本節(jié)和大家一起學(xué)習(xí)一下UML表示法，本文獻(xiàn)給出UML的可視化表示法，通過例子給出模型元素的圖形表示符號(hào).從系統(tǒng)模型這一級(jí)別上看，UML表示法由9種圖構(gòu)成，下面就讓我們一起看一下詳細(xì)介紹吧。

UML表示法參考文獻(xiàn)

　　本文獻(xiàn)給出UML的可視化表示法，通過例子給出模型元素的圖形表示符號(hào).從系統(tǒng)模型這一級(jí)別上看，UML表示法由9種圖構(gòu)成，它們是：
　　靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖（Static Structure Diagram），其中包括類圖（Class Diagram）和對(duì)象圖（Object Diagram）；
　　Use Case圖 （Use Case Diagram）；
　　順序圖（Sequence Diagram）；
　　協(xié)作圖（Collaboration Diagram）；
　　狀態(tài)圖（Statechart Diagram）；
　　活動(dòng)圖（Activity Diagram）；
　　實(shí)現(xiàn)圖（Implementation Diagram），其中包括成分圖（Component Diagram）和展開圖（Deployment Diagram）兩種圖.

　　盡管UML文件稱“UML表示法指南定義了表示法并提供了例子”，但確切的說(shuō)法應(yīng)該是：該文件對(duì)建模元素的表示法給出了一般的文字描述，其圖形的畫法是通過例子表現(xiàn)的，并沒有給出一般的圖示.本文大部分插圖是參照M.Fowler的著作［4］的作法從一般意義上給出的.
　　UML定義了一些在各種圖中常用的元素，例如String（串）、Name（名）、Label（標(biāo)簽）、Keyword（關(guān)鍵詞）、Expression（表達(dá)式）、Note（注釋條）等，并給出它們的表示符號(hào)，例如關(guān)鍵詞由一個(gè)被書名號(hào)括起的串表示，注釋條用一個(gè)折起一角的長(zhǎng)方形內(nèi)的正文表示.在各種圖中用來(lái)對(duì)一組模型元素打包的元素叫做“包”（Package），其表示法是用一個(gè)大的方框圍起這組元素，并在角上用一個(gè)小框給出包的名字.

　　此外，UML還定義了一些稱作“擴(kuò)充機(jī)制”的元素.這種元素可以附加到其它模型元素之上，將原有的建模元素特化成一種語(yǔ)義較特殊的新變種，或者表示出它們的某些細(xì)節(jié).這些元素可以起到對(duì)表示法進(jìn)行擴(kuò)充或細(xì)化的作用，它們是：
　　Constraint（約束）：約束是模型元素之間的一種語(yǔ)義關(guān)系，它說(shuō)明了某種條件和某些必須保持為真的命題.其表示法是在大括號(hào){ }之間用一種工具能識(shí)別的語(yǔ)言（如UML提供的OCL）寫出表示條件的正文串.
　　Comment（注釋）：注釋是寫在注釋條表示符號(hào)（折起一個(gè)角的長(zhǎng)方形）之內(nèi)的正文串.所使用的語(yǔ)言應(yīng)易于人的理解，不必考慮被工具理解.
　　Element Property（元素特征）：用來(lái)顯示模型元素的一些附帶特征，如屬性、關(guān)聯(lián)、目標(biāo)值等.其表示法是在大括號(hào){ }內(nèi)寫出形式為 關(guān)鍵詞=值 的正文串，多個(gè)串之間彼此用逗號(hào)隔開.
　　Stereotype（版式）：用來(lái)附加到其它模型元素之上，將原有的建模元素特化成一種語(yǔ)義較特殊的新變種.帶有版式的建模元素可看作原先建模元素的一個(gè)子類，它在屬性、關(guān)系等方面與原先的元素形式相同，但用途更為具體.板式是用書名號(hào)《》括起來(lái)的關(guān)鍵字表示的.上述概念的表示法如圖1所示.

