统一建模语言UML的构成.ppt
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1、第三章 统一建模语言UML的构成,第一节 UML的建模要素 第二节 UML图 第三节 UML视图,第一节 UML的建模要素,1、UML的事物构造块 2、UML的关系构造块 3、UML规则 4、UML的通用机制 5、扩展机制,第一节 UML的建模要素,UML建模要素主要包括以下三个方面:基本构造块:即建模元素,是模型的主体。UML规则:即支配建模元素结合在一起的规则。通用机制:运用于整个UML模型中的公共机制、扩展机制。,第一节 UML的建模要素,UML建模元素组成结构图,1、UML的事物构造块,UML中的事物构造块可分成四类:结构事物:UML中的名词,它是模型中的静态部分,描述概念或物理元素。
2、行为事物:UML中的动词,它是模型中的动态部分,是一种跨越时间、空间的行为。分组事物:UML中的容器,用来组织模型,使模型更加结构化。注释事物:UML中的解释部分,和代码中的注释语句一样,是用来描述模型的。,1、UML的事物构造块,类是对具有相同属性、方法、关系和语义的对象的抽象,一个类可以实现一个或多个接口。,接口是为类或组件提供特定服务的一组操作的集合。,结构事物有7种,类、接口、协作、用例、主动类、组件和节点。,1、UML的事物构造块,协作定义了交互操作。在UML中用虚线构成的椭圆表示,椭圆中要标注协作的名字。,用例描述系统对一个特定角色执行的一系列动作。在UML中,用例用标注了用例名称
3、的实线椭圆表示。,1、UML的事物构造块,主动类是指其对象至少拥有一个或多个进程或线程的类。在UML中主动类的表示法和类相同,只是边框用粗线条。,组件是系统设计的一个模块化部分。,1、UML的事物构造块,节点是运行时存在的一个物理元素,它代表一个可计算的资源,通常占用一些存储空间和具有处理能力。,1、UML的事物构造块,行为事物是UML模型中的动态部分,它们是模型的动词,代表时间和空间上的动作。交互和状态机是UML模型中最基本的两个行为事物。交互是一组对象在特定上下文中,为达到某种目的而进行的一系列消息交换组成的动作。状态机是一个对象或交互在生命周期内响应事件所经历的状态序列。,1、UML的事
4、物构造块,分组事物是UML模型中组织的部分,分组事物只有一种,称为包。包是一种将有组织的元素分组的机制,结构事物、行为事物甚至其他的分组事物都可以放在一个包中。,1、UML的事物构造块,注释事物用来在UML模型上添加适当的解释部分,即与源程序中的“注释语句”有异曲同工之处。在UML中,主要的注释事物就是“注释”。,2、UML的关系构造块,UML中常用的关系有关联、依赖、泛化和实现关系。关联关系连接元素和链接实例,它提供了通信的路径,是所有关系中最通用、语义最弱的。在UML中,用一条实线表示。,2、UML的关系构造块,在关联关系中,有两种比较特殊的关系:聚合和组合。,聚合关系描述元素之间部分与整
5、体的关系。一个表示整体的模型元素可能由几个表示部分的模型元素聚合而成。,如果表示“部分”的模型元素的存在完全依赖于表示“整体”的模型元素,那么应该用“组合”关系来描述。,2、UML的关系构造块,有两个元素X、Y,如果修改元素X的定义可能会引起对另一个元素Y的定义的修改,则称Y依赖于X。,泛化关系描述了一般事物与该事物中的特殊种类之间的关系,即父类与子类的关系。,2、UML的关系构造块,实现关系是用来规定接口和实现接口的类或组件之间的关系。接口是操作的集合,这些操作作用于规定类或组件的服务。在UML中,用一个带空心箭头的虚线表示。,3、UML规则,UML也有自己的一系列规则,最常见的语义规则有三
6、种:命名:也就是为事物、关系或图起名字。范围:写过程序的读者肯定不会对“变量范围”的概念感到陌生,在UML中也定义了类似的作用域的概念。,3、UML规则,可见性有过面向对象编程经验的读者,相信马上会想起Public、Private、Protected,在UML中共定义了4种可见性。,4、UML的通用机制,UML通用机制描述为达到对象建模目的的策略,它们在UML的不同语境中会被反复运用。规格说明:UML模型元素具有至少两种维度。图形维度允许使用图和图标可视化模型;文本维度由各种建模元素的规格说明所组成。规格说明是元素语义的文本描述。,4、UML的通用机制,修饰:在UML的众多修饰符中,注释是一种
