第02章 UML概述
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第2章 UML概述
2.1 为什么需要UML
使用（或建立）模型在软件开发中的意义： 更好的理解问题 加强参与人员之间的沟通
尽早发现错误或疏漏的地方
获取设计结果 为生成代码提供依据
2.1 为什么需要UML
Unified Modeling Language是一种绘制软件蓝图的标准语言，可以用 UML对软件密集型系统的制品进行可视化、详述、构造和文档化。 是一种面向对象的建模语言，它的主要作用是帮助用户对软件系统 进行面向对象的描述和建模（建模是通过将用户的业务需求映射为 代码，保证代码满足这些需求，并能方便地回溯需求的过程），它 可以描述这个软件开发过程从需求分析直到实现和测试的全过程。 UML统一了各种不同的软件分析和设计的建模语言，成为系统建模 语言的事实上的标准。 UML模型可以做的非常精确,以至于能用它生成代码甚至整个应用 程序.
2.4 UML的构成 – 结构事物 (节点）
•
为了能够有效地对部署的结构进行建模，UML引入了
节点这一概念，它可以用来描述实际的PC机、打印机、 服务器等软件运行的基础硬件
Server
•
节点是运行时存在的物理元素，它表示了一种可计算的 资源，通常至少有存储空间和处理能力
2.4 UML的构成 – 行为事物
2.4 UML的构成 – 图
2.4 UML的构成 – 图
图名 类图 对象图 功能 描述类、类的特性以及类之间的关系 描述一个时间点上系统中各个对象的一个 快照 备注 UML 1原有 UML 1非正式图
复合结构图
构件图 部署图 包图 用例图 活动图 状态机图 顺序图 通信图 定时图 交互概观图
描述类的运行时刻的分解
关联 绑定 部署 扩展 扩展 泛化 包含 Extend extension
依赖关系 调用 创建 实例化 职责 发送
《substitute》 《call》 《create》 《instantiate》 《responsibility》 《send》
《extend》(扩展点) 扩展关系 泛化关系 依赖关系 实线加实心三角 实线加空间三角 《include》
事物
关系 图 命名 范围 可见性 完整性 可执行 规范说明 修饰 通用划分 扩展机制
结构事物 行为事物 分组事物 注释事物 依赖 关联 泛化 实现 用例图, 顺序图等9种
UML
规则
(也就是支配基
本构造块如何放在 一起的规则)
公共机制
(运用于整个 UML模型中的公共机
制、扩展机制)
2.4 UML的构成 – 事物构造块
2.2 UML的历史
UML是由世界著名的面向对象技术专家G.Booh、 J.Rumbaugh和I.Jacobson发起，在Booh方法、OMT 方法和OOSE方法的基础上，汲取其他面向对象方 法的优点，广泛征求意见，几经修改而成的。目 前UML得到了诸多大公司的支持，如IBM、HP、 Oracle、Microsoft等，已成为面向对象技术领域 内占主导地位的标准建模语言。
2.1 建模主体
业务建模：以领域专家为主，需求分析人员是主力，系统分析员、 架构师可参与 需求模型：以需求分析人员为主，系统分析员是主力，领域专家提 供指导，架构师和资深开发人员参与 设计模型：高层设计模型以架构师为主，系统分析员从需求方面提 供支持，资深开发人员从技术实现方面提供支持。详细设计模型则 以资深开发人员为主，架构师提供指导。 实现模型：以资深开发人员（设计人员）为主，架构师提供总体指 导。 数据库模型：以数据库开发人员为主，架构师提供指导，资深开发 人员（设计人员）予以配合。
2.4 UML的构成 – 事物构造块
•
•
首先建立反应现实世界中不同事物的“构造块”，然后 确定“构造块”之间的“关系”，再确定各个构造块的 属性和“行为”。这样，在软件系统中就可以模拟现实 世界的“构造块”之间的交互与协作
面向对象软件开发的核心思想就是高内聚（封装）、低 耦合（消息驱动），使用简洁的接口拼合简单的部件
方法 接口 它实际完成“提供汉 提供汉堡（套餐名，钱） 堡”功能
供给接口 需求接口
其它类 想要汉堡
2.4 UML的构成 – 结构事物 (主动类）
• •
主动类实际上是一种特殊的类。引用它的原因，实际上 是在开发中需要有一些类能够起到
启动控制活动的作用
主动类是指其对象至少拥有一个进 程或线程，能够启动控制活动的类
2.2 UML的历史
2.3 UML的特点
