UML 實踐——用例圖、順序圖、狀态圖、類圖、包圖、協作圖
| 面向對象的問題的處理的關鍵是模組化問題。模組化可以把在複雜世界的許多重要的細節給抽象出。許多模組化工 具封裝了UML（也就是Unified Modeling Language™），這篇課程的目的是展示出UML的精彩之處。 UML中有九種模組化的圖示，即：
本課程中的某些部分包含了這些圖的細節資訊的頁面連結。而且每個部分都有一個小問題，測試一下你對這個部分的了解。 為什麼UML很重要？ 為了回答這個問題，我們看看建築行業。設計師設計出房子。施勞工員使用這個設計來建造房子。建築越複雜，設計師和施勞工員之間的交流就越重要。藍圖就成為 了這個行業中的設計師和施勞工員的必修課。 寫軟體就好像建造建築物一樣。系統越複雜，參與編寫與配置軟體的人員之間的交流也就越重要。在過去十年裡UML就成為分析師，設計師和程式員之間的“建築 藍圖”。現在它已經成為了軟體行業的一部分了。UML提供了分析師，設計師和程式員之間在軟體設計時的通用語言。 UML被應用到面向對象的問題的解決上。想要學習UML必須熟悉面向對象解決問題的根本原則――都是從模型的建造開始的。一個模型model就是根本問題 的抽象。域domain就是問題所處的真實世界。 模型是由對象objects組成的，它們之間通過互相發送消息messages來互相作用的。記住把一個對象想象成“活着的”。對象有他們知道的事（屬性 attributes）和他們可以做的事（行為或操作behaviors or operations）。對象的屬性的值決定了它的狀态state。 類Classes是對象的“藍圖”。一個類在一個單獨的實體中封裝了屬性（資料）和行為（方法或函數）。對象是類的執行個體instances。 用例圖 用例圖Use case diagrams描述了作為一個外部的觀察者的視角對系統的印象。強調這個系統是什麼而不是這個系統怎麼工作。 用例圖與情節緊緊相關的。情節scenario是指當某個人與系統進行互動時發生的情況。下面是一個醫院門診部的情節。 “一個病人打電話給門診部預約一年一次的身體檢查。接待員找出在預約記錄本上找出最近的沒有預約過的時間，并記上那個時間的預約記錄。” 用例Use case是為了完成一個工作或者達到一個目的的一系列情節的總和。角色actor是發動與這個工作有關的事件的人或者事情。角色簡單的扮演着人或者對象的 作用。下面的圖是一個門診部Make Appointment用例。角色是病人。角色與用例的聯系是通訊聯系communication association（或簡稱通訊communication）  角色是人狀的圖示，用例是一個橢圓，通訊是連接配接角色和用例的線。 一個用例圖是角色，用例，和它們之間的聯系的集合。我們已經把Make Appointment作為一個含有四個角色和四個用例的圖的一部分。注意一個單獨的用例可以有多個角色。 
類圖 類圖Class diagram通過顯示出系統的類以及這些類之間的關系來表示系統。類圖是靜态的－它們顯示出什麼可以産生影響但不會告訴你什麼時候産生影響。 下面是一個顧客從零售商處預定商品的模型的類圖。中心的類是Order。連接配接它的是購買貨物的Customer和Payment。Payment有三種形 式：Cash，Check，或者Credit。訂單包括OrderDetails（line item），每個這種類都連着Item。 UML類的符号是一個被劃分成三塊的方框：類名，屬性，和操作。抽象類的名字，像Payment是斜體的。類之間的關系是連接配接線。 類圖有三種關系。
一個關聯有兩個尾端。每個尾端可以有一個角色名role name來說明關聯的作用。比如，一個OrderDetail執行個體是一個Order執行個體的項目。 關聯上的方向性navigability箭頭表示該關聯傳遞或查詢的方向。OrderDetail類可以查詢他的Item，但不可以反過來查詢。箭頭方向 同樣可以告訴你哪個類擁有這個關聯的實作；也就是，OrderDetail擁有Item。沒有方向性的箭頭的關聯是雙向。 關聯尾端的數字表示該關聯另一邊的一個執行個體可以對應的數字端的執行個體的格數，通過這種方式表達關聯的多樣性multiplicity。多樣性的數字可以是一 個單獨的數字或者是一個數字的範圍。在例子中，每個Order隻有一個Customer，但一個Customer可以有任意多個Order。 下面這個表給出了最普遍的多樣性示例。 