软件设计师-UML基础教程

本是古典何须时尚 2023-10-15 22:49 97阅读 0赞

## 场景 ##

针对UML1.5各种模型图的构成和功能进行说明。

## UML概述 ##

### UML简介 ###

UML (Unified Modeling Language)为面向对象软件设计提供统一的、标准的、可视化的建模语言。

适用于描述以用例为驱动，以体系结构为中心的软件设计的全过程。

UML的定义包括UML语义和UML表示法两个部分。

(1) UML语义：

UML对语义的描述使开发者能在语义上取得一致认识，消除了因人而异的表达方法所造成的影响。

(2) UML表示法：

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。

### UML模型图的构成 ###

事物(Things)：UML模型中最基本的构成元素，是具有代表性的成分的抽象

关系(Relationships)：关系把事物紧密联系在一起

图(Diagrams )：图是事物和关系的可视化表示

### UML事物 ###

UML包含4种事物：构件事物 行为事物 分组事物 注释事物

构件事物：

UML模型的静态部分，描述概念或物理元素它包括以下几种：

类：具有相同属性相同操作 相同关系相同语义的对象的描述

接口：描述元素的外部可见行为，即服务集合的定义说明

协作：描述了一组事物间的相互作用的集合

用例：代表一个系统或系统的一部分行为，是一组动作序列的集合

构件：系统中物理存在，可替换的部件

节点：运行时存在的物理元素

另外，参与者、信号应用、文档库、页表等都是上述基本事物的变体

行为事物：

UML模型图的动态部分，描述跨越空间和时间的行为

交互：实现某功能的一组构件事物之间的消息的集合，涉及消息、动作序列、链接

状态机：描述事物或交互在生命周期内响应事件所经历的状态序列

分组事物：

UML模型图的组织部分，描述事物的组织结构

包： 把元素组织成组的机制

注释事物：

UML模型的解释部分，用来对模型中的元素进行说明，解释

注解 ：对元素进行约束或解释的简单符号

### UML关系 ###

依赖

依赖(dependency)是两个事物之间的语义关系，其中一个事物(独立事物)发生变化，

会影响到另一个事物(依赖事物)的语义

关联

关联(association)是一种结构关系，它指明一个事物的对象与另一个事物的对象间的联系

泛化

泛化(generalization)是一种特殊/一般的关系。也可以看作是常说的继承关系

实现

实现(realization)是类元之间的语义关系，其中的一个类元指定了由另一个类元保证执行的契约

注：

博客：  
[霸道流氓气质\_C\#,架构之路,SpringBoot-CSDN博客][C_SpringBoot-CSDN]

## UML图及特征 ##

### 用例图(Use Case Diagram) ###

用例图是从用户角度描述系统功能， 是用户所能观察到的系统功能的模型图，

用例是系统中的一个功能单元

#### ![663848aa0c5746de8473d6026475e6b8.png][] ####

#### 用例图中的事物及解释 ####

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>&nbsp;事物名称</td> 
   <td>&nbsp;解释</td> 
   <td>&nbsp;UML表示</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>&nbsp;参与者(Actor)</td> 
   <td>&nbsp;在系统外部与系统直接交互的人或事物(如另一个计算<br> 机系统或一些可运行的进程)。我们需要注意的是：<br> 1.参与者是角色(role)而不是具体的人，它代表了参与者在与系统打交道的过程中所扮演的角色。所以在系统的实际运作中，一个实际用户可能对应系统的多个参与者。不同的用户也可以只对应于一个参与者，从而代表同一参与者的不同实例。<br> 2.参与者作为外部用户(而不是内部)与系统发生交互作用，是它的主要特征。<br> 3.在后面的顺序图等中出现的“参与者”，与此概念相同，但具体指代的含义，视具体情况而定。</td> 
   <td>&nbsp;<img alt="" height="80" src="https://img-blog.csdnimg.cn/122d276075b046029aa4aa8ae4cf04ea.png" width="52"></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>&nbsp;用例(Use Case)</td> 
   <td>&nbsp;系统外部可见的一个系统功能单元。系统的功能由系统单元所提供，并通过一系列系统单元与一个或多个参与者之间交换的消息所表达 。</td> 
   <td>&nbsp;<img alt="" height="75" src="https://img-blog.csdnimg.cn/8aefacbe266a4b489d465c8bcf75a132.png" width="118"></td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

#### 用例图中的关系和解释 ####

![dc60d755e1504936ad95029011ae2c37.png][]

### 类图(Class Diagram) ###

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)

类图是以类为中心来组织的，类图中的其他元素或属于某个类或与类相关联

#### ![73e737f256ed402aaf3ebaaf7f5dabf2.png][] ####

#### 类图中的事物及解释 ####

1、类

从上到下分为三部分，分别是类名、属性和操作。类名是必须有的

类如果有属性，则每一个属性都必须有一个名字，另外还可以有其它的描述信息，如可见性、数据类型、缺省值等

类如果有操作，则每一个操作也都有一个名字，其它可选的信息包括可见性、参数的名字、参数类型、

参数缺省值和操作的返回值的类型等

![a4d1fb5fadca4fb59690016a9f24febf.png][]

2、接口

一组操作的集合，只有操作的声明而没有实现

3、抽象类

不能被实例化的类，一般至少包含一个抽象操作

4、模板类

一种参数化的类，在编译时把模版参数绑定到不同的数据类型，从而产生不同的类

#### ![4e8b5d22ca2f43cd8f2772e14e3549fe.png][] ####

#### 类图中的关系及解释 ####

1、关联关系

描述了类的结构之间的关系。具有方向、名字、角色和多重性等信息。一般的关 联关系语义较弱。

也有两种语义较强，分别是聚合与组合

![1e0cee78440a4993984c888d53b9286a.png][]