统一的标准, 已经被OMG接受为标准建模语言 面向对象, 支持面向对象开发
可视化, 表示能力很强大
独立于开发过程, 可以适用于不同软件过程
概念明确, 表示简洁, 结构清晰, 容易学习和掌握
2.4 UML的构成
基本构造块
(也就是建模 元素，是模型的 主体)
事件管理器
suspend() flush()
2.4 UML的构成 – 结构事物 (用例与协作）
• • • •
用例是著名的大师Ivar Jacobson首先提出的，现已经成
为了面向对象软件开发中一个需求分析的最常用工具
用例实例是在系统中执行的一系列动作，这些动作将生 成特定执行者可见的价值结果。一个
2.4 UML的构成 – 关联关系
• • •
关联（Association）表示两个类之间存在某种语义上的
联系。关联关系提供了通信的路径，它是所有关系中最 通用、语义最弱的。
在UML中，使用一条实线来表示关联关系
在关联关系中，有两种比较特殊的关系：聚合和组合
聚合 组合
•
•
聚合关系：聚合（Aggregation）是一种特殊形式的关联。 聚合表示类之间的关系是整体与部分的关系 如果发现“部分”类的存在，是完全依赖于“整体”类 的，那么就应该使用“组合”关系来描述
2.4 UML的构成 – 结构事物
• • • • • • •
类（class）和对象（object） 接口（interface）
主动类（active class）
用例（use case） 协作（collaboration） 构件（component） 节点（node）
2.4 UML的构成 – 结构事物 (类和对象）
• •
事物构造块是对模型中最具有代表性的成分的抽象
wenku.baidu.com
•
• •
结构事物：UML中的名词，它是模型的静态部分，描述 概念或物理元素。
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 的结构化。 注释事务：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。
2.2 UML的历史
UML之前的OO方法：
Shlaer/Mellor的OOSA方法, 1988
R. WirfsBrock的职责驱动CRC卡片方法, 1990
P. Coad & E. Yourdon的OOA/OOD方法, 1991 Grady Booch的Booch方法, 1991 James Rumbaugh的OMT, 1991 Ivar Jacobson的OOSE方法, 1992 · · · · · ·
2.1 为什么需要UML
UML是一种应用面很广泛的建模语言
模型的种类 模型的用途
业务模型
需求模型
对业务过程、工作流、组织的建模
对捕获的需求进行整理和分析的工具，辅助开发人员 与用户进行沟通
设计模型
包含高层设计（架构模型）和详细设计模型，用于统 一开发人员、沟通设计信息
数据库模型 设计数据库的结构、表结构以及与应用系统的交互 实现模型 用来理清软件的组成、部署方案，为安装与维护人员 的工作提供指导
• •
交互（interaction）： 是在特定语境中，共同完成某
个任务的一组对象之间交换的信息集合
交互的表示法很简单，就是一条有向直线，并在上面标 有操作名
• •
状态机（state machine）：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
在UML模型中将状态画为一个圆 角矩形，并在矩形内写出状态名 称及其子状态
2.5 UML中的视图 表示系统的概念设计和
子系统结构等 说明代码的结构
逻辑视图 (Logical View) 实现视图 表示系统功能性需求 (Implementation View)
说明系统中并发执行和 用例视图 定义硬件结点的物理结构 同步情况 (Use Case View) 进程视图 (Process View) 部署视图 (Logical View)
•
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，则称元素Y依赖 （Dependency）于元素X。
2.4 UML的构成 – 图
UML由下列5类图组成: 第1类，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2类，静态图,包括类图、对象图和包图。 第3类，行为图,描述系统的动态模型和组成对象间的交 互关系，包括状态图和活动图。 第4类，交互图,描述对象间的交互关系，包括顺序图和 协作图。 第5类，实现图,包括构件图和部署图。
