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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。
简述统一建模语言
统一建模语言（UML）：是一种用于对软件密集系统进行可视化建模的标准语言。
它始于1997年，被采纳为OMG标准，是一种非专利的第三代建模和规约语言。
UML独立于任何具体程序设计语言，是面向对象设计的建模工具。
UML为面向对象开发系统的产品进行说明、可视化和编制文档，展现了一系列最佳工程实践，这些实践在对大规模、复杂系统进行建模方面已经被验证有效。
UML可以贯穿软件开发周期中的每一个阶段，从需求分析到规格，到构造和配置。
UML表示法集中了不同的图形表示方法，剔除了其中容易引起的混淆、冗余或者很少使用的符号，同时添加了一些新的符号。
其中的概念来自于面向对象技术领域中众多专家的思想。
总的来说，UML作为一种模型语言，使开发人员专注于建立产品的模型和结构，而不是选用什么程序语言和算法实现。
当模型建立之后，模型可以被UML 工具转化成指定的程序语言代码。
uml建模方法
一、使用UML建模方法
1、UML基本方法
UML即统一建模语言，它是目前软件建模最流行的方法，是一种表达、理解、可视化、记录和展示系统的方法。
它在系统分析设计的过程中提供统一的视图，能帮助分析人员清楚的了解系统，从而更好的优化系统。
UML建模方法主要有以下几个：
1）类图结构：用来构建和描述不同对象之间关系的图形，它是面向对象分析的核心，是理解系统架构的窗口；
2）状态图：用来描述系统行为与状态的变化，它能够把一个激动的业务流程分解细节，为系统构思提供依据；
3）活动图：用来描述从一个状态到另一个状态的行为过程，可以降低复杂的系统的复杂度；
4）部署图：用来描述系统的物理部署情况，可以把抽象的系统行为映射到具体的系统部署；
5）构件图：用来描述系统的构件间的关系及服务，可以帮助把系统分解成一个个独立的构件；
6）交互图：用来描述不同构件间及操作的同步过程，可以设计系统的动态行为过程。
2、UML建模方法步骤
1）识别系统实体
要对系统进行建模，首先要对由哪些对象构成的实体，以及在不同实体之间是如何交互的进行把握，它们之间的关系及联系。
2）识别系统行为
根据识别的实体，以及各实体间的关系，开始对系统行为进行识别，建立各实体间的交互关系模型，从粗糙的描述到细节描述，把握系统的行为；
3）建立交互模型
最后，根据识别的实体，以及各实体间的关系，把握系统的行为，建立交互模型，来处理每个实体之间的交互，形成最终的系统模型。
统一建模语言（Unified Modeling Language，简称UML）是一种用于软件开发过程中的可视化建模语言。
在UML中，命名事件时需要遵循一定的建模规则。
本文将通过举例说明来探讨统一建模语言命名事件时的建模规则。
1. 基本概念在UML中，命名事件涉及到类、接口、用例、活动和状态等元素。
在命名过程中，需要考虑清楚所命名的元素在系统中的作用和关联。
通过命名事件，可以更好地描述系统的结构和行为。
2. 建模规则在命名事件中，需要遵循一定的建模规则，以保证命名的准确性和规范性。
在命名事件时，可以遵循如下建模规则：- 按照功能进行命名：命名应当表达出元素的功能或特性，以便于理解和识别。
- 使用有意义的词语：命名应当使用清晰、简洁、尽可能准确地词语，避免使用模糊或含糊的词语。
- 结合上下文：命名时需要考虑元素所处的上下文环境，以便更好地表达元素的含义。
- 统一命名规范：在整个系统中，需要保持命名的统一和规范，以便于团队协作和维护。
3. 举例说明为了更好地理解建模规则，接下来将通过举例说明来说明UML命名事件时的建模规则。
举例1：类的命名假设我们需要在系统中表示汽车这一概念，可以使用类来进行建模。
根据建模规则，可以将该类命名为“Car”，以清晰地表达该类的功能。
举例2：接口的命名在系统中存在一个支付接口，该接口用于处理支付相关的操作。
根据建模规则，可以将该接口命名为“Payment”，以便清晰地表达该接口的功能和作用。