　　以下分別介紹各種圖以及圖中用到的建模元素與UML表示法.
　　（1） 靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖

　　靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖包括類圖（class diagram）和對(duì)象圖（object diagram）.“類圖是靜態(tài)結(jié)構(gòu)模型的圖形化示圖.”“類圖是（靜態(tài)）聲明的模型元素集合.”關(guān)于對(duì)象圖，該文獻(xiàn)中說(shuō)道：“對(duì)象圖是實(shí)例的一種圖形，包括對(duì)象和數(shù)據(jù)的值，靜態(tài)的對(duì)象圖是類圖的一個(gè)實(shí)例；它顯示了在一個(gè)時(shí)間點(diǎn)上系統(tǒng)細(xì)節(jié)狀態(tài)的一個(gè)快照”.該文獻(xiàn)又指出：“對(duì)象圖的用處是很有限的”，“工具沒有必要支持獨(dú)立形式的對(duì)象圖.類圖能包括對(duì)象，一個(gè)有對(duì)象而沒有類的類圖便是一個(gè)‘對(duì)象圖’.不過這個(gè)術(shù)語(yǔ)對(duì)于刻畫在各種方式下可能達(dá)到的特殊用法還是有用的”. 靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖中用到的各種建模元素的表示法如圖2所示，以下分別加以介紹.
 　　
　　（2） Use Case圖

　　“use case圖用于表現(xiàn)活動(dòng)者與use case之間的關(guān)系.”“use case模型表現(xiàn)一個(gè)系統(tǒng)或一個(gè)類對(duì)于系統(tǒng)外部的交互者的功能.”UML定義了如下幾種構(gòu)成use case圖的元素(如圖3).
 　　Use Case：一個(gè)use case是一個(gè)系統(tǒng)或一個(gè)類提供的緊湊的功能單元，它是由系統(tǒng)與一個(gè)或多個(gè)外部交互者（即活動(dòng)者）之間交換的消息序列以及系統(tǒng)執(zhí)行的活動(dòng)共同體現(xiàn)的.
　　Actor（活動(dòng)者）：活動(dòng)者是直接與系統(tǒng)交互的外部對(duì)象所扮演的角色.
　　Use Case Relationship（use case關(guān)系），包括如下3種關(guān)系：communicates（通信），這是活動(dòng)者與use case之間僅有的關(guān)系，是活動(dòng)者對(duì)use case的參與；extends（延伸），從use case A到use case B的延伸關(guān)系表明B的實(shí)例（在延伸說(shuō)明的特殊條件下）可能包含了在A中說(shuō)明的行為；uses（使用）：從A到B的使用關(guān)系表明A的實(shí)例也包括了在B中說(shuō)明的行為.

　　（3） 順序圖

　　UML表示法中UML給出了兩種形式的交互圖（Interaction Diagram），一種叫順序圖，另一種叫協(xié)作圖.它們基于相同的基本信息但強(qiáng)調(diào)不同的方面.順序圖（Sequence Diagram）展示按時(shí)間順序排列出來(lái)的交互.特別是，它展示對(duì)象在其“生命線”上參加的交互和它們按時(shí)間順序交換的消息.它不展示對(duì)象之間的關(guān)系.順序圖所表示的交互是一組在對(duì)象之間為產(chǎn)生所要求的操作或結(jié)果而進(jìn)行合作時(shí)所交換的一組消息.順序圖有簡(jiǎn)單形式和詳細(xì)形式兩種畫法，后一種畫法與OOSE［3］等著作介紹的交互圖大體一致——在水平方向展示各個(gè)參加交互的對(duì)象，垂直方向表示時(shí)間；整個(gè)平面顯示各個(gè)對(duì)象之間進(jìn)行交互的時(shí)間及空間關(guān)系，順序圖如圖4所示.用于順序圖的建模元素有：

　　Object Lifeline（對(duì)象生命線）：一條垂直的虛線，用于展示對(duì)象在從創(chuàng)建到撤消的時(shí)間范圍內(nèi)所扮演的角色.
　　Activation（活動(dòng)期）：展示對(duì)象直接地或通過其下級(jí)過程執(zhí)行一個(gè)活動(dòng)的時(shí)間段.
　　Message（消息）：消息是對(duì)象之間的一次通信，用于傳送信息并期望發(fā)生某種活動(dòng).消息的接收是一種事件.
　　Transition Time（過渡時(shí)間）：消息發(fā)送或接收所用的時(shí)間.二者可能相同也可能不同.

　?。?） 協(xié)作圖

　　協(xié)作圖（Collaboration Diagram）是UML所說(shuō)的另一種交互圖，它表示在一些對(duì)象之間組織的操作和它們之間的鏈.與順序圖不同的是，協(xié)作圖表示的是對(duì)象角色之間的關(guān)系，而不表示時(shí)間順序.協(xié)作圖描繪了在特定上下文中一組相關(guān)對(duì)象之間的協(xié)作，以及這組對(duì)象為產(chǎn)生所要求的操作或結(jié)果而進(jìn)行協(xié)作時(shí)所交換的一組消息.協(xié)作圖的圖形表示以對(duì)象為結(jié)點(diǎn)，結(jié)點(diǎn)之間既有表示消息的箭頭連線，也有表示關(guān)聯(lián)的連線.消息連線有3種，分別表示調(diào)用、控制流和異步3種不同的消息，但仍有一些不能表示的情況，如阻塞（balking）和超時(shí)（time out）等，需要用一些進(jìn)一步擴(kuò)充的表示符號(hào).協(xié)作圖中使用的關(guān)聯(lián)符號(hào)也包括多種不同的端點(diǎn)情況，如qualifier和composition等等.