7、最重要的并且能单独存在的修饰符,它是附加在模型元素或元素集上用来表示约束或注解信息的图形符号。,4、UML的通用机制,公共分类描述看待世界的特殊方法。UML中有两种公共分类:类/实例和接口/实现。类与对象的划分:类是一种抽象,对象是一个具体的实例;类定义了基本的属性和方法,每个对象则具有不同的属性值。接口与实现的分离。接口是一种声明,是一个契约,也是服务的入口;实现则负责执行接口的全部语义并实现该项服务。,5、扩展机制,UML的扩展机制包括构造型、标记值和约束。构造型是一种优秀的扩展机制,它不仅允许用户对模型元素进行必要的扩展和调整,还能有效的防止UML变得过于复杂。在UML中,表示构造型号的
8、符号有三种。,5、扩展机制,标记值是对UML元素的特性的扩展,主要用于在模型的规约中创建新的信息。标记值可以用来存储模型元素的任意信息。在UML中,标记值是用字符串表示的,字符串有标记名、符号和值,写法上为“键=值”。,5、扩展机制,约束是用文字表达式表示的施加在某个模型元素的语义限制。约束是对UML元素的语义的扩展,主要用于增加新的规则或者修改已有的规则;约束是一种限制,这种限制限定了该模型元素的用法或定义。,第二节 UML图,UML2.0标准共定义了13种图。从使用角度可将UML2.0的13种图分为静态图(结构图)和动态图(行为图)两大类。结构图包括:类图、对象图、包图、复合结构图、组件图
9、和部署图;行为图包括:活动图、交互图、用例图和状态机图,其中交互图是顺序图、通信图、交互概观图和时序图的统称。,第二节 UML图,UML图形分类,1、类图,类图(Class Diagram)是描述系统中类、接口、协作以及它们之间的关系的图,用来显示系统中各个类的静态结构以及类的内部结构(类的属性、操作等)。类图包含7个元素:类、接口、协作、关联关系、依赖关系、泛化关系以及实现关系。类图也可以包含注释和约束。,1、类图,描述大学构成的类图,1、类图,类是对一组具有相同属性、操作、关系和语义的对象的抽象描述,这些对象包括现实世界中的物理实体、逻辑事物、商业事物、应用事物和行为事物等,甚至也包括纯粹
10、概念性事物,它们都是类的实例。在UML中,类中用分成三个部分(名称部分、属性部分和操作部分)的矩形来表示的。,1、类图,类在包含者内有惟一的名称,用于与其他类相区分,这个包含者可以是一个包或另一个类。类的名称是一个文本串,它有两种表示方法:简单名(Simple Name):Title类,它只有一个单独的名称。路径名(Path Name):Item类,用类所在的包(Bussiness)的名称作为前缀的名称。,1、类图,类的属性:属性(Attribute)是已被命名的类的特性,它描述该类实例中包含的信息,在面向对象编程中,它一般实现为类的成员变量。在UML中,类属性的语法为:可见性属性名:类型=初
11、始值属性字符串 注:内的部分是可选项。,1、类图,类的操作:操作(Operation)是类所提供的服务,它可以由类的任何对象请求以影响其行为。操作由一个返回类型、一个名称以及参数表来描述。在UML中,类操作的语法为:可见性操作名(操作数):返回类型属性字符串,1、类图,类的职责:通常采用的方法有两种:一种是在类原有的分栏(属性分栏和操作分栏)中添加注释行(也就是以“-”开头的字符串);另一种则是新增一个分栏。约束:是指定该类所要满足的一个或多个规则。在UML中,约束是用一个用花括号括起来的自由文本或OCL表达式来表示的。注释:使用注释可以为类添加更多的信息。,1、类图,类之间的关系最常用的有4
12、种,分别是表示类之间使用关系的依赖关系(Dependency)、表示类之间一般和特殊关系的泛化关系(Gereralization)、表示类之间结构关系的关联关系(Association)、表示类中规格说明和实现之间关系的实现关系(Realization)。,1、类图,依赖关系:类之间的依赖关系表示某一个类以某种形式依赖于其他类。在UML中依赖用一个从客户指向提供者的虚线箭头表示。UML定义了4种基本类型的依赖关系,分别是、抽象(Abstaction)依赖、授权(Permission)依赖和绑定(Biding)依赖。,1、类图,泛化关系:泛化关系描述了“is kind of”(是的一种)的关系,
