第06讲 UML交互图和类图
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UML科普⽂,⼀篇⽂章掌握14种UML图前⾔上⼀篇⽂章写了⼀篇建造者模式,其中有⼏个UML类图,有的读者反馈看不懂了,我们今天就来解决⼀哈。
什么是UML?UML是Unified Model Language的缩写,中⽂是统⼀建模语⾔,是由⼀整套图表组成的标准化建模语⾔。
为什么要⽤UML?通过使⽤UML使得在软件开发之前,对整个软件设计有更好的可读性,可理解性,从⽽降低开发风险。
同时,也能⽅便各个开发⼈员之间的交流。
UML提供了极富表达能⼒的建模语⾔,可以让软件开发过程中的不同⼈员分别得到⾃⼰感兴趣的信息。
Page-Jones 在《Fundamental Object-Oriented Design in UML》⼀书中总结了UML的主要⽬的,如下:1. 为⽤户提供现成的、有表现⼒的可视化建模语⾔,以便他们开发和交换有意义的模型。
2. 为核⼼概念提供可扩展性 (Extensibility) 和特殊化 (Specialization) 机制。
3. 独⽴于特定的编程语⾔和开发过程。
4. 为了解建模语⾔提供⼀个正式的基础。
5. ⿎励⾯向对象⼯具市场的发展。
6. ⽀持更⾼层次的开发概念,如协作,框架,模式和组件。
7. 整合最佳的⼯作⽅法 (Best Practices)。
UML图有哪些?UML图分为结构图和⾏为图。
结构图分为类图、轮廓图、组件图、组合结构图、对象图、部署图、包图。
⾏为图⼜分活动图、⽤例图、状态机图和交互图。
交互图⼜分为序列图、时序图、通讯图、交互概览图。
UML图概览什么是类图?【概念】类图是⼀切⾯向对象⽅法的核⼼建模⼯具。
类图描述了系统中对象的类型以及它们之间存在的各种静态关系。
【⽬的】⽤来表⽰类、接⼝以及它们之间的静态结构和关系。
在类图中,常见的有以下⼏种关系。
泛化(Generalization)【泛化关系】是⼀种继承关系,表⽰⼦类继承⽗类的所有特征和⾏为。
【箭头指向】带三⾓箭头的实线,箭头指向⽗类。
UML各种图例面向对象的问题的处理的关键是建模问题.建模可以把在复杂世界的许多重要的细节给抽象出.许多建模工具封装了UML(也就是Unified Modeling Language ™),这篇课程的目的是展示出UML的精彩之处.UML中有九种建模的图标,即:∙用例图∙类图∙对象图∙顺序图∙协作图∙状态图∙活动图∙组件图∙配置图本课程中的某些部分包含了这些图的细节信息的页面链接.而且每个部分都有一个小问题,测试一下你对这个部分的理解.为什么UML很重要?为了回答这个问题,我们看看建筑行业.设计师设计出房子.施工人员使用这个设计来建造房子.建筑越复杂,设计师和施工人员之间的交流就越重要.蓝图就成标准文档为了这个行业中的设计师和施工人员的必修课.写软件就好像建造建筑物一样.系统越复杂,参与编写与配置软件的人员之间的交流也就越重要.在过去十年里UML就成为分析师,设计师和程序员之间的“建筑蓝图”.现在它已经成为了软件行业的一部分了.UML提供了分析师,设计师和程序员之间在软件设计时的通用语言.UML被应用到面向对象的问题的解决上.想要学习UML必须熟悉面向对象解决问题的根本原则――都是从模型的建造开始的.一个模型model就是根本问题的抽象.域domain就是问题所处的真实世界.模型是由对象objects组成的,它们之间通过相互发送消息messages来相互作用的.记住把一个对象想象成“活着的”.对象有他们知道的事(属性attributes)和他们可以做的事(行为或操作behaviors or operations).对象的属性的值决定了它的状态state.类Classes是对象的“蓝图”.一个类在一个单独的实体中封装了属性(数据)和行为(方法或函数).