第14章UML扩展机制

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本章学习要点：
• • • • • • • • • • 理解UML四层体系结构 掌握四层体系结构间的关系 了解元元模型层和元模型层 理解UML核心语义 掌握构造型的表示方法 熟悉UML标准构造型 掌握标记值表示方法 了解UML标准标记值 掌握约束的表示方法 理解UML标准约束
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14.1 UML的体系结构 的体系结构
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14.3.1 表示构造型
• 构造型可以基于所有种类的模型元素：类、节点、组合、 注释、关联、泛化和依赖等都可以用来作为构造型的基类 。表示构造型时，将构造型名称用一对源码括号括起来， 然后放置在构造型模型元素名字的邻近。构造型可以有自 己的图形表示符号，如数据库可以用圆柱型图标表示，演 示了构造型图标。
14.4.2 标记值应用元素
• 文献（Documentation）是给元素实例进行建档的标记 ，其值是字符串。通常这个标记值是单独显示的，并不 与元素放在一起。如在某些软件或工具中，其值是显示 在一个性质或文献窗口中。类Abstract附加在文献标记 值可以是对该类的描述： • This class can inherit only. • 对于类型、实例、操作和属性共有九种标记值可以使用 ，它们分别是： • 不变性（invariant） 应用于类型，它指定了类型实例在 整个生命周期中必须保持一种性质，这个性质通常对于 该类型实例必须有效的一种条件。 • 后置条件（postcondition） 应用于操作，它是操作结束 后必须为真一个条件，该值没有解释通常也不显示在图 中。
第14章 UML扩展机制 章 扩展机制
为了避免UML语言整体的复杂性，UML并没有 吸收所有面向对象的建模技术和机制，而支持自身 的 扩 展 和 调 整 。 这 就 是 扩 展 机 制 （ extensibility mechanism），通过该扩展机制用户可以定义使用 自己的元素。UML扩展机制由三部分组成：构造型 UML （stereotype）、标记值（tagged value）和约束（ constraint）。在许多情况下UML用户利用该扩展机 制对UML进行扩展，使其能够应用到更广泛的领域 。
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14.3.2 UML标准构造型 标准构造型
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UML中已经预定义了多种标准构 造型，用户在这些标准构造型的基础上 定义自己的构造型。
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14.3.3 数据建模
• 在进行数据建模时通常使用的建模工具是ERWin 、Power Designer和ERStudio等。而UML具有 强大的功能，同样可以使用UML进行数据建模。 此时就需要使用扩展机制，对于关系型数据库来 说，可以用类图描述数据模库模式，用类描述数 据库表，用操作描述触发器和存储过程。 • 进行数据库设计时有一些关键概念需要使用UML 来表示，它们是模式、主键、外键、域、关系、 约束、索引、触发器、存储过程和视图等。
14.4.4 UML标准标记值 标准标记值
•源自文库
前面曾经介绍UML中预定义的标准构造 型，同样UML中也预定义了标准标记值。在 自定义标记值时，可以通过标准标记值进行扩 展。
14.5 约束
• 约束是元素的一种语义条件或限制 ，它应用于元素。一条约束应用于同一 种类的元素，因此一条约束可能涉及许 多元素，但它们都必须是同一类元素。 约束的每个表达式有一种隐含的解释语 言，这种语言可以正式的数学符号，如 集合的符号；也可是一种基于计算机的 约束语言，如OCL；可以是一种编程语 言如C、C++等；还可以是伪代码或非正 式的自然语言。
14.5.1 表示约束
• 约束是一种限制，这种限制 限定了该模型元素的用法或语义。 与构造型相类似，约束出现在几乎 所有UML图中，它定义了保证系统 完整性的不变量。约束定义的条件 在上下文中必须保持为真。
14.5.2 UML标准约束 标准约束
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UML中同样预定义了一些标准约 束，用户可以扩展UML中的标准约束 来创建自定义的约束。
14.4.3 自定义标记值
• 标记值是由“键”即标记和“值”即某种类型 组成，可以连接到任何元素上，用来为这些元 素加上一些新的语义。标记值是有关模型和模 型元素的附加信息，在最终的系统中是不可见 的。自定义标记值时可以按照以下步骤进行： • （1）确定要定义标记值的目的。 • （2）定义需要标记值的元素。 • （3）为标记命名。 • （4）定义值类型。 • （5）根据使用标记值对象（人或机器）的不同 ，适当定义标记值。 • （6）在文档中给出一个以上使用该标记值的例 子。
