【免费】标准建模语言UML及其支持环境资源-CSDN文库

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**标准建模语言UML** UML，全称为Unified Modeling Language，中文译为“统一建模语言”，是一种在软件工程领域广泛使用的可视化建模工具。它由Rational Software Corporation的Grady Booch、Ivar Jacobson和Jim Rumbaugh等人发起，并在1997年被 OMG（Object Management Group）采纳为标准。UML的目标是提供一种通用的、直观的图形化表示方法，用于描述系统的行为、结构和动态特性，从而帮助开发者、分析师和项目管理人员更好地理解和构建复杂的软件系统。 **UML的主要组成部分** 1. **图类型**：UML包括多种类型的图，如用例图、类图、对象图、序列图、协作图、状态图、活动图、组件图和部署图等。每种图都有其特定的用途，例如用例图用于描绘用户与系统的交互，类图则展示类之间的关系和结构。 2. **元素**：UML中的元素包括类、接口、对象、用例、关系等，它们共同构成了模型的基础。类是系统中具有相同属性、操作和关系的对象的抽象，接口定义了实现它的类必须提供的服务。 3. **关系**：UML中存在多种关系，如关联、依赖、泛化、实现等。关联描述了两个或多个类之间的连接，依赖表示一个类的定义或行为依赖于另一个类，泛化是继承的概念，实现则对应于接口的实现。 4. **标记值和注释**：UML允许在图中添加标记值来提供额外的信息，注释则可以用于解释模型的某些部分。 5. **构造型和扩展机制**：构造型是UML中预定义的特殊符号，如 Stereotypes，用于扩展UML的语义。扩展机制允许用户自定义新的元素、关系或构造型以适应特定领域的需求。 **UML支持环境** 1. **建模工具**：如IBM Rational Rose、Enterprise Architect、Visual Paradigm等，它们提供了图形界面，使用户能够创建、编辑和管理UML模型。这些工具通常包含版本控制、文档生成和代码生成等功能。 2. **建模过程**：UML支持敏捷开发和迭代模型，通过连续的反馈和改进来提高软件质量。建模过程包括需求分析、设计、实现和测试等多个阶段。 3. **模式和框架**：UML结合设计模式和架构框架，如MVC（Model-View-Controller）、DAO（Data Access Object）等，提供了可重用的解决方案，以提高开发效率和软件质量。 4. **协同工作**：UML模型可以在团队成员之间共享和讨论，促进沟通和理解，减少误解和错误。 **UML的应用场景** 1. **系统分析**：UML用例图和活动图可以帮助分析人员理解用户需求，识别系统的功能和行为。 2. **系统设计**：类图、对象图、协作图和序列图用于描述系统结构和动态行为，指导开发人员进行代码实现。 3. **软件架构**：组件图和部署图用于展现系统的物理结构和部署配置。 4. **软件维护**：UML模型作为系统文档的一部分，有助于理解现有代码，支持后续的修改和增强。 UML是软件工程中的强大工具，它提供了标准化的语言和图形表示，使得复杂系统的建模和开发变得更加清晰和高效。通过深入理解和熟练应用UML，开发团队可以更有效地进行需求分析、设计、实现和维护，从而提升软件项目的成功率。

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<html> <head> <meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=gb_2312-80"> <meta name="GENERATOR" content="Microsoft FrontPage Express 2.0"> <title>标准建模语言UML及其支持环境(三)</title> </head> <body bgcolor="#D2D2D2"> 标准建模语言UML及其支持环境(三) 北京航空航天大学软件工程研究所 (接上期) 前两期所述主要内容如下: 一、标准建模语言UML概述 二、标准建模语言UML的静态建模机制 1. 