• •
类是对一组具有相同属性、相同操作、相同关系和相同
语义的对象的抽象
UML中类是用一个矩形表示的，它包含三个区域，最 上面是类名、中间是类的属性、最下面是类的方法
•
对象则是类的一个实例
图形
位置 颜色
Draw()
图形A：图形
2.4 UML的构成 – 结构事物 (接口）
•
接口是描述某个类或构件的一个服务操作集
•
结构事物是模型的主要构造块，行为事物则是补充了模 型中的动态部分，分组事物而是用来更好地组织模型， 似乎已经很完整了。而注释事物则是用来锦上添花的， 它是用来在UML模型上添加适当的解释部分
xxxxxxxxxx
2.4 UML的构成 – 关系
种类
抽象
变种
派生 显现 实现 精化 跟踪
表示法
依赖关系 实现关系 依赖关系 关联关系 依赖关系
用例定义一组用例实例。
管理用户
协作定义了一个交互，它是由一组共同工作以提供某协 作行为的角色和其他元素构 成的一个群体。
卖主:人
销售房产
财产：房产
买主:人 买主代理： 经纪人
对于某个用例的实现就可 以表示为一个协作
卖主代理： 经纪人
2.4 UML的构成 – 结构事物 (构件）
•
在实际的软件系统中，有许多要比“类”更大的实体，
描述构件的结构与连接 描述在各个节点上的部署 描述编译时的层次结构 描述用户与系统如何交互 描述过程行为与并行行为 描述事件如何改变对象生命周期 描述对象之间的交互，重点在强调顺序 描述对象之间的交互，重点在于连接 描述对象之间的交互，重点在于定时 是一种顺序图与活动图的混合
UML 2.0新增
UML 1原有 UML 1原有 UML中非正式图 UML 1原有 UML 1原有 UML 1原有 UML 1原有 UML 1中的协作图 UML 2.0 新增 UML 2.0新增
例如一个COM组件、一个DLL文件、一个JavaBeans、 一个执行文件等等。为了更好地对在UML模型中对它 们进行表示，就引入了构件（也译为组件）
构件名称
构件名称
•
1.0习惯用法
2.0习惯用法
构件是系统设计的一个模块化部分，它隐藏了内部的实 现，对外提供了一组外部接口。在系统中满足相同接口
的组件可以自由地替换
2.4 UML的构成 – 泛化、实现、扩展和依赖
• • •
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，也就是父类与子类之间的关系。
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，这些操作用于规定类或组件
的服务。
扩展表示将一个构造型附加到一个元类（metaclass）上， 使得元类的定义中包括这个构造型。
关键字或符号
《derive》 《manifest》 虚线加空心三角 《refine》 《trace》 实线 《bind》(参数表) 《deploy》
种类
导入 信息流 包含并 许可 协议符合 替换 使用
变种
私有 公有
表示法
依赖关系
关键字或符号
《access》 《import》 《flow》 《merge》 《permit》 未指定
等待
2.4 UML的构成 – 分组事物
•
对于一个中大型的软件系统而言，通常会包含大量的类， 因此也就会存在大量的结构事物、行为事物，为了能够 更加有效地对其进行整合，生成或简或繁、或宏观或微 观的模型，就需要对其进行分组。在UML中，提供了 “包（Package）”来完成这一目标
数据访问
2.4 UML的构成 – 注释事物
2.1 为什么需要UML
使用（或建立）模型在软件开发中的意义： 更好的理解问题 加强参与人员之间的沟通
尽早发现错误或疏漏的地方
获取设计结果 为生成代码提供依据
2.1 为什么需要UML
Unified Modeling Language是一种绘制软件蓝图的标准语言，可以用 UML对软件密集型系统的制品进行可视化、详述、构造和文档化。 是一种面向对象的建模语言，它的主要作用是帮助用户对软件系统 进行面向对象的描述和建模（建模是通过将用户的业务需求映射为 代码，保证代码满足这些需求，并能方便地回溯需求的过程），它 可以描述这个软件开发过程从需求分析直到实现和测试的全过程。 UML统一了各种不同的软件分析和设计的建模语言，成为系统建模 语言的事实上的标准。 UML模型可以做的非常精确,以至于能用它生成代码甚至整个应用 程序.
