项目管理理论与实践教学——UML应用.docx

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1、工程管理理论与实践教学一一UML应用本篇文章介绍UML的相关知识。参考UML从入门到精通一、UML综述1. UML简介统一建模语言（UML）是一个通用的可视化建模语言，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。UML描述了一个系统的静态结构和动态行为。UML将系 统描述为一些离散的相互作用的对象并最终为外部用户提供 一定功能的模型结构。静态结构定义了系统中重要对象的属 性和操作以及这些对象之间的相互关系。动态行为定义了对 象的时间特性和对象为完成目标而相互进行通信的机制。从 不同但相互联系的角度对系统建立的模型可用于不同的目 的。UML不是一门程序设计语言，但可以使用代

2、码生成器工具 将U M L模型转换为多种程序设计语言代码，或使用反向生 成工具将程序源代码转换为UMLo2. UML的目标UML语言的开发有多个目标。首先，最重要的目标是使U M L 成为一个通用的建模语言，可供所有建模者使用。其次，我 们希望UML尽可能地采用源自OMT Booch, Objectory及其他 主要方法的表示法，即使它能够很好地支持设计工作，如封 装、分块、记录模型构造思路。此外，我们希望UML能准确 表达当前软件开发中的热点问题，比方大规模、分布、并 发、方式和团体开发等。二、模型的性质与用途协作图是一种类图，它包含类元角色和关联角色，而不仅仅 是类元和关联。可以将对象标识

3、成四个组：存在于整个交互 作用中的对象；在交互作用中创立的对象（使用约束 n e w ）；在交互作用中销毁的对象（使用约束 d e s t r o y e d ）；在交互作用中创立并销毁的对象（使用约束 t ransient）。设计时可以首先表示操作开始时可 得的对象和连接，然后决定控制如何流向图中正确的对象去 实现操作。九、物理视图.概述系统模型的大局部内容反映了系统的逻辑和设计方面的信 息，并且独立于系统的最终实现单元。然而，为了可重用性 和可操作性的目的，系统实现方面的信息也很重要。UML使用 两种视图来表示实现单元：实现视图和部署视图。实现视图 将系统中可重用的块包装成具有可替代性的物

4、理单元，这些 单元被称为构件。部署视图表示运行时的计算资源（如计算 机及它们之间的连接）的物理布置。1 .构件组件用一个长方形表示，长方形的一边有两个小长方形, 可以用实线与表示组件接口的圆相连。构件图表示了构件之间的依赖关系。每个构件实现（支持） 一些接口，并使用另一些接口。如果构件间的依赖关系与接 口有关，那么构件可以被具有同样接口的其他构件替代。（构件图）.节点节点是表示计算资源的运行时的物理对象，通常具有内存和 处理能力。节点可能具有用来区分各种资源的构造型，如CP U、设备和内存等。节点可以包含对象和构件实例。（部署 图） 十、模型管理视图1.概述任何一个大系统都必须分成几个小单元，

5、这样人们一次只 能处理有限的信息，而单独处理这些信息的工作组之间是不 会互相干扰的。模型管理由包和包之间的依赖关系组成。2.包模型的一局部，模型的每一局部必须属于某个包。建模 鸿？产模尸的内容分配到包中。但是为了使其能够工作， ?受冬、须遵循一些合理的原那么，如公用规那么、紧密耦合的实 翳勺公了观点等。U M L对如何组包并不强制使用什么规那么 但7C良好的解组会很大地增强模型的可维护性。3.包间的依赖关系十一、扩展机制1.概述UMLg供了几种扩展机制。包括约束、标记值和构造型。一定 要记住扩展是违反UML的标准形式的，并且使用它们会导致 I慧典在整扩展机制之前，建模者应该仔细权衡它的 好处和

6、代价，特别是当现有机制能够合理工作时2.约束约束用大括弧内的字符串表达式表示。约束可以附加在表元 素、依赖关系或注释上。3 .标记值标记值是一对字符串一一个标记字符串和一个值字符串一存 储着有关元素的一些信息。标记值用字符串表示，字符串有 标记名、等号和值。它们被规那么地放置在大括弧内。4 .构造型构造是在已定义的模型元素的基础上构造的新的模型元 素。结构的信息内容和形式与现有的基本模型元素相同，但 意义和用途不同。1 .什么是模型软件系统的模型用建模语言来表达，如UML。模型包含语义信 息和表示法，可以采取图形和文字等多种不同形式。建立模 型的目的是因为在某些用途中模型使用起来比操纵实物更容

