UML類圖詳解

2019-11-17 04:44:10

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供稿：網(wǎng)友

這是關(guān)于統(tǒng)一建模語言、即UML 里采用的基本圖的文章。在這篇文章中，我將會討論結(jié)構(gòu)圖，這是已經(jīng)在 UML 2 中提出的一種新圖種類。由于本系列文章的目的是使人們了解記號元素及它們的含意，該文主要關(guān)注類圖。你很快就會知道這樣做的理由。隨后的文章將會覆蓋結(jié)構(gòu)范疇中包含的其它圖。我也想提醒讀者，這一系列文章是關(guān)于 UML 記號元素的，所以這些文章并不意味著為建模的最好方式提供指導(dǎo)方針，或是該如何決定哪些內(nèi)容應(yīng)該首先被建模。相反的，該文及本系列文章的目的主要是幫助大家對于記號元素 -- 語法和含義有一個基本的理解。借由這些知識，你應(yīng)該可以閱讀圖，并使用正確的記號元素創(chuàng)建你自己的圖。這篇文章假定你對面向?qū)ο蟮脑O(shè)計已經(jīng)有了基本的理解。你們當中假如有人需要一些面向?qū)ο蟾拍畹膸椭敲纯梢栽L問http://java.sun.com/docs/books/tutorial/java/concepts/，來獲得Sun公司關(guān)于面向?qū)ο缶幊痰暮喍讨笇?dǎo)。閱讀 “什么是類？”和什么是繼續(xù)？” 章節(jié)，將提供給你足夠的理解，并對該文的閱讀會有所幫助。另外，David Taylor的書《 Object-Oriented Technologies: A Manager's Guide》提供了面向?qū)ο笤O(shè)計的優(yōu)秀，高水平的說明，而無需對計算機編程有高深的理解。UML 2 中的陰和陽在 UML 2 中有二種基本的圖范疇：結(jié)構(gòu)圖和行為圖。每個 UML 圖都屬于這二個圖范疇。結(jié)構(gòu)圖的目的是顯示建模系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)。它們包括類，組件和（或）對象圖。另一方面，行為圖顯示系統(tǒng)中的對象的動態(tài)行為，包括如對象的方法，協(xié)作和活動之類的內(nèi)容。行為圖的實例是活動圖，用例圖和序列圖。大體上的結(jié)構(gòu)圖如同我所說的，結(jié)構(gòu)圖顯示建模系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)。關(guān)注系統(tǒng)的元件，無需考慮時間。在系統(tǒng)內(nèi)，靜態(tài)結(jié)構(gòu)通過顯示類型和它們的實例進行傳播。除了顯示系統(tǒng)類型和它們的實例，結(jié)構(gòu)圖至少也顯示了這些元素間的一些關(guān)系，可能的話，甚至也顯示它們的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。貫穿整個軟件生命周期，結(jié)構(gòu)圖對于各種團隊成員都是有用的。一般而言，這些圖支持設(shè)計驗證，和個體與團隊間的設(shè)計交流。舉例來說，業(yè)務(wù)分析師可以使用類或?qū)ο髨D，來為當前的資產(chǎn)和資源建模，例如分類賬，產(chǎn)品或地理層次。架構(gòu)師可以使用組件和部署圖，來測試/確認他們的設(shè)計是否充分。開發(fā)者可以使用類圖，來設(shè)計并為系統(tǒng)的代碼（或即將成為代碼的）類寫文檔。非凡的類圖 UML 2 把結(jié)構(gòu)圖看成一個分類；這里并不存在稱為“結(jié)構(gòu)圖”的圖。然而，類圖提供結(jié)構(gòu)圖類型的一個主要實例，并為我們提供一組記號元素的初始集，供所有其它結(jié)構(gòu)圖使用。由于類圖是如此基本，本文的剩余部分將會把重點集中在類圖記號集。在本文的結(jié)尾，你將對于如何畫UML 2類圖有所了解，而且對于理解在后面文章中將涉及的其他結(jié)構(gòu)圖有一個穩(wěn)固的基礎(chǔ)。基礎(chǔ)

如先前所提到的，類圖的目的是顯示建模系統(tǒng)的類型。在大多數(shù)的 UML 模型中這些類型包括：

類
接口
數(shù)據(jù)類型
組件

UML 為這些類型起了一個非凡的名字：“分類器”。通常地，你可以把分類器當做類，但在技術(shù)上，分類器是更為普遍的術(shù)語，它還是引用上面的其它三種類型為好。類名類的 UML 表示是一個長方形，垂直地分為三個區(qū)，如圖 1 所示。頂部區(qū)域顯示類的名字。中間的區(qū)域列出類的屬性。底部的區(qū)域列出類的操作。當在一個類圖上畫一個類元素時，你必須要有頂端的區(qū)域，下面的二個區(qū)域是可選擇的（當圖描述僅僅用于顯示分類器間關(guān)系的高層細節(jié)時，下面的兩個區(qū)域是不必要的）。圖 1 顯示一個航線班機如何作為 UML 類建模。正如我們所能見到的，名字是 Flight，我們可以在中間區(qū)域看到Flight類的3個屬性：flightNumber，departureTime 和 flightDuration。在底部區(qū)域中我們可以看到Flight類有兩個操作：delayFlight 和 getArrivalTime。 UML類圖詳解（圖一）