聚合关系

特殊关联关系，指明一个聚集（整体）和组成部分之间的关系

![7751f1747ec346e3ae2a205c5aefd64b.png][]

组合关系

语义更强的聚合，部分和整体具有相同的生命周期

![c59e1311fd1c43af83c70517016f0a8d.png][]

2、泛化关系

在面向对象中一般称为继承关系，存在于父类与子类、父接口与子接口之间

![9d8c255cd25a4d128b4cefe85acc63b5.png][]

3、实现关系

对应于类和接口之间的关系。

类Circle、Rectangle实现了接口Shape的操作

![b96fdcb46798472d97e4e55332bf423d.png][]

4、依赖关系

描述了一个类的变化对依赖于它的类产生影响的情况。有多种表现形式，例如绑定(bind)、友元(friend)等

### ![ba4e2ad8c09749a3becb224f4d933bc9.png][] ###

### 对象图(Object Diagram) ###

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

### ![565dcbbed775480284414021fb984365.png][] ###

### 顺序图(Sequence Diagram) ###

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

顺序图的一个用途是用来表示用例中的行为顺序。

当执行一个用例行为时，顺序图中的每条消息对应了一个类操作或引起状态转换的触发事件

#### ![6f6fd93454a4497491d8c80dc2e24d5b.png][] ####

#### 顺序图中的事物和解释 ####

#### ![3bb95af29c2c4d76b0997120c9b7c343.png][] ####

#### 顺序图与用例图和类图的关系 ####

### ![df59dcb61a8d4867bd1745ceb9d5074b.png][] ###

### 协作图(Collaboration Diagram) ###

协作图描述对象间的协作关系，协作图跟顺序图 相似，显示对象间的动态合作关系。

除显示信息交换外，协作图还显示对象以及它们之间的关系.

协作图的一个用途是表示一个类操作的实现

#### ![57708a1dc22149ff8a94530426b3f365.png][] ####

#### 协作图中的事物和解释 ####

#### ![45ddcad092f54595bece8d160193de96.png][] ####

#### 协作图中的关系及解释 ####

1、链接

用线条来表示链接，链接表示两个对象共享一个消息，位于对象之间或参与者与对象之间

#### 协作图与顺序图的区别和联系 ####

协作图和顺序图都表示出了对象间的交互作用，但是它们侧重点不同。

顺序图清楚地表示了交互作用中的时间顺序(强调时间)，但没有明确表示对象间的关系。

协作图清楚地表示了对象间的关系(强调空间)，但时间顺序必须从顺序号获得。

协作图和顺序图可以相互转化

### 状态图(State Chart Diagram) ###

状态图是一个类对象所可能经历的所有历程的模型图。

状态图由对象的各个状态和连接这些状态的转换组成

状态图用于揭示Actor、类、子系统和组件的复杂特性，为实时系统建模。

#### ![5f9d6bb0f6d34972b0b603d39e35f642.png][] ####

#### 状态图中的事物及解释 ####

### ![1045141f9ac745dba85ec7a049bd7ce1.png][] ###

### 活动图(Activity Diagram) ###

活动图是状态图的一个变体，用来描述执行算法的工作流程中涉及的活动

活动图描述了一组顺序的或并发的活动

#### ![8038e36c503b4e7fb8c2225d0b4e70a0.png][] ####

#### 活动图事物及解释 ####

#### ![fc22862421034873b7ecca807d1ce1e8.png][] ####

#### 活动图关系 ####

### ![ada5d8be8efa427f8968c59e7d40b40e.png][] ###

### 构件图(Component Diagram) ###

构件图为系统的构件建模型,构件即构造应用的软件单元

还包括各构件之间的依赖关系，以便通过这些依赖关系来估计对系统构件的修改给系统可能带来的影响

#### ![2952475f57694a2ebfd61a7cf5df003f.png][] ####

#### 构件图中的事物及解释 ####

#### ![6bff2119f2a64301b3d0b0f2423033bb.png][] ####

#### 构件图中的关系及解释 ####

### ![0a5aad21611349aeae0c97307354047b.png][] ###

### 部署图(Deployment Diagram) ###

部署视图描述位于节点实例上的运行构件实例的安排。

节点是一组运行资源，如计算机、设备或存储器。

这个视图允许评估分配结果和资源分配

#### ![990188f690fc4cfd86360643c64dba3e.png][] ####

#### 部署图中的事物及解释 ####

#### ![904856897da04b698a7b11795ed734a0.png][] ####

#### 部署图中的关系和解释 ####

## ![e6c0ed75e82b43ed849690edaf7422f3.png][] ##

## UML语法描述 ##

## ![8b990f62e3904fa58ff7f73747cb5e7e.png][] ##

## UML全部图之间的关系 ##

### ![0580d88e5c78471ebe0c033e81c07035.png][] ###

###     ###

[C_SpringBoot-CSDN]: https://blog.csdn.net/badao_liumang_qizhi
[663848aa0c5746de8473d6026475e6b8.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/663848aa0c5746de8473d6026475e6b8.png
[dc60d755e1504936ad95029011ae2c37.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/dc60d755e1504936ad95029011ae2c37.png
[73e737f256ed402aaf3ebaaf7f5dabf2.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/73e737f256ed402aaf3ebaaf7f5dabf2.png
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[4e8b5d22ca2f43cd8f2772e14e3549fe.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/4e8b5d22ca2f43cd8f2772e14e3549fe.png
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