第3章 标准建模语言UML

UML（UnifiedModelingLanguage统⼀建模语⾔）UML（Unified Modeling Language 统⼀建模语⾔），⼜称标准建模语⾔。

是⽤来对软件密集系统进⾏可视化建模的⼀种语⾔。

UML是⼀种⾯向对象的建模语⾔，它可以实现⼤型复杂系统各种成分描述的可视化、说明并构造系统模型，以及建⽴各种所需的⽂档，是⼀种定义良好、易于表达、功能强⼤且普遍适⽤的建模语⾔。

UML基本内容详述（1）视图 视图是表达系统的某⼀⽅⾯特征的UML建模元素的⼦集；试图并不是图，它是由⼀个或多个图组成的对系统某个⾓度的抽象。

1）⽤例视图（核⼼视图） 强调从⽤户的⾓度看到的或需要的系统功能。

2）逻辑视图 该视图⽤于描述系统内实现的逻辑功能，展现系统的静态或结构组成及特征。

3）组件视图 该视图从系统实现的⾓度来描述模型对象间的关系。

4）配置视图 该视图⽤于说明系统的物理配置。

（2）图表 图表是描述视图内容的图。

1）⽤例图 ⽤于描述外部项与系统提供的使⽤事件之间的联系。

⼀个使⽤事件是系统提供的功能的具体描述，是系统分析⼈员从⽤户⾓度描述系统的功能，是功能与功能之间以及功能与⽤户之间的关系。

使⽤事件定义了系统的功能需求。

简单理解：⽤来描述系统的功能。

2）类图 ⽤于描述系统的静态结构。

类可以⽤不同⽅式连接，主要包括联合、依赖、独⽴和包装。

⼀个系统⼀般有多张类图，⼀个类可在不同的视图中出现。

3）对象图 ⽤于表述系统在某个时刻的静态结构。

对象图也可作为协作图的⼀部分，说明⼀组对象之间的动态协作关系。

对象图与类图的区别：对象图表⽰的是类中的许多对象实例，⽽不是类本⾝。

4）状态图 ⽤于说明类中的对象可能具有的状态，以及由时间引起的状态的改变。

简单理解：描述了系统元素的状态条件和响应。

5）顺序图（时序图） ⽤于描述对象间的动态协作关系。

表达了对象间发⾏消息的时序，同时也表达出对象间的相互作⽤，以及当系统执⾏到某个特定位置时可能会发⽣的事。

为了有效地组织、管理数据，提高数据库的逻辑独立性和物理独立性，人们为数据库设计了一个严谨的体系结构，数据库领域公认的标准结构是三级模式结构，它包括外模式、模式和内模式。

美国国家标准协会(American National Standard Institute，ANSI)的数据库管理系统研究小组于1 9 78年提出了标准化的建议，将数据库结构分为3级：面向用户或应用程序员的用户级、面向建立和维护数据库人员的概念级、面向系统程序员的物理级。

用户级对应外模式，概念级对应模式，物理级对应内模式，使不同级别的用户对数据库形成不同的视图。

所谓视图，就是指观察、认识和理解数据的范围、角度和方法，是数据库在用户“眼中"的反映，很显然，不同层次(级别)用户所“看到’’的数据库是不相同的。

1模式．模式又称概念模式或逻辑模式，对应于概念级。

它是由数据库设计者综合所有用户的数据，按照统一的观点构造的全局逻辑结构，是对数据库中全部数据的逻辑结构和特征的总体描述，是所有用户的公共数据视图(全局视图)。

它是由数据库管理系统提供的数据模式描述语言(Data Description Language，DDL)来描述、定义的，体现、反映了数据库系统的整体观。

2．外模式外模式又称子模式，对应于用户级。

它是某个或某几个用户所看到的数据库的数据视图，是与某一应用有关的数据的逻辑表示。

外模式是从模式导出的一个子集，包含模式中允许特定用户使用的那部分数据。

用户可以通过外模式描述语言来描述、定义对应于用户的数据记录(外模式)，也可以利用数据操纵语言(Data Manipulation Lang uage，DML)对这些数据记录进行。

外模式反映了数据库的用户观。

3．内模式内模式又称存储模式，对应于物理级，它是数据库中全体数据的内部表示或底层描述，是数据库最低一级的逻辑描述，它描述了数据在存储介质上的存储方式与物理结构，对应着实际存储在外存储介质上的数据库。