用例图 2. 类图、对象图和包 数千年以前,人类就已经开始采用分类的方法有效地简化复杂问题,帮助人们了解客观世界。在面向对象建模技术中,我们使用同样的方法将客观世界的实体映射为对象,并归纳成一个个类。类(Class)、对象(Object)和它们之间的关联是面向对象技术中最基本的元素。对于一个想要描述的系统,其类模型和对象模型揭示了系统的结构。在UML中,类和对象模型分别由类图和对象图表示。类图技术是OO方法的核心。图1显示了一个金融保险系统的类图。 <img src="../images/uml3-1.jpg" width="422" height="348"> (1) 类图 类图(Class Diagram)描述类和类之间的静态关系。与数据模型不同,它不仅显示了信息的结构,同时还描述了系统的行为。类图是定义其它图的基础。在类图的基础上,状态图、合作图等进一步描述了系统其他方面的特性。 (2) 类和对象 对象(Object)与我们对客观世界的理解相关。我们通常用对象描述客观世界中某个具体的实体。所谓类(Class)是对一类具有相同特征的对象的描述。而对象是类的实例(Instance)。建立类模型时,我们应尽量与应用领域的概念保持一致,以使模型更符合客观事实,易修改、易理解和易交流。 类描述一类对象的属性(Attribute)和行为(Behavior)。在UML中,类的可视化表示为一个划分成三个格子的长方形(下面两个格子可省略)。图1中,"客户"就是一个典型的类。 类的获取和命名　最顶部的格子包含类的名字。类的命名应尽量用应用领域中的术语,应明确、无歧义,以利于开发人员与用户之间的相互理解和交流。类的获取是一个依赖于人的创造力的过程,必须与领域专家合作,对研究领域仔细地分析,抽象出领域中的概念,定义其含义及相互关系,分析出系统类,并用领域中的术语为类命名。一般而言,类的名字是名词。 类的属性　中间的格子包含类的属性,用以描述该类对象的共同特点。该项可省略。图1中"客户"类有"客户名"、"地址"等特性。属性的选取应考虑以下因素: *原则上来说,类的属性应能描述并区分每个特定的对象; *只有系统感兴趣的特征才包含在类的属性中; *系统建模的目的也会影响到属性的选取。 根据图的详细程度,每条属性可以包括属性的可见性、属性名称、类型、缺省值和约束特性。UML规定类的属性的语法为: 可见性　属性名 :　类型 = 缺省值　{约束特性} 图1"客户"类中,"客户名"属性描述为"- 客户名 : 字符串 = 缺省客户名"。可见性"-"表示它是私有数据成员,其属性名为"客户名",类型为"字符串"类型,缺省值为"缺省客户名",此处没有约束特性。 不同属性具有不同可见性。常用的可见性有Public、Private和Protected三种,在UML中分别表示为"+"、"-"和"#"。 类型表示该属性的种类。它可以是基本数据类型,例如整数、实数、布尔型等,也可以是用户自定义的类型。一般它由所涉及的程序设计语言确定。 约束特性则是用户对该属性性质一个约束的说明。例如"{只读}"说明该属性是只读属性。 类的操作(Operation)　该项可省略。操作用于修改、检索类的属性或执行某些动作。操作通常也被称为功能,但是它们被约束在类的内部,只能作用到该类的对象上。操作名、返回类型和参数表组成操作界面。UML规定操作的语法为: 可见性操作名 (参数表) : 返回类型 {约束特性} 在图1中,"客户"类中有"取客户地址"操作,其中" +"表示该操作是公有操作,调用时需要参数"客户名",参数类型为字符串,返回类型也为字符串。 类图描述了类和类之间的静态关系。定义了类之后,就可以定义类之间的各种关系了。 (3) 关联关系 关联(Association)表示两个类之间存在某种语义上的联系。例如,一个人为一家公司工作,一家公司有许多办公室。我们就认为人和公司、公司和办公室之间存在某种语义上的联系。在分析设计的类图模型中,则在对应人类和公司类、公司类和办公室类之间建立关联关系。 在图1中最上部存在一个"属于"/"签定"关联:每个"保险单"属于一个"客户",而"客户"可以签定多个"保险单"。除了这个关联外,图1中还有另外两个关联,分别表示每个"保险单"包含若干个"保险单上的项目",而每个"保险单上的项目"涉及单一的"保险类别"。 关联的方向　关联可以有方向,表示该关联单方向被使用。