对象是类的实例instances.用例图用例图Use case diagrams描述了作为一个外部的观察者的视角对系统的印象.强调这个系统是什么而不是这个系统怎么工作.用例图与情节紧紧相关的.情节scenario是指当某个人与系统进行互动时发生的情况.下面是一个医院门诊部的情节.“一个病人打电话给门诊部预约一年一次的身体检查.接待员找出在预约记录本上找出最近的没有预约过的时间,并记上那个时间的预约记录.”用例Use case是为了完成一个工作或者达到一个目的的一系列情节的总和.角色actor是发动与这个工作有关的事件的人或者事情.角色简单的扮演着人或者对象的作用.下面的图是一个门诊部Make Appointment用例.角色是病人.角色与用例的联系是通讯联系communication association(或简称通讯communication)标准文档角色是人状的图标,用例是一个椭圆,通讯是连接角色和用例的线.一个用例图是角色,用例,和它们之间的联系的集合.我们已经把Make Appointment作为一个含有四个角色和四个用例的图的一部分.注意一个单独的用例可以有多个角色.用例图在三个领域很有作用.决定特征(需求).当系统已经分析好并且设计成型时,新的用例产生新的需求标准文档∙客户通讯.使用用例图很容易表示开发者与客户之间的联系.∙产生测试用例.一个用例的情节可能产生这些情节的一批测试用例.类图类图Class diagram通过显示出系统的类以及这些类之间的关系来表示系统.类图是静态的-它们显示出什么可以产生影响但不会告诉你什么时候产生影响.下面是一个顾客从零售商处预定商品的模型的类图.中心的类是Order.连接它的是购买货物的Customer和Payment.Payment有三种形式:Cash,Check,或者Credit.订单包括OrderDetails(line item),每个这种类都连着Item.标准文档UML类的符号是一个被划分成三块的方框:类名,属性,和操作.抽象类的名字,像Payment是斜体的.类之间的关系是连接线.类图有三种关系.关联association-表示两种类的实例间的关系.如果一个类的实例必须要用另一个类的实例才能完成工作时就要用关联.在图中,关联用两个类之间的连线表示.标准文档标准文档为了简单地表示出复杂的类图,可以把类组合成包packages.一个包是UML上有逻辑关系的元件的集合.下面这个图是是一个把类组合成包的一个商业模型.dependencies关系.如果另一个的包B改变可能会导致一个包A改变,则包A依赖包B.包是用一个在上方带有小标签的矩形表示的.包名写在标签上或者在矩形里面.点化线箭头表示依赖对象图Object diagrams用来表示类的实例.他们在解释复杂关系的细小问题时(特别是递归关系时)很有用.这个类图示一个大学的Department可以包括其他很多的Departments.标准文档这个对象图示上面类图的实例.用了很多具体的例子.UML中实例名带有下划线.只要意思清楚,类或实例名可以在对象图中被省略.标准文档每个类图的矩形对应了一个单独的实例.实例名称中所强调的UML图表.类或实例的名称可能是省略对象图表只要图的意义仍然是明确的.顺序图类图和对象图是静态模型的视图.交互图是动态的.他们描述了对象间的交互作用.顺序图将交互关系表示为一个二维图.纵向是时间轴,时间沿竖线向下延伸.横向轴代表了在协作中各独立对象的类元角色.类元角色用生命线表示.当对象存在时,角色用一条虚线表示,当对象的过程处于激活状态时,生命线是一个双道线.消息用从一个对象的生命线到另一个对象生命线的箭头表示.箭头以时间顺序在图中从上到下排列.标准文档协作图协作图也是互动的图表.他们像序列图一样也传递相同的信息,但他们不关心什么时候消息被传递,只关心对象的角色.