UML总结

UML简介

　　公认的面向对象建模语言出现于70年代中期。从1989年到1994年，其数量从不到十种增加到了五十多种。在众多的建模语言中，语言的创造者努力推 崇自己的产品，并在实践中不断完善。但是，OO方法的用户并不了解不同建模语言的优缺点及相互之间的差异，因而很难根据应用特点选择合适的建模语言，于是 爆发了一场“方法大战”。90年代中，一批新方法出现了，其中最引人注目的是Booch 1993、OOSE和OMT-2等。　

　　Booch是面向对象方法最早的倡导者之一，他提出了面向对象软件工程的概念。1991年，他将以前面向Ada的工作扩展到整个面向对象设计领域。Booch 1993比较适合于系统的设计和构造。

　　Rumbaugh等人提出了面向对象的建模技术（OMT）方法，采用了面向对象的概念，并引入各种独立于语言的表示符。这种方法用对象模型、动态模 型、功能模型和用例模型，共同完成对整个系统的建模，所定义的概念和符号可用于软件开发的分析、设计和实现的全过程，软件开发人员不必在开发过程的不同阶 段进行概念和符号的转换。OMT-2特别适用于分析和描述以数据为中心的信息系统。　

　　Jacobson于1994年提出了OOSE方法，其最大特点是面向用例(Use-Case)，并在用例的描述中引入了外部角色的概念。用例的概念是 精确描述需求的重要武器，但用例贯穿于整个开发过程，包括对系统的测试和验证。OOSE比较适合支持商业工程和需求分析。　

　　此外，还有Coad/Yourdon方法，即著名的OOA/OOD，它是最早的面向对象的分析和设计方法之一。该方法简单、易学，适合于面向对象技术的初学者使用，但由于该方法在处理能力方面的局限，目前已很少使用。

　　概括起来，首先，面对众多的建模语言，用户由于没有能力区别不同语言之间的差别，因此很难找到一种比较适合其应用特点的语言；其次，众多的建模语言实 际上各有千秋；第三，虽然不同的建模语言大多雷同，但仍存在某些细微的差别，极大地妨碍了用户之间的交流。因此在客观上，极有必要在精心比较不同的建模语 言优缺点及总结面向对象技术应用实践的基础上，组织联合设计小组，根据应用需求，取其精华，去其糟粕，求同存异，统一建模语言。　

　　1994年10月，Grady Booch和Jim Rumbaugh开始致力于这一工作。他们首先将Booch 93和OMT-2 统一起来，并于1995年10月发布了第一个公开版本，称之为统一方法UM 0.8（Unitied Method）。1995年秋，OOSE 的创始人Ivar Jacobson加盟到这一工作。经过Booch、Rumbaugh和Jacobson三人的共同努力，于1996年6月和10月分别发布了两个新的版 本，即UML 0.9和UML 0.91，并将UM重新命名为UML（Unified Modeling Language）。　

　　1996年，一些机构将UML作为其商业策略已日趋明显。UML的开发者得到了来自公众的正面反应，并倡议成立了UML成员协会，以完善、加强和促进 UML的定义工作。当时的成员有DEC、HP、I－Logix、 Itellicorp、 IBM、ICON Computing、MCI Systemhouse、Microsoft、Oracle、Rational Software、TI以及Unisys。这一机构对UML 1.0（1997年1月）及UML 1.1（1997年11月17日）的定义和发布起了重要的促进作用。　

　　UML是一种定义良好、易于表达、功能强大且普遍适用的建模语言。它溶入了软件工程领域的新思想、新方法和新技术。它的作用域不限于支持面向对象的分析与设计，还支持从需求分析开始的软件开发的全过程。　

　　面向对象技术和UML的发展过程可用图形来表示，标准建模语言的出现是其重要成果。在美国，截止1996年10月，UML获得了工业界、科技界和应用 界的广泛支持，已有700多个公司表示支持采用UML作为建模语言。1996年底，UML已稳占面向对象技术市场的85％，成为可视化建模语言事实上的工 业标准。1997年11月17日，OMG采纳UML 1.1作为基于面向对象技术的标准建模语言。UML代表了面向对象方法的软件开发技术的发展方向，具有巨大的市场前景，也具有重大的经济价值和国防价值。

