UML:统一建模语言(Unified Modeling Language)。在 UML 系统开发中有三个主要的模型:
以下主要总结开发过程中常用的类图和时序图,及类之间的各种关系。
类图
类图使用类来描述系统的静态结构,类图包含类和它们之间的关系,它描述系统内所声明的类,但它没有描述系统运行时类的行为。
在UML类图中,类一般由三部分组成:
类之间的关系
在 UML 类图中,用实线连接有关联的对象所对应的类。在实现关联关系时,通常将一个类的对象作为另一个类的属性。
单向关联
• 关联关系(Association) 是类与类之间最常用的一种关系,它是一种结构化关系,用于表示一类对象与另一类对象之间有联系。
• 在UML类图中,用实线连接有关联的对象所对应的类,在使用Java、C#和C++等编程语言实现关联关系时,通常将一个类的对象作为另一个类的属性。
• 在使用类图表示关联关系时可以在关联线上标注角色名。
类的关联关系可以是单向的,单向关联用带箭头的实线表示。
public class Customer
{
private Address address;
……
}
public class Address
{
……
}
双向关联
默认情况下,关联是双向的。
public class Customer
{
private Product[] products;
……
}
public class Product
{
private Customer customer;
……
}
自关联
在系统中可能会存在一些类的属性对象类型为该类本身,这种特殊的关联关系称为自关联。
重数性关联
重数性关联关系又称为多重性关联关系(Multiplicity),表示一个类的对象与另一个类的对象连接的个数。在 UML 中多重性关系可以直接在关联直线上增加一个数字表示与之对应的另一个类的对象的个数。
public class Form
{
private Button buttons[];
……
}
public class Button
{
…
}
表示方式 | 多重性说明 |
---|---|
1..1 | 表示另一个类的一个对象只与一个该类对象有关系 |
0..* | 表示另一个类的一个对象与零个或多个该类对象有关系 |
1..* | 表示另一个类的一个对象与一个或多个该类对象有关系 |
0..1 | 表示另一个类的一个对象没有或只与一个该类对象有关系 |
m..n | 表示另一个类的一个对象与最少m、最多n个该类对象有关系 (m<=n) |
聚合关系(Aggregation)表示一个整体与部分的关系。通常在定义一个整体类后,再去找出这个整体类的一些成员类,该整体类和成员类之间就形成了聚合关系。
在聚合关系中,成员类是整体类的一部分,即成员对象是整体对象的一部分,但是成员对象可以脱离整体对象独立存在。在 UML 中,聚合关系用带空心菱形的直线表示。
public class Car
{
private Engine engine;
public Car(Engine engine)
{
this.engine = engine;
}
public void setEngine(Engine engine)
{
this.engine = engine;
}
……
}
public class Engine
{
……
}
如:电话机包括一个话筒
电脑包括键盘、显示器,一台电脑可以和多个键盘、多个显示器搭配,确定键盘和显示器是可以和主机分开的,主机可以选择其他的键盘、显示器组成电脑;
1、聚合关系是关联关系的一种,是强的关联关系。
2、聚合是整体和部分之间的关系,例如汽车由引擎、轮胎以及其它零件组成。
3、聚合关系也是通过成员变量来实现的。但是,关联关系所涉及的两个类处在同一个层次上,而聚合关系中,两个类处于不同的层次上,一个代表整体,一个代表部分。
4、关联与聚合仅仅从Java或C++语法上是无法分辨的,必须考察所涉及的类之间的逻辑关系。
组合关系(Composition)也表示类之间整体和部分的关系,但是组合关系中部分和整体具有统一的生存期。一旦整体对象不存在,部分对象也将不存在,部分对象与整体对象之间具有同生共死的关系。
在组合关系中,成员类是整体类的一部分,而且整体类可以控制成员类的生命周期,即成员类的存在依赖于整体类。在UML中,组合关系用带实心菱形的直线表示。
public class Head
{
private Mouth mouth;
public Head()
{
mouth = new Mouth();
}
……
}
public class Mouth
{
……
}
如:公司和部门,部门是部分,公司是整体,公司A的财务部不可能和公司B的财务部对换,就是说,公司A不能和自己的财务部分开; 人与人的心脏.