uml精粹标准对象建模语言简明指南UML（Unified Modeling Language）是一种用于软件开发过程中进行建模的标准对象建模语言。

它提供了丰富的图形符号和语义规则，可以描述系统的结构、行为和交互。

UML对软件开发过程中的需求分析、设计和实现具有重要的指导作用。

UML标准定义了一系类图形符号，包括结构图和行为图。

结构图主要用于描述系统的静态结构，包括类图、对象图、组件图和部署图等。

行为图主要用于描述系统的动态行为，包括活动图、状态图和时序图等。

其中，类图是UML中最常用的结构图之一。

它表达了系统中各个类之间的静态关系和属性。

类图由类、接口、关联、依赖、继承和实现等元素组成。

类用矩形图形表示，类中的属性和操作用分隔线分割显示。

关联和依赖用线条连接类与类，表示类之间的关系和依赖关系。

继承和实现用带箭头的线条表示。

活动图是描述系统过程和操作的行为图。

活动图由活动（动作）、控制流、决策点和分支等元素组成。

活动图用来表示系统的执行过程和流程，它能够展现系统中的并发和顺序关系，帮助分析人员理解和设计系统的业务流程。

时序图是描述系统中对象之间交互和通讯的行为图。

时序图由对象（横向排列）和消息（纵向排列）构成。

对象表示系统中的实体，消息表示对象之间的通讯和交互。

时序图能够清晰地表示对象之间的交互顺序、消息的传递方式和时机，帮助开发人员准确地掌握系统的通讯过程。

UML提供了一套丰富的图形符号和语义规则，使得软件开发人员能够在需求分析、设计和实现的过程中有效地进行建模和沟通。

它有以下几个特点：1.易理解易学习：UML提供了一种统一的图形符号来表示软件系统，这些符号直观且易于理解，使得开发人员能够很容易地学习和理解整个系统的结构和行为。

2.丰富的建模元素：UML提供了多种建模元素，如类、对象、接口、关联、继承、聚合等，使得开发人员能够对系统的各个方面进行全面的建模和描述。

3.面向对象的建模：UML采用面向对象的思想进行建模，能够更好地反映现实世界中的事物和关系。

第3章统一建模语言UML简介本章目录第3章统一建模语言UML简介.............................................................. 错误！未定义书签。

3.1 UML概述 (1)3.1.1 UML的产生背景 (1)3.1.2 什么是UML (2)3.1.3 UML中的视图 (3)3.2 UML的构成 (4)3.2.1 UML的体系结构 (4)3.2.2 UML的模型元素 (5)3.2.3 UML的模型结构 (5)3.2.4 UML的模型图 (6)3.2.5 UML建模规则 (7)3.2.6 UML的公用机制 (8)3.3 一个UML的例子 (8)3.3.1 用例图 (9)3.3.2 活动图 (9)3.3.3 顺序图 (10)3.3.4 协作图 (11)3.3.5 类图 (12)3.3.6 状态图 (12)3.3.7 组件图 (13)3.3.8 部署图 (13)建模是为软件开发服务的，因此，如果模型所包含的信息足够完备，就可以以这些信息为基础，进行软件系统的建造。

统一建模语言UML是一种总结了以往建模技术的经验并吸收当今优秀成果的标准建模技术，利用UML表达的软件模型，可以直接和某种设计语言建立映射关系，通过UML建造工具，将UML模型转换为对应的程序设计语言源代码框架。

本章简要地回顾了UML的产生背景与UML的视图，重点介绍UML的体系结构和建模规则等内容。

3.1 UML概述UML是一个通用的可视化建模语言，是用于对软件进行描述、可视化处理、构造和建立软件系统制品的文档。

其中制品是指软件开发过程中产生的各种产物，例如模型、源代码、测试用例等。

UML适用于各种软件开发方法、软件生命周期的各个阶段、各种应用领域及各种开发工具。

3.1.1 UML的产生背景早在20世纪70年代就陆续出现了面向对象的建模方法，在80年代末到90年代中期，各种建模方法如雨后春笋般出现，从不到10种增加到50多种。

第一章引言1UML是建模语言，不是一种方法，任何方法都由建模语言和建模过程两部分组成。

建模语言提供这方法用语表示设计的符号（图形符号），建模过程则描述进行设计所需的步骤2标准建模语言UML定义包括UML语义和UML表示法两个部分。

UML语义：对其元模型严格定义。

元模型是UML所有元素在语法和语意上提供简单，一致通用的定义性说明。

UML表示法：定义UML的表示符号，为建模者提供标准图形符号和正文语法。

UML是一种图形表示法，另一种是可视化的图形建模语言。

3主要内容：A 用例图从用户角度描述系统功能，并指出功能的操作者。

（谁使用系统，以及作什么）B 静态图包括类图对象图和包图。

类图用于定义系统中的类包括描述类之间关系（关联，依赖，聚合等）以及内部结构，即属性和操作。

类图是描述系统中静态结构。

在系统整个生命周期都是有效的。

对象图表示符号同类图，但是对象图只是显示类的对象实例，而不是类。

一个对象图是类图的一个实例。

对象存在生命周期，因此对象图只能在系统某一时段存在。

包图由包或类组成，主要表示包与包，或包与类之间关系。

包图用于描述系统分层结构。

C 行为图描述系统的动态模型和组成对象间的交互关系。

一种是状态图：描述一类对象所有可能的状态以及事件发生是4状态转移条件。

通常是对类图的补充。

不需要所有类绘制状态图，只要为有多个状态并且行为受环境印象而发生变化的绘制状态图。

另一种：活动图描述满足用例要求所要进行的活动以及活动约束关系。

可以方便表示并行活动。

D 交互图描述对象的交互关系一：顺序图显示对象动态合作关系强调消息发送顺序，同时显示对象之间交互过程。

二合作图描述对象之间协作关系同顺序图相似，显示对象的动态合作关系。

显示信息交换以及显示对象和他们之间关系.若强调事件顺序就用顺序图，如果强调通信关系则可选合作图E 实现图包括构件图和配置图，描述系统实现体的构成及其硬件环境种的配置情况。