　　UML是一个标准的图形表示法，它不是面向对象的分析和设计，也不是一种方法，它仅仅是一组符号而已。
UML的内容

　　首先，UML融合了Booch、OMT和OOSE方法中的基 本概念，而且这些基本概念与其他面向对象技术中的基本概念大多相同，因而，UML必然成为这些方法以及其他方法的使用者乐于采用的一种简单一致的建模语 言；其次，UML不仅仅是上述方法的简单汇合，而是在这些方法的基础上广泛征求意见，集众家之长，几经修改而完成的，UML扩展了现有方法的应用范围；第 三，UML是标准的建模语言，而不是标准的开发过程。尽管UML的应用必然以系统的开发过程为背景，但由于不同的组织和不同的应用领域，需要采取不同的开 发过程。　

　　作为一种建模语言，UML的定义包括UML语义和UML表示法两个部分。　

　　
(1) UML语义

描述基于UML的精确元模型定义。元模型为UML的所有元素在语法和语义上提供了简单、一致、通用的定义性说明，使开发者能在语义上取得一致，消除了因人而异的最佳表达方法所造成的影响。此外UML还支持对元模型的扩展定义。

　　
(2) UML表示法

定义UML符号的表示法，为开发者或开发工具使用这些图形符号和文本语法为系统建模提供了标准。这些图形符号和文字所表达的是应用级的模型，在语义上它是UML元模型的实例。　

　　标准建模语言UML的重要内容可以由下列五类图（共9种图形）来定义：　

　　
第一类是用例图

，从用户角度描述系统功能，并指出各功能的操作者。　

　　
第二类是静态图 (Static diagram)，

包括类图、对象图和包图。其中类图描述系统中类的静态结构。不仅定义系统中的类，表示类之间的联系如关联、依赖、聚合等，也包括类的内部结构（类的属性和操作）。类图描述的是一种静态关系，在系统的整个生命周期都是有效的。　

　　对象图是类图的实例，几乎使用与类图完全相同的标识。他们的不同点在于对象图显示类的多个对象实例，而不是实际的类。一个对象图是类图的一个实例。由于对象存在生命周期，因此对象图只能在系统某一时间段存在。　

　　包由包或类组成，表示包与包之间的关系。包图用于描述系统的分层结构。　

　　
第三类是行为图（Behavior diagram），

描述系统的动态模型和组成对象间的交互关系。其中状态图描述类的对象所有可能的状态以及事件发生时状态的转移条件。通常，状态图是对类图的补充。在实用上并不需要为所有的类画状态图，仅为那些有多个状态其行为受外界环境的影响并且发生改变的类画状态图。

　　而活动图描述满足用例要求所要进行的活动以及活动间的约束关系，有利于识别并行活动。　

　　
第四类是交互图（Interactive diagram），

描 述对象间的交互关系。其中顺序图显示对象之间的动态合作关系，它强调对象之间消息发送的顺序，同时显示对象之间的交互；合作图描述对象间的协作关系，合作 图跟顺序图相似，显示对象间的动态合作关系。除显示信息交换外，合作图还显示对象以及它们之间的关系。如果强调时间和顺序，则使用顺序图；如果强调上下级 关系，则选择合作图。这两种图合称为交互图。　

　　
第五类是实现图 ( Implementation diagram )。

其中构件图描述代码部件的物理结构及各部件之间的依赖关系。一个部件可能是一个资源代码部件、一个二进制部件或一个可执行部件。它包含逻辑类或实现类的有关信息。部件图有助于分析和理解部件之间的相互影响程度。　

　　配置图定义系统中软硬件的物理体系结构。它可以显示实际的计算机和设备（用节点表示）以及它们之间的连接关系，也可显示连接的类型及部件之间的依赖性。在节点内部，放置可执行部件和对象以显示节点跟可执行软件单元的对应关系。　

