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面向对象设计与UML建模随着软件开发的不断发展和复杂性的增加，面向对象设计和UML建模成为了软件开发过程中重要的工具和方法。
面向对象设计是一种以对象为中心的开发方法，它将问题领域中的事物抽象为对象，通过定义对象之间的关系来解决问题。
UML （统一建模语言）是一种图形化的语言，用于描述软件系统的结构和行为。
在面向对象设计中，最核心的概念是类和对象。
类是一种抽象的数据类型，用于描述一类具有相同属性和行为的对象。
对象是类的一个实例，具有特定的属性和行为。
在设计过程中，需要首先识别对象，然后定义对象之间的关系和交互。
UML提供了多种图形表示法，用于描述软件系统的结构和行为。
其中最常用的有类图、对象图以及活动图。
类图用于表示系统中的类和它们之间的关系，包括继承、聚合、关联等。
对象图用于展示系统中对象的实例及其关系。
活动图则用于描述系统的行为流程，包括活动、动作、决策等。
在使用UML建模时，需要注意几个重要的原则。
首先是简化原则，即在建模过程中要保持简洁和清晰，尽量避免冗余和过度复杂。
其次是一致性原则，即保持模型的一致性，确保不同图之间的关系和对象的属性是一致的。
另外还有可维护性原则，即建立易于维护和修改的模型，使得软件开发过程更加高效和可靠。
面向对象设计和UML建模的优势主要体现在以下几个方面。
首先是可重用性，面向对象设计将系统划分为多个独立的对象，这些对象可以在不同的系统中被重复使用，提高了开发效率和代码质量。
其次是可扩展性，通过定义对象之间的关系和交互，系统可以方便地进行扩展和修改，适应不断变化的需求。
另外还有可维护性，通过使用UML建模可以清晰地描述系统的结构和行为，使得维护和修改更加简单和可靠。
当然，面向对象设计和UML建模也存在一些挑战和限制。
首先是复杂性，系统的复杂性会随着对象的增加而增加，特别是当系统规模较大时，需要花费更多的时间和精力来进行建模和设计。
其次是技术难度，面向对象设计和UML建模需要一定的技术储备和经验，对于一些初学者来说可能会有一定的难度。
UML与面向对象编程模型的联系与应用在软件开发领域，UML（Unified Modeling Language）是一种常用的建模语言，而面向对象编程模型则是一种常用的软件开发方法。
本文将探讨UML与面向对象编程模型之间的联系，并探讨它们在实际应用中的作用。
一、UML的概述UML是一种用于描述、构建和可视化软件系统的统一建模语言。
它提供了一组图形符号和规则，用于表示系统的结构、行为和交互。
UML可以帮助开发人员更好地理解系统的需求和设计，并与项目团队进行有效的沟通。
二、面向对象编程模型的概述面向对象编程模型是一种软件开发方法，它将问题领域中的实体抽象为对象，并通过对象之间的交互来解决问题。
面向对象编程模型具有封装、继承和多态等特性，可以提高代码的可重用性、可维护性和可扩展性。
三、UML与面向对象编程模型的联系UML与面向对象编程模型有着密切的联系。
首先，UML提供了一套图形符号，用于描述系统的结构和行为，而面向对象编程模型正是通过对象的结构和行为来解决问题。
通过使用UML，开发人员可以更好地理解面向对象编程模型，并将其应用于实际开发中。
其次，UML中的类图和对象图与面向对象编程模型中的类和对象有着直接的对应关系。
类图描述了系统中的类及其之间的关系，而对象图则描述了系统中的对象及其之间的关系。
通过使用UML的类图和对象图，开发人员可以更好地设计和实现面向对象编程模型。
此外，UML中的时序图和活动图也与面向对象编程模型密切相关。
时序图描述了对象之间的交互顺序，而活动图描述了对象之间的活动流程。
通过使用UML的时序图和活动图，开发人员可以更好地理解和设计面向对象编程模型中的交互和流程。
四、UML与面向对象编程模型的应用UML与面向对象编程模型在实际应用中发挥着重要的作用。
首先，通过使用UML，开发人员可以更好地进行系统的需求分析和设计。
他们可以使用UML的用例图来描述系统的功能需求，使用类图来描述系统的结构，使用时序图和活动图来描述系统的行为。
UML与面向对象编程的关系解析在软件开发领域，UML（Unified Modeling Language）是一种常用的建模语言，而面向对象编程（Object-Oriented Programming，简称OOP）则是一种常用的编程范式。
