第10章 UML和统一软件开发过程l 10.1 UML概述 u10.1.1. UML概述 UML（Unified Modeling Language的缩写）统一建模语言,是 用来对软件密集系统进行可视化建模的一种语言。UML为面向 对象开发系统的产品进行说明、可视化、和编制文档的一种标 准语言。 统一建模语言 (UML)是非专利的第三代建模和规fan语言。 UML是在开发阶段，说明，可视化，构建和书写一个面向对象 软件密集系统的制品的开放方法。UML展现了一系列最佳工程 实践，这些最佳实践在对大规模，复杂系统进行建模方面,特 别是在软件架构层次已经被验证有效。 UML可以贯穿软件开发周期中的每一个阶段。被OMG采纳 作为业界的标准。 UML最适于数据建模，业务建模，对象建模，组件建模。 UML作为一种模型语言，它使开发人员专注于建立产品的模 型和结构，而不是选用什么程序语言和算法实现。当模型建立 之后，模型可以被UML工具转化成指定的程序语言代码。 UML面向对象的分析和设计10.1.2 模型元素l UML建模过程中所使用的作图元素称为模型元素 l 包、类、数据类型、接口、泛化u图10 -1u参考10.1.3 UML图l UML-Unified Model Language 统一建模语言. l 是用来对软件密集系统进行可视化建模的一种语言。 l UML是在开发阶段，说明，可视化，构建和书写一个面向对象软 件密集系统的制品的开放方法。最佳的应用是工程实践，对大规模， 复杂系统进行建模方面，特别是在软件架构层次，已经被验证有效。 l UML的主要的模型 l 在UML系统开发中有三个主要的模型： l 功能模型: 从用户的角度展示系统的功能，包括用例图。 l 对象模型: 采用对象，属性，操作，关联等概念展示系统的结构 和基础，包括类图。 l 动态模型: 展现系统的内部行为。 包括序列图，活动图，状态图 。 l 是数据库设计过程中，在E-R图（实体-联系图）的设计后的进一 步建模。 l 简单地了解一下UML设计中有的图例及基本作用。首先对UML中 的各个图的功用做一个简单介绍： l l 1、用例图 l 描述角色以及角色与用例之间的连接关系。说明的是 谁要使用系统，以及他们使用该系统可以做些什么。一个 用例图包含了多个模型元素，如系统、参与者和用例，并 且显示了这些元素之间的各种关系，如泛化、关联和依赖 。 l 2、类图 l 类图是描述系统中的类，以及各个类之间的关系的静 态视图。能够让我们在正确编写代码以前对系统有一个全 面的认识。类图是一种模型类型，确切的说，是一种静态 模型类型。 l 3、对象图 l 与类图极为相似，它是类图的实例，对象图显示类的 多个对象实例，而不是实际的类。它描述的不是类之间的 关系，而是对象之间的关系。 l l 4、活动图 l 描述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。能够演示出系统中哪些地方存在功能，以及这些功能 和系统中其他组件的功能如何共同满足前面使用用例图建模的商务需 求。 l 5、状态图 l 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 。可以捕获对象、子系统和系统的生命周期。他们可以告知一个对象 可以拥有的状态，并且事件(如消息的接收、时间的流逝、错误、条 件变为真等)会怎么随着时间的推移来影响这些状态。一个状态图应 该连接到所有具有清晰的可标识状态和复杂行为的类；该图可以确定 类的行为，以及该行为如何根据当前的状态变化，也可以展示哪些事 件将会改变类的对象的状态。状态图是对类图的补充。 l 6、序列图 （顺序图） l 序列图是用来显示你的参与者如何以一系列顺序的步骤与系统的 对象交互的模型。顺序图可以用来展示对象之间是如何进行交互的。 顺序图将显示的重点放在消息序列上，即强调消息是如何在对象之间 被发送和接收的。 l l 7、协作图 l 和序列图相似，显示对象间的动态合作关系。可以看 成是类图和顺序图的交集，协作图建模对象或者角色，以 及它们彼此之间是如何通信的。