　　从应用的角度看，当采用面向对象技术设计系统时，首先是描述需求；其次根据需求建立系统的静态模型，以构造系统的结构；第三步是描述系统的行为。其中 在第一步与第二步中所建立的模型都是静态的，包括用例图、类图（包含包）、对象图、组件图和配置图等五个图形，是标准建模语言UML的静态建模机制。其中 第三步中所建立的模型或者可以执行，或者表示执行时的时序状态或交互关系。它包括状态图、活动图、顺序图和合作图等四个图形，是标准建模语言UML的动态 建模机制。因此，标准建模语言UML的主要内容也可以归纳为静态建模机制和动态建模机制两大类。




　

1.1 UML的基本构造块

1.1.1事物

事物是是实体抽象化的最终结果，是模型中的基本成员，UML中包含结构事物、行为事物、分组事物和注释事物。

（1）结构事物（Structural things）

结构事物是模型中的静态部分，用以呈现概念或实体的表现元素，是软件建模中最常见的元素，共有以下七种：

类（Class）：类是指具有相同属性、方法、关系和语义的对象的集合；

接口（Interface）：接口是指类或组件所提供的服务（操作），描述了类或组件对外可见的动作；

协作（Collaboration）：协作描述合作完成某个特定任务的一组类及其关联的集合，用于对使用情形的实现建模；

用例（Use Case）：用例定义了执行者（在系统外部和系统交互的人）和被考虑的系统之间的交互来实现的一个业务目标；

活动类（Active Class）：活动类的对象有一个或多个进程或线程。活动类和类很相象，只是它的对象代表的元素的行为和其他的元素是同时存在的；

组件（Component）：组件是物理的、可替换的部分，包含接口的集合，例如COM+ 、JAVA BEANS等；

结点（Node）：结点是系统在运行时存在的物理元素，代表一个可计算的资源，通常占用一些内存和具有处理能力。

（2）行为事物（Behavioral things）

行为事物指的是UML模型中的动态部分，代表语句里的"动词"，表示模型里随着时空不断变化的部分，包含两类：

交互（ineraction）：交互是由一组对象之间在特定上下文中，为达到特定的目的而进行的一系列消息交换而组成的动作；

状态机（state machine）：状态机由一系列对象的状态组成。

（3）分组事物（Grouping things）

可以把分组事物看成是一个"盒子"，模型可以在其中被分解。目前只有一种分组事物，即包（package）。结构事物、动作事物甚至分组事物都有可能放在一个包中。包纯粹是概念上的，只存在于开发阶段，而组件在运行时存在。

（4）注释事物（Annotational things）

注释事物是UML模型的解释部分。

1.1.2关系

关系是将事物联系在一起的方式，UML中定义了四种关系：

（1）依赖（Dependencies）：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；

（2）关联（Association）：一种描述一组对象之间连接的结构关系，如聚合关系（描述了整体和部分间的结构关系）；

（3）泛化（Generalization）：一种一般化-特殊化的关系；

（4）实现(Realization) ：类之间的语义关系，其中的一个类指定了由另一个类保证执行的契约。

1.1.3图

图是事物集合的分类，UML中包含多种图：

（1）类图(Class Diagram)：类图描述系统所包含的类、类的内部结构及类之间的关系；

（2）对象图(Object Diagram)：对象图是类图的一个具体实例；

（3）包图（Package Diagram）：包图表明包及其之间的依赖类图；

（4）组件图(Compoment Diagram，也称构件图)：组件图描述代码部件的物理结构以及各部件之间的依赖关系；

（5）部署图(Deployment Diagram)：部署图定义系统中软硬件的物理体系结构；

（6）用例图(Usecase Diagram)：用例图从用户的角度出发描述系统的功能、需求，展示系统外部的各类角色与系统内部的各种用例之间的关系；

（7）顺序图(Sequence Diagram)：顺序图表示对象之间动态合作的关系；

（8）协作图(Collaboration Diagram)：合作图描述对象之间的协作关系；

（9）状态图(Statechart Diagram)：状态图描述一类对象的所有可能的状态以及事件发生时状态的转移条件；

（10）活动图(Activity Diagram)：活动图描述系统中各种活动的执行顺序。

上述十种图可归纳为五类，如表1.1。

表1.1 UML图分类

类型 包含
静态图 类图、对象图、包图
行为图 状态图、活动图
用例图 用例图
交互图 顺序图、协作图
实现图 组件图、部署图




统一建模语言UML轻松入门之用例

2.1 用例与用例图

用例是需求分析中最重要的概念，需求表征了一个系统的设计特性、特征和行为，描述一个系统的需求意味着描述了建立在该系统外部的事物与系统之间的契约，契约上声明了期望系统做什么。