7、 易和方便。2 .模型的用途软件的不同模型可以捕获关于软件的应用领域、使用方 法、度量方法和构建模式的需求信息。在编写程序代码之 前，软件系统的模型可以帮助软件开发人员方便地研究各种 软件体系结构和设计方案。一类软件模型可以解释系统的外 部行为和系统中与现实世界相对应的相关信息，另一类模型 可以展示系统中的类和实现系统外部行为特征所需的内部操 作。有许多方法可以实现这些行为。使用软件系统的模型， 可以得到类声明、过程体、用户界面、数据库、合法使用说 明、配置草案，以及与其他单位的技术竞赛比拟。软件使用 视图来组织信息:静态结构视图、状态机视图、交互视图、反 映需求的视图等等。三、UML初览本章

8、使用的例子是计算机管理的剧院售票系统。1 . UML视图在顶层，视图分为三个视图域:结构分类、动态行为和模 型管理。UML视图和图不同视图元素间的局部关系、静态视图1.概述静态视图是UML的基础。模型中静态视图的元素是应用中有 意义的概念，这些概念包括真实世界中的概念、抽象的概 念、实现方面的概念和计算机领域的概念，即系统中的各种概念。静态视图说明了对象的结构。向对象的系统将数据结构和行为特征统一到一个独立的对象结构中。静态视图包括所 有传统的数据结构思想，以及数据操作的组织。而数据操作 可以量化为类。静态视图将行为实体描述成离散的模型元素，但是不包括它 们动态行为的细节。静态视图将这些行为实

9、体看作是将被类 所指定、拥有并使用的物体。静态视图中的关键元素是类元素及其关系。类是描述事物 的建模元素。有几个类，包括类、接口和数据类型。其他 类，包括用例和信号，表达了关于行为的东西。目的隐藏在 子系统、组件和节点等元素之后。对象是从建模者理解和构造的系统中别离出来的离散单元。它是类的实例一即，它是一个其结构和行为都由类来描述的 具有身份的个体。对象是一个可识别的状态，该状态的行为 能被激发。类元之间的关系有关联、泛化及各种不同的依赖关系，包括 实现和使用关系。2 .类元.关系类之间的关系包括关联、泛化、流和各种形式的依赖，包 括实现和使用。关联关系描述了给定类的单独对象之间语义上的连接。

10、关联 提供了不同类间对象可以相互作用的连接。其余的关系涉及 到类元自身的描述，而不是它们的实例。泛化关系将父类（超类）与更具体的子类（子类）连接起来。泛化有利于类元素的描述，可以防止不必要的声明。每个声 明都需要添加从其父类继承的描述。继承机制使用泛化关系 的附加描述来构造完整的类元素描述。泛化和继承允许不同 的类共享属性、操作和它们的公共关系，而不需要重复解 释。实现关系将描述与实现联系起来。接口是行为的描述而不 是实现，而类包含实现的结构。一个或多个类可以实现一个 接口，每个类实现接口中的操作。关系以连续的方式连接一个对象的两个版本。它表示对象 的值、状态和位置的变换。关系可以在一个交互中

11、连接类元 素的角色。流的类型包括变成（同一对象的不同版本）和复制 （从现有对象创立新对象）。依赖关系将行为和实现与影响其他类的类联系起来。除了实 现关系以外，还有好几种依赖关系，包括跟踪关系（不同模 型中元素之间的一种松散连接）、精化关系（两个不同层次 意义之间的一种映射）、使用关系（在模型中需要另一个元 素的存在）、绑定关系（为模板参数指定值）。使用依赖 关系经常被用来表示具体实现间的关系，如代码层实现关 系。在概括模型的组织单元，例如包时，依赖关系很有用, 它在其上显示了系统的构架。例如编译方面的约束可通过依 赖关系来表示。4.关联如果同一个类在关联中出现不止一次，单个对象可以与其 自身相

12、关联。一个类的关联的任何一个连接点都叫做关联端，这个类的 很多信息都附加在它的端点上。关联具有名称（角色名）和可 见性的特征，最重要的特征是多重性，即一个类的多个实例 与另一个类的一个实例相关。如果一个关联既是类又是关联，即它是一个关联类，那么这 个关联可以有它自己的属性。如果一个关联属性在一组相关对象中是唯一的，它就是一 个限定符，限定符是一个值，用于从关联的一组相关对象中 标识唯一的对象。聚集和组成。聚集表示局部与整体关系的关联，它用端点带 有空菱形的线段表示，空菱形与聚集类相连接。组成是更强 形式的关联，整体有管理局部的特有的职责，它用一个实菱 形物附在组成端表示。5.泛化泛化关系是类元

13、的一般描述和具体描述之间的关系,泛化关系是类元的一般描述和具体描述之间的关系,具体描述建立在一般描述的基础之上，并对其进行了扩展。泛化用 从子指向父的箭头表示，指向父的是一个空三角形。泛化的用途。泛化有两个用途。第一个用途是用来定义以下 情况：当一个变量（如参数或过程变量）被声明承载某个给 定类的值时，可使用类（或其他元素）的实例作为值，这被 称作可替代性原那么（由Barbara Liskov提出）；泛化的另一 个用途是在共享祖先所定义的成分的前提下允许它自身定义 增加的描述，这被称作继承。继承是一种机制，通过该机制 类的对象的描述从类及其祖先的声明局部聚集起来。继承允 许描述的共享局部只被声

