UML

★ 什么是UML,我怎么没听说过？

没听说过？很正常啊，不过现在您可得记牢了，因为据专家估计，在世界范围内，至少在十年内，UML将成为面向对象技术领域内占主导地位的标准建模语言。

总 的来说，UML( Unified Modeling Language )是一种定义良好，易于表达，功能强大且普遍实用的建模语言。（呵呵，头衔太多）它溶入了软件工程领域的新思想、新方法和新技术。它不仅可以支持面向对象 的分析与设计，更重要的是能够有力地支持从需求分析开始的软件开发的全过程。需要说明的是，UML是一种建模语言，而不是一种方法！

★ 为什么要使用UML?

软 件开发的过程犹如雕琢一件工艺品，由无形到有形，由粗到细。我们知道，随着计算机应用的飞速发展，软件的复杂程度不断提高，源代码的规模越来越大，项目失 败的可能性也相应增加。在长期的研究与实践中，人们越来越深刻地认识到，建立简明准确的表示模型是把握复杂系统的关键。模型是对事物的一种抽象，人们常常 在正式建造实物之前，首先建立一个简化的模型，以便更透彻地了解它的本质，抓住问题的要害。在模型中，先要剔除那些与问题无关的、非本质的东西，从而使模 型与真实的实体相比更加简单明了、易于把握。总的来说，使用模型可以使人们从全局上把握系统的全貌及其相关部件之间的关系，可以防止人们过早地陷入各个模 块的细节。因此，面向对象的分析与设计应该从建模开始。

★ UML的发展历程

公 认的面向对象建模语言出现于70年代中期。从1989年到1994年,其数量从不到十种增加到了五十多种。在众多的建模语言中,语言的创造者努力推崇自己 的产品,并在实践中不断完善。但是,OO方法的用户并不了解不同建模语言的优缺点及相互之间的差异,因而很难根据应用特点选择合适的建模语言,于是爆发了 一场"方法大战"。90年代中,一批新方法出现了,其中最引人注目的是Booch 1993、OOSE和OMT-2等。Booch是面向对象方法最早的倡导者之一,他提出了面向对象软件工程的概念。1991年,他将以前面向Ada的工作 扩展到整个面向对象设计领域。Booch 1993比较适合于系统的设计和构造。Rumbaugh等人提出了面向对象的建模技术(OMT)方法,采用了面向对象的概念,并引入各种独立于语言的表示 符。这种方法用对象模型、动态模型、功能模型和用例模型,共同完成对整个系统的建模,所定义的概念和符号可用于软件开发的分析、设计和实现的全过程,软件 开发人员不必在开发过程的不同阶段进行概念和符号的转换。OMT-2特别适用于分析和描述以数据为中心的信息系统。Jacobson于1994年提出了 OOSE方法,其最大特点是面向用例(Use-Case),并在用例的描述中引入了外部角色的概念。用例的概念是精确描述需求的重要武器,但用例贯穿于整 个开发过程,包括对系统的测试和验证。OOSE比较适合支持商业工程和需求分析。此外,还有Coad/Yourdon方法,即著名的OOA/OOD,它是 最早的面向对象的分析和设计

方法之一。该方法简单、易学,适合于面向对象技术的初学者使用,但由于该方法在处理

能 力方面的局限,目前已很少使用。概括起来,首先,面对众多的建模语言,用户由于没有能力区别不同语言之间的差别,因此很难找到一种比较适合其应用特点的语 言;其次,众多的建模语言实际上各有千秋;第三,虽然不同的建模语言大多类同,但仍存在某些细微的差别,极大地妨碍了用户之间的交流。因此在客观上,极有 必要在精心比较不同的建模语言优缺点及总结面向对象技术应用实践的基础上,组织联合设计小组,根据应用需求,取其精华,去其糟粕,求同存异,统一建模语 言。1994年10月,Grady Booch和Jim Rumbaugh开始致力于这一工作。他们首先将Booch93和OMT-2 统一起来,并于1995年10月发布了第一个公开版本,称之为统一方法UM 0.8(UnitiedMethod)。1995年秋,OOSE 的创始人Ivar Jacobson加盟到这一工作。经过Booch、Rumbaugh和Jacobson三人的共同努力,于1996年6月和10月分别发布了两个新的版 本,即UML 0.9和UML 0.91,并将UM重新命名为UML(Unified Modeling Language)。

