UML急速入門(mén)

UML是什么

UML定義：

• 統(tǒng)一建模語(yǔ)言（Unified Modeling Language，縮寫(xiě)UML）
• 非專利的第三代建模和規(guī)約語(yǔ)言

UML特點(diǎn)：

• UML是一種開(kāi)放方法
• 用于說(shuō)明、可視化、構(gòu)建和編寫(xiě)一個(gè)正在開(kāi)發(fā)的、面向?qū)ο蟮?、軟件密集系統(tǒng)的制品的開(kāi)放方法
• UML展現(xiàn)了一系列最佳工程實(shí)踐，這些最佳實(shí)踐在對(duì)大規(guī)模，復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行建模方面，特別是在軟件架構(gòu)層次已經(jīng)被驗(yàn)證有效

在UML2.2中一共定義了14中圖示，大體分為三類：

• 結(jié)構(gòu)式圖形：強(qiáng)調(diào)的是系統(tǒng)式的建模
• 行為式圖形：強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)模型中觸發(fā)的事件
• 交互式圖形：屬于行為式圖形的子集，強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)模型中資料流程

1.結(jié)構(gòu)式圖形：

• 靜態(tài)圖（類圖、對(duì)象圖、包圖）
• 實(shí)現(xiàn)圖（組件圖、部署圖）
• 剖面圖
• 復(fù)合結(jié)構(gòu)圖

2.行為式圖形：

• 活動(dòng)圖
• 狀態(tài)圖
• 用例圖

3.交互式圖形：

• 通信圖
• 交互概述圖（UML2.0）
• 時(shí)序圖（UML2.0）
• 時(shí)間圖（UML2.0）

UML類圖：

類圖（Class Diagram）：用于表示類、接口、實(shí)例等之間相互的靜態(tài)關(guān)系，雖然名字叫類圖，但類圖中并不只有類。我們來(lái)看一個(gè)比較全面的UML類圖樣例：

首先在圖的上方可以看到一個(gè)“動(dòng)物”矩形框，這個(gè)矩形框就代表一個(gè)類。類圖分三層，第一層是類的名稱，如果是抽象類，類名會(huì)使用斜體表示。第二層是類的屬性，也就是類的字段或變量。第三層是類的行為，也就是方法或者說(shuō)函數(shù)。

圖中左下角的“飛翔”表示一個(gè)接口圖，與類圖的主要區(qū)別是接口圖頂端有<<interface>>。第一層自然是接口的名稱，第二層則是接口方法。接口還有另一種表示方法，也就是圖中的棒棒糖表示法。

然后我們來(lái)簡(jiǎn)單說(shuō)說(shuō)子類與父類及實(shí)現(xiàn)類與接口的關(guān)系在UML類圖中的表示方式：

當(dāng)類與類之間是繼承關(guān)系時(shí)，使用空心三角形和實(shí)線來(lái)表示，而一個(gè)類實(shí)現(xiàn)了一個(gè)接口時(shí)，使用空心三角形和虛線來(lái)表示，不管是繼承關(guān)系還是實(shí)現(xiàn)關(guān)系，三角形箭頭都是由子類指向父類或接口

類與類之間的關(guān)系及其在UML類圖中的表示方式，關(guān)聯(lián)關(guān)系：

當(dāng)一個(gè)類“知道”另一個(gè)類時(shí)，那么它們就具有關(guān)聯(lián)關(guān)系，關(guān)聯(lián)關(guān)系使用實(shí)線箭頭表示。例如圖中的企鵝需要知道氣候這個(gè)類，此時(shí)企鵝類與氣候類就是關(guān)聯(lián)關(guān)系

聚合關(guān)系：

圖中的大雁群和大雁這兩個(gè)類就是聚合關(guān)系，我們都知道大雁是群居動(dòng)物，多只大雁可以聚合成一個(gè)雁群，所以它們之間就滿足聚合關(guān)系。聚合表示一種弱的“擁有關(guān)系”，體現(xiàn)的是A對(duì)象可以包含B對(duì)象，但B對(duì)象不是A對(duì)象的一部分。聚合關(guān)系使用空心菱形和實(shí)線箭頭來(lái)表示

合成（組合）關(guān)系：

合成是一種強(qiáng)的”擁有“關(guān)系，體現(xiàn)了嚴(yán)格的部分和整體的關(guān)系，部分與整體的生命周期一樣。上圖中的鳥(niǎo)和其翅膀就是合成（組合）關(guān)系，因?yàn)樗鼈兪遣糠趾驼w的關(guān)系，并且翅膀和鳥(niǎo)的生命周期是相同的。合成關(guān)系用實(shí)心的菱形和實(shí)線箭頭來(lái)表示。另外，在圖中合成關(guān)系的連線兩端還有一個(gè)數(shù)字1和數(shù)字2，這被稱為基數(shù)，表明這一端的類可以有幾個(gè)實(shí)例。很顯然，一只鳥(niǎo)應(yīng)該有兩只翅膀，所以翅膀的基數(shù)是2。如果一個(gè)類可能有無(wú)數(shù)個(gè)實(shí)例，則就用n來(lái)表示。除了合成關(guān)系外關(guān)聯(lián)關(guān)系以及聚合關(guān)系也可以有基數(shù)

依賴關(guān)系：

我們都知道動(dòng)物維持生命就得進(jìn)行新陳代謝，那么就需要氧氣、水等物質(zhì)。也就是說(shuō)，動(dòng)物依賴于氧氣和水。所以它們之間是依賴關(guān)系，使用虛線箭頭來(lái)表示。

