怎樣從Java代碼逆向工程生成UML類圖和序列圖

今天就跟大家聊聊有關(guān)怎樣從Java代碼逆向工程生成UML類圖和序列圖，可能很多人都不太了解，為了讓大家更加了解，小編給大家總結(jié)了以下內(nèi)容，希望大家根據(jù)這篇文章可以有所收獲。

軟件結(jié)構(gòu)師、開發(fā)人員及測試人員都熟知統(tǒng)一建模語言（UML），該語言適用于文檔化用例、類圖、序列圖和其他圖表。也可以通過其他許多軟件輔助工具來幫助軟件工程師來完成這些工作，或者是
正向工程 或者是 逆向工程的。

• 正向工程是對一個(gè)系統(tǒng)物理結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的高層抽象性、邏輯性及獨(dú)立性設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)處理過程。

• 逆向工程是對一個(gè)已存在系統(tǒng)的分析處理，以鑒別它的組成部分及它們的內(nèi)在聯(lián)系，從而以高層抽象性來構(gòu)建一個(gè)系統(tǒng)的框架。在大多數(shù)情況下，逆向工程用于以抽象的模型 UML 格式從已存在的源代碼中，提取已丟失的設(shè)計(jì)文件，從而同時(shí)可得知一個(gè)系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)及動(dòng)態(tài)行為。

類及序列圖問題的實(shí)質(zhì)

IBM? Rational? Software Architect 在很多工業(yè)中得以廣泛采用，因?yàn)樗峁┝撕芏嗟奶匦砸詭椭嫦蚬こ處煛?問題是當(dāng)您以 Java? 代碼逆向構(gòu)建 UML 類及序列圖時(shí)，Rational Software Architect 不能自動(dòng)地產(chǎn)生有用的 UML 類及序列圖。 但是已經(jīng)存在改善 Rational Software Architect 輸出產(chǎn)物的技術(shù)。本篇文章論證了怎樣使用這里介紹的技術(shù)技巧，從 Java 代碼中識(shí)別其組成部分及對 UML 種類和序列圖進(jìn)行高層的抽象。

使用逆向工程，您可以很容易就從正向工程中得到您想要的，本篇文章將介紹在逆向工程以下領(lǐng)域中存在的問題：

• 發(fā)現(xiàn)其抽象類及識(shí)別它們的等級結(jié)構(gòu)

• 產(chǎn)生具有聚合及關(guān)聯(lián)關(guān)系的高層抽象性的類圖

• 構(gòu)建序列圖

接下來的部分為每個(gè)問題提供一個(gè)解決方案，并論證了怎樣產(chǎn)生有意義的類及序列圖。例子向您展示了怎樣從一個(gè)已給 Java 項(xiàng)目的源代碼中，識(shí)別一個(gè)系統(tǒng)的繼承關(guān)系及組成部分，以對 UML 類圖及序列圖進(jìn)行高層的抽象。

注意：
本篇文章中的例子產(chǎn)生于 Rational Software Architect 7.0 版本

識(shí)別一個(gè) UML 類圖的繼承樹

繼承關(guān)系是一種普遍的對象型的模式。它允許一組類共享共同的狀態(tài)和行為，從而子類可以從父類那里繼承共同的狀態(tài)和行為。從一個(gè)已存在系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)整個(gè)的繼承樹結(jié)構(gòu)是相當(dāng)有用的，因?yàn)樗芟蚰衣对跇渲惺裁词琼敿夘愐约笆裁词亲宇?。而且，您可以識(shí)別一個(gè)繼承樹中有哪些共同狀態(tài)及行為，以及這些共同行為怎樣起作用。您可以在探索過程中以以下三種方式使用 Rational Software Architect。

• 從一個(gè)工作場所或工作集中發(fā)現(xiàn)其抽象結(jié)構(gòu)

• 從抽象結(jié)構(gòu)表中選擇一個(gè)類從而顯示其抽象類圖

• 在一個(gè)瀏覽表中研究樹狀結(jié)構(gòu)，您會(huì)發(fā)現(xiàn)顯示在 Abstraction之下的一系列抽象類。

第一步是在一個(gè)已存在系統(tǒng)中自動(dòng)得到其頂級類。這樣您就能使用這些類作為切入點(diǎn)以研究繼承樹中的類。您可以按以下步驟來完成此項(xiàng)。