1、合成关系是关联关系的一种,是比聚合关系还要强的关系。
2、它要求普通的聚合关系中代表整体的对象负责代表部分的对象的生命周期
依赖关系(Dependency)是一种使用关系,特定事物的改变有可能会影响到使用该事物的其他事物,在需要表示一个事物使用另一个事物时使用依赖关系。大多数情况下,依赖关系体现在某个类的方法使用另一个类的对象作为参数。
在UML中,依赖关系用带箭头的虚线表示,由依赖的一方指向被依赖的一方。
public class Driver
{
public void drive(Car car)
{
car.move();
}
……
}
依赖关系有如下三种情况:
1、A类是B类中的(某中方法的)局部变量;
2、A类是B类方法当中的一个参数;
3、A类向B类发送消息,从而影响B类发生变化;
1、依赖关系也是类与类之间的联结
2、依赖总是单向的。
3、依赖关系在Java或C++语言中体现为局部变量、方法的参数或者对静态方法的调用。
publicclassPerson
{
publicvoidbuy(Carcar)
{
...
}
}
泛化关系(Generalization):A是B和C的父类,B,C具有公共类(父类)A,说明A是B,C的一般化(概括,也称泛化)
• 泛化关系(Generalization)也就是继承关系,也称为“is-a-kind-of”关系,泛化关系用于描述父类与子类之间的关系,父类又称作基类或超类,子类又称作派生类。在UML中,泛 化关系用带空心三角形的直线来表示。
• 在代码实现时,使用面向对象的继承机制来实现泛化关系,如在Java语言中使用extends关键字、在C++/C#中使用冒号“:”来实现。
public class Person
{
protected String name;
protected int age;
public void move()
{
……
}
public void say()
{
……
}
}
public class Student extends Person
{
private String studentNo;
public void study()
{
……
}
}
在UML当中,对泛化关系有三个要求:
1、子类与父类应该完全一致,父类所具有的属性、操作,子类应该都有;
2、子类中除了与父类一致的信息以外,还包括额外的信息;
3、可以使用父类的实例的地方,也可以使用子类的实例;
实现关系(Implementation):是用来规定接口和实线接口的类或者构建结构的关系,接口是操作的集合,而这些操作就用于规定类或者构建的一种服务。
• 接口之间也可以有与类之间关系类似的继承关系和依赖关系,但是接口和类之间还存在一种实现关系(Realization),在这种关系中,类实现了接口,类中的操作实现了接口中所 声明的操作。在UML中,类与接口之间的实现关系用带空心三角形的虚线来表示。
public interface Vehicle
{
public void move();
}
public class Ship implements Vehicle
{
public void move()
{
……
}
}
public class Car implements Vehicle
{
public void move()
{
……
}
}
时序图用于表示对象之间的交互,重点表示对象之间发送消息的时间顺序。它以图形化的方式描述了在一个用例或操作的执行过程中对象如何通过消息相互交互,说明了消息如何在对象之间被发送和接收以及发送的顺序。时序图允许直观地表示出对象的生存期,在生存期内,对象可以对输入消息做出响应,还可以发送信息。
一个复杂的时序图可以划分为几个小块,每一个小块称为一个交互片段(Interaction Fragment)。每个交互片段由一个大方框包围,在方框左上角的间隔区内标注该交互片段的操作类型,该操作类型用操作符表示,常用的操作符包括:
alt:多条路径,条件为真时执行。
opt:任选,仅当条件为真时执行。
par:并行,每一片段都并发执行。
loop:循环,片段可多次执行。
开发过程中需要绘制类图和时序图,常用的软件有:StarUML,PowerDesigner 等,在线的有:ProcessOn。这里我最常用的是 StarUML,因为它颜值高~~~
类之间的关系
在绘制类之间的关系时,对应 UML 的工具如下图所示:
其中实现的关系,要达到带空心三角形的虚线表示,则不要使用这个 Interface Realization,而应该在 Composite Structure 目录下找到 Realization 的工具。
在绘制时序图的时候,会遇上选择,循环等复杂的表示,StarUML 可以利用组合片段来完成。
添加组合片段到时序图上:
如果有多条分支,则在右边菜单中,拷贝 Operand:
更改名字和操作类型,默认是seq,还有 alt,opt,loop 等。
填写不同分支的“guard” 信息(如双击左边对应分支的空白处,输入的[yes]和[no]),再处理对应的消息: