UML的歷史

面向對象的分析與設計（OOA&OOD）方法的發(fā)展在20世紀80年代中出現(xiàn)了一個高潮簸淀，UML就是這個高潮的產物笆豁。它不僅統(tǒng)一了Booch盼产、Rumbaugh和Jacobson的表示方法荔仁，而且對其做了進一步的發(fā)展售貌，并最終統(tǒng)一為大眾所接受的標準建模語言喻旷。

UML的定義

UML（Unified Modeling Language生逸，統(tǒng)一建模語言），是一種面向對象的建模語言且预。UML通過建立各種聯(lián)系槽袄，如類與類之間的關系、類/對象怎樣相互配合實現(xiàn)系統(tǒng)的行為狀態(tài)等锋谐。來組建整個結構模型遍尺。
UML用來描述模型的內容有3種，分別是事物（Things）涮拗、關系（Relationships）和圖（Diagrams）乾戏，而這3種內容又有具體的劃分迂苛，如圖1-1：

圖1-1：UML的內容結構

UML中的事物

從圖1-1我們可以看到，UML中的事物包括結構事物鼓择、行為事物三幻、組織事物和輔助事物（也稱注釋事物）

結構事物（Structure Things）

• 類（Class）
  類是具有相同屬性、相同方法呐能、相同語義和相同關系的一組對象的集合念搬。
  在UML圖中，類使用包括類名摆出、屬性和方法的矩形來表示朗徊，如下圖2-1所示：
  

  圖2-1：類

• 接口（Interface）
  接口是指類或組件所提供的、可以完成特定功能的一組操作的集合偎漫。
  在UML圖中爷恳，接口通常用一個圓形來表示，如下圖2-2所示：
  

  圖2-2： 接口

• 協(xié)作（Collaboration）
  協(xié)作定義了交互的操作象踊，表示一些角色和其他元素一起工作温亲，提供一些合作的動作。
  在UML圖中杯矩，協(xié)作通常用一個虛線橢圓來表示铸豁，如下圖2-3所示：
  

  圖2-3：協(xié)作

• 用例（Use Case）
  用例定義了系統(tǒng)執(zhí)行的一組操作，對特定的用戶產生可以觀察的結果菊碟。
  在UML圖中，用例通常用一個實線橢圓來表示在刺，如下圖2-3所示：
  

  圖2-4：用例

• 活動類（Active Class）
  活動類是指類對象有一個或多個線程或進程的類逆害∮毙樱活動類和類相似，只是它的對象代表的元素的行為和其他元素同時存在。
  在UML圖中钾菊，活動類的表示方法和普通類的表示方法相似累颂，也是使用一個矩形瘦棋，只是最外面的邊框使用粗線

• 組件（Component）
  組件是物理上可替換的沛慢，實現(xiàn)了一個或多個接口的系統(tǒng)元素躺苦。
  在UML圖中愈诚，組件的表示方法比較復雜，如圖2-5所示：
  

  圖2-5：組件

• 節(jié)點（Node）
  節(jié)點是一個物理元素哩罪，它在運行時存在，代表一個可計算的資源捕捂，比如一臺數據庫服務器。
  在UML圖中斗搞，節(jié)點使用一個立方體表示指攒，如圖2-6所示：
  

  圖2-6：節(jié)點

行為事物（Behavior Things）

行為事物也稱動作事物，是UML模型中的動態(tài)部分僻焚，代表時間和空間上的動作允悦。行為事物主要有兩種：交互和狀態(tài)機。它們是UML模型中最基本的兩個動態(tài)事物元素虑啤，通常和其他的結構元素隙弛、主要是類、對象連接在一起狞山。

• 交互（Interaction）
  在UML圖中全闷，交互的消息通常畫成帶箭頭的直線，如圖3-1所示：
  
  圖3-1：交互

• 狀態(tài)機（State Machine）
  狀態(tài)機是對象的一個或多個狀態(tài)的集合萍启。在UML圖中总珠，狀態(tài)機通常用一個圓角矩形來表示，如圖3-2所示：
  