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14.3 构造型
构造型是一种优秀的扩展机制，它把UM L中已经定义元素的语义专有化。并且能够有 效地防止UML变得过于复杂。构造型扩展机制 不是给模型元素增加新的属性或约束，而是在 原有模型元素的基础上增加新的语义或限制。 构造型在原来模型元素的基础上添加了新的内 容，但并没有更改模型元素的结构。
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14.4 标记值
• 性质通常用于表示元素的值，增加模型元素的 有关信息。标记值明确地把性质定义成一个“ 名—值”对，这些“名—值”对存储模型元素 相关信息。机器通过这些信息以某种方式处理 模型。例如模型中性质可以代码生成的参数， 告诉代码生成器生成何种类型的代码。 • 使用标记值的目的是赋予某个模型元素新的特 性，而这个特性不包括在元模型预订义的特性 中。与构造型类似，标记值只能在已存在的模 型上扩展，而不能改变其定义结构。
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14.1.3 元模型层
• UML的元模型层是元元模型层的实例，它由UML包的内 容来规定，又可以将UML中的包分为结构性建模包和行为性 建模包。包之间存在相互依赖，形成循环依赖性，该循环依 赖性是由于顶层包之间的依赖性概括了其子包之间所有的联 系。子包之间是没有循环依赖性的，显示了UML中包的结构 。
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14.2 UML核心语义 核心语义
• 要实现用户自定义扩展，必须熟悉UML语义，至 少要熟悉UML核心语义。在定义自己的扩展之前 了解一下基本的UML核心语义是非常有帮助的。 这里将简单介绍UML核心语义，这将有助于对 UML底层模型的理解。 • 元素是UML大多数成分的抽象基类，它是一个基 础，在此之上可以附加一些其他机制。元素又可 以被专有化为：模型元素、视图元素、系统和模 型。模型元素是被建模系统的一个抽象，如类、 消息、节点和事件等。视图元素是一个映射，单 个模型元素或一组模型元素的文字或图形映射， 它可以是文字或图形符号。
14.5.3 自定义约束
• 约束是UML的扩展机制之一，与构造型 和标记值相同用户也可以自定义约束。 自定义的约束通过条件或语义限制来影 响元素的语义。所以当自定义约束时， 一定要仔细分析约束所带来的影响。自 定义约束时需要做好以下工作： • 描述需要约束的元素。 • 分析该元素的语义影响。 • 给出一个或多个使用该约束的例子。 • 说明如何实现约束。
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14.1.2 元元模型层
• UML的元元模型层是UML的基础结构，基础结构由包 Infrastructure表示。元元模型描述基本的元元类、元元属性 和元元关系，它们都用于定义UML的元模型。基础结构库包 由核心包（Core）和外廓包（Profile）组成。核心包包括了 建立元模型时所用的核心概念；外廓包中定义了定制元模型 的机制。Infrastructure包的结构。
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14.3.4 Web建模和业务建模扩展 建模和业务建模扩展
• Web应用程序建模时需要利用UML 的扩展机制对UML的建模元素进行扩展， 对Web建模主要是利用了UML的构造型这 个扩展机制，在类和关联上定义一些构造 型以解决Web应用系统建模的问题。其中 WAE（Web application extension for UML）扩展方法影响比较大。WAE定义了 一些常见的Web建模元素的版型，如果我 们在开发中遇到WAE没有提供的版型，完 全可以根据UML的扩展机制定义自己的构 造型。
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14.4.1 表示标记值
• 标记值用字符串表示，字符串有标记名、等号 和值。标记值把性质明确地定义成一个“键— 值”对，其中键为标记。每个标记代表一种性 质，并且能够应用于一个以上的元素，性质都 用大括号括起来，一个标记对应一个值，如下 所示： • {tag=value} or {tag1=value1,tag2=value2} or {tag}
• 按照面向对象的问题解决方案以及建立 系统模型的要求，UML语言从四个抽象层 次对UML语言的概念、模型元素和结构进 行了全面定义，并规定了相应的表示法和 图形符号。UML的四层体系结构就从这四 个抽象层次演化而来。
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14.1.1 四层体系结构
• UML具有一个四层的体系结构，每个层次是根据 该层中元素的一般性程序划分的。从一般到具体 ，四层分别为：元元模型层（Metametamodel） 、元模型层（Metamodel）、模型层（Model） 和用户模型层（UserModel）。UML四层体系结 构的示意图。