14、明一次而可以被许多类所共享，而 不是在每个类中重复声明并使用它，这种共享机制减小了模 型的规模。6 .实现关系将一个模型元素（比方一个类）与另一个模型元素（比 如一个接口）连接起来，其中接口只是行为的描述，而不是结 构或实现。实现由带有闭合空箭头的虚线表示。7 .依赖表示两个或多个依赖模型元素之间的语义关系。根据这个 定义，联想和概括是依存关系，但它们有更特殊的语义，所 以它们有自己的名称和详细的语义。依赖用一个从客户指向提供者的虚箭头表示：8 .约束约束用大括弧内的文字表达式来表示，可以使用形式语言或 自然语言。文字字符串可以写成注释或附加在依赖关系的箭 头旁。五、用例视图：n. Ivu y

15、-L.当用例视图在外部用户前出现时，它捕获到系统、子系统或 类的行为。它将系统功能划分成对参与者（即系统的理想用户） 有用的需求。而交互功能局部被称作用例。用例使用系统与 一个或多个参与者之间的一系列消息来描述系统中的交互作 用。参与者可以是人，也可以是外部计算机系统和外部进程。2.参与者参与者是与系统、子系统或类发生交互作用的外部用户、进 程或其他系统的理想化概念。每个参与者可以参与一个或多 个用例。参与者可以是人、另一个计算机系统或一些可运行 的进程。3.用例用例是外部可见的一个系统功能单元，这些功能由系统单元 所提供，并通过一系列系统单元与一个或多个参与者之间交 换的消息所表达。用例除了

16、与其参与者发生关联外，还可以 参与系统中的多个关系： 一个用例也可以被定义为基用例的增量扩展，这叫做扩展关 系。同一个基用例的几个扩展用例可以在一起应用。基用例 的扩展增加了原有的语义，此时是基用例而不是扩展用例被 作为例子使用。包含和扩展关系可以用含有关键字i n c 1 u d e和e x t e n d的带箭头的虚线表示。包括用例关系箭头指向被 包含的用例，扩展关系箭头指向被扩展的用例。一个用例也可以被明确地列为一个或多个子用例，这被称 为用例泛化。当父用例可以使用时，任何子用例也可以使 用。泛化与其他泛化关系的表示相同，有一个三角形箭头从 子用例指向父用例。六、状态机视图1.概述状态机

17、视图通过对类对象的生存周期建立模型来描述对象随 时间变化的动态行为。状态是给定类的对象的一组属性值， 这组属性值对所发生的事件具有相同性质的反响。状态机用于描述类的行为，但它们也描述用例、协作和方法的动态行 为。2 .状态机状态机是显示状态和状态转换的图表。通常，一个状态机 附加在一个类上，描述一个类的实例对一个事件的反响。状 态机也可以附加到操作、用例以及协作中，并描述它们的执 行过程。3 .事件事件是发生在时间和空间上的一点的值得注意的事情。它在 时间上的一点发生，没有持续时间。如果某一事情的发生造 成了影响，那么在状态机模型中它是一个事件。4 .状态状态描述了类对象生命周期中的一个时间段

18、。可以用另外 三种方式来解释:一组在某些方面具有相似性质的对象值；对 象等待某些事件发生的一段时间；对象执行连续活动的一段 时间。状态由圆角矩形表示。5 .转换行动。当引起转换时，执行其相应的动作。动作是原子 的，通常是一个短的计算过程，通常是一个赋值操作或算术 计算。6 .组成状态一个简单的状态没有子结构，只有一组转换和可能的进入 和退出动作。组合是一种被分解成连续或并发子状态的状七、活动视图1.概述活动图是一种特殊形式的状态机，用于对计算流程和工作流 程建模。活动图中的状态表示计算过程中所处的各种状态, 而不是普通对象的状态。2.活动图活动图是活动视图的表示法。莱恩。根据职责组织模型中的活

19、动通常很有用。对象流。 活动图可以表示一个对象的价值流和控制流。对象的流状态 指示活动中的输入或输出对象。如以下图：八、交互视图.概述对象间的相互作用表达了对象的行为。这种相互作用可以描 述成两种互补的方式，一种以独立的对象为中心进行考察， 另一种以互相作用的一组对象为中心进行考察。1 .顺序图该图将交互表示为二维图。是垂直时间轴，时间沿着垂直 线向下延伸。横轴代表协作中每个独立对象的角色。元角色 由生命线表示。对象存在时，角色用虚线表示；当一个对象 的进程处于活动状态时，生命线是一条双向线。消息由从一 个对象的生命线到另一个对象的生命线的箭头表示。箭头在 图中按时间顺序从上到下排列。2 .协作图