在序列图中,对象的角色放在上面而消息则是连接线.标准文档对象角色矩形上标有类或对象名(或者都有).类名前面有个冒号(:).协作图的每个消息都有一个序列号.顶层消息的数字是1.同一个等级的消息(也就是同一个调用中的消息)有同样的数字前缀,再根据他们出现的顺序增加一个后缀1,2等等.状态图对象拥有行为和状态.对象的状态是由对象当前的行动和条件决定的.状态图statechart diagram显示出了对象可能的状态以及由状态改变而导致的转移.标准文档我们的模型例图建立了一个银行的在线登录系统.登录过程包括输入合法的密码和个人账号,再提交给系统验证信息.登录系统可以被划分为四种不重叠的状态:Getting SSN, Getting PIN, Validating, 以及 Rejecting.每个状态都有一套完整的转移transitions来决定状态的顺序.标准文档状态是用圆角矩形来表示的.转移则是使用带箭头的连线表示.触发转移的事件或者条件写在箭头的旁边.我们的图上有两个自转移.一个是在Getting SSN,另一个则在上Getting PIN.初始状态(黑色圆圈)是开始动作的虚拟开始.结束状态也是动作的虚拟结束.事件或条件触发动作时用(/动作)表示.当进入Validating状态时,对象并不等外部事件触发转移.取而代之,它产生一个动作.动作的结果决定了下一步的状态.活动图活动图activity diagram是一个很特别的流程图.活动图和状态图之间是有关系的.状态图把焦点集中在过程中的对象身上,而活动图则集中在一个单独过程动作流程.活动图告诉了我们活动之间的依赖关系.对我们的例子来说,我们使用如下的过程.“通过ATM来取钱.”这个活动有三个类Customer, ATM和 Bank.整个过程从黑色圆圈开始到黑白的同心圆结束.活动用圆角矩形表示.标准文档标准文档标准文档。
UML类关系图(泛化,实现,依赖,关联(聚合,组合))UML的构造快包含3种:(1) 事物(4种):结构事物,⾏为事物,分组事物,注释事物(2) 关系(4种):泛化关系,实现关系,依赖关系,关联关系(3) 图(10种):⽤例图,类图,对象图,包图,组件图,部署图,状态图,活动图,序列图,协作图事物是对模型中最具代表性的成分的抽象;关系把事物结合在⼀起;图聚集了相关的事物。
(2) 关系(4种)UML 中类与类, 类与接⼝, 接⼝与接⼝这间的关系有: 泛化(generalization) 关系, 关联(association)关系( 关联, 聚合, 合成), 依赖(dependency)关系,实现(realization)关系.泛化(generalization)关系是⼀个类(称为⼦类、⼦接⼝)继承另外的⼀个类(称为⽗类、⽗接⼝)的功能,并可以增加它⾃⼰的新功能的能⼒,继承是类与类或者接⼝与接⼝之间最常见的关系;在Java中此类关系通过关键字extends明确标识,在设计时⼀般没有争议性。
实现(realization)关系指的是⼀个class类实现interface接⼝(可以是多个)的功能;实现是类与接⼝之间最常见的关系;在Java中此类关系通过关键字implements明确标识,在设计时⼀般没有争议性;依赖(dependency)关系: 也是类与类之间的连接. 表⽰⼀个类依赖于另⼀个类的定义. 依赖关系总是单向的。
可以简单的理解,就是⼀个类A 使⽤到了另⼀个类B,⽽这种使⽤关系是具有偶然性的、、临时性的、⾮常弱的,但是B类的变化会影响到A;⽐如某⼈要过河,需要借⽤⼀条船,此时⼈与船之间的关系就是依赖;表现在代码层⾯,为类B作为参数被类A在某个method⽅法中使⽤。