举例3：用例的命名假设在系统中有一个用例用于用户登录操作，可以命名该用例为“UserLogin”，以便清晰地表达该用例的功能和目的。
4. 个人观点和理解通过本文的讨论，我对UML命名事件时的建模规则有了更深入的理解。
在实际的软件开发过程中，合理的命名能够提高系统的可读性和可维护性，因此建模规则的合理运用至关重要。
总结回顾在软件开发中，UML作为一种可视化建模语言对于系统的设计和分析具有重要作用。
统一建模语言统一建模语言（UML）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。
它融入了软件工程领域的新思想、新方法和新技术。
它的作用域不限于支持面向对象的分析与设计，还支持从需求分析开始的软件开发的全过程。
1．UML的结构UML的结构包括基本构造块、支配这些构造块如何放在一起的规则（体系架构）和一些运用于整个UML的机制。
（1）构造块。
UML有三种基本的构造块，分别是事物（thing）、关系（relationship）和图（diagram）。
事物是UML中重要的组成部分，关系把事物紧密联系在一起，图是很多有相互相关的事物的组。
（2）公共机制。
公共机制是指达到特定目标的公共UML方法，主要包括规格说明（详细说明）、修饰、公共分类（通用划分）和扩展机制四种。
●规格说明：规格说明是事物语义的文本描述，它是模型真正的核心。
●修饰：UML为每一个事物设置了一个简单的记号，还可以通过修饰来表达更多的信息。
●公共分类：包括类元与对象（类表示概念，而对象表示具体的实体）、接口和实现（接口用来定义契约，而实现就是具体的内容）两组公共分类。
●扩展机制：包括约束（添加新规则来扩展事物的语义）、构造型（用于定义新的事物）、标记值（添加新的特殊信息来扩展事物的规格说明）。
（3）规则。
UML用于描述事物的语义规则分别是为事物、关系和图命名。
给一个名字以特定含义的语境，即范围；怎样使用或看见名字，即可见性；事物如何正确、一致地相互联系，即完整性；运行或模拟动态模型的含义是什么，即执行。
UML对系统架构的定义是系统的组织结构，包括系统分解的组成部分、它们的关联性、交互、机制和指导原则等这些提供系统设计的信息。
而具体来说，就是指5个系统视图，分别是逻辑视图、进程视图、实现视图、部署视图和用例视图。
●逻辑视图：以问题域的语汇组成的类和对象集合。
●进程视图：可执行线程和进程作为活动类的建模，它是逻辑视图的一次执行实例，描绘了所设计的并发与同步结构。
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。
软件工程中的UML建模和设计模式在软件工程领域中，UML（统一建模语言）建模和设计模式是两个重要的概念。
UML建模是一种用于描述、设计和分析软件系统的标准化语言，而设计模式则是一种被广泛应用的解决软件设计问题的经验总结和最佳实践。
UML建模是软件开发过程中必不可少的一环。
它提供了一种通用的语言和符号，使得开发团队能够更好地理解和沟通软件系统的结构和行为。
UML建模包括用例图、类图、时序图等多种图形表示方式，每种图形都有其特定的用途和表达能力。
通过使用UML建模，开发团队可以更好地理解用户需求，设计合理的软件架构，并将其转化为可执行的代码。
设计模式是一种被广泛应用的解决软件设计问题的经验总结和最佳实践。
它们是在实际开发中被证明有效的解决方案，可以帮助开发人员避免重复造轮子，提高代码的可维护性和可扩展性。
设计模式包括创建型模式、结构型模式和行为型模式三大类。
创建型模式用于创建对象，结构型模式用于描述对象之间的关系，行为型模式用于描述对象之间的交互和通信方式。
常见的设计模式有单例模式、工厂模式、观察者模式等。
UML建模和设计模式在软件工程中的应用是相辅相成的。
UML建模提供了一种描述和设计软件系统的通用语言，而设计模式则提供了一种解决软件设计问题的方法。
通过使用UML建模，开发团队可以更好地理解和沟通软件系统的结构和行为，而设计模式则可以帮助开发人员遵循一种经过验证的最佳实践，提高代码的质量和可维护性。
举个例子来说，假设我们正在开发一个电子商务网站。