本文将探讨UML与面向对象编程之间的关系，并分析它们在软件开发中的作用和相互影响。
1. UML的概述UML是一种用于软件系统建模的标准化语言，它提供了一套图形符号和规范，用于描述软件系统的结构、行为和交互。
UML包括多种图形表示方法，如用例图、类图、时序图等，每种图形都有其特定的用途和表达能力。
通过使用UML，开发人员可以更好地理解和沟通软件系统的设计和实现。
2. 面向对象编程的基本概念面向对象编程是一种编程范式，它将现实世界中的事物抽象为对象，并通过对象之间的交互来实现程序的功能。
面向对象编程的核心概念包括封装、继承和多态。
封装指的是将数据和操作封装在对象中，以实现数据的隐藏和保护；继承指的是通过继承关系实现代码的重用和扩展；多态指的是同一操作对不同类型的对象有不同的行为。
3. UML与面向对象编程的关系UML与面向对象编程之间存在密切的关系。
首先，UML提供了一种图形化的表示方法，可以用于描述面向对象编程中的类、对象、关系和行为。
例如，类图可以用于表示类的结构和关系，时序图可以用于表示对象之间的交互过程。
通过使用UML，开发人员可以更好地理解和表达面向对象编程中的概念和设计。
其次，UML可以作为面向对象编程的设计工具。
在软件开发的初期，通过使用UML进行建模和设计，可以帮助开发人员更好地理解系统需求和设计方案，并提供一个可视化的设计文档。
在设计阶段，UML可以帮助开发人员进行系统的结构设计、接口设计和行为设计。
通过使用UML进行设计，可以提高软件系统的可维护性和可扩展性。
最后，UML还可以作为面向对象编程的分析工具。
在软件开发的初期，通过使用UML进行需求分析和系统建模，可以帮助开发人员更好地理解用户需求和系统功能，并提供一个可视化的分析文档。
面向对象设计与UML建模方法在软件开发中，面向对象设计是一种常用的设计思想。
它将系统中的一切都视为对象，通过对象之间的交互来完成系统功能。
与此同时，UML建模方法也是一种常用的系统设计工具。
它能够帮助开发人员更加清晰地将系统设计表示出来，并完成系统的构建。
本文将详细介绍面向对象设计与UML建模方法。
面向对象设计的基本概念面向对象设计是一种基于“对象”的设计思想，它将系统中的一切都视为对象，并且通过对象之间的交互来完成系统的功能。
一个对象包含了属性和方法。
属性是对象的状态，而方法是对象能够做的事情。
在面向对象设计中，对象之间通过消息进行交互。
消息是一种可以触发某个对象执行某项任务的信号。
对象之间的交互通过消息传递来进行。
在面向对象设计过程中，我们需要确定系统中包含哪些对象，以及它们之间的关系。
这个过程叫做对象建模。
对象建模的目的是将系统中的对象与它们的关系表达出来，以方便系统设计和实现。
UML建模方法的基本概念UML (Unified Modeling Language) 是一种常用的面向对象建模语言。
它是由OMG (Object Management Group) 开发出来的，用于描述系统的建模过程。
UML建模方法的基本概念包括以下几点：类和对象：类是一种描述对象的集合。
一个类可以包含属性和方法。
对象是类的一个实例。
通过创建对象可以完成类中描述的任务。
关系：类之间的关系包括继承、聚合和关联等。
继承是指一个类可以从另一个类继承属性和方法。
聚合是表示一个类是由另一个类组成的一部分。
关联是表示不同的类之间的关系。
行为：一个类的行为表示了一个对象在完成任务时所需执行的步骤。
行为可以包括状态转移和事件触发等。
UML建模方法的基本步骤UML建模方法能够帮助开发人员更好地进行系统设计和构建。
下面介绍UML建模方法的基本步骤：确定项目的范围和目标：首先确定所需要设计的系统的范围和目标。
然后基于这些目标开始设计系统。
UML 面向对象分析与设计大作业“UML面向对象分析与设计”是计算机专业和软件工程等相关专业的一门重要课程，也是其他理工科专业的热门选修课程。
“程序设计语言”、“计算机网络”、“数据库原理”和“数据机构”等是它的前导课程，学好本课程对学生毕业后从事软件开发有着极为重要的作用。
要学好这门课，仅仅通过课堂教学或自学掌握理论知识是远远不够的，还必须加强实践。
特在学期末引入uml的综合分析与设计，从实际项目出发，使学生学会运用软件工程基本理论知识，UML建模语言和rose建模环境，去解决软件开发中的实际问题，达到学以致用的目的。