(A use B)在java 中. 依赖关系体现为: 局部变量, ⽅法中的参数, 和对静态⽅法的调⽤.关联(association)关系:表⽰类与类之间的联接, 它使⼀个类知道另⼀个类的属性和⽅法.关联可以使⽤单箭头表⽰单向关联, 使⽤双箭头或不使⽤箭头表⽰双向关联, 不建议使⽤双向关联. 关联有两个端点, 在每个端点可以有⼀个基数, 表⽰这个关联的类可以有⼏个实例.常见的基数及含义:0..1:0 或1 个实例.0..*: 对实例的数⽬没有限制.1: 只能有⼀个实例.1..*: ⾄少有⼀个实例.他体现的是两个类、或者类与接⼝之间语义级别的⼀种强依赖关系,⽐如我和我的朋友;这种关系⽐依赖更强、不存在依赖关系的偶然性、关系也不是临时性的,⼀般是长期性的,⽽且双⽅的关系⼀般是平等的,表现在代码层⾯,为被关联类B以类属性的形式出现在关联类A中,也可能是关联类A引⽤了⼀个类型为被关联类B的全局变量;在java 语⾔中关联关系是使⽤实例变量实现的.关联关系还包括:聚合,组合关系。
UML对象图与类图的选择原则与对比分析详解UML(Unified Modeling Language)是一种用于软件开发过程中的标准建模语言,它提供了一套丰富的图形符号和规范,帮助开发人员更好地理解和描述软件系统的结构和行为。
在UML中,对象图和类图是两种常用的建模工具,它们各自有着不同的特点和适用场景。
本文将对UML对象图和类图进行选择原则和对比分析,帮助读者更好地理解它们的应用。
一、UML对象图UML对象图是描述系统中对象之间的静态关系的一种图形表示方式。
它主要用于展示系统中对象的实例以及它们之间的关系。
对象图通常用于详细描述系统的某个特定状态或者场景,它能够清晰地展示对象之间的交互和依赖关系。
对象图的主要特点是直观、具体,能够很好地展示对象的属性和方法。
它适用于需求分析和系统设计的初期阶段,帮助开发人员更好地理解系统的需求和设计方案。
对象图可以帮助开发人员发现系统中的潜在问题和矛盾,从而提前进行调整和优化。
然而,对象图的局限性在于它只能展示系统的某个特定状态或者场景,不能全面地描述系统的整体结构和行为。
因此,在系统设计的后期阶段,开发人员通常会使用类图来更全面地描述系统的结构和行为。
二、UML类图UML类图是描述系统中类之间的静态关系的一种图形表示方式。
它主要用于展示系统的整体结构和类之间的关系。
类图是UML中最常用的一种图形表示方式,它能够清晰地展示类的属性、方法和关联关系。
类图的主要特点是抽象、概括,能够很好地展示系统的整体结构和类之间的关系。
类图适用于系统的整体设计和架构描述,它能够帮助开发人员更好地理解系统的总体设计思路和模块划分。
与对象图相比,类图具有更高的抽象层次和更全面的描述能力。
它能够展示系统的整体结构和行为,帮助开发人员更好地理解和分析系统的复杂性。
因此,在系统设计的后期阶段,开发人员通常会使用类图作为主要的建模工具。
三、选择原则与对比分析在实际的软件开发过程中,开发人员需要根据具体的需求和场景选择合适的建模工具。
UML类图画法全程解析本节向⼤家介绍⼀下UML类图画法,主要包括UML类图元素和关系画法,希望通过本⽂的介绍,你对UML类图画法有⼀定的认识。
软件设计起步:UML类图画法学习设计模式,画UML类图是基础,通过UML类图,能更好地和⼤家交流,也能很容易就表达出⾃⼰的设计想法,它就好⽐普通话,是⼀种标准语⾔。
现在流⾏的主要⼯具有两种:RationalRose和MicrosoftVisio,这两种⼯具都⽐较易⽤,选择哪种⼯具就看个⼈的喜好了。
本⼈对Microsoft 的软件⽐较有好感,所以⾃然MicrosoftVisio2003是我的⾸选。
UML类图常⽤元素。
类:类是⼀种复杂的数据类型,它是将不同类型的数据和与这些数据相关的操作封装在⼀起的集合体。
CPerson是⼀个抽象类,它是不能被实例化的,⽽CFamily可以被实例化。
接⼝:接⼝是被调⽤者调⽤的⼀组操作⽅法。
其实CPerson也可以作为接⼝。
UML类图中常见的⼏种关系。
