UML

UML(United Modeling Language, 统一建模语言): 是一种基于面向对象的可视化建模语言. 
UML 采用了一组形象化的图形(如类图)符号作为建模语言, 使用这些符号可以形象地描述系统的各个方面

UML 通过建立图形之间的各种关系(如类与类之间的关系)来描述模型.

UML 中一共有 10 种图:

UML 中的关系主要包括 4 种: 
关联关系(association)
依赖关系(dependency)
泛化关系(generalization)
实现关系(realization)

UML 建模工具 ---- Rose

用例图

用例图(Use Case Diagram): 也称为用户模型图, 是从软件需求分析到最终实现的第一步, 它是从客户的角度来描述系统功能. 
用例图包含 3 个基本组件: 参与者(Actor), 用例(Use Case), 关系:
参与者(Actor): 与系统打交道的人或其他系统即使用该系统      的人或事物. 在 UML 中参与者用人形图标表示
用例(Use Case): 代表系统的某项完整的功能. 在 UML 中使     用一个椭圆来表示
关系: 定义用例之间的关系 ------ 泛化关系, 扩展关系, 包含关系

用例之间的关系 ---- 泛化关系

泛化关系: 表示同一业务目的(父用例)的不同技术实现(各个子用例). 在 UML 中, 用例泛化用一个三角箭头从子用例指向父用例. 以下是某购物网站为用户提供不同的支付方式

用例之间的关系----包含关系

一个用例可以包含其他用例具有的行为, 并把它包含的用例行为作为自身行为的一部分. 在 UML 中包含关系用虚线箭头加 “<<include>>”, 箭头指向被包含的用例

用例之间的关系----扩展关系

如果在完成某个功能的时候偶尔会执行另外一个功能, 则用扩展关系表示.在 UML 中扩展关系用虚线箭头加 “<<extend>>”, 箭头指向被扩展的用例

用例图练习

下面是关于一个公司的人事信息管理系统的需求的简单描述, 建立其相应的用例模型: 该人事管理系统的用户是公司的人事管理干部. 该系统具有人事档案库, 保存员工的人事信息, 包括姓名, 性别, 出生年月, 健康状况, 文化程度, 学位, 职称, 岗位, 聘任时间, 任期, 工资, 津贴, 奖罚记录, 业绩, 论著和家庭情况等, 系统提供的基本服务有人事信息的管理, 包括人事调动与聘任, 职称评定, 奖罚等, 并且可以按照规定的权限查询人事信息, 生成与输出统计报表等. 该人事系统每月向公司的财务系统提供员工的工资, 津贴等数据.

类图

类图是面向对象系统建模中最常用的图. 是定义其他图的基础.
类图主要是用来显示系统中的类, 接口以及它们之间的关系.
类图包含的主要元素有类, 接口和关系. 其中关系有关联关系, 泛化关系, 依赖关系和实现关系. 在类图中也可以包含注释和约束.

类的表示法

类是类图的主要组件, 由 3 部分组成: 类名, 属性和方法. 在 UML 中, 类用矩形来表示, 顶端部分存放类的名称, 中间部分存放类的属性, 属性的类型及值, 底部部分存放类的方法, 方法的参数和返回类型.

在 UML 中可以根据实际情况有选择的隐藏属性部分或方法部分或两者都隐藏
在 UML 中, 公有类型有 + 表示, 私有类型用 – 表示, 保护类型用 # 表示. UML 的工具开发商可以使用自己定义的符号表示不同的可见性

接口的表示法

接口中包含方法, 但不包含属性. 在 UML 中接口用一个带有名称的圆圈表示, 并且通过一条实线与它的模型元素相连

有时候接口也使用普通类符号表示

类之间的关系 ---- 泛化关系

在 UML 中, 泛化关系用来表示类与类, 接口与接口之间的继承关系. 泛化关系有时也称为”is a kind of”关系
在 UML 中泛化关系用一条实线空心箭头由子类指向父类

类之间的关系 ---- 实现关系

在 UML 中, 实现关系用来表示类与接口之间的实现关系. 
在 UML 中实现关系用一条虚线空心箭头由子类指向父类

类之间的关系 ---- 依赖关系

对于两个相对独立的系统，当一个系统负责构造另一个系统的实例，或者依赖另一个系统的服务时，这两个系统之间体现为依赖关系.