如果强调时间和顺序，则 使用序列图；如果强调上下级关系，则选择协作图；这两 种图合称为交互图。 l 8、构件图 （组件图） l 描述代码构件的物理结构以及各种构建之间的依赖关 系。用来建模软件的组件及其相互之间的关系，这些图由 构件标记符和构件之间的关系构成。在组件图中，构件时 软件单个组成部分，它可以是一个文件，产品、可执行文 件和脚本等。 l 9、部署图 （配置图） l 是用来建模系统的物理部署。例如计算机和设备，以 及它们之间是如何连接的。部署图的使用者是开发人员、 系统集成人员和测试人员。 9.1.3 面向对象分析与设计和统一建模语言l Unified Modeling Language (UML)又称统一建模语 言或标准建模语言,是始于1997年一个OMG标准. l 它是一个支持模型化和软件系统开发的图形化语言,为 软件开发的所有阶段提供模型化和可视化支持，包括由 需求分析到规格，到构造和配置。 l 面向对象的分析与设计(OOAD)方法的发展在80年 代末至90年代中出现了一个高潮，UML是这个高潮的产 物。它不仅统一了Booch、Rumbaugh和Jacobson的表 示方法，而且对其作了进一步的发展，并最终统一为大 众所接受的标准建模语言。 l （1）统一了概念：Booch、OMT和OOSE等 方法中的概念基本。 l （2）统一了符号：UML吸取了面向对象技术 领域中其他流派的长处，其中也包括非OO方 法的影响。UML考虑了各种方法的图形表示， 删掉了大量易引起混乱的、多余的和极少使用 的符号，也添加了一些新符号。 l （3）UML在演变过程中还提出了一些新的概 念。 UML的主要特点l UML新加了模板(Stereotypes)、职责 (Responsibilities)、扩展机制(Extensibility mechanisms)、线程(Threads)、过程(Processes)、分 布式(Distribution)、并发(Concurrency)、模式 (Patterns)、合作(Collaborations)、活动图（Activity diagram）等新概念，并清晰地区分类型(Type)、类 (Class)和实例(Instance)、细化(Refinement)、接口 (Interfaces)和组件(Components)等概念。l UML是一种先进实用的标准建模语言，但其中某些 概念尚待实践来验证，UML也必然存在一个进化过程。标准建模语言UML的应用领域 l UML的目标是以面向对象图的方式来描述任何 类型的系统，具有很宽的应用领域。 l 建立软件系统的模型， l 描述非软件领域的系统，如机械系统、企业机 构或业务过程，以及处理复杂数据的信息系统、 具有实时要求的工业系统或工业过程等。 l 对任何具有静态结构和动态行为的系统进行建模 。 l 适用于系统开发过程中从需求规格描述到系统完成 后测试的不同阶段。 l 在需求分析阶段，可以用用例来捕获用户需求。可以 用UML动态模型来描述类之间的协作关系。 l 在分析阶段， UML对问题域的对象（现实世界的概念 ）建模，为构造阶段提供更详细的规格说明。 l UML模型还可作为测试阶段的依据。系统通常需要经 过单元测试、集成测试、系统测试和验收测试。不同 的测试小组使用不同的UML图作为测试依据：单元测 试使用类图和类规格说明；集成测试使用部件图和合 作图；系统测试使用用例图来验证系统的行为；验收 测试由用户进行，以验证系统测试的结果是否满足在 分析阶段确定的需求。 UML在系统开发过程中的作用l 编程是一个独立的阶段，其任务是用面向 对象编程语言将来自设计阶段的类转换成实际 的代码。在用UML建立分析和设计模型时，应 尽量避免考虑把模型转换成某种特定的编程语 言。因为在早期阶段，模型仅仅是理解和分析 系统结构的工具，过早考虑编码问题十分不利 于建立简单正确的模型。 l 总之，标准建模语言UML适用于以面向对 象技术来描述任何类型的系统，而且适用于系 统开发的不同阶段，从需求规格描述直至系统 完成后的测试和维护。