UML

UML(Unified Modeling Language) 统一建模语言，是面向对象软件的标准化建模语言。

UML 词汇表包含 3 种结构块：事物、关系和图。事物是对模型中最具有代表性的成分的抽象；关系把事物结合在一起；图汇聚了相关的事物。

事物

UML 中有 4 种事物：结构事物、行为事物、分组事物和注释事物。

结构事物

结构事物（structural thing），结构事物是 UML 模型中的名词。它们通常是模型的静态部分，描述了概念或物理元素。结构事物包括类（class）、接口（interface）、协作（collaboration）、用例（use case）、主动类（active class）、构件（component）和结点（node）。

1. 类 class

   一个定义了属性和方法的对象。

2. 接口 interface

   类或者组件的服务函数集合。图形表示：

   

3. 协作 Collaboration

   一个大的行为或者行为模式。图形表示：

   

4. 用例 Use Case

   系统执行的一系列动作，并产生一个可观察的结果。图形表示：

   

5. 主动类 Active Class

   跟类类似，表示与其他行为并发的行为。图形表示：

   

6. 组件 Component

   系统实现的部分接口的物理或可替换的部分。图形表示：

   

7. 结点 Node

   运行时存在的物理元素，表示资源。图形表示：

   

行为事物

行为事物（behavior thing）是 UML 模型的动态部分。它们是模型中的动词，描述了跨越时间和空间的行为。常见的行为事物包括交互（interaction）和状态机（satet machine）。

1. 交互 Interaction

   由一组消息组成的行为，这些消息在特定的上下文中对象之间交换特定的目的。

   

2. 状态 State-Machine

   规定了对象或交互在其生命周期内的状态。

   

分组事物

分组事物（grouping thing）是 UML 模型的组织部分，是一些由模型分解成的“盒子”。在所有的分组事物中，最主要的分组事物是包（package）。包的图形表示：

注释事物

注释事物是 UML 模型的解释部分。这些解释事物用来描述，说明模型上的任何元素。

注解（note）是一种主要的注释事物，依附于一个元素或一组元素之上，对它进行约束或解释的简单符号。注解的图形表示：

关系

UML 中有 4 种关系：依赖、关联、泛化和实现。

依赖

依赖（dependency）是两个事物间的语义关系，其中一个事物（独立事物）发生变化会影响另一个事物（依赖事物）的语义。

关联

关联（assocation）是一种结构关系，它描述了一组链，链是对象之间的连接。

聚合（aggregation）是一种特殊的关联，它描述了整体与个体之间的结构关系。

组合（composition）表示整体与个体之间的关系，是比聚合还强的关联关系，个体不能脱离整体对象而单独存在。

泛化

泛化（generalization）是一种特殊/一般关系，特殊元素（子元素）的对象可替换一般元素（父元素）的对象。用这种方法，子元素共享了父元素的结构和行为。

实现

实现（realization）是类元之间的语义关系，其中一个类元素指定了由另一个类元保证执行的契约。

在两种情况下会使用实现关系：一种是在接口和实现它们之间的类或构件之间；另一种是在用例和实现它们的协作之间。

图

图（diagram）是一组元素的图形表示，大多数情况下把图画成顶点（事物）和弧（关系）的连通图。

UML 2.0 提供了 13 种图，分别是类图，对象图，用例图，序列图，通信图，状态图，活动图，构件图，部署图，组合结构图，包图，交互概览图和计时图。

其中序列图、通信图、交互概念图和计时图均被称为交互图。

类图

类图（class diagram）展现了一组对象、接口、协作和它们之间的关系。

类图通常包括以下内容：

1. 类
2. 接口
3. 协作
4. 依赖、泛化和关联关系

类图的多重度：

1：表示一个集合中的一个对象对应另一个集合中一个对象。
0..*：表示一个集合中的一个对象对应另一个集合中的0个或多个对象。
1..*：表示一个集合中的一个对象对应另一个集合中一个或多个对象。
*：表示一个集合中的一个对象对应另一个集合中的多个对象。

指定类成员的可见性，可以使用符号放在成员名称之前，可选的有：

• + Public
• - Private
• # Protected
• ~ Package/Internal

对象图

对象图（object diagram）展现了某一时刻一组对象以及他们之间的关系，描述了在类图中所建立的事物的实例的静态快照。对象图一般包括对象和链。

用例图

用例图（use case diagram）展现了一组用例、参与者（Actor）以及它们之间的关系。包括以下内容：

1. 用例
2. 参与者
3. 用例之间的扩展关系（«extend»）和包含关系（«include»），参与者和用例之间的关联关系，用例与用例以及参与者与参与者此间的泛化关系。

• 包含关系：一个用例包含了另一个用例，基本用例 --<<include>>--> 被包含用例。如 删除图书 --<<include>>--> 查询图书。
• 扩展关系：用例的特殊情况或可选情况，基本用例 <--<<extend>>-- 扩展用例。注意扩展关系是扩展用例指向基本用例。

交互图

交互图表现为序列图，通信图，交互概览图和时序图。交互图一般包含对象、链和消息。

序列图是强调消息时间顺序的交互图；通信图是强调接收和发送消息的对象的结构组织的交互图；交互概览图是强调控制流的交互图。

1. 序列图

   序列图（sequence diagram）是场景的图形化表示，描述了以时间顺序组织的对象之间的交互活动。

   序列图不同于通信图的两个特征：a. 序列图有对象生命线。b. 序列图有控制焦点。

2. 通信图

   通信图（communication diagram）强调接受消息的对象的结构组织，也被称为协作图。

   通信图不同于序列图的两个特征：a. 通信图有路径。b. 通信图有顺序号。

3. 交互概览图

   交互概览图（Interaction Overview Diagram）是活动图的变体，描述业务过程中的控制流概览，软件过程中的详细逻辑概览以及多个图进行连接，抽象掉消息和生命线。

4. 计时图

   计时图（Timing Diagram）关注沿着线性时间轴，生命线内部和生命线之间的条件改变。

状态图

状态图（state diagram）展现了一个状态机，它由状态、转换、事件和活动组成。状态图关注系统的动态视图，对于接口、类和协作的行为建模尤为重要，强调对象行为的事件顺序。

状态图通常包括简单状态和组合状态、转换（事件和动作）。

活动图

活动图（activity diagram）它展现了在系统内从一个活动到另一个活动的流程。活动图专注于系统的动态视图，它对于系统的功能建模特别重要，并强调对象间的控制流程。

活动图一般包括活动状态和动作状态、转换和对象。

构件图

构件图（component diagram）展现了一组构件之间的组织和依赖。通常吧构件映射为一个或多个类、接口或协作。

组合结构图

组合结构图（composite structure diagram）用于描述一个分类器（如类，协作，用例）的内部结构，分类器与系统中其他组成部分之间的交互端口，展示一组相互写作的实例如何完成特定的任务。

部署图

部署图（deployment diagram）是用来对面向对象系统的物理方面的建模的方法，展现了运行时处理节点以及其中构件的配置。

包图

包图（package diagram）是用于把模型本身组织成层次结构的通用机制，不能执行，展现由模型本身分解而成的组织但愿以及其间的依赖关系。

参考链接

• 《软件设计师教程》
• UAH: UML