0..1 0或1個執行個體. n..m符号表示有n到m個執行個體 0..* or * 沒有執行個體格數的限制（包括沒有）. 1 隻有一個執行個體 1..* 最少一個執行個體 每個類圖包括類，關聯和多樣性表示。方向性和角色是為了使圖示得更清楚時可選的項目。 包和對象圖 為了簡單地表示出複雜的類圖，可以把類組合成包packages。一個包是UML上有邏輯關系的元件的集合。下面這個圖是是一個把類組合成包的一個商業模 型。 dependencies關系。如果另一個的包B改變可能會導緻一個包A改變，則包A依賴包B。 包是用一個在上方帶有小标簽的矩形表示的。包名寫在标簽上或者在矩形裡面。點化線箭頭表示依賴 對象圖Object diagrams用來表示類的執行個體。他們在解釋複雜關系的細小問題時（特别是遞歸關系時）很有用。 這個類圖示一個大學的Department可以包括其他很多的Departments。 這個對象圖示上面類圖的執行個體。用了很多具體的例子。 UML中執行個體名帶有下劃線。隻要意思清楚，類或執行個體名可以在對象圖中被省略。 每個類圖的矩形對應了一個單獨的執行個體。執行個體名稱中所強調的UML圖表。類或執行個體的名稱可能是省略對象圖表隻要圖的意義仍然是明确的。 順序圖 類圖和對象圖是靜态模型的視圖。互動圖是動态的。他們描述了對象間的互動作用。 順序圖将互動關系表示為一個二維圖。縱向是時間軸，時間沿豎線向下延伸。橫向軸代表了在協作中各獨立對象的類元角色。類元角色用生命線表示。當對象存在 時，角色用一條虛線表示，當對象的過程處于激活狀态時，生命線是一個雙道線。 消息用從一個對象的生命線到另一個對象生命線的箭頭表示。箭頭以時間順序在圖中從上到下排列。 協作圖 協作圖也是互動的圖表。他們像序列圖一樣也傳遞相同的資訊，但他們不關心什麼時候消息被傳遞，隻關心對象的角色。在序列圖中，對象的角色放在上面而消息則 是連接配接線。 對象角色矩形上标有類或對象名（或者都有）。類名前面有個冒号（：）。 協作圖的每個消息都有一個序列号。頂層消息的數字是1。同一個等級的消息（也就是同一個調用中的消息）有同樣的數字字首，再根據他們出現的順序增加一個後 綴1，2等等。 狀态圖 對象擁有行為和狀态。對象的狀态是由對象目前的行動和條件決定的。狀态圖statechart diagram顯示出了對象可能的狀态以及由狀态改變而導緻的轉移。 我們的模型例圖建立了一個銀行的線上登入系統。登入過程包括輸入合法的密碼和個人賬号，再送出給系統驗證資訊。 登入系統可以被劃分為四種不重疊的狀态：Getting SSN, Getting PIN, Validating, 以及 Rejecting。每個狀态都有一套完整的轉移transitions來決定狀态的順序。 狀态是用圓角矩形來表示的。轉移則是使用帶箭頭的連線表示。觸發轉移的事件或者條件寫在箭頭的旁邊。我們的圖上有兩個自轉移。一個是在Getting SSN，另一個則在上Getting PIN。 初始狀态（黑色圓圈）是開始動作的虛拟開始。結束狀态也是動作的虛拟結束。 事件或條件觸發動作時用（/動作）表示。當進入Validating狀态時，對象并不等外部事件觸發轉移。取而代之，它産生一個動作。動作的結果決定了下 一步的狀态。 活動圖 活動圖activity diagram是一個很特别的流程圖。活動圖和狀态圖之間是有關系的。狀态圖把焦點集中在過程中的對象身上，而活動圖則集中在一個單獨過程動作流程。活動 圖告訴了我們活動之間的依賴關系。 對我們的例子來說，我們使用如下的過程。 “通過ATM來取錢。” 這個活動有三個類Customer, ATM和 Bank。整個過程從黑色圓圈開始到黑白的同心圓結束。活動用圓角矩形表示。 活動圖可以被分解成許多對象泳道swimlanes ，可以決定哪些對象負責那些活動。每個活動都有一個單獨的轉移transition連接配接這其他的活動。 轉移可能分支branch成兩個以上的互斥的轉移。保護表達式（在[]中）表示轉移是從一個分支中引出的。分支以及分支結束時的合并merge在圖中用菱 形表示。 轉移也可以分解fork成兩個以上的并行活動。分解以及分解結束時的線程結合join在圖中用粗黑線表示 元件與配置圖 元件component是代碼子產品。元件圖是是類圖的實體實作。 配置圖Deployment diagrams則是顯示軟體及硬體的配置。 下面的配置圖說明了與房地産事務有關的軟體及硬體元件的關系。 |