UML入門(一)-類圖、對象圖、角色圖

注:本文爲IBM Developer網站UML2.X系列教程的學習筆記,原文參見:http://www.ibm.com/developerworks/cn/rational/r-uml/

一、UML中基本的圖範疇:

在 UML 2 中有二種基本的圖範疇:結構圖和行爲圖。每個 UML 圖都屬於這二個圖範疇。結構圖的目的是顯示建模系統的靜態結構。它們包括類,組件和(或)對象圖。另一方面,行爲圖顯示系統中的對象的動態行爲,包括如對象的方法,協作和活動之類的內容。行爲圖的實例是活動圖,用例圖和序列圖。

 

二、UML中的類圖:

1.類圖的表示:

類的 UML 表示是一個長方形,垂直地分爲三個區,如圖 1 所示。頂部區域顯示類的名字。中間的區域列出類的屬性。底部的區域列出類的操作。在一個類圖上畫一個類元素時,你必須要有頂端的區域,下面的二個區域是可選擇的(當圖描述僅僅用於顯示分類器間關係的高層細節時,下面的兩個區域是不必要的)。



描述:

頂部區域顯示類的名字。中間的區域列出類的屬性。底部的區域列出類的操作。當在一個類圖上畫一個類元素時,你必須要有頂端的區域,下面的二個區域是可選擇的(當圖描述僅僅用於顯示分類器間關係的高層細節時,下面的兩個區域是不必要的)。

·類名:如果是抽象類,則採用斜體

·類屬性列表:name : attribute type 如 flightNumber : Integer,這是最常見的表達形式

                 name : attribute type = default value   balance : Dollars = 0,這是帶有默認值的表達形式

·類方法列表:name(parameter list) : type of value returned

注意:

在業務類圖中,屬性類型通常與單位相符,這對於圖的可能讀者是有意義的(例如,分鐘,美元,等等)。然而,用於生成代碼的類圖,要求類的屬性類型必須限制在由程序語言提供的類型之中,或包含於在系統中實現的、模型的類型之中。

2.繼承的表示:

爲了在一個類圖上建模繼承,從子類(要繼承行爲的類)拉出一條閉合的,單鍵頭(或三角形)的實線指向超類。




類名BankAccount和withdrawal操作使用斜體。這表示,BankAccount 類是一個抽象類,而withdrawal方法是抽象的操作。換句話說,BankAccount 類使用withdrawal規定抽象操作,並且CheckingAccount 和 SavingsAccount 兩個子類都分別地執行它們各自版本的操作。

3.接口的表示:

一個類和一個接口不同:一個類可以有它形態的真實實例,然而一個接口必須至少有一個類來實現它。在 UML 2 中,一個接口被認爲是類建模元素的特殊化。因此,接口就象類那樣繪製,但是長方形的頂部區域也有文本“interface”。



注意:繼承用帶箭頭或三角形的實線表示,實現用帶箭頭或三角形的虛線表示

4.可見性的表示:

在面向對象的設計中,存在屬性及操作可見性的記號。UML 識別四種類型的可見性:public,protected,private及package。

UML 規範並不要求屬性及操作可見性必須顯示在類圖上,但是它要求爲每個屬性及操作定義可見性。爲了在類圖上顯示可見性,放置可見性標誌於屬性或操作的名字之前。雖然 UML 指定四種可見性類型,但是實際的編程語言可能增加額外的可見性,或不支持 UML 定義的可見性。表4顯示了 UML 支持的可見性類型的不同標誌。

            UML 支持的可見性類型的標誌

標誌

可見性類型

+ Public
# proteted
- private
~ package





5.關聯的表示:

·雙向(標準)的關聯

關聯是兩個類間的聯接。關聯總是被假定是雙向的;這意味着,兩個類彼此知道它們間的聯繫,除非你限定一些其它類型的關聯。




一個雙向關聯用兩個類間的實線表示。在線的任一端,你放置一個角色名和多重值。圖 6 顯示Flight與一個特定的Plane相關聯,而且Flight類知道這個關聯。因爲角色名以Plane類表示,所以Plane承擔關聯中的“assignedPlane”角色。緊接於Plane類後面的多重值描述0...1表示,當一個Flight實體存在時,可以有一個或沒有Plane與之關聯(也就是,Plane可能還沒有被分配)。圖 6 也顯示Plane知道它與Flight類的關聯。在這個關聯中,Flight承擔“assignedFlights”角色;圖 6 的圖告訴我們,Plane實體可以不與flight關聯(例如,它是一架全新的飛機)或與沒有上限的flight(例如,一架已經服役5年的飛機)關聯。

