本節(jié)向大家介紹一下UML基礎(chǔ)與應(yīng)用，主要包括四方面的內(nèi)容，UML是面向?qū)ο箝_發(fā)中一種通用的圖形化建模語言，它定義良好、易于表達(dá)、功能強(qiáng)大且普遍適用。下面就讓我們一起來看一下關(guān)于UML的詳細(xì)介紹吧。

1.標(biāo)準(zhǔn)建模語言UML簡介

UML是面向?qū)ο箝_發(fā)中一種通用的圖形化建模語言，它定義良好、易于表達(dá)、功能強(qiáng)大且普遍適用。面向?qū)ο蟮姆治鲋饕诩訌?qiáng)對問題空間和系統(tǒng)任務(wù)的理解、改進(jìn)各方交流、與需求保持一致和支持軟件重用等4個方面表現(xiàn)出比其他系統(tǒng)分析方法更好的能力，成為主流的系統(tǒng)分析方法。

2.標(biāo)準(zhǔn)建模語言UML的內(nèi)容

　　首先,UML融合了Booch、OMT和OOSE方法中的基本概念,而且這些基本概念與其他面向?qū)ο蠹夹g(shù)中的基本概念大多相同,因而,UML必然成為這些方法以及其他方法的使用者樂于采用的一種簡單一致的建模語言;其次,UML不僅僅是上述方法的簡單匯合,而是在這些方法的基礎(chǔ)上廣泛征求意見,集眾家之長,幾經(jīng)修改而完成的,UML擴(kuò)展了現(xiàn)有方法的應(yīng)用范圍;第三,UML是標(biāo)準(zhǔn)的建模語言,而不是標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)過程。盡管UML的應(yīng)用必然以系統(tǒng)的開發(fā)過程為背景,但由于不同的組織和不同的應(yīng)用領(lǐng)域,需要采取不同的開發(fā)過程。

　　作為一種建模語言,UML的定義包括UML語義和UML表示法兩個部分。

　　(1)UML語義　描述基于UML的精確元模型定義。元模型為UML的所有元素在語法和語義上提供了簡單、一致、通用的定義性說明,使開發(fā)者能在語義上取得一致,消除了因人而異的***表達(dá)方法所造成的影響。此外UML還支持對元模型的擴(kuò)展定義。

　　(2)UML表示法　定義UML符號的表示法,為開發(fā)者或開發(fā)工具使用這些圖形符號和文本語法為系統(tǒng)建模提供了標(biāo)準(zhǔn)。這些圖形符號和文字所表達(dá)的是應(yīng)用級的模型,在語義上它是UML元模型的實(shí)例。

　　UML基礎(chǔ)與應(yīng)用中UML的內(nèi)容可以由下列五類圖(共9種圖形)來定義:

　  ◆***類是用例圖,從用戶角度描述系統(tǒng)功能,并指出各功能的操作者。

　　◆第二類是靜態(tài)圖(Staticdiagram),包括類圖、對象圖和包圖。其中類圖描述系統(tǒng)中類的靜態(tài)結(jié)構(gòu)。不僅定義系統(tǒng)中的類,表示類之間的聯(lián)系如關(guān)聯(lián)、依賴、聚合等,也包括類的內(nèi)部結(jié)構(gòu)(類的屬性和操作)。類圖描述的是一種靜態(tài)關(guān)系,在系統(tǒng)的整個生命周期都是有效的。對象圖是類圖的實(shí)例,幾乎使用與類圖完全相同的標(biāo)識。他們的不同點(diǎn)在于對象圖顯示類的多個對象實(shí)例,而不是實(shí)際的類。一個對象圖是類圖的一個實(shí)例。由于對象存在生命周期,因此對象圖只能在系統(tǒng)某一時間段存在。包由包或類組成,表示包與包之間的關(guān)系。包圖用于描述系統(tǒng)的分層結(jié)構(gòu)。