构件图描述代码部件的物理结构以及部件之间的依赖关系。

第3章统一建模语言UML软件工程领域具有划时代意义的成果之一就是统一建模语言（unified modeling language，UML）。

至少在近十年内，UML将是面向对象技术领域内占主导地位的标准建模语言。

UML应用领域非常广泛，可用于多种类型软件系统开发建模的各个阶段。

具有创建系统的静态结构和动态行为等多种结构模型的能力，具有可扩展性和通用性，适合与多种多变结构系统的建模。

3.1 软件建模的原因高质量的软件开发是项目团队努力追求的一个重要目标。

但是，软件质量受到诸多因素的混合影响，在软件工程中，我们面临着成本和工作量的压力；在软件产品方面，我们需要保证软件的功能、性能、有效性、容错能力、扩展性、可维护性、可移植性等等；尤其对大型复杂软件系统，费用超支、生产率低下和质量不高等问题常常困绕着软件开发。

这些问题的根源在于软件自身的复杂性。

应对软件复杂性问题的根本性方法之一就是要进行软件建模。

我们进行软件建模的最重要原因是为了使我们的最终产品在质量上达到一个较高的水平。

高品质是指产品开发简单，开发周期短，有更好的用户文档，经过更好测试从而减少故障。

事实上，良好的结构可以持续使用，拙劣的结构只会被淘汰。

建立于良好基础之上，使用达到目标的一致的方法、包含大量的重用，没有故障的代码修复起来非常容易。

事实上，建立软件模型要比开发软件耗费的时间更多，而通过合理的软件建模可以减少开发时间也是一个不争的事实。

3.2 UML的发展历程面向对象的建模方法始于20世纪80年代初期，大量有决定意义的思想形成于20世纪90年代中期，这期间涌现出一些重要方法，包括Booch、OMT、Shlaer-Mellor、Fusion、OOSE 和Coad-Yourdon等。

1994年10月，Jim Rumbaugh和Grady Booch开始共同合作，于1995年10月提出统一方法（unified method）0.8版本。

随后，Ivar Jacobson也加入其中，同时将OOSE思想融合进来，于1996年6月发布统一建模语言（Unified Modeling Language，UML）0.9版本。

UML精粹：标准对象建模语言简明指南在软件开发领域，UML（统一建模语言）是一种非常重要的工具，它可以帮助开发人员更好地理解、设计和实现软件系统。

而在UML中，对象建模语言则是其中的重要组成部分。

本文将为您简要介绍UML的精髓，让您对标准对象建模语言有更深入的理解。

1. 初识UMLUML是一种用于软件开发的图形化建模语言，它可以帮助开发人员更好地理解和交流关于软件系统的设计和实现。

UML包括了多种图形符号和建模图表，其中对象建模语言是其中的核心之一。

2. UML的核心概念在UML中，对象建模语言主要关注对系统中的对象及其之间的关系进行建模。

它包括了类图、对象图、时序图等多种建模元素，通过这些元素可以清晰地展现系统中的实体、关系和行为。

3. 标准对象建模语言概述标准对象建模语言是UML中最基础、也是最重要的一部分。

它提供了一套丰富的建模元素和符号，可以帮助开发人员全面、准确地对系统进行建模和设计。

4. 类图：系统的蓝图在UML中，类图是对象建模语言中最常用的一种建模元素。

它可以清晰地展现系统中的类、属性和方法之间的关系，帮助开发人员更好地理解系统的结构和设计。

5. 对象图：实例化的展示除了类图，对象图也是对象建模语言中非常重要的一部分。

它可以展现系统中对象实例之间的关系，帮助开发人员更好地理解系统的实际运行情况。

6. 时序图：行为的展现另外，时序图也是对象建模语言中不可或缺的一部分。

通过时序图，可以清晰地展现系统中各个对象之间的交互和消息传递，帮助开发人员更好地理解系统的行为和流程。

7. UML的价值和启示通过对UML的学习和理解，可以帮助开发人员更好地设计和实现软件系统。

它也可以带给我们更深刻的思考和启示，让我们更好地理解和把握系统的本质和内在关系。

8. 结语UML精粹：标准对象建模语言简明指南，通过介绍UML的核心概念和对象建模语言的重要元素，帮助您更好地理解和掌握这一重要的建模工具。

希望您可以通过本文的阅读和思考，更好地应用UML和对象建模语言，提升软件开发的效率和质量。