注意:關聯的一方關聯對象位於直線的上端,關聯數目位於同側的直線下端,另一方則相反 


     多重值和它們的表示

可能的多重值描述

表示 含義
0..1 0個或1個
1 只能1個
0..* 0個或多個
* 0個或多個
1..* 1個或多個
3 只能3個
0..5 0到5個
5..15 5到15個

·單向關聯

在一個單向關聯中,兩個類是相關的,但是隻有一個類知道這種聯繫的存在。




一個單向的關聯,表示爲一條帶有指向已知類的開放箭頭(不關閉的箭頭或三角形,用於標誌繼承)的實線。如同標準關聯,單向關聯包括一個角色名和一個多重值描述,但是與標準的雙向關聯不同的時,單向關聯只包含已知類的角色名和多重值描述。

簡單的說就是OverdrawAccountReport中包含了BankAccount屬性,而BankAccount中不需要包含OverdrawnAccountsReport對象


6.聚合的表示:

聚合是一種特別類型的關聯,用於描述“總體到局部”的關係。在基本的聚合關係中, 部分類 的生命週期獨立於 整體類 的生命週期。

舉例來說,我們可以想象,車 是一個整體實體,而 車輪 輪胎是整輛車的一部分。輪胎可以在安置到車時的前幾個星期被製造,並放置於倉庫中。在這個實例中,Wheel類實例清楚地獨立於Car類實例而存在。然而,有些情況下, 部分 類的生命週期並 不 獨立於 整體 類的生命週期 -- 這稱爲合成聚合。舉例來說,考慮公司與部門的關係。 公司和部門 都建模成類,在公司存在之前,部門不能存在。這裏Department類的實例依賴於Company類的實例而存在。

讓我們更進一步探討基本聚合和組合聚合。

注意:聚合與普通的關聯的區別在於:普通的關聯可能只是一個簡單的“包含、引用”關係,關聯和被關聯類之間在邏輯概念上不一定有緊密的聯繫,而聚合則不同,它表示的是一種內在關係緊密,相互依存,相互包含的概念,其中的一部分是構成另外一部分的不可或缺的成分。

·基本聚合

有聚合關係的關聯指出,某個類是另外某個類的一部分。在一個聚合關係中,子類實例可以比父類存在更長的時間。爲了表現一個聚合關係,你畫一條從父類到部分類的實線,並在父類的關聯末端畫一個未填充棱形。



圖中清楚的表明了類Car對象包含了另一類Wheel的4個實例,這兩者在概念上是密不可分的,其中的一個類是另一個類的構成成分。菱形表示“包含”,箭頭表示被包含的對象,數字4表示包含的數目。

·組合聚合 

組合聚合關係是聚合關係的另一種形式,但是子類實例的生命週期依賴於父類實例的生命週期。



注意:組合關係如聚合關係一樣繪製,不過這次菱形是被填充的。

7.反射關聯的表示:


類也可以使用反射關聯與它本身相關聯。起先,這可能沒有意義,但是記住,類是抽象的。當一個類關聯到它本身時,這並不意味着類的實例與它本身相關,而是類的一個實例與類的另一個實例相關。



圖描繪的關係說明一個Employee實例可能是另外一個Employee實例的經理。然而,因爲“manages”的關係角色有 0..*的多重性描述;一個僱員可能不受任何其他僱員管理。


三、UML中的對象圖:

實例的記號和類一樣,但是取代頂端區域中僅有的類名,它的名字是經過拼接的:

Instance Name : Class Name 如 Donald : Person


因爲顯示實例的目的是顯示值得注意的或相關的信息,沒必要在你的模型中包含整個實體屬性及操作。相反地,僅僅顯示感興趣的屬性及其值是完全恰當的。 



UML 2 也允許在實體層的關係/關聯建模。繪製關聯與一般的類關係的規則一樣,除了在建模關聯時有一個附加的要求。附加的限制是,關聯關係必須與類圖的關係相一致,而且關聯的角色名字也必須與類圖相一致。


四、UML中的角色圖:

建模類的實例有時比期望的更爲詳細。有時,你可能僅僅想要在一個較多的一般層次做類關係的模型。在這種情況下,你應該使用 角色 記號。角色記號類似於實例記號。爲了建立類的角色模型,你畫一個方格,並在內部放置類的角色名及類名,作爲實體記號,但是在這情況你不能加下劃線。





注意:角色圖和對象圖的一個明顯區別就是:對象圖每個對象名稱下面都加了下劃線,而角色圖沒有 
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