需求获取(Requirement Elicitation) 是需求工程的主体，其主要工作是建立待开发系统的模型，而用例就是用于建立这种模型的良好方法。用例最初由Ivar Jackboson博士提出，后被综合到UML规范之中，成为需求表述的标准化体系。前文已经提到，整个RUP流程都是"用例驱动"的，各种类型的开发活 动包括项目管理、分析、设计、测试、实现等以用例为主要输入工件，用例模型奠定了整个系统软件开发的基础，用例被认作第二代面向对象技术的标志，可见其重 要性非同一般。

我们先来给出一个具体而简单的用例图，即"图书管理系统"用例图，如图2.1。在用例图中主要涉及到参与者（又称角色、执行者）、用例以及二者之间的通讯关联。


图2.1 图书管理系统用例图

参与者

参与者是与系统、子系统或类发生交互的外部用户、进程或其他系统。参与者可以是人、另一个计算机系统或一些可运行的进程。在图2.1中，"读者"和"管理员"即为参与者。

参与者之间可以存在泛化关系，例如，在图2.1所示图书馆管理系统用例图中，可以认为"读者"是"学生读者"和"教师读者"的泛化，而"学生读者"还可 以具体化为"本科生读者"和"研究生读者"；同样，"图书管理人员"也是"采购员"、"编目员"及"借阅人员"的泛化。图2.2表示出了参与者之间的泛化 关系。


图2.2 参与者泛化关系

用例

用例是外部可见的一个系统功能，这些功能由系统所提供，并通过与参与者之间消息的交换来表达。用例的用途是在不揭示系统内部构造的情况下定义行为序列，它把系统当作一个黑箱，表达整个系统对外部用户可见的行为。

鉴于用例的特点，用例一般被命名为一个能够说明目标的动名词组。如图2.1中的"借书"、"还书"和"管理图书"皆为动名词组。

用例之间也可以存在包含、扩展和泛化等关系：

（1）包含关系：用例可以简单地包含其他用例具有的行为，并把它所包含的用例行为做为自身行为的一部分，这被称作包含关系。

（2）扩展关系：扩展关系是从扩展用例到基本用例的关系，它说明为扩展用例定义的行为如何插入到为基本用例定义的行为中。它是以隐含形式插入的，也就是说，扩展用例并不在基本用例中显示。在以下几种情况下，可使用扩展用例：

a.表明用例的某一部分是可选的系统行为（这样，您就可以将模型中的可选行为和必选行为分开）；

b.表明只在特定条件（如例外条件）下才执行的分支流；

c.表明可能有一组行为段，其中的一个或多个段可以在基本用例中的扩展点处插入。所插入的行为段和插入的顺序取决于在执行基本用例时与主角进行的交互。

图2.3给出了一个扩展关系的例子，在还书的过程中，只有在例外条件（读者遗失书籍）的情况下，才会执行赔偿遗失书籍的分支流。


图2.3用例扩展关系

（3）泛化关系：用例可以被特别列举为一个或多个子用例，这被称做用例泛化。当父用例能够被使用时，任何子用例也可以被使用。如在图2.4中，订票是电话订票和网上订票的抽象。


图2.4用例泛化关系



　静可描形，动可描行。动和静是辩证的两面，在UML中，静态建模可以描述系统的组织和结构，而动态建模则可描述系统的行为和动作。

前一节中介绍的类图和对象图主要用于静态建模，本节我们将描述UML中的动态建模机制。在动态建模机制中，以消息来完成对象之间的交互，用状态图、顺序图、协作图和活动图来描述系统的行为。