面向对象软件开发技术项目的引入及需求简易教学管理系统的分析、设计与实现一、设计的目的1. 初步了解UML语言的概念、结构、语义与表示方法；2. 掌握UML建模工具Rational Rose 的使用方法；3. 给出某个简单系统的模型，能够熟练地使用Rose工具表达;二、设计理论基础1. 面向对象的程序设计C++或JAVA程序设计课程；2. 数据结构或算法课程2.SQLServer或mysql数据库系统；3. 熟悉传统软件工程以及软件测试技术。
三、设计内容与步骤需求陈述：简易教学管理系统主要提供两个方面的服务：选课管理，负责新学期的课程选课注册。
成绩管理，负责学生成绩管理。
（1）简易教学管理系统---选课管理应提供的服务如下：1. 录入与生成新学期课程表教学管理人员在新学期开学前录入新学期的课程，打印将开设的课程目录表，供师生参考选择。
如果某门课实际选课的学生少于10人，则停开该课程，把该课程从课程表中删除；如某课程选课学生多于60人，则停止选课。
2. 学生选课注册新学期开始前一周为学生选课注册时间，在此期间学生可以选课注册，并且允许改变或取消注册申请。
每个学生选课可不允许超过4门，每门课最多允许60名学生选课注册。
3. 查询可以查询课程信息、学生选课信息和学生、教师信息。
学生、教师、教学管理人员可以查询课程表，获得课程信息。
面向对象设计与UML建模面向对象设计是一种软件开发方法，它将现实世界的实体抽象为对象，并以对象之间的相互关系来组织和描述系统的行为。
而UML（统一建模语言）是一种用于可视化、规范化软件系统设计的标准建模语言。
本文将从面向对象设计的概念入手，介绍面向对象设计与UML建模的关系及应用。
一、面向对象设计的概念面向对象设计（Object-oriented Design）是一种以对象为中心的软件开发方法。
在面向对象设计中，将系统中的各个对象抽象出来，通过定义对象之间的属性和方法，以及对象之间的关系，来描述系统的功能和行为。
面向对象设计的核心思想是将现实世界的实体抽象为对象，对于每个对象，描述其属性和方法，并通过对象之间的交互来实现系统的功能。
这样的设计方式使得系统更加模块化，易于扩展和维护。
二、UML建模的概念UML（Unified Modeling Language）是一种用于规范化、可视化软件系统设计的标准建模语言。
它提供了一套丰富的符号和约定，用于描述系统的结构、行为和交互。
UML建模是面向对象设计的重要工具之一，它能够帮助开发人员更好地理解和设计系统。
通过使用UML，开发人员可以绘制出类图、时序图、用例图等各种类型的图表，来描述系统的不同方面和视角。
三、面向对象设计与UML建模的关系面向对象设计与UML建模是紧密相关的。
面向对象设计将系统抽象为对象，定义了对象的属性和方法，以及对象之间的关系。
而UML建模则是通过各种类型的图表来表示和描述这些对象、属性、方法和关系。
具体来说，面向对象设计中的类可以通过UML的类图来表示。
类图用于描述系统中的类及其之间的继承、关联、聚合等关系。
类图能够清晰地展示系统的结构，有助于开发人员对系统进行整体把握和分析。
此外，面向对象设计中的时序和交互可以通过UML的时序图、活动图和通信图来表示。
时序图用于描述对象之间的交互顺序，活动图用于描述系统的流程和行为，通信图用于描述对象之间的消息传递。
UML与面向对象设计的关系与对比解析在软件开发领域，UML（统一建模语言）和面向对象设计是两个重要的概念。
它们之间存在着密切的关系，同时也有一些区别。
本文将对UML与面向对象设计的关系进行分析，并对它们的对比进行解析。
1. UML的概述UML是一种用于软件开发的图形化建模语言，它提供了一套丰富的符号和图形表示方法，用于描述软件系统的结构、行为和交互。
UML可以帮助开发人员更好地理解和沟通软件系统的设计和实现。
它包括了用例图、类图、时序图、活动图等多种图形表示方法，每种方法都有其特定的用途和表达能力。
2. 面向对象设计的概述面向对象设计是一种软件开发方法，它以对象为基本单位，通过封装、继承和多态等特性来组织和管理软件系统。
面向对象设计将系统分解为一系列的对象，每个对象都具有自己的属性和行为，并且可以通过消息传递来进行交互。
面向对象设计强调系统的可扩展性、可维护性和可重用性，它使得软件系统更易于理解和修改。
3. UML与面向对象设计的关系UML与面向对象设计有着密切的关系，它们可以相互促进和支持。
首先，UML提供了一种通用的建模语言，可以用于描述和分析面向对象设计中的各个方面。