圖 1: Flight類的類圖類屬性列表類的屬性節(jié)（中部區(qū)域）在分隔線上列出每一個類的屬性。屬性節(jié)是可選擇的，要是一用它，就包含類的列表顯示的每個屬性。該線用如下格式：

name : attribute type

flightNumber : Integer

繼續(xù)我們的Flight類的例子，我們可以使用屬性類型信息來描述類的屬性，如表 1 所示。表 1：具有關(guān)聯(lián)類型的Flight類的屬性名字屬性名稱屬性類型flightNumberIntegerdepartureTimeDateflightDurationMinutes在業(yè)務(wù)類圖中，屬性類型通常與單位相符，這對于圖的可能讀者是有意義的（例如，分鐘，美元，等等）。然而，用于生成代碼的類圖，要求類的屬性類型必須限制在由程序語言提供的類型之中，或包含于在系統(tǒng)中實現(xiàn)的、模型的類型之中。在類圖上顯示具有默認值的特定屬性，有時是有用的（例如，在銀行賬戶應(yīng)用程序中，一個新的銀行賬戶會以零為初始值）。UML 規(guī)范答應(yīng)在屬性列表節(jié)中，通過使用如下的記號作為默認值的標識：

name : attribute type = default value

舉例來說：

balance : Dollars = 0

顯示屬性默認值是可選擇的；圖 2 顯示一個銀行賬戶類具有一個名為 balance的類型，它的默認值為0。 UML類圖詳解（圖二）

圖 2：顯示默認為0美元的balance屬性值的銀行賬戶類圖。這是關(guān)于統(tǒng)一建模語言、即UML 里采用的基本圖的文章。在這篇文章中，我將會討論結(jié)構(gòu)圖，這是已經(jīng)在 UML 2 中提出的一種新圖種類。由于本系列文章的目的是使人們了解記號元素及它們的含意，該文主要關(guān)注類圖。你很快就會知道這樣做的理由。隨后的文章將會覆蓋結(jié)構(gòu)范疇中包含的其它圖。我也想提醒讀者，這一系列文章是關(guān)于 UML 記號元素的，所以這些文章并不意味著為建模的最好方式提供指導(dǎo)方針，或是該如何決定哪些內(nèi)容應(yīng)該首先被建模。相反的，該文及本系列文章的目的主要是幫助大家對于記號元素 -- 語法和含義有一個基本的理解。借由這些知識，你應(yīng)該可以閱讀圖，并使用正確的記號元素創(chuàng)建你自己的圖。這篇文章假定你對面向?qū)ο蟮脑O(shè)計已經(jīng)有了基本的理解。你們當中假如有人需要一些面向?qū)ο蟾拍畹膸椭敲纯梢栽L問http://java.sun.com/docs/books/tutorial/java/concepts/，來獲得Sun公司關(guān)于面向?qū)ο缶幊痰暮喍讨笇?dǎo)。閱讀 “什么是類？”和什么是繼續(xù)？” 章節(jié)，將提供給你足夠的理解，并對該文的閱讀會有所幫助。另外，David Taylor的書《 Object-Oriented Technologies: A Manager's Guide》提供了面向?qū)ο笤O(shè)計的優(yōu)秀，高水平的說明，而無需對計算機編程有高深的理解。UML 2 中的陰和陽在 UML 2 中有二種基本的圖范疇：結(jié)構(gòu)圖和行為圖。每個 UML 圖都屬于這二個圖范疇。結(jié)構(gòu)圖的目的是顯示建模系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)。它們包括類，組件和（或）對象圖。另一方面，行為圖顯示系統(tǒng)中的對象的動態(tài)行為，包括如對象的方法，協(xié)作和活動之類的內(nèi)容。行為圖的實例是活動圖，用例圖和序列圖。大體上的結(jié)構(gòu)圖如同我所說的，結(jié)構(gòu)圖顯示建模系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)。關(guān)注系統(tǒng)的元件，無需考慮時間。在系統(tǒng)內(nèi)，靜態(tài)結(jié)構(gòu)通過顯示類型和它們的實例進行傳播。除了顯示系統(tǒng)類型和它們的實例，結(jié)構(gòu)圖至少也顯示了這些元素間的一些關(guān)系，可能的話，甚至也顯示它們的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。貫穿整個軟件生命周期，結(jié)構(gòu)圖對于各種團隊成員都是有用的。一般而言，這些圖支持設(shè)計驗證，和個體與團隊間的設(shè)計交流。舉例來說，業(yè)務(wù)分析師可以使用類或?qū)ο髨D，來為當前的資產(chǎn)和資源建模，例如分類賬，產(chǎn)品或地理層次。架構(gòu)師可以使用組件和部署圖，來測試/確認他們的設(shè)計是否充分。開發(fā)者可以使用類圖，來設(shè)計并為系統(tǒng)的代碼（或即將成為代碼的）類寫文檔。非凡的類圖 UML 2 把結(jié)構(gòu)圖看成一個分類；這里并不存在稱為“結(jié)構(gòu)圖”的圖。然而，類圖提供結(jié)構(gòu)圖類型的一個主要實例，并為我們提供一組記號元素的初始集，供所有其它結(jié)構(gòu)圖使用。由于類圖是如此基本，本文的剩余部分將會把重點集中在類圖記號集。在本文的結(jié)尾，你將對于如何畫UML 2類圖有所了解，而且對于理解在后面文章中將涉及的其他結(jié)構(gòu)圖有一個穩(wěn)固的基礎(chǔ)。基礎(chǔ)

如先前所提到的，類圖的目的是顯示建模系統(tǒng)的類型。在大多數(shù)的 UML 模型中這些類型包括：