1. 打開 Rational Software Architect 中 Diagram Navigation視圖。

2. 在 Object-oriented Pattern下，右鍵點(diǎn)擊 Abstraction，然后點(diǎn)擊
   Discover Architecture（如圖 1 所示）。

這可以揭示整個(gè)工作空間的架構(gòu)。

圖 1.發(fā)現(xiàn)整個(gè)工作空間的架構(gòu)

圖 2 顯示了得到一個(gè)抽象類圖的樹狀結(jié)構(gòu)所需的剩余步驟：

3. 通過右鍵點(diǎn)擊位于 Abstraction之下的類 Car來打開內(nèi)容菜單。

4. 顯示右邊面板中 Car類圖，通過選擇菜單中的 Show Diagram選項(xiàng)。

5. 通過選擇并右鍵點(diǎn)擊右邊面板中類圖 Car來打開內(nèi)容菜單。

6. 通過選擇內(nèi)容菜單中 Explore in Browse Diagram選項(xiàng)來產(chǎn)生抽象類圖的樹狀結(jié)構(gòu)。

做完第六步，您將在右邊面板中見到 Car類圖的樹狀結(jié)構(gòu)。

圖 2. 從整個(gè)工作場所中發(fā)現(xiàn)其抽象結(jié)構(gòu)

結(jié)果有以下缺陷：

• 結(jié)構(gòu)樹中被發(fā)現(xiàn)類的同類及子類可能被丟失。

• 除去被發(fā)現(xiàn)的抽象類之外，其他類沒有屬性及操作。

要得到第六步產(chǎn)生的樹狀結(jié)構(gòu)，還需其他的步驟。您需要增加分離度（如圖 3 所示），這決定了從被發(fā)現(xiàn)類擴(kuò)展的層。

圖 3. 改變分離度

默認(rèn)度是 1，這就是為什么在繼承樹中一些子類會(huì)丟失的原因。在本例中，分離度被增加至 2。

第二個(gè)問題是除了在樹狀結(jié)構(gòu)中被發(fā)現(xiàn)的類，其他類沒有屬性和操作。這不利于使用者出于再使用的目的來研究已存在的普遍模式。

接下來的例子將向您展示，怎樣識(shí)別具有任意屬性及操作的整個(gè)繼承樹。

3. 向 Rational Software Architect 載入一個(gè) Java 項(xiàng)目。

4. 切換至 Diagram Navigation視圖，按以上步驟所述，從工作場所中發(fā)現(xiàn)其抽象結(jié)構(gòu)。

5. 從您感興趣的第二步中找出一個(gè)抽象類。

6. 通過尋找模型搜索器中的類，找出等級樹狀結(jié)構(gòu)類 ，雙擊打開編輯器中的類，按下 F4以打開等級樹。確保 type hierarchy已被選擇。

7. 右鍵點(diǎn)擊類，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)可視的類圖，通過選擇 Visualize > Add to New Diagram File > Class Diagram，如圖4所示。

8. 通過右鍵點(diǎn)擊并選擇 Visualize > Add to Current Diagram來向當(dāng)前的圖添加剩余的類。

圖 4 . 將類可視化為新的類圖

圖 5 展示了產(chǎn)生一個(gè)繼承樹類圖的過程：

9. 打開并按下 F4以顯示類的等級。

10. 選擇每一個(gè)類并將其添加到類圖中。

11. 檢查并完成右邊的圖。

圖 5. 產(chǎn)生一個(gè)繼承樹類圖的機(jī)理

類圖以 Rational Software Architect 默認(rèn)格式產(chǎn)生。有幾個(gè)有用的修改可以幫助您將圖表進(jìn)行可視化。例如，您可以修改連接路徑樣式以使用樹狀樣式路徑 ，并且您可以通過在工作區(qū)右鍵點(diǎn)擊來打開內(nèi)容菜單然后點(diǎn)擊 Arrange all。到此產(chǎn)生的類圖要比自動(dòng)產(chǎn)生的看上去更好。如圖 6 所示。