开发人员可以使用UML来绘制类图、时序图等，以更好地理解和表达系统的结构和行为。
同时，UML也提供了一些规范和准则，可以帮助开发人员在进行面向对象设计时遵循一定的原则和约束。
另外，UML还可以作为面向对象设计的工具，帮助开发人员在系统设计和实现过程中进行可视化建模。
通过使用UML工具，开发人员可以快速创建和修改类图、时序图等，从而更好地组织和管理系统的结构和行为。
UML工具还提供了一些辅助功能，如代码生成、自动化测试等，可以提高开发效率和质量。
4. UML与面向对象设计的区别尽管UML与面向对象设计密切相关，但它们之间仍然存在一些区别。
首先，UML是一种建模语言，它更多地关注于系统的描述和分析，而不是具体的设计和实现。
UML提供了一些符号和图形表示方法，用于描述系统的结构和行为，但它并没有规定具体的设计和实现方式。
uml语言支持面向对象的主要概念，并与具体的开发过程相关Unified Modeling Language（UML）是一种用于面向对象分析和设计的图形化建模语言。
UML 支持面向对象的主要概念，并且与软件开发过程密切相关。
以下是UML 中与面向对象和软件开发过程相关的主要概念：1. 类与对象：在UML 中，类表示具有相似属性和行为的对象的集合。
对象是类的实例。
类图是用于表示类、对象及它们之间关系的图形表示法。
2. 封装：封装是面向对象编程的基本概念之一，它通过将数据和操作封装在类中来隐藏对象的内部细节。
在UML 类图中，可以使用符号来表示类的属性和方法，并指定它们的可见性（public、private、protected 等）。
3. 继承：继承是通过子类（派生类）从父类（基类）继承属性和方法的机制。
在UML 类图中，继承关系可以通过箭头表示。
4. 多态：多态性允许使用同一接口（方法）来处理不同的数据类型。
在UML 中，多态性通常通过在类图中显示接口、抽象类和实现类来表示。
5. 关联与关系：关联表示类之间的关系。
在UML 类图中，可以使用直线和箭头来表示类之间的关联关系。
关联关系可以是单向或双向，也可以具有角色、多重性等属性。
6. 依赖关系：依赖表示一个类使用另一个类的服务。
在UML 中，依赖关系用虚线表示。
7. 用例图：用例图用于表示系统与外部实体（称为参与者）之间的交互。
用例图中包含用例、参与者以及它们之间的关系。
8. 时序图：时序图描述了对象之间消息的交互顺序。
它显示了对象之间的时序关系，有助于理解系统中消息的传递流程。
9. 活动图：活动图用于表示系统中的业务流程或工作流。
它展示了系统中各个组件之间的活动和控制流。
10. 状态图：状态图描述了对象在其生命周期中所经历的状态及其转换。
它是对有限状态机的图形表示。
在软件开发过程中，UML 被广泛用于需求分析、系统设计和文档编写。
不同类型的UML 图适用于不同的开发阶段，帮助开发团队更好地理解、设计和实现系统。
浅谈UML与面向对象程序设计方法
摘要：在软件开发过程中，面向对象的方法是主流的软件开发方法，UML是用于面向对象分析设计的标准化建模语言。
这种方法将传统的以数据为中心的软件开发方法改变为同时关注数据的信息与功能，从而可以开发出适应信息与功能变化的系统。
关键词：UML；面向对象程序设计；软件工程
Talking about the method of UML and object oriented
programming
Abstract: In the process of software development, object oriented method is the mainstream software development method, UML is a standard modeling language for object-oriented analysis and design. This method will be the traditional software development method of data-centric change to focus on data information and function at the same time, which can be developed to adapt to the information system and function change.
