1渺尘、統(tǒng)一建模語(yǔ)言簡(jiǎn)介

統(tǒng)一建模語(yǔ)言（Unified Modeling Language, UML）是用來(lái)設(shè)計(jì)軟件藍(lán)圖的可視化建模語(yǔ)言，1997年被國(guó)際對(duì)象管理組織（OMG）采納為面向?qū)ο蟮慕ＵZ(yǔ)言的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。它的特定是簡(jiǎn)單盔沫、統(tǒng)一、圖形化、能表達(dá)軟件設(shè)計(jì)中的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)信息搏屑。

統(tǒng)一建模語(yǔ)言能為軟件開(kāi)發(fā)的所有階段提供模型化和可視化支持伟骨。而且融入了軟件工程領(lǐng)域的新思想饮潦、新方法和新技術(shù)，使軟件設(shè)計(jì)人員溝通更簡(jiǎn)明逛腿，進(jìn)一步縮短了設(shè)計(jì)時(shí)間稀并，減少開(kāi)發(fā)成本。它的應(yīng)用領(lǐng)域很寬单默，不僅適合于一般系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)碘举，而且適合于并行與分布式系統(tǒng)的建模。

UML從目標(biāo)系統(tǒng)的不同角度出發(fā)搁廓，定義了用例圖引颈、類(lèi)圖耕皮、對(duì)象圖、狀態(tài)圖蝙场、活動(dòng)圖凌停、時(shí)序圖、協(xié)作圖售滤、構(gòu)件圖罚拟、部署圖等9種圖。

2趴泌、類(lèi)舟舒、結(jié)構(gòu)和類(lèi)圖

2.1拉庶、類(lèi)

類(lèi)（Class）是指具有相同屬性嗜憔、方法和關(guān)系的對(duì)象的抽象，它封裝了數(shù)據(jù)和行為氏仗，是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)（OOP）的基礎(chǔ)吉捶，具有封裝性、繼承性和多態(tài)性等三大特性皆尔。在UML中呐舔，類(lèi)使用包含類(lèi)名、屬性和操作且?guī)в蟹指艟€(xiàn)的矩形來(lái)表示慷蠕。

（一）類(lèi)名（Name）是一個(gè)字符串珊拼，例如：Student。

（二）屬性（Attribute）是指類(lèi)的特性流炕，即類(lèi)的成員變量澎现。UML按以下格式表示：

[可見(jiàn)性]屬性名:類(lèi)型[=默認(rèn)值]

例如：-name:String

注：“可見(jiàn)性”表示該屬性對(duì)類(lèi)外的元素是否可見(jiàn)，包括公有（Public）每辟、私有（Private）剑辫、受保護(hù)（Protected）和朋友（Friendly）四種，在類(lèi)圖中分別用符號(hào)+渠欺、-妹蔽、#、~表示挠将。

（三）操作（Operations）是類(lèi)的任意一個(gè)實(shí)例對(duì)象都可以使用的行為胳岂，是類(lèi)的成員方法。UML按以下格式表示：

[可見(jiàn)性]名稱(chēng)(參數(shù)列表)[:返回類(lèi)型]

例如：+display():void

圖1所示是學(xué)生類(lèi)的UML表示舔稀。

圖1 Student類(lèi)

2.2乳丰、接口

接口（Interface）是一種特殊的類(lèi)，它具有類(lèi)的結(jié)構(gòu)但不可被實(shí)例化镶蹋，只可以被子類(lèi)實(shí)現(xiàn)成艘。它包含抽象操作赏半，但不包含屬性。它描述了類(lèi)或組件對(duì)外可見(jiàn)的動(dòng)作淆两。在UML中断箫，接口使用一個(gè)帶有名稱(chēng)的小圓圈來(lái)進(jìn)行表示。

圖2所示是圖形類(lèi)接口的UML表示秋冰。

圖2 Graph接口

2.3仲义、類(lèi)圖

類(lèi)圖（ClassDiagram）是用來(lái)顯示系統(tǒng)中的類(lèi)、接口剑勾、協(xié)作以及它們之間的靜態(tài)結(jié)構(gòu)和關(guān)系的一種靜態(tài)模型埃撵。它主要用于描述軟件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，幫助人們簡(jiǎn)化對(duì)軟件系統(tǒng)的理解虽另，它是系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)階段的重要產(chǎn)物暂刘，也是系統(tǒng)編碼與測(cè)試的重要模型依據(jù)。