圖 6. 帶有屬性的繼承樹狀圖及樹狀路徑連接

圖6中的類既顯示了屬性又顯示了操作。屬性及操作顯示的好處在于，您可以研究它們共同的狀態(tài)及行為，從而進(jìn)一步了解一個(gè)已存在系統(tǒng)是如何被實(shí)現(xiàn)的，這將有助于系統(tǒng)的再使用。

產(chǎn)生一個(gè)高層的 UML 類圖

Rational Software Architect 能讓您通過從一個(gè)Java項(xiàng)目中，選擇多個(gè) Java 文件，來產(chǎn)生類圖。

1. 在模型搜索器中，使用 Visualize來將它們添加到一個(gè)新圖或當(dāng)前的類圖中。

如果多個(gè)類已經(jīng)被添加到當(dāng)前的圖中，那么它們之間的關(guān)系也將被顯示。

圖 7 是一個(gè)從 Java 代碼中自動(dòng)產(chǎn)生的類圖的例子

圖 7. 一個(gè)自動(dòng)產(chǎn)生的類圖

如圖 7 所示，您可以從模型搜索器中選擇多個(gè) Java 文件 來將它們在新的類圖中可視化。如果您想添加更多的類，您可以選擇更多的 Java 源代碼來將它們在當(dāng)前的類圖中可視化。本圖顯示類包括在項(xiàng)目及它們的基本關(guān)系中。這有利于在項(xiàng)目中自動(dòng)發(fā)現(xiàn) UML 類，但是自動(dòng)發(fā)現(xiàn)的關(guān)系在這里用處不大。

在圖 7 中，幾乎所有的關(guān)系是 use除去繼承關(guān)系。使用關(guān)系太過平常以至于不能給出有用的設(shè)計(jì)信息，越來越多的特別的聚集及組成關(guān)系被隱藏了甚至當(dāng)所有的關(guān)系在圖中都出現(xiàn)過。聚集關(guān)系表現(xiàn)為一對多關(guān)系當(dāng)一個(gè)類含有其他類的很多項(xiàng)目時(shí)，組成關(guān)系用于描述一多一關(guān)系當(dāng)一個(gè)類僅含有其他類的一個(gè)例子時(shí)。這個(gè)高層的抽象意味著對類之間更精確的關(guān)系發(fā)現(xiàn)，并為本設(shè)計(jì)的執(zhí)行提供了有用的信息。這個(gè)類圖如果沒有抽象關(guān)系的細(xì)節(jié)將不再像以前那樣有用。

這里，我們嘗試并探索了，以半自動(dòng)方法產(chǎn)生UML類圖的高層抽象方案。 UML 類以和以前同樣的技術(shù)發(fā)現(xiàn)，并且類間的關(guān)系由人為指定。高層的抽象方案基于研究已有源代碼所必須的知識(shí)。

圖 8 的例子顯示了，怎樣應(yīng)用這個(gè)方法來得到高層的 UML 類圖。

圖 8. 使用 UML 模型向?qū)Ы⒁粋€(gè)空白模型

為了得到一個(gè)高層的類圖，您必須首先建立一個(gè)空白模型。

2. 按圖 8 所述步驟建立一個(gè)新的空白模型：

1. 在文件種類下，選擇 UML Modeling。

2. 在模板下，選擇 Blank Model。

3. 在文件名區(qū)域，輸入 Blank Model。

4. 對于目的文件夾，輸入 example。

5. 默認(rèn)的圖檢查框 "Create a default diagram in the new model" 應(yīng)該被檢查。

6. 對于默認(rèn)的圖種類，選擇 Freeform. Diagram。

7. 點(diǎn)擊 Finish。

接下來的一步是從自動(dòng)生產(chǎn)類圖中總結(jié)選擇的類。 Rational Software Architect 中的總結(jié)，能讓您從一個(gè)類中拷貝一個(gè)類并粘貼到另一個(gè)類圖中，這必須在一個(gè)空白模型中完成。如果您將總結(jié)的類粘貼到同一個(gè)類圖，或本空白模型以外另一個(gè)類圖中時(shí)，那么該類的屬性和功能將丟失。