4.1消息

在面向对象领域，两个对象的交互是通过消息的发送和接收来完成的。消息分为简单消息、同步消息和异步消息：

（1）简单消息：只是表示控制如何从一个对象发给另一个对象，并不包含控制的细节；

（2）同步消息：同步意味着阻塞和等待，如果对象A给对象B发送一个消息，对象A会等待对象B执行完这个消息，接着才进行自身的工作；

（3）异步消息：异步意味着非阻塞，如果对象A给对象B发送一个消息，对象A不必等待对象B执行完这个消息，就可以接着进行自身的工作。

4.2顺序图

顺序图（也称序列图）是一种交互图（Interaction Diagram，用于描述执行系统功能的各个角色之间相互传递消息的顺序关系，显示跨越多个对象的系统控制流程），强调的是时间和消息的次序，用来说明系 统的动态情况，顺序图由参与者、对象、对象生命线和消息组成。一个顺序图显示了一系列的对象（通常是类的实例，也可以代表其他事物的实例，例如协作、组件 和节点）和在这些对象之间发送和接收的消息。


图4.1 图书入库顺序图

　　图书管理系统中图书入库的顺序图如图4.1所示，对于顺序图，往往在文字表述上会出现"当…时…"、"首先"、"然后"、"接着"、"…发出…消息"，"…响应…消息"等词汇。例如图4.1的顺序图可用文字表达为：


　 　当管理人员把新书入库时，首先要求登录（输入用户名和口令），经系统的"注册表单"验证，若正确无误，则可继续下一步交互，否则拒绝该管理人员进入系 统。若登录正确，管理人员可发出查询请求消息，系统的"图书入库表单"对象响应请求。若管理人员发出增加或删除库存图书请求，"库存图书"对象将响应该消 息，找出数据库中的相关数据并执行相应的操作。此后，管理人员应按下提交键确认请求，"图书入库表单"接口对象应该响应该请求，并发出存储消息，才由"库 存图书"对象响应存储消息，进行数据库存储操作。如果管理人员结束图书入库，发出退出系统的请求，则系统的"注册表单"接口对象响应请求，关闭系统。



图4.2 购买商品顺序图

　　而图4.2则给出了电子购物系统中购买商品的顺序图，通过观察顺序图，我们可以很清晰地看出顾客购买商品的流程。




用例图

用例图Use case diagrams描述了作为一个外部的观察者的视角对系统的印象。强调这个系统是什么而不是这个系统怎么工作。

用例图与情节紧紧相关的。情节scenario是指当某个人与系统进行互动时发生的情况。下面是一个医院门诊部的情节。

“一个病人打电话给门诊部预约一年一次的身体检查。接待员找出在预约记录本上找出最近的没有预约过的时间，并记上那个时间的预约记录。”

用 例Use case是为了完成一个工作或者达到一个目的的一系列情节的总和。角色actor是发动与这个工作有关的事件的人或者事情。角色简单的扮演着人或者对象的 作用。下面的图是一个门诊部Make Appointment用例。角色是病人。角色与用例的联系是通讯联系communication association（或简称通讯communication）

Use case

角色是人状的图标，用例是一个椭圆，通讯是连接角色和用例的线。

一个用例图是角色，用例，和它们之间的联系的集合。我们已经把Make Appointment作为一个含有四个角色和四个用例的图的一部分。注意一个单独的用例可以有多个角色。

Use case diagram

用例图在三个领域很有作用。

    * 决定特征（需求）。当系统已经分析好并且设计成型时，新的用例产生新的需求
    * 客户通讯。使用用例图很容易表示开发者与客户之间的联系。
    * 产生测试用例。一个用例的情节可能产生这些情节的一批测试用例。

类图

类图Class diagram通过显示出系统的类以及这些类之间的关系来表示系统。类图是静态的－它们显示出什么可以产生影响但不会告诉你什么时候产生影响。

下 面是一个顾客从零售商处预定商品的模型的类图。中心的类是Order。连接它的是购买货物的Customer和Payment。Payment有三种形 式：Cash，Check，或者Credit。订单包括OrderDetails（line item），每个这种类都连着Item。

Class diagram

UML类的符号是一个被划分成三块的方框：类名，属性，和操作。抽象类的名字，像Payment是斜体的。类之间的关系是连接线。

类图有三种关系。

    * 关联association－表示两种类的实例间的关系。如果一个类的实例必须要用另一个类的实例才能完成工作时就要用关联。在图中，关联用两个类之间的连线表示。
    * 聚合aggregation－当一个类属于一个容器是的一种特殊关系。聚合用一个带菱形的连线，菱形指向具有整体性质的类。在我们的图里，Order是OrderDetails的容器。
    * 泛化generalization－一个指向以其他类作为超类的继承连线。泛化关系用一个三角形指向超类。Payment是Cash，Check和Credit的超类。