泛化(Generalization):⼀句话,就是继承的表⽰。
是is-a的关系。
依赖(Dependency):UML类图画法中依赖是⼀种使⽤关系,它说明⼀个事物规范的变化可能影响到使⽤它的另⼀个事务,但反之则不然。
依赖关系的表⽰法是虚线箭头,箭头尾部的元素依赖箭头头部的元素,是use-a的关系。
关联(Association):⽤于描述类与类之间的连接,是has-a的关系。
聚合(Aggregation):聚合是关联的特例。
如果类与类之间的关系具有“整体和局部”的特点,则把这样的关联称为聚合。
它往往有“包含”,“由……组成”的意思。
我这⾥举的都是平时UML类图画法常⽤的⼏种情况,当然UML还有很多知识我没有了解,⽐如关联就有许多种。
本节向⼤家介绍⼀下UML类图符号,只有掌握了UML符号的意义,你才能很好的使⽤,本节从⼋个⽅⾯向⼤家介绍UML类图符号,希望通过本节的学习你对UML类图符号有初步的认识。
UML类图解析1. 类类(Class)封装了数据和⾏为,是⾯向对象的重要组成部分,它是具有相同属性、操作、关系的对象集合的总称。
在系统中,每个类都具有⼀定的职责,职责指的是类要完成什么样的功能,要承担什么样的义务。
⼀个类可以有多种职责,设计得好的类⼀般只有⼀种职责。
在定义类的时候,将类的职责分解成为类的属性和操作(即⽅法)。
类的属性即类的数据职责,类的操作即类的⾏为职责。
设计类是⾯向对象设计中最重要的组成部分,也是最复杂和最耗时的部分。
类图(Class Diagram)使⽤出现在系统中的不同类来描述系统的静态结构,它⽤来描述不同的类以及它们之间的关系。
在系统分析与设计阶段,类通常可以分为三种,分别是实体类(Entity Class)、控制类(Control Class)和边界类(Boundary Class),下⾯对这三种类加以简要说明:(1) 实体类:实体类对应系统需求中的每个实体,它们通常需要保存在永久存储体中,⼀般使⽤数据库表或⽂件来记录,实体类既包括存储和传递数据的类,还包括操作数据的类。
实体类来源于需求说明中的名词,如学⽣、商品等。
(2) 控制类:控制类⽤于体现应⽤程序的执⾏逻辑,提供相应的业务操作,将控制类抽象出来可以降低界⾯和数据库之间的耦合度。
控制类⼀般是由动宾结构的短语(动词+名词)转化来的名词,如增加商品对应有⼀个商品增加类,注册对应有⼀个⽤户注册类等。
(3) 边界类:边界类⽤于对外部⽤户与系统之间的交互对象进⾏抽象,主要包括界⾯类,如对话框、窗⼝、菜单等。
在⾯向对象分析和设计的初级阶段,通常⾸先识别出实体类,绘制初始类图,此时的类图也可称为领域模型,包括实体类及其它们之间的相互关系。
2. 类的UML图⽰在UML中,类使⽤包含类名、属性和操作且带有分隔线的长⽅形来表⽰,如定义⼀个Employee类,它包含属性name、age和email,以及操作modifyInfo(),在UML类图中该类如图所⽰:1class Employee {2private String name;3private int age;4private String email;56public void modifyInfo() {7 ......在类图2中,操作method1的可见性为public(+),带⼊了⼀个Object类型的参数par,返回值为空(void);操作method2的可见性为protected(#),⽆参数,返回值为String类型;操作method3的可见性为private(-),包含两个参数,其中⼀个参数为int类型,另⼀个为int[]类型,返回值为int类型。
UML中对象图与类图的对比与选择在软件开发中,UML(统一建模语言)是一种常用的图形化建模工具,用于描述和设计软件系统的结构和行为。
其中,对象图和类图是两种常见的图形表示方式。