通过使用UML建模，我们可以绘制用例图来描述用户和系统之间的交互，类图来描述系统中的各个类和它们之间的关系，时序图来描述用户操作和系统响应的时序关系。
这些图形可以帮助开发团队更好地理解用户需求，并将其转化为可执行的代码。
在设计阶段，我们可以运用设计模式来解决一些常见的软件设计问题。
比如，我们可以使用单例模式来确保系统中只有一个购物车实例，使用工厂模式来创建不同类型的商品对象，使用观察者模式来实现用户对商品的关注和通知功能。
uml的特点和用途UML（Unified Modeling Language）是一种用于软件系统建模的标准化语言，它具有以下特点和用途。
特点：1. 统一性：UML是一种统一的建模语言，它将多种建模技术整合在一起，包括结构建模、行为建模和交互建模等，使得不同的模型之间可以进行无缝的集成和协作。
2. 易学易用：UML采用图形符号和文本描述相结合的方式，使得它的语法和语义非常直观和易于理解，从而降低了学习和使用的难度。
3. 可扩展性：UML提供了一种扩展机制，允许用户根据具体的需求和场景进行定制和扩展，从而满足不同的建模需求。
4. 高度表达性：UML提供了丰富的图形符号和符号组合方式，可以灵活地表达不同的建模概念和语义，使得模型具有更高的表达性和可读性。
5. 易于工具支持：由于UML已成为行业标准，因此有许多建模工具和开发环境提供了对UML的良好支持，便于开发人员进行建模、分析和设计工作。
用途：1. 需求分析：通过使用用例图、活动图和状态图等UML图形，可以帮助分析师和开发团队更好地理解用户需求，明确系统功能和行为，并对需求进行有效的沟通和验证。
2. 系统设计：UML提供了类图、对象图和组件图等建模工具，可以帮助开发人员进行系统结构设计和模块划分，明确系统的组成部分和它们之间的关系，从而指导代码的编写和开发过程。
3. 架构设计：通过使用包图、部署图和组合结构图等UML图形，可以帮助架构师对系统进行整体设计和布局，明确系统的组织结构和部署方案，从而提高系统的可扩展性和可维护性。
4. 测试和验证：UML提供了序列图和协作图等建模工具，可以帮助测试人员进行系统测试和验证工作，明确系统的行为和交互方式，并根据模型生成测试用例和测试脚本，提高测试效率和覆盖率。
5. 文档生成：UML模型可以作为软件系统的文档，包含了系统的结构、行为和交互等信息，可以通过工具自动生成文档，提高文档的可读性和维护性。
6. 项目管理：UML可以作为项目管理工具的一部分，用于描述系统的工作流程、任务分配和资源调度等信息，帮助项目经理进行进度控制和资源管理。
对UML统一建模的理解一：作为一种建模语言,UML的定义包括UML语义和UML表示法两个部分。
(1) UML语义描述基于UML的精确元模型定义。
元模型为UML的所有元素在语法和语义上提供了简单、一致、通用的定义性说明,使开发者能在语义上取得一致,消除了因人而异的最佳表达方法所造成的影响。
此外UML还支持对元模型的扩展定义。
(2) UML表示法定义UML符号的表示法,为开发者或开发工具使用这些图形符号和文本语法为系统建模提供了标准。
这些图形符号和文字所表达的是应用级的模型,在语义上它是UML元模型的实例。
标准建模语言UML的重要内容可以由下列五类图(共9种图形)来定义:第一类是用例图,从用户角度描述系统功能,并指出各功能的操作者。
第二类是静态图(Static diagram),包括类图、对象图和包图。
其中类图描述系统中类的静态结构。
不仅定义系统中的类,表示类之间的联系如关联、依赖、聚合等,也包括类的内部结构(类的属性和操作)。
第三类是行为图(Behavior diagram),描述系统的动态模型和组成对象间的交互关系。
其中状态图描述类的对象所有可能的状态以及事件发生时状态的转移条件。
通常,状态图是对类图的补充。
第四类是交互图(Interactive diagram),描述对象间的交互关系。
其中顺序图显示对象之间的动态合作关系,它强调对象之间消息发送的顺序,同时显示对象之间的交互;合作图描述对象间的协作关系,合作图跟顺序图相似,显示对象间的动态合作关系。
第五类是实现图( Implementation diagram )。
其中构件图描述代码部件的物理结构及各部件之间的依赖关系。