類(lèi)圖中的類(lèi)可以通過(guò)某種編程語(yǔ)言直接實(shí)現(xiàn)捂刺。類(lèi)圖在軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的整個(gè)生命周期都是有效的谣拣，它是面向?qū)ο笙到y(tǒng)的建模中最常見(jiàn)的圖。圖3所示是“計(jì)算長(zhǎng)方形和圓形的周長(zhǎng)和面積”的類(lèi)圖族展，圖形接口有計(jì)算面積和周長(zhǎng)的抽象方法森缠，長(zhǎng)方形和圓形實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)方法供訪問(wèn)類(lèi)調(diào)用。

圖3 “計(jì)算機(jī)長(zhǎng)方形和圓形的周長(zhǎng)和面積”的類(lèi)圖

3仪缸、類(lèi)之間的關(guān)系

在軟件系統(tǒng)中贵涵，類(lèi)不是孤立存在的，類(lèi)與類(lèi)之間存在各種關(guān)系恰画。根據(jù)類(lèi)與類(lèi)之間的耦合度從弱到強(qiáng)排列宾茂，UML中的類(lèi)圖有以下幾種關(guān)系：依賴(lài)關(guān)系、關(guān)聯(lián)關(guān)系锣尉、聚合關(guān)系刻炒、組合關(guān)系、泛化關(guān)系和實(shí)現(xiàn)關(guān)系自沧。其中泛化和實(shí)現(xiàn)的耦合度相等坟奥，它們是最強(qiáng)的。

3.1拇厢、依賴(lài)關(guān)系

依賴(lài)（Dependency）關(guān)系是一種使用關(guān)系爱谁，它是對(duì)象之間耦合度最弱的一種關(guān)聯(lián)方式，是臨時(shí)性的關(guān)聯(lián)孝偎。在代碼中访敌，某個(gè)類(lèi)的方法通過(guò)局部變量墩划、方法的參數(shù)或者對(duì)靜態(tài)方法的調(diào)用來(lái)訪問(wèn)另一個(gè)類(lèi)（被依賴(lài)類(lèi)）中的某些方法來(lái)完成一些職責(zé)眉尸。

在UML類(lèi)圖中劲绪，依賴(lài)關(guān)系使用帶箭頭的虛線(xiàn)來(lái)表示鞍陨，箭頭從使用類(lèi)指向被依賴(lài)的類(lèi)。圖4所示是人與手機(jī)的關(guān)系圖阻塑，人通過(guò)手機(jī)的語(yǔ)音傳送方法打電話(huà)蓝撇。

圖4 依賴(lài)關(guān)系的實(shí)例

3.2、關(guān)聯(lián)關(guān)系

關(guān)聯(lián)（Association）關(guān)系是對(duì)象之間的一種引用關(guān)系陈莽，用于表示一類(lèi)對(duì)象與另一類(lèi)對(duì)象之間的聯(lián)系渤昌，如老師和學(xué)生，師傅和徒弟走搁，丈夫和妻子等独柑。關(guān)聯(lián)關(guān)系是類(lèi)與類(lèi)之間最常用的一種關(guān)系，分為一般關(guān)聯(lián)關(guān)系私植、聚合關(guān)系和組合關(guān)系忌栅。我們先介紹一般關(guān)系。

關(guān)聯(lián)可以是雙向的兵琳，也可以是單向的狂秘。在UML類(lèi)圖中骇径，雙向的關(guān)聯(lián)可以用帶兩個(gè)箭頭或者沒(méi)有箭頭的實(shí)線(xiàn)來(lái)表示躯肌，單向的關(guān)聯(lián)用帶一個(gè)箭頭的實(shí)線(xiàn)來(lái)表示，箭頭從使用類(lèi)指向被關(guān)聯(lián)的類(lèi)破衔。也可以在關(guān)聯(lián)線(xiàn)的兩端標(biāo)注角色名清女，代表兩種不同的角色。