2.4 UML的构成 – 结构事物 (节点）
•
为了能够有效地对部署的结构进行建模，UML引入了
节点这一概念，它可以用来描述实际的PC机、打印机、 服务器等软件运行的基础硬件
Server
•
节点是运行时存在的物理元素，它表示了一种可计算的 资源，通常至少有存储空间和处理能力
2.4 UML的构成 – 行为事物
2.4 UML的构成 – 图
2.4 UML的构成 – 图
图名 类图 对象图 功能 描述类、类的特性以及类之间的关系 描述一个时间点上系统中各个对象的一个 快照 备注 UML 1原有 UML 1非正式图
复合结构图
构件图 部署图 包图 用例图 活动图 状态机图 顺序图 通信图 定时图 交互概观图
描述类的运行时刻的分解
关联 绑定 部署 扩展 扩展 泛化 包含 Extend extension
依赖关系 调用 创建 实例化 职责 发送
《substitute》 《call》 《create》 《instantiate》 《responsibility》 《send》
《extend》(扩展点) 扩展关系 泛化关系 依赖关系 实线加实心三角 实线加空间三角 《include》
事物
关系 图 命名 范围 可见性 完整性 可执行 规范说明 修饰 通用划分 扩展机制
结构事物 行为事物 分组事物 注释事物 依赖 关联 泛化 实现 用例图, 顺序图等9种
UML
规则
(也就是支配基
本构造块如何放在 一起的规则)
公共机制
(运用于整个 UML模型中的公共机
制、扩展机制)
2.4 UML的构成 – 事物构造块
2.2 UML的历史
UML是由世界著名的面向对象技术专家G.Booh、 J.Rumbaugh和I.Jacobson发起，在Booh方法、OMT 方法和OOSE方法的基础上，汲取其他面向对象方 法的优点，广泛征求意见，几经修改而成的。目 前UML得到了诸多大公司的支持，如IBM、HP、 Oracle、Microsoft等，已成为面向对象技术领域 内占主导地位的标准建模语言。
2.1 建模主体
业务建模：以领域专家为主，需求分析人员是主力，系统分析员、 架构师可参与 需求模型：以需求分析人员为主，系统分析员是主力，领域专家提 供指导，架构师和资深开发人员参与 设计模型：高层设计模型以架构师为主，系统分析员从需求方面提 供支持，资深开发人员从技术实现方面提供支持。详细设计模型则 以资深开发人员为主，架构师提供指导。 实现模型：以资深开发人员（设计人员）为主，架构师提供总体指 导。 数据库模型：以数据库开发人员为主，架构师提供指导，资深开发 人员（设计人员）予以配合。
2.4 UML的构成 – 事物构造块
•
•
首先建立反应现实世界中不同事物的“构造块”，然后 确定“构造块”之间的“关系”，再确定各个构造块的 属性和“行为”。这样，在软件系统中就可以模拟现实 世界的“构造块”之间的交互与协作
面向对象软件开发的核心思想就是高内聚（封装）、低 耦合（消息驱动），使用简洁的接口拼合简单的部件
方法 接口 它实际完成“提供汉 提供汉堡（套餐名，钱） 堡”功能
供给接口 需求接口
其它类 想要汉堡
2.4 UML的构成 – 结构事物 (主动类）
• •
主动类实际上是一种特殊的类。引用它的原因，实际上 是在开发中需要有一些类能够起到
启动控制活动的作用
主动类是指其对象至少拥有一个进 程或线程，能够启动控制活动的类
2.2 UML的历史
2.3 UML的特点
统一的标准, 已经被OMG接受为标准建模语言 面向对象, 支持面向对象开发
可视化, 表示能力很强大
独立于开发过程, 可以适用于不同软件过程
概念明确, 表示简洁, 结构清晰, 容易学习和掌握
2.4 UML的构成
基本构造块
(也就是建模 元素，是模型的 主体)
事件管理器
suspend() flush()
2.4 UML的构成 – 结构事物 (用例与协作）
