分析師和設(shè)計(jì)師溝通、理解。131.2.3 建模原則通過需求模型，用戶與分析師共同理解業(yè)務(wù)需通過需求模型，用戶與分析師共同理解業(yè)務(wù)需求；通過設(shè)計(jì)模型，分析師與設(shè)計(jì)師共同完成求；通過設(shè)計(jì)模型，分析師與設(shè)計(jì)師共同完成軟件設(shè)計(jì)任務(wù)；通過設(shè)計(jì)模型，設(shè)計(jì)師能方便軟件設(shè)計(jì)任務(wù)；通過設(shè)計(jì)模型，設(shè)計(jì)師能方便地構(gòu)造和修改軟件模型。為了實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，地構(gòu)造和修改軟件模型。為了實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，建模時(shí)應(yīng)遵循以下幾個(gè)原則。建模時(shí)應(yīng)遵循以下幾個(gè)原則。(1)僅當(dāng)需要時(shí)才為業(yè)務(wù)或軟件系統(tǒng)構(gòu)建模型。簡(jiǎn)單的業(yè)務(wù)和軟件系統(tǒng)不需要建立模型。(2)模型應(yīng)該真實(shí)地反映業(yè)務(wù)系統(tǒng)的需求，或者模型能反映軟件系統(tǒng)本身的組成和結(jié)

14、構(gòu)。(3)模型應(yīng)該反映設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)方案。(4)構(gòu)建模型時(shí)，最好用一組相對(duì)獨(dú)立的模型從不同的側(cè)面描述重要的業(yè)務(wù)或軟件系統(tǒng)。 141.2.4 用UML建模的好處UML是一種公共的、可擴(kuò)展的、應(yīng)用廣泛是一種公共的、可擴(kuò)展的、應(yīng)用廣泛的設(shè)計(jì)語(yǔ)言，它可應(yīng)用于軟件開發(fā)活動(dòng)中的設(shè)計(jì)語(yǔ)言，它可應(yīng)用于軟件開發(fā)活動(dòng)中 的每個(gè)階段的每個(gè)階段(分析、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、測(cè)試分析、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、測(cè)試)，而且可以表示每個(gè)階段的產(chǎn)品。而且可以表示每個(gè)階段的產(chǎn)品。使用使用UML建模的原因主要有以下建模的原因主要有以下3個(gè)。個(gè)。1UML是軟件開發(fā)者的通用語(yǔ)言是軟件開發(fā)者的通用語(yǔ)言2UML是一種應(yīng)用廣泛的語(yǔ)言是一種應(yīng)用廣泛的語(yǔ)言3UML是

15、一種很好的擴(kuò)展語(yǔ)言是一種很好的擴(kuò)展語(yǔ)言151.2.5 模型種類1按模型的用途分類功能模型對(duì)象模型動(dòng)態(tài)模型 2按產(chǎn)生模型的階段性分類業(yè)務(wù)模型 需求模型 設(shè)計(jì)模型 實(shí)現(xiàn)模型 數(shù)據(jù)庫(kù)模型 161.3 UML工具UML工具是幫助軟件開發(fā)人員方便使用工具是幫助軟件開發(fā)人員方便使用UML的的軟件，它的主要功能包括：支持各種軟件，它的主要功能包括：支持各種UML模型模型圖的輸入、編輯和存儲(chǔ)；支持正向工程和逆向圖的輸入、編輯和存儲(chǔ)；支持正向工程和逆向工程；提供和其他開發(fā)工具的接口。工程；提供和其他開發(fā)工具的接口。不同的不同的UML工具提供的功能不同，各個(gè)功能實(shí)工具提供的功能不同，各個(gè)功能實(shí)現(xiàn)的程度也不同。現(xiàn)的

16、程度也不同。在選擇在選擇UML工具時(shí)應(yīng)主要考慮的幾個(gè)因素是：工具時(shí)應(yīng)主要考慮的幾個(gè)因素是：產(chǎn)品的價(jià)格、產(chǎn)品的功能以及與自己的開發(fā)環(huán)產(chǎn)品的價(jià)格、產(chǎn)品的功能以及與自己的開發(fā)環(huán)境結(jié)合的是否密切。境結(jié)合的是否密切。171.3.1 UML工具介紹目前主要的目前主要的UML工具有工具有Rational公司的公司的Rose、Together Soft公司的公司的Together和和Microsoft公司的公司的Visio等。等。Rational公司推出的公司推出的Rose是目前最好的基于是目前最好的基于UML的的CASE工具，它把工具，它把UML有機(jī)地集成到面向?qū)ο蟮能浖袡C(jī)地集成到面向?qū)ο蟮能浖_發(fā)過程中

17、。開發(fā)過程中。 Rose具有正向工程、逆向工程和對(duì)象模型更新等功能。具有正向工程、逆向工程和對(duì)象模型更新等功能。用戶修改模型后可以直接反映到代碼上，同樣，用戶用戶修改模型后可以直接反映到代碼上，同樣，用戶對(duì)代碼框架的修改也可以反映到模型上。另外，它還對(duì)代碼框架的修改也可以反映到模型上。另外，它還提供對(duì)多種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的支持，如提供對(duì)多種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的支持，如C+、Java、Visual Basic等。等。Visio Professional 2000提供了內(nèi)建的提供了內(nèi)建的UML支持，如支持，如Visio繪圖工具提供繪制多種圖形的功能，這是一個(gè)相繪圖工具提供繪制多種圖形的功能，這是一個(gè)相當(dāng)有價(jià)