一个关联有两个尾端。每个尾端可以有一个角色名role name来说明关联的作用。比如，一个OrderDetail实例是一个Order实例的项目。

关 联上的方向性navigability箭头表示该关联传递或查询的方向。OrderDetail类可以查询他的Item，但不可以反过来查询。箭头方向同 样可以告诉你哪个类拥有这个关联的实现；也就是，OrderDetail拥有Item。没有方向性的箭头的关联是双向。

关 联尾端的数字表示该关联另一边的一个实例可以对应的数字端的实例的格数，通过这种方式表达关联的多样性multiplicity。多样性的数字可以是一个 单独的数字或者是一个数字的范围。在例子中，每个Order只有一个Customer，但一个Customer可以有任意多个Order。

下面这个表给出了最普遍的多样性示例。
多样性 意义
0..1 0或1个实例. n..m符号表示有n到m个实例
0..*  or  * 没有实例格数的限制（包括没有）.
1 只有一个实例
1..* 最少一个实例

每个类图包括类，关联和多样性表示。方向性和角色是为了使图示得更清楚时可选的项目。

包和对象图

为了简单地表示出复杂的类图，可以把类组合成包packages。一个包是UML上有逻辑关系的元件的集合。下面这个图是是一个把类组合成包的一个商业模型。

dependencies关系。如果另一个的包B改变可能会导致一个包A改变，则包A依赖包B。

Package diagram

包是用一个在上方带有小标签的矩形表示的。包名写在标签上或者在矩形里面。点化线箭头表示依赖

对象图Object diagrams用来表示类的实例。他们在解释复杂关系的细小问题时（特别是递归关系时）很有用。

这个类图示一个大学的Department可以包括其他很多的Departments。

Recursive class diagram

这个对象图示上面类图的实例。用了很多具体的例子。

UML中实例名带有下划线。只要意思清楚，类或实例名可以在对象图中被省略。

Object diagram

每个类图的矩形对应了一个单独的实例。实例名称中所强调的UML图表。类或实例的名称可能是省略对象图表只要图的意义仍然是明确的。

顺序图

类图和对象图是静态模型的视图。交互图是动态的。他们描述了对象间的交互作用。

顺序图将交互关系表示为一个二维图。纵向是时间轴，时间沿竖线向下延伸。横向轴代表了在协作中各独立对象的类元角色。类元角色用生命线表示。当对象存在时，角色用一条虚线表示，当对象的过程处于激活状态时，生命线是一个双道线。

消息用从一个对象的生命线到另一个对象生命线的箭头表示。箭头以时间顺序在图中从上到下排列。

Sequence diagram

协作图

协作图也是互动的图表。他们像序列图一样也传递相同的信息，但他们不关心什么时候消息被传递，只关心对象的角色。在序列图中，对象的角色放在上面而消息则是连接线。

Collaboration diagram

对象角色矩形上标有类或对象名（或者都有）。类名前面有个冒号（：）。

协作图的每个消息都有一个序列号。顶层消息的数字是1。同一个等级的消息（也就是同一个调用中的消息）有同样的数字前缀，再根据他们出现的顺序增加一个后缀1，2等等。

状态图

对象拥有行为和状态。对象的状态是由对象当前的行动和条件决定的。状态图statechart diagram显示出了对象可能的状态以及由状态改变而导致的转移。
我们的模型例图建立了一个银行的在线登录系统。登录过程包括输入合法的密码和个人账号，再提交给系统验证信息。

登录系统可以被划分为四种不重叠的状态：Getting SSN, Getting PIN, Validating, 以及 Rejecting。每个状态都有一套完整的转移transitions来决定状态的顺序。

State diagram

状态是用圆角矩形来表示的。转移则是使用带箭头的连线表示。触发转移的事件或者条件写在箭头的旁边。我们的图上有两个自转移。一个是在Getting SSN，另一个则在上Getting PIN。