Key words: UML; Object-Oriented Programming; Software Engineering
0 引言
面向对象方法是一种新的思维方式，他不是把程序看作是工作在数据上的一系列过程或函数的集合，而是把程序看作是相互协作而又彼此独立的对象的集合。
因此，UML在面向对象程序设计中的应用变得更加广泛。
1 UML概述
1.1 UML简介
统一建模语言（Unified Modeling Language，UML）是对象管理组织制定的一个通用的、可视化的建模标准，可以用来可视化、描述、构造和文档化软件密集型系统的各种工件。
这种建模语音已经得到了工业界的广泛支持和应用，目前已成为ISO国际标准。
UML的最大用途是利用图形来描述真实世界各个对象。
UML定义了一系列图形工具,以对现实世界进行面向对象建模。
1.2 UML的图形工具
UML提供了7个图形工具：用例图、类图、序列图、状态图、活动图、构件图、部署图。
（1）用例图
用例图描述了系统提供的一个功能单元。
用例图的主要目的是帮助开发团队以一种可视化的方式理解系统的功能需求，包括基于基本流程的"角色"（actors，也就是与系统交互的其他实体）关系，以及系统内用例之间的关系。
（2）类图
类图表示不同的实体（人、事物和数据）如何彼此相关，它显示了系统的静态结构。
（3）序列图
序列图显示具体用例（或者是用例的一部分）的详细流程。
它几乎是自描述的，并且显示
了流程中中不同对象之间的调用关系，同时还可以很详细地显示对不同对象的不同调用。
（4）状态图
状态图表示某个类所处的不同状态和该类的状态转换信息。
有人可能会争论说每个类都有状态，但不是每个类都应该有一个状态图。
只对"感兴趣的"状态的类（也就是说，在系统活动期间具有三个或更多潜在状态的类）才进行状态图描述。
（5）活动图
活动图表示在处理某个活动时，两个或者更多类对象之间的过程控制流。
活动图可用于在业务单元的级别上对更高级别的业务过程进行建模，或者对低级别的内部类操作进行建模。
（6）构件图
构件图提供系统的物理视图。
它的用途是显示系统中的软件对其他软件组件（例如，库函数）的依赖关系。
（7）部署图
部署图表示该软件系统如何部署到硬件环境中。
它的用途是显示该系统不同的组件将在何处物理地运行，以及它们将如何彼此通信。
因为部署图是对物理运行情况进行建模，系统的生产人员就可以很好地利用这种图。
1.3 UML的优势
（1）UML统一了各种方法对不同类型的系统、不同开发阶段以及不同内部概念的不同观点，从而有效的消除了各种建模语言之间不必要的差异。
（2）UML建模能力比其它面向对象建模方法更强。
它不仅适合于一般系统的开发，而且对并行、分布式系统的建模尤为适宜。
（3）使用UML使硬件组件和软件组件之间将会有更大的透明度。
便携性和综合效率将会增加。
2 面向对象的实现
2.1 程序设计语言
采用面向对象方法开发软件的基本目的和主要优点是通过重用提高软件的生产率。
因此，应该优先选用能够最完善、最准确地表达问题域语义的面向对象语言。
在选择编程语言时，应该考虑的其他因素还有：对用户学习面向对象分析、设计和编码技术所能提供的培训操作；在使用这个面向对象语言期间能提供的技术支持；能提供给开发人员使用的开发工具、开发平台，对机器性能和内存的需求，集成已有软件的容易程度。
2.2 程序设计风格
（1）提高重用性。
（2）提高可扩充性。
（3）提高健壮性。