• • • •
用例是著名的大师Ivar Jacobson首先提出的，现已经成
为了面向对象软件开发中一个需求分析的最常用工具
用例实例是在系统中执行的一系列动作，这些动作将生 成特定执行者可见的价值结果。一个
2.4 UML的构成 – 关联关系
• • •
关联（Association）表示两个类之间存在某种语义上的
联系。关联关系提供了通信的路径，它是所有关系中最 通用、语义最弱的。
在UML中，使用一条实线来表示关联关系
在关联关系中，有两种比较特殊的关系：聚合和组合
聚合 组合
•
•
聚合关系：聚合（Aggregation）是一种特殊形式的关联。 聚合表示类之间的关系是整体与部分的关系 如果发现“部分”类的存在，是完全依赖于“整体”类 的，那么就应该使用“组合”关系来描述
2.4 UML的构成 – 结构事物
• • • • • • •
类（class）和对象（object） 接口（interface）
主动类（active class）
用例（use case） 协作（collaboration） 构件（component） 节点（node）
2.4 UML的构成 – 结构事物 (类和对象）
• •
事物构造块是对模型中最具有代表性的成分的抽象
wenku.baidu.com
•
• •
结构事物：UML中的名词，它是模型的静态部分，描述 概念或物理元素。
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 的结构化。 注释事务：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。
2.2 UML的历史
UML之前的OO方法：
Shlaer/Mellor的OOSA方法, 1988
R. WirfsBrock的职责驱动CRC卡片方法, 1990
P. Coad & E. Yourdon的OOA/OOD方法, 1991 Grady Booch的Booch方法, 1991 James Rumbaugh的OMT, 1991 Ivar Jacobson的OOSE方法, 1992 · · · · · ·
2.1 为什么需要UML
UML是一种应用面很广泛的建模语言
模型的种类 模型的用途
业务模型
需求模型
对业务过程、工作流、组织的建模
对捕获的需求进行整理和分析的工具，辅助开发人员 与用户进行沟通
设计模型
包含高层设计（架构模型）和详细设计模型，用于统 一开发人员、沟通设计信息
数据库模型 设计数据库的结构、表结构以及与应用系统的交互 实现模型 用来理清软件的组成、部署方案，为安装与维护人员 的工作提供指导
• •
交互（interaction）： 是在特定语境中，共同完成某
个任务的一组对象之间交换的信息集合
交互的表示法很简单，就是一条有向直线，并在上面标 有操作名
• •
状态机（state machine）：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
在UML模型中将状态画为一个圆 角矩形，并在矩形内写出状态名 称及其子状态
2.5 UML中的视图 表示系统的概念设计和
子系统结构等 说明代码的结构
逻辑视图 (Logical View) 实现视图 表示系统功能性需求 (Implementation View)
说明系统中并发执行和 用例视图 定义硬件结点的物理结构 同步情况 (Use Case View) 进程视图 (Process View) 部署视图 (Logical View)
•
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，则称元素Y依赖 （Dependency）于元素X。
2.4 UML的构成 – 图