18、值的工具。當(dāng)有價(jià)值的工具。181.3.2 如何選擇UML工具1支持UML 1.32支持項(xiàng)目組的協(xié)同開發(fā)3支持雙向工程4HTML文檔化5打印支持6健壯性7開發(fā)平臺(tái)8提供XML支持191.4 UML語(yǔ)言應(yīng)用UML語(yǔ)言的目標(biāo)是以圖的方式來(lái)表示任何類型的系統(tǒng)，語(yǔ)言的目標(biāo)是以圖的方式來(lái)表示任何類型的系統(tǒng)，該語(yǔ)言應(yīng)用廣泛。這種語(yǔ)言既可以用來(lái)為軟件系統(tǒng)建該語(yǔ)言應(yīng)用廣泛。這種語(yǔ)言既可以用來(lái)為軟件系統(tǒng)建模，也可以用來(lái)對(duì)非軟件領(lǐng)域建模。模，也可以用來(lái)對(duì)非軟件領(lǐng)域建模。 此外，此外，UML適用于系統(tǒng)開發(fā)過程中從需求規(guī)格描述到適用于系統(tǒng)開發(fā)過程中從需求規(guī)格描述到系統(tǒng)完成后測(cè)試的不同階段。在需求階段，可以用用系統(tǒng)完成后

19、測(cè)試的不同階段。在需求階段，可以用用例來(lái)捕獲用戶需求，通過用例建模，描述用戶感興趣例來(lái)捕獲用戶需求，通過用例建模，描述用戶感興趣的系統(tǒng)功能；在靜態(tài)分析階段，主要識(shí)別系統(tǒng)中的類的系統(tǒng)功能；在靜態(tài)分析階段，主要識(shí)別系統(tǒng)中的類及其關(guān)系，并用及其關(guān)系，并用UML類圖來(lái)描述系統(tǒng)；在動(dòng)態(tài)分析階類圖來(lái)描述系統(tǒng)；在動(dòng)態(tài)分析階段，嘗試組織多個(gè)對(duì)象，并構(gòu)思對(duì)象的交互和協(xié)作，段，嘗試組織多個(gè)對(duì)象，并構(gòu)思對(duì)象的交互和協(xié)作，以實(shí)現(xiàn)和檢驗(yàn)用例的可行性，此時(shí)可以用以實(shí)現(xiàn)和檢驗(yàn)用例的可行性，此時(shí)可以用UML動(dòng)態(tài)模動(dòng)態(tài)模型來(lái)描述。型來(lái)描述。 201.4 UML語(yǔ)言應(yīng)用編程是一個(gè)獨(dú)立的階段，其任務(wù)是用面向?qū)ο缶幊陶Z(yǔ)言將設(shè)計(jì)編程是

20、一個(gè)獨(dú)立的階段，其任務(wù)是用面向?qū)ο缶幊陶Z(yǔ)言將設(shè)計(jì)階段的類轉(zhuǎn)換成實(shí)際的代碼。在用階段的類轉(zhuǎn)換成實(shí)際的代碼。在用UML建立分析和設(shè)計(jì)模型時(shí)，建立分析和設(shè)計(jì)模型時(shí)，應(yīng)盡量避免考慮把模型轉(zhuǎn)換成某種特定的編程語(yǔ)言。因?yàn)樵谠鐟?yīng)盡量避免考慮把模型轉(zhuǎn)換成某種特定的編程語(yǔ)言。因?yàn)樵谠缙陔A段，模型僅僅是理解和分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的工具，過早考慮編期階段，模型僅僅是理解和分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的工具，過早考慮編碼問題十分不利于建立簡(jiǎn)單正確的模型。碼問題十分不利于建立簡(jiǎn)單正確的模型。UML模型還可作為測(cè)試階段的依據(jù)。系統(tǒng)通常需要經(jīng)過單元測(cè)模型還可作為測(cè)試階段的依據(jù)。系統(tǒng)通常需要經(jīng)過單元測(cè)試、集成測(cè)試、系統(tǒng)測(cè)試和驗(yàn)收測(cè)試。不同的測(cè)試小組使用不試、集成測(cè)試、系統(tǒng)測(cè)試和驗(yàn)收測(cè)試。不同的測(cè)試小組使用不同的同的UML圖作為測(cè)試依據(jù)：?jiǎn)卧獪y(cè)試使用類圖和類規(guī)格說(shuō)明；圖作為測(cè)試依據(jù)：?jiǎn)卧獪y(cè)試使用類圖和類規(guī)格說(shuō)明；集成測(cè)試使用部件圖和合作圖；系統(tǒng)測(cè)試使用用例圖來(lái)驗(yàn)證系集成測(cè)試使用部件圖和合作圖；系統(tǒng)測(cè)試使用用例圖來(lái)驗(yàn)證系統(tǒng)的行為；驗(yàn)收測(cè)試由用戶進(jìn)行，以驗(yàn)證系統(tǒng)測(cè)試的結(jié)果是否統(tǒng)