  圖3-2：狀態(tài)機

組織事物（Grouping Things）

組織事物也稱分組事物勘纯，是UML模型中組織的部分姚淆，可以把它看作一個個的盒子，每個盒子里面的對象關系相對復雜屡律，而盒子與盒子之間的關系相對簡單。組織事物只有一種降淮，稱為包（Package）超埋。
包是一種有組織地將一系列元素分組的機制。包與組件的最大區(qū)別在于佳鳖，包純粹是一種概念上的東西霍殴，僅僅存在于開發(fā)階段結束之前，而組件是一種物理元素系吩，存在于運行時来庭。在UML圖中，包通常表示為一個類似文件夾的符號穿挨，如圖4-1所示：

圖4-1：包

輔助事物（Annotation Things）

輔助事物也稱為注釋事物月弛，屬于這一類的只有注釋（Annotation）肴盏。
注釋就是UML模型的解釋部分。在UML圖中帽衙，一般表示為折起一角的矩形菜皂，如圖5-1所示：

圖5-1：注釋

UML中的關系

UML中的關系（Relationships）主要包括4種：關聯(lián)關系、依賴關系厉萝、泛化關系和實現(xiàn)關系恍飘。

• 關聯(lián)（Association）關系
  關聯(lián)關系是一種結構化的關系，指一種對象和另一種對象有聯(lián)系谴垫。給定關聯(lián)的兩個類章母，可以從其中的一個類的對象訪問到另一個類的相關對象。
  在UML圖中翩剪，關聯(lián)關系用一條實線表示乳怎，如圖6-1所示：
  
  圖6-1：關聯(lián)關系

另外, 關聯(lián)可以有方向，表示該關聯(lián)在某方向被使用肢专。
只在一個方向上存在的關聯(lián)舞肆，稱作單向關聯(lián)（Unidirectional Association）;
在兩個方向上都存在的關聯(lián)，稱作雙向關聯(lián)（Bidirectional Association）博杖。

• 依賴（Dependency）關系
  對于兩個對象X椿胯、Y，如果對象X發(fā)生變化剃根，可能會引起對另一個對象Y的變化哩盲，則稱Y依賴于X。在UML圖中狈醉，依賴關系用一條帶有箭頭的虛線來表示廉油，如圖6-2所示：
  

  圖6-2：依賴關系

• 泛化（Generalization）關系
  UML中的泛化關系定義了一般元素和特殊元素之間的分類關系，與和C++及Java中的繼承關系有些類似苗傅。在UML圖中抒线，泛化關系用一條帶有空心箭頭的實線來表示，如圖6-3所示：
  

  圖6-3：泛化關系

• 實現(xiàn)（Realization）關系
  實現(xiàn)關系將一種模型元素（如類）與另一種模型元素（如接口）連接起來渣慕，其中接口只是行為的說明而不是結構或者實現(xiàn)嘶炭。真正的實現(xiàn)由前一個模型元素來完成。在UML圖中逊桦，實現(xiàn)關系一般用一條帶有空心箭頭的虛線來表示眨猎，如圖6-4所示：
  

  圖6-4：實現(xiàn)關系

以上講述了UML中的4種關系，除了需要注意各種關系的區(qū)別與聯(lián)系以外强经，還要了解對關系的修飾睡陪。最常見的，對關系可以做兩種修飾。

1. 命名兰迫，即可以為關系取名信殊，如圖7-1所示：

   
   
   圖7-1：關系命名

2. 數字，可以表示不同對應情況的關系逮矛，比如一對多鸡号、多對一、一對一和多對多等须鼎，如圖7-2所示：

   
   
   圖7-2：關系數字

UML中的圖

UML中的各種圖是UML模型的重要組成部分鲸伴，這里將概述一下組成UML的幾種圖。

• 用例圖（Use Case Diagram）
  用例圖展現(xiàn)了一組用例晋控、參與者以及它們間的關系汞窗。可以用用例圖描述系統(tǒng)的靜態(tài)使用情況赡译。在對系統(tǒng)行為組織和建模方面仲吏，用例圖是相當重要的。用例圖的例子如圖8-1所示：
  
  圖8-1：用例圖舉例

注釋

1. 小人形狀的用戶和ATM是參與者蝌焚；
2. 橢圓形狀的插入卡裹唆、輸入密碼、打印票據只洒、驗證密碼及出款是用例许帐；

• 類圖（Class Diagram）
  類圖展示了一組類、接口和協(xié)作及它們間的關系毕谴，在建模中所建立的最常見的圖就是類圖成畦。用類圖說明系統(tǒng)的靜態(tài)設計視圖，包含主動類的類圖——專注于系統(tǒng)的靜態(tài)進程視圖涝开。系統(tǒng)可有多個類圖循帐，單個類圖僅表達了系統(tǒng)的一個方面。一般在高層給出類的主要職責舀武，在低層給出類的屬性和操作拄养。類圖的例子如圖8-2所示：
  
