UML核心技术学习(一)

 

第一章       UML简介

 

UML（统一建模语言，Unified Modeling Language）是一种建模语言，是第三代用来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方法。

1.1   UML的产生和成长

1.2   什么是UML

       UML是一种标准的图形化建模语言，它是面向对象分析与设计的一种标准表示：

l         不是一种可视化的程序设计语言，而是一种可视化的建模语言

l         不是工具或知识库的规格说明，而是一种建模语言规格说明，是一种表示的标准

l         不是过程，不是方法，但允许任何一种过程和方法使用它

UML的目标是：

l         易于使用、表达能力强，进行可视化建模

l         与具体的实现无关，可应用于任何语言平台和工具平台

l         与具体的过程无关，可应用于任何软件开发的过程

l         简单并且可扩展，具有扩展和专有化机制，便于扩展，无需对核心概念进行修改

l         为面向对象的设计与开发中涌现出的高级概念（例如协作、框架、模式和组件）提供支持，强调在软件开发中，对架构、框架、模式和组件的重用

l         与最好的软件工程实践经验集成

l         可升级，具有广阔的适用性和可用性

l         有利于面对对象工具的市场成长

1.2.1   UML的架构

UML是由图和元模型组成的。图是UML的语法，而元模型则给出的图的意思，是UML的语义。UML的语义是定义在一个四层（或四个抽象级）建模概念框架中的，分别是：

l         元元模型（meta-metamodel）层：组成UML最基本的元素“事物（Thing）”，代表要定义的所有事物

l         元模型（metamodel）层：组成了UML的基本元素，包括面向对象和面向组件的概念，这一层的每个概念都是元元模型中“事物”概念的实例（通过版类化）

l         模型（model）层：组成了UML的模型，这一层中的每个概念都是元模型层中概念的一个实例（通过版类化），这一层的模型通常叫做类模型（class model）或类型模型（type model）

l         用户模型（user model）层：这层中的所有元素都是UML模型的例子，这一层中的每个概念都是模型层的一个实例（通过分类），也是元模型层的一个实例（通过版类化），这一层的模型通常叫做对象模型（object model）或实例模型（instance model）

1.2.2   UML的模型、视图、图与系统架构建模

       UML是用来描述模型的，它用模型来描述系统的结构或静态特征、以及行为或动态特征，它从不同的视角为系统的架构建模，形成系统的不同视图（view），包括：

l         用例视图（user case view）：强调从用户的角度看到的或需要的系统功能，这种视图也叫做用户模型视图（user model view）或想定视图（scenario view）

l         逻辑视图（logical view）：体现系统的静态或结构组成及特征，也称为结构模型视图（structural model view）或静态视图（static view）

l         并发视图（concurrent view）：体现了系统的动态或行为特征，也称为行为模型视图（behavioral model view）、过程视图（process view）、协作视图（collaborative view）、动态视图（dynamic view）

l         组件视图（component view）：体现了系统实现的结构和行为特征，也称为实现模型视图（implementation model view）和开发视图（development view）

l         展开视图（depolyment view）：体现了系统实现环境的结构和行为特征，也称为环境模型视图（environment model view）或物理视图（physical view）

 

每一种UML的视图都是由一个或多个图（diagram）组成的，一个图就是系统架构在某个侧面的表示，它是与其他图一致的，所有的图一起组成了系统的完整视图

UML提供了九种不同的图，分成两类：

l         静态图：包括用例图、类图、对象图、组件图、展开图（配置图）

l         动态图：包括序列图、协作图、状态图、活动图

根据它们在不同架构视图的应用，又分成：

l         在用户模型视图：用例图（Use case diagram），描述系统的功能

l         在结构模型视图：类图（Class diagram），描述系统的静态结构；对象图（Object diagram），描述系统在某个时刻的静态结构

l         在行为模型视图：序列图（Sequence diagram），按时间顺序描述系统元素间的交互；协作图（Collaboration diagram），按照时间和空间的顺序描述系统元素间的交互和它们之间的关系；状态图（State diagram），描述了系统元素的状态条件和响应；活动图（Activity diagram），描述了系统元素的活动

l         在实现模型视图：组件图（Component diagram），描述了实现系统的元素的组织

l         在环境模型视图：展开图（Depolyment diagram），描述了环境元素的配置，并把实现系统的元素映射到配置上

1.3   UML与面向对象的软件分析与设计（OOA&D）

1.3.1   标准的表示方法

       UML是一种建模语言，是一种标准的表示，而不是一种方法（或方法学）。UML只定义了一些图以及它们的意义，它的思想与方法无关。无论方法如何变化，它们的基础是UML的图，这就是UML的最终用途—为不同领域的人们提供统一的交流标准

1.3.2   与软件开发的成功经验集成

       在众多成功的软件设计与实现的经验中，最突出的两条，一是注重系统架构的开发，一是注重过程的迭代和递增性，尽管UML本身没有对过程有任何定义，但UML对任何使用它的方法（或过程）提出的要求是：支持用例驱动（use-case driven）、以架构为中心（architecture-centric）以及递增（incremental）和迭代（iterative）地开发

       迭代和递增的开发过程反映了项目开发的节奏，不成功的项目没有进度节奏，因为它们总是机会主义的，在工作中是被动的。成功的项目有自己的进度节奏，反映在它们有一个定期的版本发布过程，注重于对系统架构进行持续的改进

1.4    UML的应用领域

1.4.1   在不同类型系统中的应用

常见的应用：

l         信息系统（Information System）

l         技术系统（Technical System）

l         嵌入式实时系统（Embedded Real-Time System）

l         分布式系统（Distributed System）

l         系统软件（System Software）

l         商业系统（Business System）

1.4.2   在软件开发中的不同阶段中的应用

       UML的应用贯穿在系统开发的五个阶段，分别是：

l         需求分析：UML的用例视图可以表示客户的需求，通过用例建模，可以对外部的角色以及它们所需要的系统功能建模

l         分析：分析阶段主要考虑所要解决的问题，可用UML的逻辑视图和动态视图来描述：类图描述系统的静态结构，协作图、状态图、序列图、活动图描述系统的动态特征，分析阶段，只为问题领域的类建模—不定义软件系统的解决方案的细节（比如用户接口的类、数据库等）

l         设计：把分析阶段的结果扩展成技术解决方案，加入新的类来提供技术基础结构—用户接口、数据库操作等，分析阶段的领域问题类被嵌入在这个技术基础结构中，设计阶段的结果是构造阶段的详细地规格说明

l         构造：（程序设计阶段），把设计阶段的类转换成某种面向对象程序设计语言的代码。在对UML表示的分析和设计模型进行转换时，最好不要直接把模型转化成代码，因为在早期阶段，模型是理解系统并对系统进行结构化的手段

l         测试：对系统的测试通常分为单元测试、集成测试、系统测试和接受测试几个不同级别。单元测试是对几个类或一组类的测试，通常由程序员进行；集成测试集成组件和类，确认他们之间是否恰当地协作；系统测试把系统当作一个“黑箱”，验证系统是否具有用户所要求的所有功能；接受测试由客户完成；这里使用不用的UML图来进行，单元测试使用类图和类的规格说明；集成测试典型地使用组件图和协作图；系统测试实现用例图来确认系统的行为符合这些图中的定义