初始状态（黑色圆圈）是开始动作的虚拟开始。结束状态也是动作的虚拟结束。

事件或条件触发动作时用（/动作）表示。当进入Validating状态时，对象并不等外部事件触发转移。取而代之，它产生一个动作。动作的结果决定了下一步的状态。

活动图

活动图activity diagram是一个很特别的流程图。活动图和状态图之间是有关系的。状态图把焦点集中在过程中的对象身上，而活动图则集中在一个单独过程动作流程。活动图告诉了我们活动之间的依赖关系。

对我们的例子来说，我们使用如下的过程。

“通过ATM来取钱。”

这个活动有三个类Customer, ATM和 Bank。整个过程从黑色圆圈开始到黑白的同心圆结束。活动用圆角矩形表示。

Activity diagram

活动图可以被分解成许多对象泳道swimlanes ，可以决定哪些对象负责那些活动。每个活动都有一个单独的转移transition连接这其他的活动。

转移可能分支branch成两个以上的互斥的转移。保护表达式（在[]中）表示转移是从一个分支中引出的。分支以及分支结束时的合并merge在图中用菱形表示。

转移也可以分解fork成两个以上的并行活动。分解以及分解结束时的线程结合join在图中用粗黑线表示

组件与配置图

组件component是代码模块。组件图是是类图的物理实现。

配置图Deployment diagrams则是显示软件及硬件的配置。

下面的配置图说明了与房地产事务有关的软件及硬件组件的关系。

Deployment diagram

物理上的硬件使用节点nodes表示。每个组件属于一个节点。组件用左上角带有两个小矩形的矩形表示。


类是一种对本质相同事物的抽象，人类软件开发技术的发展历史，就是还事物以本源的历史，开发技术、名词越来越接近世界的真实，“面向对象”、“类”就是这样的产物。

3.1类图

在UML中，类图显示了一组类、接口、协作以及它们之间的关系。在UML的静态机制中类图是一个重点，它不但为设计人员所关心，更为实现人员所关注，建模工具也主要依据类图来产生代码（正向）工程。因此，类图在UML的各种图中占据了相当重要的地位。

类

在类图中类用矩形框来表示，它的属性和操作分别列在分格中，若不需要表达详细信息时，分格可以省略。一个类可能出现在好几个图中。同一个类的属性和操作只在一种图中列出，在其他图中可省略。图3.1给出Student类和MFC中的CObject类。


图3.1类的表示

　　类间关系


　 　在类图中，除了需要描述单独的类的名称、属性和操作外，我们还需要描述类之间的联系，因为没有类是单独存在的，它们通常需要和别的类协作，创造比单独工 作更大的语义。在UML类图中，关系用类框之间的连线来表示，连线上和连线端头处的不同修饰符表示不同的关系。类之间的关系有继承（泛化）、关联、聚合和 组合。


　　（1）继承：指的是一个类（称为子类）继承另外的一个类（称为基类）的功能，并增加它自己的新功能的能力，继承是类与类之间最 常见的关系。类图中继承的表示方法是从子类拉出一条闭合的、单键头（或三角形）的实线指向基类。例如，图3.2给出了MFC中CObject类和菜单类 CMenu的继承关系。



图3.2 类的继承

　　类的继承在C++中呈现为：


　　class B { }

　　class A : public B{ }


　 　（2）关联：指的是模型元素之间的一种语义联系，是类之间的一种很弱的联系。关联可以有方向，可以是单向关联，也可以是双向关联。可以给关联加上关联名 来描述关联的作用。关联两端的类也可以以某种角色参与关联，角色可以具有多重性，表示可以有多少个对象参与关联。可以通过关联类进一步描述关联的属性、操 作以及其他信息。关联类通过一条虚线与关联连接。对于关联可以加上一些约束，以加强关联的含义。

　

　　关联在C++中呈现为：


　　class A{...}

　　class B{ ...}

　　A::Function1(B &b) //或A::Function1(B b) //或A::Function1(B *b)