　　◆第三類是行為圖(Behaviordiagram),描述系統(tǒng)的動態(tài)模型和組成對象間的交互關(guān)系。其中狀態(tài)圖描述類的對象所有可能的狀態(tài)以及事件發(fā)生時狀態(tài)的轉(zhuǎn)移條件。通常,狀態(tài)圖是對類圖的補(bǔ)充。在實(shí)用上并不需要為所有的類畫狀態(tài)圖,僅為那些有多個狀態(tài)其行為受外界環(huán)境的影響并且發(fā)生改變的類畫狀態(tài)圖。而活動圖描述滿足用例要求所要進(jìn)行的活動以及活動間的約束關(guān)系,有利于識別并行活動。

　　◆第四類是交互圖(Interactivediagram),描述對象間的交互關(guān)系。其中順序圖顯示對象之間的動態(tài)合作關(guān)系,它強(qiáng)調(diào)對象之間消息發(fā)送的順序,同時顯示對象之間的交互;合作圖描述對象間的協(xié)作關(guān)系,合作圖跟順序圖相似,顯示對象間的動態(tài)合作關(guān)系。除顯示信息交換外,合作圖還顯示對象以及它們之間的關(guān)系。如果強(qiáng)調(diào)時間和順序,則使用順序圖;如果強(qiáng)調(diào)上下級關(guān)系,則選擇合作圖。這兩種圖合稱為交互圖。

　　◆第五類是實(shí)現(xiàn)圖(Implementationdiagram)。其中構(gòu)件圖描述代碼部件的物理結(jié)構(gòu)及各部件之間的依賴關(guān)系。一個部件可能是一個資源代碼部件、一個二進(jìn)制部件或一個可執(zhí)行部件。它包含邏輯類或?qū)崿F(xiàn)類的有關(guān)信息。部件圖有助于分析和理解部件之間的相互影響程度。

　　配置圖定義系統(tǒng)中軟硬件的物理體系結(jié)構(gòu)。它可以顯示實(shí)際的計算機(jī)和設(shè)備(用節(jié)點(diǎn)表示)以及它們之間的連接關(guān)系,也可顯示連接的類型及部件之間的依賴性。在節(jié)點(diǎn)內(nèi)部,放置可執(zhí)行部件和對象以顯示節(jié)點(diǎn)跟可執(zhí)行軟件單元的對應(yīng)關(guān)系。

　　從應(yīng)用的角度看,當(dāng)采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)設(shè)計系統(tǒng)時,首先是描述需求;其次根據(jù)需求建立系統(tǒng)的靜態(tài)模型,以構(gòu)造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu);第三步是描述系統(tǒng)的行為。其中在***步與第二步中所建立的模型都是靜態(tài)的,包括用例圖、類圖(包含包)、對象圖、組件圖和配置圖等五個圖形,是標(biāo)準(zhǔn)建模語言UML的靜態(tài)建模機(jī)制。其中第三步中所建立的模型或者可以執(zhí)行,或者表示執(zhí)行時的時序狀態(tài)或交互關(guān)系。它包括狀態(tài)圖、活動圖、順序圖和合作圖等四個圖形,是標(biāo)準(zhǔn)建模語言UML的動態(tài)建模機(jī)制。因此,標(biāo)準(zhǔn)建模語言UML的主要內(nèi)容也可以歸納為靜態(tài)建模機(jī)制和動態(tài)建模機(jī)制兩大類。

　　3.標(biāo)準(zhǔn)建模語言UML的主要特點(diǎn)

　　UML基礎(chǔ)與應(yīng)用中UML的主要特點(diǎn)，標(biāo)準(zhǔn)建模語言UML的主要特點(diǎn)可以歸結(jié)為三點(diǎn):

　　(1)UML統(tǒng)一了Booch、OMT和OOSE等方法中的基本概念。

　　(2)UML還吸取了面向?qū)ο蠹夹g(shù)領(lǐng)域中其他流派的長處,其中也包括非OO方法的影響。UML符號表示考慮了各種方法的圖形表示,刪掉了大量易引起混亂的、多余的和極少使用的符號,也添加了一些新符號。因此,在UML中匯入了面向?qū)ο箢I(lǐng)域中很多人的思想。這些思想并不是UML的開發(fā)者們發(fā)明的,而是開發(fā)者們依據(jù)***秀的OO方法和豐富的計算機(jī)科學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)綜合提煉而成的。