一个部件可能是一个资源代码部件、一个二进制部件或一个可执行部件。
二：标准建模语言UML的主要特点(1) UML统一了Booch、OMT和OOSE等方法中的基本概念。
(2) UML还吸取了面向对象技术领域中其他流派的长处,其中也包括非OO方法的影响。
UML符号表示考虑了各种方法的图形表示,删掉了大量易引起混乱的、多余的和极少使用的符号,也添加了一些新符号。
因此,在UML中汇入了面向对象领域中很多人的思想。
这些思想并不是UML的开发者们发明的,而是开发者们依据最优秀的OO方法和丰富的计算机科学实践经验综合提炼而成的。
(3) UML在演变过程中还提出了一些新的概念。
在UML标准中新加了模板(Stereotyp es)、职责(Responsibilities)、扩展机制(Extensibility mechanisms)、线程(Thread s)、过程(Processes)、分布式(Distribution)、并发(Concurrency)、模式(Patterns) 、合作(Collaborations)、活动图(Activity diagram)等新概念,并清晰地区分类型(Ty pe)、类(Class)和实例(Instance)、细化(Refinement)、接口(Interfaces)和组件(Com ponents)等概念。
标准建模语言UML的应用领域UML的目标是以面向对象图的方式来描述任何类型的系统，具有很宽的应用领域。
其中最常用的是建立软件系统的模型，但它同样可以用于描述非软件领域的系统，如机械系统、企业机构或业务过程，以及处理复杂数据的信息系统、具有实时要求的工业系统或工业过程等。
总之,UML是一个通用的标准建模语言，可以对任何具有静态结构和动态行为的系统进行建模。
此外,UML适用于系统开发过程中从需求规格描述到系统完成后测试的不同阶段。
在需求分析阶段,可以用用例来捕获用户需求。
通过用例建模,描述对系统感兴趣的外部角色及其对系统(用例)的功能要求。
分析阶段主要关心问题域中的主要概念(如抽象、类和对象等)和机制,需要识别这些类以及它们相互间的关系,并用UML类图来描述。
为实现用例,类之间需要协作,这可以用UML动态模型来描述。
在分析阶段,只对问题域的对象(现实世界的概念)建模,而不考虑定义软件系统中技术细节的类(如处理用户接口、数据库、通讯和并行性等问题的类)。
这些技术细节将在设计阶段引入,因此设计阶段为构造阶段提供更详细的规格说明。
编程(构造)是一个独立的阶段,其任务是用面向对象编程语言将来自设计阶段的类转换成实际的代码。
在用UML建立分析和设计模型时,应尽量避免考虑把模型转换成某种特定的编程语言。
因为在早期阶段,模型仅仅是理解和分析系统结构的工具,过早考虑编码问题十分不利于建立简单正确的模型。
UML模型还可作为测试阶段的依据。
系统通常需要经过单元测试、集成测试、系统测试和验收测试。
不同的测试小组使用不同的UML图作为测试依据:单元测试使用类图和类规格说明；集成测试使用部件图和合作图；系统测试使用用例图来验证系统的行为，验收测试由用户进行，以验证系统测试的结果是否满足在分析阶段确定的需求。
总之，标准建模语言UML适用于以面向对象技术来描述任何类型的系统，而且适用于系统开发的不同阶段，从需求规格描述直至系统完成后的测试和维护。
三：标准建模语言UML的内容UML不仅仅是上述方法的简单汇合,而是在这些方法的基础上广泛征求意见,集众家之长,几经修改而完成的,UML扩展了现有方法的应用范围,UML是标准的建模语言,而不是标准的开发过程。
尽管UML的应用必然以系统的开发过程为背景,但由于不同的组织和不同的应用领域,需要采取不同的开发过程。
作为一种建模语言,UML的定义包括UML语义和UML表示法两个部分。
(1) UML语义描述基于UML的精确元模型定义。
元模型为UML的所有元素在语法和语义上提供了简单、一致、通用的定义性说明,使开发者能在语义上取得一致,消除了因人而异的最佳表达方法所造成的影响。
此外UML还支持对元模型的扩展定义。
(2) UML表示法定义UML符号的表示法,为开发者或开发工具使用这些图形符号和文本语法为系统建模提供了标准。