例如生产零件的机器和零件，机器负责构造零件对象; 充电电池和充电器，充电电池通过充电器来充电;自行车Bicycle和打气筒Pump，自行车通过打气筒来充气

在现实生活中，通常不会为某一辆自行车配备专门的打气筒，而是在需要充气的时候，从附近某个修车棚里借个打气筒打气。在程序代码中，表现为Bicycle类的expand()方法有个Pump类型的参数。以下程序代码表示某辆自行车先后到两个修车棚里充气：

类之间的关系 ---- 关联关系

对于两个相对独立的系统，当一个系统的实例与另一个系统的一些特定实例存在固定的对应关系时，这两个系统之间为关联关系。例如客户和订单，每个订单对应特定的客户，每个客户对应一些特定的订单；公司和员工，每个公司对应一些特定的员工，每个员工对应一特定的公司；自行车和主人，每辆自行车属于特定的主人，每个主人有特定的自行车。而充电电池和充电器之间就不存在固定的对应关系，同样自行车和打气筒之间也不存在固定的对应关系。

Person 类与 Bicycle 类之间存在关联关系，这意味着在 Person 类中需要定义一个 Bicycle 类型的成员变量

关联关系的名称

关联关系的名称: 关联关系可以有一个名称, 用于描述该关系的性质.  此关联名称应该是动词短语, 因为它表明源对象正在目标对象上执行动作.

关联关系的角色

关联关系的多重性

关联关系的多重性是指有多少对象可以参与该关联, 多重性可以用来表达一个取值范围, 特定值, 无限定的范围.

关联关系 ---- 聚合关系

聚合关联是一种特殊的关联. 它表示类间的关系是整体与部分的关系. 简言之: 关联关系中的一个类描述了一个较大的事物, 它由较小的事物组成. 
聚合关系描述了 “has a” 的关系, 即整体对象拥有部分对象
整体和部分之间用空心菱形箭头的连线连接, 箭头指向部分

关联关系 ---- 导航性

导航性表示可从源类的任何对象到目标类的一个或多个对象遍历. 即: 给定源类的一个对象, 可以得到目标类的所有对象. 可以在关联关系上加上箭头表示导航方向. 
只在一个方向上可以导航的关联称为单向关联,用一个带箭头的方向表示; 在两个方向上都可以导航的关联称为双向关联, 用一条没有箭头的实线表示.

汽车和自行车都是交通工具(vehicle). 一辆自行车(bicycle)只归一个人(person)所有, 但一辆汽车(auto)可归一个人或两个人所有. 一个人可能没有自行车或汽车, 也可能有多辆自行车或汽车. 人分为男人(male)和女人(female). 每个人都有年龄(age)和名字(name). 每辆交通工具都有自己的颜色(color)和商标(brand). 每辆汽车都只有两个前灯(headlight)和一台发动机(motor)

时序图

时序图用于描述对象之间的传递消息的时间顺序, 即用例中的行为顺序.
当执行一个用例时, 时序图中的每条消息对应了一个类操作或者引起转换的触发事件.
在 UML 中, 时序图表示为一个二维的关系图, 其中, 纵轴是时间轴, 时间延竖线向下延伸. 横轴代表在协作中各个独立的对象. 当对象存在时, 生命线用一条虚线表示, 消息用从一个对象的生命线到另一个对象的生命线的箭头表示. 箭头以时间的顺序在图中上下排列.

时序图中的基本概念

对象: 时序图中对象使用矩形表示, 并且对象名称下有下划线. 将对象置于时序图的顶部说明在交互开始时对象就已经存在了. 如果对象的位置不在顶部, 表示对象是在交互的过程中被创建的.
生命线:  生命线是一条垂直的虚线. 表示时序图中的对象在一段生命周期内存在. 每个对象底部中心的位置都带有生命线. 
消息: 两个对象之间的单路通信. 从发送方指向接收方. 在时序图中很少使用返回消息. 

激活: 时序图可以描述对象的激活和钝化. 激活表示该对象被占用以完成某个任务. 钝化指对象处于空闲状态, 等待消息. 在 UML 中, 对象激活时将对象的生命线拓宽为矩形来表示的. 矩形称为计划条或控制期. 对象就是在激活条的顶部被激活的. 对象在完成自己的工作后被钝化.
对象的创建和销毁: 在时序图中, 对象的默认位置是在图的顶部. 这说明对象在交互开始之前就已经存在了. 如果对象是在交互过程中创建的, 那么就应该将对象放到中间部分. 如果要撤销一个对象, 在其生命线终止点处放置 “ X” 符号.