系统分析与设计——UML图总结

一. 前言
期末考试之前，我复习系统分析与设计的时候对UML图做了一些知识汇总，现在放到博客上。如果有不对或不恰当的地方，欢迎各位指正。本文仅仅起记录作用，可随意转载，荣幸之至。
截图来自网络或是老师的PPT

二. 概述
· 系统模型的三个主要部分：

功能模型：从用户的角度来看，系统的功能。包括用例图等
对象模型：用对象表示系统的结构和子结构、属性、操作或关系等。包括类图
动态模型：表示系统的内部行为。包括顺序图、活动图、状态图等

· 行为图和交互图：

行为图包括：用例图、状态图、活动图和交互图。交互图又包括顺序图，协作图等。用一个树形结构来表示各种图的关系：

下面根据例子介绍主要的几种图。

三. 具体例子
· sequence diagram(顺序图)：
从左到右画出对象及其生命线，对象用矩形表示，生命线用虚线；
在生命线中嵌入的矩形，表示某一过程；对象之间用带箭头的线表示消息传递：

上图表示客户在银行取款的部分顺序图。客户插卡属于消息传递，用带箭头实线表示并在线上面注明行为；
返回的消息用带箭头虚线表示。同步消息和异步消息的区别如图所示。

如果消息传递受某个条件限制，将该条件用 [] 括起来；
表示if…else…结构，用Alt关键字标示(即alternative)，并将该结构用实线框括起来：

if…then…结构同上，区别在于关键字Alt改为Opt。
再放一个例子：电梯系统中，一个乘客在一楼呼叫电梯准备上六楼：

这个电梯系统的顺序图是我自己设计的，不一定很正确，但是可以参考画顺序图的规则。

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· state machine diagram(状态图)：
表示系统的各个对象的状态变化。状态用圆边矩形表示，状态之间用带箭头实线表示，实线上标注驱动状态改变的事件。
起始点(请忽略图中的文字)：

结束点：

异常终止点：

例子：仍然是电梯系统，一个乘客在一楼呼叫电梯准备上六楼，电梯的状态图：

历史状态：例如，洗衣机洗到一半突然断电，但是记录了历史状态，当通电后可以继续运行：

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· collaboration diagram(协作图)：
主要表示对象间的协作关系。对象用矩形表示，用带无箭头实线表示对象间有关系，实线上方用箭头表示消息的传递，注意这些消息要用序号标记。
下图为一个打印公司的协作图：

再例如，下图为一个安保系统的协作图，包括的对象有保安，操作台，火警传感器，安保传感器，窃贼：

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· use case diagram(用例图)：
表示系统的对象和用例。系统具有边界，对象用矩形表示，画在边界外；用例用椭圆表示，画在边界内。一个对象是一个用例的actor，则将它们连起来。
用例的关系：包含、扩展、泛化，包含和扩展都是虚线，而泛化是实线+三角，泛化的画法同对象图。扩展关系标注为extend，是带箭头的虚线，指向被扩展的用例。包含关系标注为include，也是带箭头的虚线，指向被包含的用例。
行为者和用例的连接是不需要文字说明的。


当用例图设计多个系统、多个对象，可以分开来画：

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· activity diagram(活动图)：
活动图是用例流，不使用对象、类等，但是对象也可以标注出来，要下划线，可用[]表示当前该对象的状态。
活动图的泳道：将用例按照功能或者对象分成几个部分，用实线隔开，状似泳道：

包括起始点、终止点(和状态图相同)，对操作流建模，当一个操作完成时，流立即转移到下一个操作。状态的自动转移使它区别于状态图。下例为“作者-出版社-印刷厂”的活动图：

分支(选择性转移)的画法(状态图的分支也是这样画)：

并发执行的画法：

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· component diagram(组件图)：
通常组件在运行时由一个或多个(对象)实现，具有比类图更高的抽象级别。组件图中所有的元素都是私有的。组件图之间通过接口相连，接口分为两种：一种用于访问其他组件(凸形)，一种提供给其他组件访问(凹形)。例如：

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· class diagram(类图)
类图是最常见的UML模型。包括类名、属性、方法三个部分：

类之间的关系有(根据关联强度从大到小)：泛化=实现，组合，聚合，关联，依赖。
类图分为分析类图和设计类图。我们一般先构思分析类图，再构思设计类图。两者的区别：
a.一个分析类可能被分解成一个或多个设计类或接口；
b.在分析阶段类图研究领域的概念，可以理解为从需求中获取，而在设计阶段类图重点描述类与类之间的接口；
c.分析类的三高：高于设计实现(不必理会复杂的设计要求比如系统框架)、高于语言实现(不必理会采用哪一种特性的语言来编写)、高于实现方式(不必考虑采用哪一种具体的实现方式)。

设计类应当：指明每个模块的指责、具有完整的属性和完全的描述(可见性、属性名、类型、默认值)、完整的实现方法(可见性、方法名、变量列表、属性、返回值)。例如：

分析类转为设计类：细化分析类(分析类的抽象更加细节化、增加新的属性以使类能够完整地实现)、将大的分析类拆分；细化分析关系：拆分出整体和部分(用组合或聚合连接)；注意标出数据结构的特点如indexed、sorted、set：

总之，当我们分析问题域的时候，我们一般用分析类图进行表示；当我们的分析已经成熟，考虑将它们具体地实现时，一般会借用设计类图。