在代碼中通常將一個(gè)類(lèi)的對(duì)象作為另一個(gè)類(lèi)的成員變量來(lái)實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)關(guān)系晰筛。圖5所示是老師和學(xué)生的關(guān)系圖嫡丙，每個(gè)老師可以教多個(gè)學(xué)生，每個(gè)學(xué)生也可向多個(gè)老師學(xué)读第，他們是雙向關(guān)聯(lián)曙博。

圖5 關(guān)聯(lián)關(guān)系的實(shí)例

3.3、聚合關(guān)系

聚合（Aggregation）關(guān)系是關(guān)聯(lián)關(guān)系的一種怜瞒，是強(qiáng)關(guān)聯(lián)關(guān)系父泳，是整體和部分之間的關(guān)系，是has-a的關(guān)系吴汪。

聚合關(guān)系也是通過(guò)成員對(duì)象來(lái)實(shí)現(xiàn)的惠窄，其中成員對(duì)象是整體對(duì)象的一部分，但是成員對(duì)象可以脫離整體對(duì)象而獨(dú)立存在漾橙。例如杆融，學(xué)校與老師的關(guān)系，學(xué)校包含老師霜运，但如果學(xué)校停辦了脾歇，老師依然存在蒋腮。

在UML類(lèi)圖中，聚合關(guān)系可以用帶空心菱形的實(shí)線(xiàn)來(lái)表示藕各，菱形指向整體徽惋。圖6所示是大學(xué)和教師的關(guān)系圖。

圖6 聚合關(guān)系的實(shí)例

3.4座韵、組合關(guān)系

組合（Composition）關(guān)系也是關(guān)聯(lián)關(guān)系的一種险绘，也表示類(lèi)之間的整體與部分的關(guān)系，但它是一種更強(qiáng)烈的聚合關(guān)系誉碴，是contains-a關(guān)系宦棺。

在組合關(guān)系中，整體對(duì)象可以控制部分對(duì)象的生命周期黔帕，一旦整體對(duì)象不存在代咸，部分對(duì)象也將不存在，部分對(duì)象不能脫離整體對(duì)象而存在成黄。例如呐芥，頭和嘴的關(guān)系，滅有了頭奋岁，嘴也就不存在了思瘟。

在UML類(lèi)圖中，組合關(guān)系用帶實(shí)心菱形的實(shí)現(xiàn)來(lái)表示闻伶，菱形指向整體滨攻。圖7所示是頭和嘴的關(guān)系圖。

圖7 組合關(guān)系的實(shí)例

3.5蓝翰、泛化關(guān)系

泛化（Generalization）關(guān)系是對(duì)象之間耦合度最大的一種關(guān)系光绕，表示一般與特殊的關(guān)系，是父類(lèi)與子類(lèi)之間的關(guān)系畜份，是一種繼承關(guān)系诞帐，是is-a的關(guān)系。

在UML類(lèi)圖中爆雹，泛化關(guān)系用帶空心三角箭頭的實(shí)線(xiàn)來(lái)表示停蕉，箭頭從子類(lèi)指向父類(lèi)。在代碼實(shí)現(xiàn)時(shí)顶别，使用面向?qū)ο蟮睦^承機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)泛化關(guān)系谷徙。例如，Student類(lèi)和Teacher類(lèi)都是Person類(lèi)的子類(lèi)驯绎，其類(lèi)圖如圖8所示完慧。

圖8 泛化關(guān)系的實(shí)例

3.6、實(shí)現(xiàn)關(guān)系

實(shí)現(xiàn)（Realization）關(guān)系是接口與實(shí)現(xiàn)類(lèi)之間的關(guān)系剩失。在這種關(guān)系中屈尼，類(lèi)實(shí)現(xiàn)了接口册着，類(lèi)中的操作實(shí)現(xiàn)了接口中所聲明的所有的抽象操作。

在UML類(lèi)圖中脾歧，實(shí)現(xiàn)關(guān)系使用帶空心三角箭頭的虛線(xiàn)來(lái)表示甲捏，箭頭從實(shí)現(xiàn)類(lèi)指向接口。例如鞭执，汽車(chē)和船實(shí)現(xiàn)了交通工具司顿，其類(lèi)圖如圖9所示。

圖9 實(shí)現(xiàn)關(guān)系的實(shí)例