UML由下列5类图组成: 第1类，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2类，静态图,包括类图、对象图和包图。 第3类，行为图,描述系统的动态模型和组成对象间的交 互关系，包括状态图和活动图。 第4类，交互图,描述对象间的交互关系，包括顺序图和 协作图。 第5类，实现图,包括构件图和部署图。
• •
类是对一组具有相同属性、相同操作、相同关系和相同
语义的对象的抽象
UML中类是用一个矩形表示的，它包含三个区域，最 上面是类名、中间是类的属性、最下面是类的方法
•
对象则是类的一个实例
图形
位置 颜色
Draw()
图形A：图形
2.4 UML的构成 – 结构事物 (接口）
•
接口是描述某个类或构件的一个服务操作集
•
结构事物是模型的主要构造块，行为事物则是补充了模 型中的动态部分，分组事物而是用来更好地组织模型， 似乎已经很完整了。而注释事物则是用来锦上添花的， 它是用来在UML模型上添加适当的解释部分
xxxxxxxxxx
2.4 UML的构成 – 关系
种类
抽象
变种
派生 显现 实现 精化 跟踪
表示法
依赖关系 实现关系 依赖关系 关联关系 依赖关系
用例定义一组用例实例。
管理用户
协作定义了一个交互，它是由一组共同工作以提供某协 作行为的角色和其他元素构 成的一个群体。
卖主:人
销售房产
财产：房产
买主:人 买主代理： 经纪人
对于某个用例的实现就可 以表示为一个协作
卖主代理： 经纪人
2.4 UML的构成 – 结构事物 (构件）
•
在实际的软件系统中，有许多要比“类”更大的实体，
描述构件的结构与连接 描述在各个节点上的部署 描述编译时的层次结构 描述用户与系统如何交互 描述过程行为与并行行为 描述事件如何改变对象生命周期 描述对象之间的交互，重点在强调顺序 描述对象之间的交互，重点在于连接 描述对象之间的交互，重点在于定时 是一种顺序图与活动图的混合
UML 2.0新增
UML 1原有 UML 1原有 UML中非正式图 UML 1原有 UML 1原有 UML 1原有 UML 1原有 UML 1中的协作图 UML 2.0 新增 UML 2.0新增
例如一个COM组件、一个DLL文件、一个JavaBeans、 一个执行文件等等。为了更好地对在UML模型中对它 们进行表示，就引入了构件（也译为组件）
构件名称
构件名称
•
1.0习惯用法
2.0习惯用法
构件是系统设计的一个模块化部分，它隐藏了内部的实 现，对外提供了一组外部接口。在系统中满足相同接口
的组件可以自由地替换
2.4 UML的构成 – 泛化、实现、扩展和依赖
• • •
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，也就是父类与子类之间的关系。
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，这些操作用于规定类或组件
的服务。
扩展表示将一个构造型附加到一个元类（metaclass）上， 使得元类的定义中包括这个构造型。
关键字或符号
《derive》 《manifest》 虚线加空心三角 《refine》 《trace》 实线 《bind》(参数表) 《deploy》
种类
导入 信息流 包含并 许可 协议符合 替换 使用
变种
私有 公有
表示法
依赖关系
关键字或符号
《access》 《import》 《flow》 《merge》 《permit》 未指定
等待
2.4 UML的构成 – 分组事物
•
对于一个中大型的软件系统而言，通常会包含大量的类， 因此也就会存在大量的结构事物、行为事物，为了能够 更加有效地对其进行整合，生成或简或繁、或宏观或微 观的模型，就需要对其进行分组。在UML中，提供了 “包（Package）”来完成这一目标
数据访问
2.4 UML的构成 – 注释事物