　　(3)UML在演變過程中還提出了一些新的概念。在UML標(biāo)準(zhǔn)中新加了模板(Stereotypes)、職責(zé)(Responsibilities)、擴(kuò)展機(jī)制(Extensibilitymechanisms)、線程(Threads)、過程(Processes)、分布式(Distribution)、并發(fā)(Concurrency)、模式(Patterns)、合作(Collaborations)、活動圖(Activitydiagram)等新概念,并清晰地區(qū)分類型(Type)、類(Class)和實(shí)例(Instance)、細(xì)化(Refinement)、接口(Interfaces)和組件(Components)等概念。

　　4.標(biāo)準(zhǔn)建模語言UML的應(yīng)用領(lǐng)域

　　我們來看一下UML基礎(chǔ)與應(yīng)用中UML的應(yīng)用領(lǐng)域。UML的目標(biāo)是以面向?qū)ο髨D的方式來描述任何類型的系統(tǒng)，具有很寬的應(yīng)用領(lǐng)域。其中最常用的是建立軟件系統(tǒng)的模型，但它同樣可以用于描述非軟件領(lǐng)域的系統(tǒng)，如機(jī)械系統(tǒng)、企業(yè)機(jī)構(gòu)或業(yè)務(wù)過程，以及處理復(fù)雜數(shù)據(jù)的信息系統(tǒng)、具有實(shí)時要求的工業(yè)系統(tǒng)或工業(yè)過程等。總之,UML是一個通用的標(biāo)準(zhǔn)建模語言，可以對任何具有靜態(tài)結(jié)構(gòu)和動態(tài)行為的系統(tǒng)進(jìn)行建模。此外,UML適用于系統(tǒng)開發(fā)過程中從需求規(guī)格描述到系統(tǒng)完成后測試的不同階段。在需求分析階段,可以用用例來捕獲用戶需求。通過用例建模,描述對系統(tǒng)感興趣的外部角色及其對系統(tǒng)(用例)的功能要求。分析階段主要關(guān)心問題域中的主要概念(如抽象、類和對象等)和機(jī)制,需要識別這些類以及它們相互間的關(guān)系,并用UML類圖來描述。

　　為實(shí)現(xiàn)用例,類之間需要協(xié)作,這可以用UML動態(tài)模型來描述。在分析階段,只對問題域的對象(現(xiàn)實(shí)世界的概念)建模,而不考慮定義軟件系統(tǒng)中技術(shù)細(xì)節(jié)的類(如處理用戶接口、數(shù)據(jù)庫、通訊和并行性等問題的類)。這些技術(shù)細(xì)節(jié)將在設(shè)計階段引入,因此設(shè)計階段為構(gòu)造階段提供更詳細(xì)的規(guī)格說明。編程(構(gòu)造)是一個獨(dú)立的階段,其任務(wù)是用面向?qū)ο缶幊陶Z言將來自設(shè)計階段的類轉(zhuǎn)換成實(shí)際的代碼。在用UML建立分析和設(shè)計模型時,應(yīng)盡量避免考慮把模型轉(zhuǎn)換成某種特定的編程語言。因?yàn)樵谠缙陔A段,模型僅僅是理解和分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的工具,過早考慮編碼問題十分不利于建立簡單正確的模型。

　　UML模型還可作為測試階段的依據(jù)。系統(tǒng)通常需要經(jīng)過單元測試、集成測試、系統(tǒng)測試和驗(yàn)收測試。不同的測試小組使用不同的UML圖作為測試依據(jù):單元測試使用類圖和類規(guī)格說明；集成測試使用部件圖和合作圖；系統(tǒng)測試使用用例圖來驗(yàn)證系統(tǒng)的行為，驗(yàn)收測試由用戶進(jìn)行，以驗(yàn)證系統(tǒng)測試的結(jié)果是否滿足在分析階段確定的需求。

　　總之，標(biāo)準(zhǔn)建模語言UML適用于以面向?qū)ο蠹夹g(shù)來描述任何類型的系統(tǒng)，而且適用于系統(tǒng)開發(fā)的不同階段，從需求規(guī)格描述直至系統(tǒng)完成后的測試和維護(hù)。本節(jié)關(guān)于UML基礎(chǔ)與應(yīng)用的相關(guān)內(nèi)容就介紹到這里。

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