1996年,一些机构将UML作为其商业策略已日趋明显。UML的开发者得到了来自公众的正面反应,并倡议成立了UML成员协会,以完善、加强和促进UML的定义工作。当时的成员有DEC、HP、I-Logix、 Itellicorp、 IBM、ICON Computing、MCI Systemhouse、Microsoft、Oracle、Rational Software、TI以及Unisys。这一机构对UML 1.0(1997年1月)及UML 1.1(1997年11月17日)的定义和发布起了重要的促进作用。

面 向对象技术和UML的发展过程可用上图来表示,标准建模语言的出现是其重要成果。在美国,截止1996年10月,UML获得了工业界、科技界和应用界的广 泛支持,已有700多个公司表示支持采用UML作为建模语言。1996年底,UML已稳占面向对象技术市场的85%,成为

可视化建模语言事实上的工业标准。1997年11月17日,OMG采纳UML 1.1作为基于面向对象技术的标准建模语言。UML代表了面向对象方法的软件开发技术的发展方向,具有巨大的市场前景,也具有重大的经济价值和国防价值。

★ UML的主要内容

客观世界是一个复杂巨系统，需要从不同的角度来考察，才能真正理解这个系统。为了能支持从不同角度来考察系统，标准建模语言UML定义了下列5类、共10种模型图：

第一类是用例图,从用户角度描述系统功能,并指出各功能的操作者。

第二类是静态图(Static diagram),包括类图、对象图和包图。

其中类图描述系统中类的静态结构。不仅定义系统中的类,表示类之间的联系如关联、依赖、聚合等,也包括类的内部结构(类的属性和操作)。类图描述的是一种静态关系,在系统的整个生命周期都是有效的。

对象图是类图的实例,几乎使用与类图完全相同的标识。他们的不同点在于对象图显示类的多个对象实例,而不是实际的类。一个对象图是类图的一个实例。由于对象存在生命周期,因此对象图只能在系统某一时间段存在。

包由包或类组成,表示包与包之间的关系。包图用于描述系统的分层结构。

第三类是行为图(Behavior diagram),描述系统的动态模型和组成对象间的交互关系。

其中状态图描述类的对象所有可能的状态以及事件发生时状态的转移条件。通常,状态图是对类图的补充。在实用上并不需要为所有的类画状态图,仅为那些有多个状态其行为受外界环境的影响并且发生改变的类画状态图。

而活动图描述满足用例要求所要进行的活动以及活动间的约束关系,有利于识别并行活动。

第四类是交互图(Interactive diagram),描述对象间的交互关系。

其 中顺序图显示对象之间的动态合作关系,它强调对象之间消息发送的顺序,同时显示对象之间的交互;合作图描述对象间的协作关系,合作图跟顺序图相似,显示对 象间的动态合作关系。除显示信息交换外,合作图还显示对象以及它们之间的关系。如果强调时间和顺序,则使用顺序图;如果强调上下级关系,则选择合作图。这 两种图合称为交互图。

第五类是实现图( Implementation diagram )。

其中构件图描述代码部件的物理结构及各部件之间的依赖关系。一个部件可能是一个资源代码部件、一个二进制部件或一个可执行部件。 它包含逻辑类或实现类的有关信息。部件图有助于分析和理解部件之间的相互影响程度。

配置图定义系统中软硬件的物理体系结构。它可以显示实际的计算机和设备(用节点表示)以及它们之间的连接关系,也可显示连接的类型及部件之间的依赖性。在节点内部,放置可执行部件和对象以显示节点跟可执行软件单元的对应关系。

从 应用的角度看,当采用面向对象技术设计系统时,首先是描述需求;其次根据需求建立系统的静态模型,以构造系统的结构;第三步是描述系统的行为。其中在第一 步与第二步中所建立的模型都是静态的,包括用例图、类图(包含包)、对象图、组件图和配置图等五个图形,是标准建模语言UML的静态建模机制。其中第三步 中所建立的模型或者可以执行,或者表示执行时的时序状态或交互关系。它包括状态图、活动图、顺序图和合作图等四个图形,是标准建模语言UML的动态建模机 制。因此,标准建模语言UML的主要内容也可以归纳为静态建模机制和动态建模机制两大类。