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统一建模语言(Unified Modeling Language, UML)

  • 是一种面向对象设计的建模工具

  • 一个支持模型化和软件系统开发的图形化语言，为软件开发的所有阶段提供模型化和可视化支持

  • 1997 年建立的一个 OMG (Object Management Group)标准

UML 的目标

  • 以面向对象图的方式来描述任何类型的系统
  • 对具有静态结构和动态行为的系统建模

UML 应用领域

  • 软件系统的模型

UML 建模

核心：模型

基本构件：事务、关系、图

事务

  • 结构事务
  • 行为事务
  • 分组事务
  • 注释事务

七种结构事务

  1. 类 具有相同属性、方法、关系和语义的对象的集合。
  2. 接口 指类或组件提供特定服务的一组操作的集合。
  3. 协作定义了交互的操作，是一些角色和其他元素一起工作，提供一些合作的动作。
  4. 用例描述一系列的动作，系统执行这些动作将对一个特定参与者产生有价值且可观察的结果。
  5. 活动类的对象有一个或多个进程或线程。
  6. 组件物理上或可替换的系统部分，它实现了一个接口集合。
  7. 节点是一个物理元素，它在运行时存在，代表一个可计算的资源。

两种结构事务

  1. 交互（Interaction）：包括一组元素之间的消息交换
  2. 状态机（State Machine）：由一些列对象的状态组成

一种分组事务

  1. 包（Package）：UML 中唯一的组织机制

一种注释事务

  1. 注释（Note）：用于解析说明 UML 元素

六种关系

  1. 关联 (Association)：表示一种拥有的关系，具有方向性。
  2. 聚合 (Aggregation)：表示整体-个体的关系。
  3. 组合 (Composition)：表示整体与部分的关系，比聚合更加严格。
  4. 泛化 (Generalization)：表示一个更泛化的元素与一个更具体元素之间的关系（继承）
  5. 实现 (Realization)：表示类与接口的关系，类实现接口。
  6. 依赖 (Dependency)：一个类的改动会影响另外一个类，则两个之间存在依赖关系。

关联

  • 表示一种拥有的关系，具有方向性。
  • 表示类与类之间的联接，它使一个类知道另一个类的属性和方法，关系一般是长期性的，在程序中被关联类 B 以类属性的形式出现在关联类 A 中，也可能是关联类 A 引用了一个类型为被关联类 B 的全局变量。
  • 表示方法：实线箭头，类 A 指向类 B

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聚合

聚合是关联关系的一种特例，是强的关联关系。

聚合是整体和个体之间的关系，即has-a的关系，整体与个体可以具有各自的生命周期，部分可以属于多个整体对象，也可以为多个整体对象共享。

表示方法：尾部为空心菱形的实线箭头（也可以没箭头），类 A 指向类 B

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组合

组合也是关联关系的一种特例。组合是一种整体与部分的关系，即 contains-a 的关系，比聚合更强。

部分与整体的生命周期一致，整体的生命周期结束也就意味着部分的生命周期结束，组合关系不能共享。

ü 表示方法：尾部为实心菱形的实现箭头（也可以没箭头），类 A 指向类 B

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泛化

•泛化是一种一般与特殊、一般与具体之间关系的描述，具体描述建立在一般描述的基础之上，并对其进行了扩展。

在程序中通过继承类实现。

表示方法：空心三角形箭头的实线，子类指向父类

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实现

实现是一种类与接口的关系，表示类是接口所有特征和行为的实现，在程序中一般通过类实现接口来描述

表示方法：空心三角形箭头的虚线，实现类指向接口

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依赖

概念：是一种使用的关系，即一个类的实现需要另一个类的协助，所以要尽量不使用双向的互相依赖，在程序中一般表现为类 A 中的方法需要类 B 的实例作为其参数或者变量，而类 A 本身并不需要引用类 B 的实例作为其成员变量。

表示方法：虚线箭头，类 A 指向类 B

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图名称 解释
类图 (Class diagrams) 描述类、类的特性以及类之间的关系
对象图 (Object diagrams) 描述一个时间点上系统各个对象的一个快照
组件图 (Component diagrams) 描述组件的结构和连接
部署图 (Deployment diagrams) 描述在各个节点上的部署
活动图 (Activity diagrams) 描述过程行为与并行行为
状态图 (State diagrams) 描述事件如何改变对象的声明周期
用例图 (User case diagrams) 描述用户与系统如何交互
时序图 (Sequence diagrams) 描述执行特定任务时对象之间的交互关系以及执行顺序
协作图 (Collaboration diagrams) 描述对象之间合作关系, 更侧重向用户对象说明那些对象有消息传递。
包图 (Package diagrams) 对构成系统的模型元素进行分组整理的图
组合结构图 (Composite diagrams) 表示类或者构建内部结构的图
时间图 (Timing diagrams) 用来显示随时间变化，一个或多个元素的值或状态的更改
交互概览图 (Interation diagrams) 用活动图来表示多个交互之间的控制关系的图

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最后更新: 2023-05-20