这些图形符号和文字所表达的是应用级的模型,在语义上它是UML元模型的实例。
标准建模语言UML的重要内容可以由下列五类图(共9种图形)来定义:第一类是用例图,从用户角度描述系统功能,并指出各功能的操作者。
第二类是静态图(Static diagram),包括类图、对象图和包图。
其中类图描述系统中类的静态结构。
不仅定义系统中的类,表示类之间的联系如关联、依赖、聚合等,也包括类的内部结构(类的属性和操作)。
类图描述的是一种静态关系,在系统的整个生命周期都是有效的。
对象图是类图的实例,几乎使用与类图完全相同的标识。
他们的不同点在于对象图显示类的多个对象实例,而不是实际的类。
一个对象图是类图的一个实例。
由于对象存在生命周期,因此对象图只能在系统某一时间段存在。
包由包或类组成,表示包与包之间的关系。
包图用于描述系统的分层结构。
第三类是行为图(Behavior diagram),描述系统的动态模型和组成对象间的交互关系。
其中状态图描述类的对象所有可能的状态以及事件发生时状态的转移条件。
通常,状态图是对类图的补充。
在实用上并不需要为所有的类画状态图,仅为那些有多个状态其行为受外界环境的影响并且发生改变的类画状态图。
而活动图描述满足用例要求所要进行的活动以及活动间的约束关系,有利于识别并行活动。
第四类是交互图(Interactive diagram),描述对象间的交互关系。
其中顺序图显示对象之间的动态合作关系,它强调对象之间消息发送的顺序,同时显示对象之间的交互;合作图描述对象间的协作关系,合作图跟顺序图相似,显示对象间的动态合作关系。
除显示信息交换外,合作图还显示对象以及它们之间的关系。
如果强调时间和顺序,则使用顺序图;如果强调上下级关系,则选择合作图。
这两种图合称为交互图。
第五类是实现图( Implementation diagram )。
其中构件图描述代码部件的物理结构及各部件之间的依赖关系。
一个部件可能是一个资源代码部件、一个二进制部件或一个可执行部件。
它包含逻辑类或实现类的有关信息。
部件图有助于分析和理解部件之间的相互影响程度。
四：标准建模语言UML的主要特点标准建模语言UML的主要特点可以归结为三点:(1) UML还吸取了面向对象技术领域中其他流派的长处,其中也包括非OO方法的影响。
UML符号表示考虑了各种方法的图形表示,删掉了大量易引起混乱的、多余的和极少使用的符号,也添加了一些新符号。
(2) UML在演变过程中还提出了一些新的概念。
在UML标准中新加了模板(Stereotyp es)、职责(Responsibilities)、扩展机制(Extensibility mechanisms)、线程(Thread s)、过程(Processes)、分布式(Distribution)、并发(Concurrency)、模式(Patterns) 、合作(Collaborations)、活动图(Activity diagram)等新概念,并清晰地区分类型(Ty pe)、类(Class)和实例(Instance)、细化(Refinement)、接口(Interfaces)和组件(Com ponents)等概念。
五：标准建模语言UML的应用领域UML的目标是以面向对象图的方式来描述任何类型的系统，具有很宽的应用领域。
其中最常用的是建立软件系统的模型，但它同样可以用于描述非软件领域的系统，如机械系统、企业机构或业务过程，以及处理复杂数据的信息系统、具有实时要求的工业系统或工业过程等。
总之,UML是一个通用的标准建模语言，可以对任何具有静态结构和动态行为的系统进行建模。
此外,UML适用于系统开发过程中从需求规格描述到系统完成后测试的不同阶段。
在需求分析阶段,可以用用例来捕获用户需求。
通过用例建模,描述对系统感兴趣的外部角色及其对系统(用例)的功能要求。
分析阶段主要关心问题域中的主要概念(如抽象、类和对象等)和机制,需要识别这些类以及它们相互间的关系,并用UML类图来描述。
UML模型还可作为测试阶段的依据。
系统通常需要经过单元测试、集成测试、系统测试和验收测试。
总之，标准建模语言UML适用于以面向对象技术来描述任何类型的系统，而且适用于系统开发的不同阶段，从需求规格描述直至系统完成后的测试和维护。