本文将对这两种图进行比较,并讨论在不同情况下的选择。
一、对象图对象图是一种表示系统中对象实例的图形化表示方式。
它展示了对象之间的关系和属性。
对象图通常用于描述系统的运行时状态,可以显示对象的属性值和方法的调用。
对象图的优点在于它能够直观地展示对象之间的关系,帮助开发人员更好地理解系统的运行时行为。
通过对象图,可以清晰地看到对象之间的交互和依赖关系,从而更好地设计和调整系统的结构。
然而,对象图也存在一些局限性。
首先,对象图通常只能展示系统的某个特定状态,无法全面地描述系统的整体结构。
其次,对象图的复杂度随着系统规模的增大而增加,可能会导致图形过于复杂,难以理解。
二、类图类图是一种表示系统中类和类之间关系的图形化表示方式。
它展示了类的属性、方法和关联关系。
类图通常用于描述系统的静态结构,可以显示类之间的继承、关联和依赖关系。
类图的优点在于它能够全面地描述系统的结构,包括类的属性、方法和关联关系。
通过类图,可以清晰地看到类之间的继承关系、关联关系和依赖关系,从而更好地设计和组织系统的结构。
然而,类图也存在一些局限性。
首先,类图无法展示系统的运行时行为,只能描述系统的静态结构。
其次,类图的复杂度也会随着系统规模的增大而增加,可能会导致图形过于复杂,难以理解。
三、选择对象图还是类图?在实际应用中,选择使用对象图还是类图应根据具体情况而定。
如果需要描述系统的运行时状态和对象之间的交互关系,那么对象图是一个更好的选择。
对象图可以帮助开发人员更好地理解系统的运行时行为,从而进行系统调整和优化。
如果需要描述系统的静态结构和类之间的关系,那么类图是一个更好的选择。
类图可以帮助开发人员更好地设计和组织系统的结构,从而提高系统的可维护性和可扩展性。
uml各种图例及说明(摘录)1、用例图描述角色以及角色与用例之间的连接关系。
说明的是谁要使用系统,以及他们使用该系统可以做些什么。
一个用例图包含了多个模型元素,如系统、参与者和用例,并且显示了这些元素之间的各种关系,如泛化、关联和依赖。
2、类图类图是描述系统中的类,以及各个类之间的关系的静态视图。
能够让我们在正确编写代码以前对系统有一个全面的认识。
类图是一种模型类型,确切的说,是一种静态模型类型。
3、对象图与类图极为相似,它是类图的实例,对象图显示类的多个对象实例,而不是实际的类。
它描述的不是类之间的关系,而是对象之间的关系。
4、活动图描述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。
能够演示出系统中哪些地方存在功能,以及这些功能和系统中其他组件的功能如何共同满足前面使用用例图建模的商务需求。
5、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。
可以捕获对象、子系统和系统的生命周期。
他们可以告知一个对象可以拥有的状态,并且事件(如消息的接收、时间的流逝、错误、条件变为真等)会怎么随着时间的推移来影响这些状态。
一个状态图应该连接到所有具有清晰的可标识状态和复杂行为的类;该图可以确定类的行为,以及该行为如何根据当前的状态变化,也可以展示哪些事件将会改变类的对象的状态。
状态图是对类图的补充。
6、序列图(顺序图)序列图是用来显示你的参与者如何以一系列顺序的步骤与系统的对象交互的模型。
顺序图可以用来展示对象之间是如何进行交互的。
顺序图将显示的重点放在消息序列上,即强调消息是如何在对象之间被发送和接收的。
7、协作图和序列图相似,显示对象间的动态合作关系。
可以看成是类图和顺序图的交集,协作图建模对象或者角色,以及它们彼此之间是如何通信的。
如果强调时间和顺序,则使用序列图;如果强调上下级关系,则选择协作图;这两种图合称为交互图。
8、构件图(组件图)描述代码构件的物理结构以及各种构建之间的依赖关系。