  圖8-2：類圖舉例

注釋

1. 圖中反映了5個類之間的關聯(lián)關系；
2. 人民幣賬戶類和美元賬戶類從賬戶類繼承银舱；
3. 賬戶與ATM相關聯(lián)衷旅；
4. 用戶與兩種賬戶類相關聯(lián)；

• 對象圖（Object Diagram）
  對象圖展示了一組對象及它們間的關系纵朋。用對象圖說明類圖中所反應的事物實例的數據結構和靜態(tài)快照。對象圖表達了系統(tǒng)的靜態(tài)設計視圖或靜態(tài)過程視圖茄袖，除了現(xiàn)實和原型方面的因素外操软，它與類圖作用是相同的。

• 組件圖（Component Diagram）
  組件圖宪祥，又稱構件圖聂薪，它由組件家乘、接口和組件之間的聯(lián)系構成。其中的組件可以是源碼藏澳、二進制碼或可執(zhí)行程序仁锯。組件圖表示系統(tǒng)中的不同物理部件及其聯(lián)系，它表達的是系統(tǒng)代碼本身的結構翔悠。組件圖的例子如圖8-3所示：
  

  圖8-3：組件圖舉例

注釋
圖中有3個組件业崖，組件1與組件3和組件2存在著依賴關系。

• 配置圖（Deployment Diagram）
  配置圖展現(xiàn)了對運行時處理節(jié)點以及其中組件的配置蓄愁。它描述系統(tǒng)硬件的物理拓撲結構（包括網絡布局和組件在網絡上的位置）双炕，以及在此結構上執(zhí)行的軟件（即運行時軟組件在節(jié)點中的分布情況）。用配置圖說明系統(tǒng)結構的靜態(tài)配置視圖撮抓，即說明分布妇斤、交付和安裝的物理系統(tǒng)。配置圖的例子如圖8-4所示：
  
  圖8-4：配置圖舉例

注釋
圖中有3個處理機和22上設備丹拯，相互之間是關聯(lián)的關系站超。

• 時序圖（Sequence Diagram）
  時序圖顯示多個對象之間的動態(tài)協(xié)作，重點是顯示對象之間發(fā)送消息的時間順序乖酬。時序圖也顯示對象之間的交互死相，即在系統(tǒng)執(zhí)行時，某個指定時間點將發(fā)生的事情剑刑。時序圖的一個用途是表示用例的行為順序媳纬，當執(zhí)行一個用例行為時，時序圖中的每一條消息對應了一個類的操作或狀態(tài)機中引起轉換的觸發(fā)事件施掏。用時序圖說明系統(tǒng)的動態(tài)視圖钮惠，例子如下圖8-4所示：
  

  圖8-4：時序圖舉例

• 協(xié)作圖（Collaboration Diagram）
  協(xié)作圖在對一次交互中有意義的對象和對象間的連接建模，它強調收發(fā)消息對象的組織結構七芭，按組織結構對控制流建模素挽。除了顯示消息的交互之外，還顯示對象以及它們之間的關系狸驳。

• 狀態(tài)圖（Statechart Diagram）
  狀態(tài)圖展示了一個特定對象的所有可能狀態(tài)以及由于各種事件的發(fā)生而引起的狀態(tài)間的轉移预明。一個狀態(tài)圖描述了一個狀態(tài)機，用狀態(tài)圖說明系統(tǒng)的動態(tài)視圖耙箍。狀態(tài)圖對于接口撰糠、類或協(xié)作的行為建模尤為重要，可用它描述用例實例的生命周期辩昆。其例子如圖8-6所示：
  

  圖8-6：狀態(tài)圖舉例

• 活動圖（Activity Diagram）
  活動圖是狀態(tài)圖的一個變體阅酪，顯示了系統(tǒng)中從一個活動到另一個活動的流程。活動圖顯示了一些活動术辐，強調的是對象之間的流程控制砚尽，例子如圖8-7所示：
  

  圖8-7：活動圖舉例