13、表达一种存在于一般元素与特殊元素之间的分类关系。在UML中,泛化关系用一条从子类指向父类的空心箭头表示。,1、类图,泛化主要有两种用途:,泛化使得多态操作成为可能,即操作的实现是由它们所使用的对象的类,而不是由调用者确定的。,继承允许共享部分只被声明一次,而不是在每个类中重复声明并使用它,这种共享机制减少了模型的规模。,1、类图,关联关系:关联关系是一种结构关系,它指明一种事物的对象与另一种事物的对象之间的联系。在UML中,关联关系用一条连接两个类的实线表示。,1、类图,关联的修饰主要包括名称、角色、多重性、导航性。关联名称:关联可以有一个名称(Name),用来描述关系的性质,使用一个动词或动
14、词短语来命名关联,以表明源对象在目标对象上执行的动作。,1、类图,角色名称:角色(Role)是关联关系中一个类对另一个类所表现出来的职责,角色的名称是名词或名词短语,以解释对象是如何参与关系的。,1、类图,多重性:关联的多重性是指多少对象可以参与该关联,多重性可以用来表达一个取值范围、特定值、无限定的范围或一组离散值。多重性被表示为“.”隔开的区间,其格式为“n.m”,(当不知道确切的最大数时,最大数用*号表示,在Rose中则用n来表示)。,1、类图,导航性(Navigation)描述的是一个对象通过链进行导航访问另一个对象。导航性使用置于关联端点的箭头表示。只在一个方向上可以导航的关联称为单
15、向关联(Unidirectional Associaton)。,1、类图,限定符:使用限定符的关联被称为受限关联,用来表示某种限定关系。,1、类图,实现关系可将不同语义层内的元素连接起来,通常建立在不同的模型内。在UML中,实现关系用一条带指向接口的空心三角箭头的虚线表示。实现还有一种省略的表示方法,将接口表示为一个小圆圈,并和实现接口的类用一条线段连接。,1、类图,类图的其它高级概念 抽象类与接口 抽象类(Abstract Class):当某些类有一些共性的方法或属性时,可以定义一个抽象类来抽取这些共性,然后将包含这些共性方法和属性的具体类作为该抽象类的继承。注意:抽象类是一种不能被直接实例
16、化的类,也就是说不能创建一个属于抽象类的对象。,1、类图,抽象类的UML标准表示法,抽象类的构造型表示法,1、类图,接口(Interface):是在没有给出对象的实现和状态的情况下对对象行为的描述,是一种类似于抽象类的机制,是一个没有具体实现的类。也就是说,接口中的所有特征都是抽象的。在UML中,接口两种表示法。,1、类图,一个类可以通过实现接口支持该行为。在程序运行的时候,其他对象可以只依赖于这些接口,而不需要知道该类的其他信息。该图显示的是类A实现接口中的操作,而类B又依赖于接口中的操作。,1、类图,关联类:如果两个类之间具有多对多的关系时,就会发现有些属性是很难决定存放在任何一个类中的,
17、可以通过关联类来对其建模。,1、类图,参数化类:参数类(Parameterized Class)用于生成一系列其他类,通常参数类是某种容器,也称模板(Template)。说明:模板类只应用于设计阶段,并且必须对于支持模板的语言才能使用。,1、类图,主动类:主动类的实例称为主动对象。一个主动对象拥有一个控制线程,且能够发起控制活动;它不在其他线程、堆栈或状态机内运行,具有独立的控制期。,嵌套类:将一个类的定义放在另一个类定义的内部,这就是嵌套类。由于嵌套类是声明在它的外层中的,因此只能通过外层类或外层类的对象对它访问。,1、类图,类图的应用:对系统的词汇建模对简单的协作建模对逻辑数据库模式建模,
18、2、对象图,对象图(Object Diagram)是用来展示系统在某个特定瞬间的对象、关系和属性值的,描述交互的静态部分,由参与协作的有关对象组成。对象具有状态、行为和标识。1)状态:对象的状态包括对象的所有属性(通常是静态的)和这些属性的当前值。2)行为:没有一个对象是孤立存在的,对象可以被操作,也可以操作别的对象。3)标识:为将一个对象与其他所有对象区分开来,通常赋予它一个惟一的标识。,2、对象图,对象图示例,2、对象图,对象与类的关系:对象是一个存在于时间和空间中的具体实体,而类仅代表一个抽象;类代表的是对对象的分类,类是一般化的,对象是个性化的;类是定义,对象是实例;类是抽象,对象是具
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