接著我們?cè)賮?lái)看單個(gè)類的類圖：

同樣的從上至下分別是類名、屬性以及行為。屬性和行為前面都有權(quán)限表示符，+ 表示public、- 表示private、# 表示protected、~ 表示default。屬性和行為中有下劃線的表示static，即靜態(tài)的屬性、方法。

而與該類圖所對(duì)應(yīng)的Java代碼如下：

public abstract class StudentClass {

    public String name;

    private int age;

    protected double weight;

    double height;

    public static char sex;

    public void eat(String food) {
    }

    protected void drink() {
    }

    private void walk() {
    }

    void run() {
    }

    public abstract void study();

    public boolean openMac() {
        return true;
    }

    public static void playGame(){
    }
}

記憶技巧

下面介紹一些簡(jiǎn)單UML類圖的記憶技巧：

記憶技巧1：UML箭頭方向：

• 從子類指向父類

可能有些人會(huì)認(rèn)為子類是以父類為基礎(chǔ)的，箭頭應(yīng)從父類指向子類。但我們都知道定義子類時(shí)需要通過(guò)extends關(guān)鍵字指定父類，那么子類一定是知道父類定義的，只有知道對(duì)方信息時(shí)才能指向?qū)Ψ?，而父類是不知道子類是如何定義的，所以箭頭方向應(yīng)從子類指向父類。

記憶技巧2：實(shí)線 - 繼承 | 虛線 - 實(shí)現(xiàn)：

• 空心三角箭頭：繼承或?qū)崿F(xiàn)：
• 實(shí)線 - 繼承，is a 關(guān)系，擴(kuò)展目的，所以不虛，很結(jié)實(shí)
• 虛線 - 實(shí)現(xiàn)，虛線之所以“虛”是因?yàn)闊o(wú)實(shí)體，因?yàn)榻涌谑切枰粚?shí)現(xiàn)的
  

記憶技巧3：實(shí)線 - 關(guān)聯(lián) | 虛線 - 依賴：

• 虛線 - 依賴關(guān)系：臨時(shí)用一下，若即若離，虛無(wú)縹緲，若有若無(wú)，所以是虛線，表示一種使用關(guān)系，一個(gè)類需要借助另一個(gè)類來(lái)實(shí)現(xiàn)功能。一般是一個(gè)類里的函數(shù)使用了另一個(gè)類作為參數(shù)，或作為返回值
• 實(shí)線 - 關(guān)聯(lián)關(guān)系：關(guān)系穩(wěn)定，實(shí)打?qū)嵉年P(guān)系，鐵哥們，表示一個(gè)類對(duì)象和另一個(gè)類對(duì)象有關(guān)聯(lián)，通常是一個(gè)類中有另一個(gè)類對(duì)象做為屬性
  

記憶技巧4： 空心菱形 - 聚合 | 實(shí)心菱形 - 組合：

• 我們可以想象菱形就是一個(gè)盛東西的器皿（例如盤(pán)子，或者代碼中的集合容器）
• 而聚合代表空器皿里可以放很多相同的東西，聚在一起（箭頭方向所指的類），所以是整體和局部的關(guān)系，兩者有著獨(dú)立的生命周期，是has a的關(guān)系，是弱關(guān)系
• 組合則代表器皿里已經(jīng)有實(shí)體結(jié)構(gòu)的存在，可以說(shuō)是生死與共了，是整體與局部的關(guān)系，和聚合關(guān)系相比，關(guān)系更加強(qiáng)烈，兩者有相同的生命周期，contains - a 的關(guān)系，是強(qiáng)關(guān)系

記憶技巧5：常見(jiàn)基數(shù)表達(dá)及含義，假設(shè)有A類和B類，數(shù)字標(biāo)記在A類一端：

• 0..1：0個(gè)或1個(gè)實(shí)例，在系統(tǒng)某一時(shí)刻，代表B類的實(shí)例可以與0個(gè)或1個(gè)A類的實(shí)例相關(guān)
• 0..*：0個(gè)或多個(gè)實(shí)例，代表B類的實(shí)例可以與0個(gè)或多個(gè)A類的實(shí)例相關(guān)
• 1..1：1個(gè)實(shí)例，代表B類的實(shí)例可以與1個(gè)A類的實(shí)例相關(guān)
• 1：只能有1個(gè)實(shí)例，代表B類的實(shí)例可以與1個(gè)A類的實(shí)例相關(guān)
• 1..*：至少有1個(gè)實(shí)例，代表B類的實(shí)例可以與1個(gè)或多個(gè)A類的實(shí)例相關(guān)

注：通常會(huì)省略“..”直接使用數(shù)字表示

UML時(shí)序圖：

時(shí)序圖（Sequence Diagram）：是顯示對(duì)象之間交互的圖，這些對(duì)象是按時(shí)間順序排列的

時(shí)序圖中包括的建模元素主要有：

• 對(duì)象（Actor）
• 生命線（Lifeline）
• 控制焦點(diǎn)（Focus of control）
• 消息（Message）

我們來(lái)看一個(gè)簡(jiǎn)單的時(shí)序圖， 左邊是代碼右邊是時(shí)序圖：

右邊的時(shí)序圖的三個(gè)方框表示三個(gè)實(shí)例：Client、Service、Device，而下面的虛線則是該實(shí)例的生命線，時(shí)間從上向下流逝，生命線僅存在于實(shí)例的生命周期內(nèi)。其中虛線上的細(xì)長(zhǎng)方形表示實(shí)例處于某種活動(dòng)中，稱之為控制焦點(diǎn)。黑色的實(shí)線實(shí)心箭頭表示方法的同步調(diào)用，異步調(diào)用是實(shí)線非實(shí)心箭頭，而虛線非實(shí)心箭頭則表示方法的結(jié)束返回。這些箭頭所表示的元素就是消息，例如圖中的work和open等。