3. 通過圖 9 所示的步驟，從自動(dòng)生成的類圖中總結(jié)已選擇的 Java 類：

1. 從 classdiagram2.dnx 中選擇類 FuelTank，Engine，Passenger以及
   Car

2. 在一個(gè)已選類上右鍵點(diǎn)擊以打開內(nèi)容菜單

3. 選擇 Harvest菜單

4. 將已總結(jié)的類粘貼至分離的創(chuàng)建于步 2 的類圖中。

5. 在類間創(chuàng)建聚集及組成關(guān)系。

圖 9. 一個(gè)類圖中的總結(jié)類

下一步，在類間創(chuàng)建關(guān)聯(lián)關(guān)系，這使您能夠在聚集及組成關(guān)系中選擇一個(gè)。圖 10 顯示了一個(gè)高層的類圖。

圖 10. 半自動(dòng)方法產(chǎn)生的 UML 類圖的高層抽象

通過將圖 10 與圖 9 進(jìn)行比較，您可以發(fā)現(xiàn)半自動(dòng)方法能精確顯示類間關(guān)系。本圖可用于獨(dú)立設(shè)計(jì)執(zhí)行文件，或已有系統(tǒng)遠(yuǎn)期改善。

著重點(diǎn)：
如果不經(jīng)過總結(jié)，聚集及組成關(guān)系將不能應(yīng)用于 Rational Software Architect 。

創(chuàng)建一個(gè)序列圖

序列圖是應(yīng)用最為廣泛的 UML 動(dòng)態(tài)建模方法。它致力于識(shí)別一個(gè)系統(tǒng)的行為。一個(gè)序列圖通常應(yīng)用于建模用例，以顯示一個(gè)系統(tǒng)的方法及功能。

Rational Software Architect 不能從 Java 代碼中自動(dòng)創(chuàng)建一個(gè)序列圖。下面的步驟會(huì)告訴您怎樣去創(chuàng)建一個(gè)：

1. 創(chuàng)建一個(gè)空白模型。

2. 創(chuàng)建一個(gè)序列圖：

1. 在 Blank Model上右鍵點(diǎn)擊。

2. 從 drop-down (context) 菜單中，選擇 Add Diagram然后選擇 Sequence Diagram（如圖 11 所示）。

3. 向序列圖添加類。

4. 在兩個(gè)類間對方法標(biāo)記進(jìn)行排序。

5. 保存序列圖。

圖 11. 創(chuàng)建一個(gè)序列圖

當(dāng)您完成創(chuàng)建一個(gè)序列圖，一個(gè)序列文件產(chǎn)生于 Collaboration: Interaction 標(biāo)簽下。 您可以從 Java 代碼中向序列圖添加類。二者均見于圖 12 。

圖 12 的主要工作區(qū)顯示了一個(gè)序列圖的例子。

圖 12. 產(chǎn)生于 Java 源文件的序列圖

一個(gè)方法調(diào)用意味著信息從召集者傳向被召集者。被召集者是方法所有人，它從方法召集者那里收到信息。信息可以是單道的也可以是雙道的。一個(gè)序列圖由在處于一組方法所有者及一個(gè)初始發(fā)起者之間的，一系列方法標(biāo)記組成。第一個(gè)標(biāo)記必須從發(fā)起第一個(gè)方法標(biāo)記的地方開始。

層級類圖代表著一種方式，該方式能發(fā)現(xiàn)在一個(gè)項(xiàng)目或工作集中，發(fā)現(xiàn)整個(gè)類間的層次關(guān)系。這將有助于開發(fā)人員向一個(gè)已有系統(tǒng)擴(kuò)展或添加新功能。高層的類圖能直觀顯示類間的聚集及組成關(guān)系。這有助于開發(fā)人員擴(kuò)展或修改一個(gè)已有設(shè)計(jì)。這對開發(fā)人員們開發(fā)大型應(yīng)用系統(tǒng)意義非凡。序列圖顯示了在執(zhí)行特定任務(wù)時(shí)類間的動(dòng)態(tài)方法標(biāo)記。這為系統(tǒng)中提供了清晰的運(yùn)行原理圖。

看完上述內(nèi)容，你們對怎樣從Java代碼逆向工程生成UML類圖和序列圖有進(jìn)一步的了解嗎？如果還想了解更多知識(shí)或者相關(guān)內(nèi)容，請關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道，感謝大家的支持。