　　UML表示法指南為協(xié)作圖定義的概念或建模元素有：Collaboration（協(xié)作）、Collaboration Content（協(xié)作內(nèi)容）、Interaction（交互）、Pattern Structure（模式結(jié)構(gòu)）、Collaboration Role（協(xié)作角色）、Multiobject（多對(duì)象）、Active Object（主動(dòng)對(duì)象）、Message Flows（消息流）、Creation/Destruction Markers（創(chuàng)建/折構(gòu)標(biāo)記），這里不再一一介紹.

　?。?） 狀態(tài)圖

　　狀態(tài)圖（Statechart Diagram）在UML中也稱作狀態(tài)機(jī)，它表現(xiàn)一個(gè)對(duì)象或一個(gè)交互在整個(gè)生存期內(nèi)接受剌激時(shí)的狀態(tài)序列以及它的反應(yīng)與活動(dòng).它附屬于一個(gè)類或一個(gè)方法.建立狀態(tài)圖所用的建模元素有：State（狀態(tài)）、Composite State（復(fù)合狀態(tài)）、Substate（子狀態(tài)）、Event（事件）、Simple Transition（簡(jiǎn)單轉(zhuǎn)換）、Complex Transition（復(fù)雜轉(zhuǎn)換）、Nested State（嵌套狀態(tài)）、Sending Message（發(fā)送消息）、Internal Transition（內(nèi)部轉(zhuǎn)換）等.狀態(tài)圖及其有關(guān)元素的表示法和現(xiàn)有的大部分OOA／OOD方法大同小異，這些不再詳述.

　?。?） 活動(dòng)圖

　　活動(dòng)圖（Activity Diagram）是狀態(tài)圖的變種，它的狀態(tài)表示操作所執(zhí)行的活動(dòng)（activity），其轉(zhuǎn)換（transition）是由操作的完成而觸發(fā)的.它表示了一個(gè)過程本身的狀態(tài)機(jī)，過程是對(duì)類中一個(gè)操作的實(shí)現(xiàn).構(gòu)成活動(dòng)圖的元素有：Action State（活動(dòng)狀態(tài)）、Decision（判斷）、Swimlane（泳道，在圖中畫出來(lái)就象游泳池中的泳道，把各個(gè)活動(dòng)組放在不同的泳道中以便更加清晰）、Action-Object Flow Relationship（活動(dòng)-對(duì)象流關(guān)系，表示一個(gè)活動(dòng)與有關(guān)對(duì)象之間的消息和輸入/輸出關(guān)系）、Control Icon（控制圖符，表示信號(hào)的發(fā)送與接收）等.

　?。?） 實(shí)現(xiàn)圖
　　UML表示法中實(shí)現(xiàn)圖（Implementation Diagram）表現(xiàn)實(shí)現(xiàn)方面的問題，包括源代碼結(jié)構(gòu)和運(yùn)行時(shí)的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu).實(shí)現(xiàn)圖分為兩種，一種是表示代碼自身結(jié)構(gòu)的成分圖，另一種是表示運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的展開圖.
　　成分圖（Component Diagram）表示源代碼、二進(jìn)制代碼及可執(zhí)行代碼等軟件成分之間的依賴關(guān)系.各種軟件模塊在圖中用成分（component）結(jié)點(diǎn)表示，它們之間的各種依賴關(guān)系（如編譯、界面、調(diào)用等）用不同的箭頭相連.
　　展開圖（Deployment Diagram）表示運(yùn)行時(shí)處理元素的配置以及依賴這些配置的軟件成分、進(jìn)程和對(duì)象.圖的結(jié)點(diǎn)內(nèi)可包含若干成分或?qū)ο?，成分之間的箭頭表示一個(gè)成分使用另一個(gè)成分的服務(wù).
　　為構(gòu)造實(shí)現(xiàn)圖而定義的元素及圖形表示有Node（結(jié)點(diǎn)）和Component（成分）.同時(shí)UML規(guī)定了在一個(gè)對(duì)象內(nèi)部定位其它成分和對(duì)象的畫法.

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