装对象原则使得它对变化比较有弹性。
因此从整体看，面向对象分析以对象作为系统的基本构成单位，对象的稳定性和相对独立性使系统具有一种宏观的稳定效果。
（4）软件复用。
软件复用已从20世纪80年代中期主要着眼于程序的复用发展到注重分析结果和设计结果
的复用，这样产生的效果更加显著。
面向对象分析中，类由于其完整性和独立性很适于作为可复用构件。
当分析员完成一个系统的面向对象分析工作后，其面向对象分析结果较容易通过复用而扩展为一个系统族。
因此能很好的支持软件分析复用。
2.3 面向对象语言的技术特点
（1）支持类与对象概念的机制。
（2）实现整体-部分结构的机制。
（3）实现一般-特殊结构的机制。
（4）实现属性和服务的机制。
（5）可以按照编译时进行类型检查的严格程度来分类。
（6）提供了一个实用的类库。
（7）效率高。
（8）持久保存对象。
（9）参数化类。
（10）开发环境良好。
3 应用分析
3.1 面向对象实例的简述
ATM自动取款机系统想用户提供了一个方便、简单、及时、随时随地取款的互联的现代计算机化的网络系统。
它可以大大减少工作人员，节约人力资源的开销，同时由于手续程序减少也可以减轻业务员的工作负担，有效的提高了整体的工作效率和精确度，减少了用户办理业务的等待时间。
在ATM自动取款系统中，要为每个用户建立一个账户，账户中存储用户的个人信息、存款信息、取款信息和余额信息。
根据账号，用户可以通过ATM自动取款系统进行存款、取款、查询余额、转账等操作。
3.2 UML用例建模
（1）角色确定：客户、银行管理人员、ATM机。
（2）创建用例：开户、修改密码、挂失账户、存取现金、余额查询、转账、销户
3.2.1 业务建模
（1）业务用例如图1所示：
图1 ATM机模拟系统业务用例模型
（2）办理银行业务流程如图2所示：
图2 办理银行业务流程图
3.2.2 系统用例建模
系统用例模型如图3所示：
图3 系统用例模型3.2.3 活动图
图4 开户用例
在ATM机系统中，用户可以存取现金、转账、登录、修改个人密码、查询余额等，而银行管理人员可以挂失账户、开户、销户、修改个人密码、登录、重置客户密码。
在开户用例的活动图中，用户需要输入客户信息，然后系统验证该客户信息是否存在，若客户信息存在，则直接结束，否则系统需要客户录入自己的详细信息，系统保存客户的详细信息，然后客户输入账户的信息，系统保存账户信息，最后结束。
4. 总结
在需求分析阶段,面向对象的方法从问题的用例开始,从系统的需求描述中提取出不同的用例,UML通过用例图,对系统感兴趣的外部角色和他们对系统的功能要求进行描述。
然后就是识别类、对象、不断细化的过程;对象和它们之间的关系成为分析、设计和编码等各个阶段的共同表达媒介,每一个阶段都可以相互反馈,整个过程一种迭代渐增的开发过程,UML提供了强大的静态和动态建模机制,通过类图、交互图和行为图分别进行描述。
在发布阶段,UML又提供了实现图来描述。
参考文献：
[1] 谢星星、刘小松、王坚宁．UM统一建模教程与实验指导[M]．北京：清华大学出版社.2012
[2] GradyBooch．面向对象分析与设计 [M]．北京：机械工业出版社.2003
[3] 王少峰.面向对象技术教程 [M].北京：清华大学出版社.2002
[4] 刘超.可视化面向对象建模技术[M].北京：北京航空航天大学出版社.2009
[5] 邱郁惠.UML和OOAD快速入门[M].北京:机械工业出版社.2007。
