代碼的設計圖紙——UML(下)

 

 

UML建模在工程開發中,不止程序員可以用於做軟件程序設計,而且產品經理也常常使用它來做軟件需求分析。它本身的語法複雜度不高,新手經過一段時間的系統練習,很快可以熟悉使用。當軟件需求者和軟件開發者共同遵循這一套標準時,無疑可以大幅降低溝通成本,提高生產效率。

 

在UML建模的語法體系中,主要分爲兩大類的設計圖,分別是結構性、行爲性。在這兩大類圖之下又有進一步的細分,但是本文側重於介紹在軟件設計中最關鍵的類圖。

 

類圖

 

 

 

UML類圖面向對象編程的核心,它主要把真實系統中的對象抽象成類後,進一步描述對象(類)之間的關係。常見的有以下幾種關係:繼承(Generalization)、實現(Realization)、關聯(Association)、聚合(Aggregation)、組合(Composition)、依賴(Dependency)。其中有一些資料又把"繼承"叫做"泛合"、"聚合"叫做"合成","實現"叫做"接口",大家清楚是指同一種關係即可。

 

這六種關係的圖示方法比較接近,初學者容易混淆,這裏以近幾年比較火熱的RTOS爲例,來介紹一下這些基本圖示法。

 

                                      UML類圖圖示樣例

 

 

 

我們看"RTOS"那個矩形框,它就是代表了一個對象(類),類圖有三個部分,第一部分是類的名稱,第二部分指類的特性,一般就是字段和屬性。第三部分是類的操作,通常是行爲或者方法。在類圖中,不同的符號有不同的含義,'+'表示public屬性,'-'表示private屬性,'#'表示protrcted屬性。在C語言中,習慣用結構體來替代面向對象中的類,而結構體中沒有區別這些屬性,也可以認爲結構體裏面全部都是public屬性。

                                                

分析一下"RTOS"矩形框裏面的內容,我們知道RTOS最重要的屬性就是實時性和可靠性,它最關鍵的行爲就是在合理的場景下進行任務調度。那麼這幾個要素就構成了"RTOS"這麼一個對象。

 

 

依賴關係

 

 

 

 

注意左上角的"編程語言"和"硬件平臺"矩形框,要知道,任何RTOS都不是憑空而來的,它需要編程語言來翻譯完成相關邏輯運算。同時藉助硬件平臺作爲運行載體,才能在實際生產環境中完成它的功能。因此它們之間是一個依賴關係,用虛線箭頭來表示。

 

 

繼承關係

 

 

 

RTOS目前已經存在不少優秀的代表,這裏列舉了以下幾種,分別是:µC/OS-ii/iii、FreeRTOS、VxWorks、RTThread。它們都滿足實時性強、安全可靠的要求,本質上都是RTOS。但是在垂直領域又各有各的優勢和特點,因此它們與RTOS之間是一種繼承關係。繼承關係用空心三角形+實線來表示。

 

 

組合關係

 

再看左下角的µC/FS,它是Micriµm公司的軟件,通常搭載在µC/OS平臺上作爲文件系統使用,因此它與µC/OS平臺是一種"整體"與"部分"的關係。我們把這種強的"擁有"關係稱爲組合關係,一般用實心菱形+實線箭頭表示。

 

 

聚合關係

 

與組合關係相近、容易混淆的是聚合關係。看右下角的LWIP,它是一個高度可移植、可固化的網絡協議棧,可與所有主流的操作系統兼容。那麼RTThread與LWIP就是一種弱的擁有關係,這體現在操作系統平臺可以包含LWIP,但LWIP不是RTThread的一部分,它也可以單獨運行在裸機程序中。聚合關係用空心的菱形+實線箭頭表示。

 

 

實現關係

 

 

 程序員對"接口"這個應該都不陌生,接口的存在是因爲不同對象(類)之間存在一些共同的行爲。那麼把這些行爲抽象出來,單獨作爲一個接口就可以提高代碼複用率。以POSIX接口爲例,它的全稱爲可移植性操作系統接口,是一套關於信息技術的IEEE標準。RTThread爲了豐富用戶生態、促進自身發展,就儘可能地去實現這些接口,使得其他系統的應用程序無痛遷移到RTThread。實現關係的表示方法俗稱棒棒糖表示法。

 

 

聯繫關係

 

 

如果你去閱讀RTThread的源碼,會發現RTThread不止代碼風格非常接近Linux內核,而且在很多設計上借鑑了Linux內核的實現。所以你可以在RTThread裏面你看到一些Linux的影子。Linux內核發展早、實力強,而且開源、免費,這些年已經風靡全球。所以RTThread關注Linux內核的發展,借鑑它的一些實現思路也無可厚非了。在這一層意義上,可以說RTThread與Linux是有聯繫關係的。聯繫關係用實線箭頭表示。

 

 

 

 

 

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