　　即一个类作为另一个类方法的参数。


　 　（3）聚合：指的是整体与部分的关系。通常在定义一个整体类后，再去分析这个整体类的组成结构。从而找出一些组成类，该整体类和组成类之间就形成了聚合 关系。例如一个航母编队包括海空母舰、驱护舰艇、舰载飞机及核动力攻击潜艇等。需求描述中“包含”、“组成”、“分为…部分”等词常意味着聚合关系。



图3.3 类的聚合


"例，比也"（《说文》），本次连载将给出一个利用UML进行建模的完整实例，综合应用前面学到的知识，达到"举此以例其余"（元刘壎《隐居通议·欧阳公》）的目的。

在我国十年前ATM（自动取款机）还是一个很新鲜的事物，现在在城市的大街小巷随处可见。我们在日常生活中也经常和ATM打交道。本章我们将以简化的ATM系统为例将前面几章中学到的用例图、类图、顺序图、状态图、活动图及协作图知识运用到此例中。

5.1用例图

参与者"银行储户"和ATM机。简化后的ATM机仅有取款、存款及其余功能。其余功能不做详细说明。

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图5.1 自动取款机（ATM）系统用例图

　　银行储户在ATM机上完成取款、存款及其他业务。


　　
5.2类图

　　图5.2所示的银行系统类图和图3.5是类似的，只是将工作人员换成了ATM。整个银行系统包括了帐户库、银行储户库及ATM系统。


　 　许多单个的帐户组成了帐户库。帐户具有帐户类型、帐户号、余额三个属性，均为private，其类型分别为char，int，double。六个操作分 别为setType、getType、getAccountNumbe、setAccountNumbe、caculateBalance、 getBalance，除caculateBalance为protected其余均为public。


　　 setType设置帐户类型，返回类型为void，参数类型为char，输入帐户类型。


　　 getType获取帐户类型，返回类型为char，无参数。


　　 setAccountNumbe设置帐户号，返回类型为void，参数类型为int，输入帐户号。


　　 getAccountNumbe获取帐户号，返回类型为int，无参数。


　　 caculateBalance计算余额，返回类型为void，参数为double，第一个参数为输入存取款数额，第二个参数为存款余额，既为输入也为输出。


　　 getBalance获取帐户余额，返回类型为double，无参数。


　 　许多银行储户组成了储户库。ATM系统包含了许多ATM机。银行储户及ATM机两个类包含哪些属性，哪些操作，它们的可见性及操作的返回类型、参数个 数、参数类型从类图上都一目了然。更多的属性及操作都可以一一加上，使这个类图更详细更完整，从而使参与项目的每个成员都能无歧义的明了整个设计的类的结 构。同样对于一个真正的银行系统，这个类图过于简单。比如帐户类型我们可以先定义一个abstract class，它包含一个帐户最基本的属性及操作。而有些操作先定义为abstract，如余额的计算。然后再继承这个abstract class，我们可以有saving account 和checking account等等。不同的帐户有不同的余额计算方法，我们可以加上具体的算法。对于不同的帐户可能还有一些它特有的操作，我们也可以加上，比如 saving account在存款达到多少时可以享受机票打折的优惠。通过类图不仅可以使设计者明确的表达自己的设计意图，也能帮组自己整理思路，充实及优化自己的设 计。


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图5.2 银行系统类图

　　
5.3顺序图

　　图5.3描述了顾客在ATM机上取款时信息的流动情况。以时间为顺序。因为仅是示例，所以整个过程是没有出现任何故障时的流程，并且只画到了取款结束。通过这个图，我们可以看出消息是如何在系统中不同对象之间进行交互。


　 　通过流程图我们可以很清楚地看到系统是如何工作的，系统各部分之间的信息及控制是如何发送的，整个流程是否合理。流程图对我们的设计起到了很好的帮助作 用。注意在本图没有一个生命线终端有一个"X"，这是因为这个流程中还未遇到有对象生命结束。当有对象生命结束时需在对应的生命线终端画"X"，表明这个 对象在这时被销毁。


　　首先银行储户将ATM卡插入读卡机，读卡机将信息传给客户管理，客户管理提出查询密码，显示部分将输入密码请求显示出来…..因为这个顺序图较长，且很清晰，即便是初学者也很容易读懂，在此就不对本图做过多的解释。


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图5.3 ATM取款顺序图