关联上加上箭头表示方向,在UML中称为导航(Navigability)。我们将只在一个方向上存在导航表示的关联,称作单向关联 ( Uni-directional Association ),在两个方向上都有导航表示的关联,称作双向关联 ( Bi-directional Association )。图1中,"保险单"到"保险单上的项目"是单向关联。UML规定,不带箭头的关联可以意味着未知、未确定或者该关联是双向关联三种选择,因此,在图中应明确使用其中的一种选择。 关联的命名　既然关联可以是双向的,最复杂的命名方法是每个方向上给出一个名字,这样的关联有两个名字,可以用小黑三角表示名字的方向(见图1中最上部的"属于"/"签定"关联)。为关联命名有几种方法,其原则是该命名是否有助于理解该模型。 角色　关联两头的类以某种角色参与关联。例如图2中,"公司"以"雇主"的角色,"人"以"雇员"的角色参与的"工作合同"关联。"雇主"和"雇员"称为角色名。如果在关联上没有标出角色名,则隐含地用类的名称作为角色名。角色还具有多重性(Multiplicity),表示可以有多少个对象参与该关联。在图2中,雇主(公司)可以雇佣(签工作合同)多个雇员,表示为"*"; 雇员只能与一家雇主签定工作合同,表示为"1"。多重性表示参与对象的数目的上下界限制。"*"代表0～∞,即一个客户可以没有保险单,也可以有任意多的保险单。"1"是1..1的简写,即任何一个保险单仅来自于一个客户,可以用一个单个数字表示,也可以用范围或者是数字和范围不连续的组合表示。 <img src="../images/uml3-2.jpg" width="334" height="180"> 关联类　一个关联可能要记录一些信息,可以引入一个关联类来记录。图3是在图2的基础上引入了关联类。关联类通过一根虚线与关联连接。图4是实现上述目标的另外一种方法,就是使雇用关系成为一个正式的类。 <img src="../images/uml3-3.jpg" width="271" height="199"> 　 <img src="../images/uml3-4.jpg" width="283" height="188"> 聚集和组成　聚集(Aggregation)是一种特殊形式的关联。聚集表示类之间的关系是整体与部分的关系。一辆轿车包含四个车轮、一个方向盘、一个发动机和一个底盘,这是聚集的一个例子。在需求分析中,"包含"、"组成"、"分为……部分"等经常设计成聚集关系。聚集可以进一步划分成共享聚集(Shared Aggregation)和组成。例如,课题组包含许多成员,但是每个成员又可以是另一个课题组的成员,即部分可以参加多个整体,我们称之为共享聚集。另一种情况是整体拥有各部分,部分与整体共存,如整体不存在了,部分也会随之消失,这称为组成(Composition)。例如,我们打开一个视窗口,它就由标题、外框和显示区所组成。一旦消亡则各部分同时消失。在UML中,聚集表示为空心菱形,组成表示为实心菱形。需要注意的是,一些面向对象大师对聚集的定义并不一样。大家应注意其他面向对象方法与UML中所定义的聚集的差别。 (4) 继承关系 人们将具有共同特性的元素抽象成类别,并通过增加其内涵而进一步分类。例如,动物可分为飞鸟和走兽,人可分为男人和女人。在面向对象方法中将前者称为一般元素、基类元素或父元素,将后者称为特殊元素或子元素。继承(Generalization)定义了一般元素和特殊元素之间的分类关系。在UML中,继承表示为一头为空心三角形的连线。 如图1中,将客户进一步分类成个体客户和团体客户,使用的就是继承关系。 在UML定义中对继承有三个要求: *特殊元素应与一般元素完全一致,一般元素所具有的关联、属性和操作,特殊元素也都隐含性地具有; *特殊元素还应包含额外信息; *允许使用一般元素实例的地方,也应能使用特殊元素。 (5) 依赖关系 有两个元素X、Y,如果修改元素X的定义可能会引起对另一个元素Y的定义的修改,则称元素Y依赖(Dependency)于元素X。在类中,依赖由各种原因引起,如:一个类向另一个类发消息;一个类是另一个类的数据成员;一个类是另一个类的某个操作参数。如果一个类的界面改变,它发出的任何消息可能不再合法。 (6) 类图的抽象层次和细化(Refinement)关系 需要注意的是,虽然在软件开发的不