論UML在程序開發(fā)中的重要作用

1、.經(jīng)典的 軟件工程 思想將軟件開發(fā)分成5 個階段 :需求分析系統(tǒng)分析與設(shè)計;系統(tǒng)實現(xiàn)測試及維護(hù)五個階段。序言如果想搭一個狗窩，備好木料、釘子和一些基本工具（如錘子、鋸和卷尺）之后，就可以開始工作了。從制定一點初步計劃到完成一個滿足適當(dāng)功能的狗窩，可能不用別人幫助，在幾個小時內(nèi)就能夠?qū)崿F(xiàn)。只要狗窩夠大且不太漏水，狗就可以安居。 如果未能達(dá)到希望的效果，返工總是可以的，無非是讓狗受點委屈。如果你要建造一座高層辦公大廈，若還是先備好木料、 釘子和一些基本工具就開始工作，那將是非常愚蠢的。因為你所使用的資金可能是別人的，他們會對建筑物的規(guī)模、形狀和風(fēng)格做出要求。同時，他們經(jīng)常會改變想法，甚至是在工程已

2、經(jīng)開工之后。由于失敗的代價太高了， 因此必須要做詳盡的計劃。負(fù)責(zé)建筑物設(shè)計和施工的是一個龐大的組織機(jī)構(gòu)，你只是其中的一部分。 這個組織將需要各種各樣的設(shè)計圖和模型，以供各方相互溝通。只要得到了合適的人員和工具，并對把建筑概念轉(zhuǎn)換為實際建筑的過程進(jìn)行積極的管理，將會建成這座滿足使用要求的大廈。如果想繼續(xù)從事建筑工作，那么一定要在使用要求和實際的建筑技術(shù)之間做好平衡， 并且處理好建筑團(tuán)隊成員們的休息問題，既不能把他們置于風(fēng)險之中，也不能驅(qū)使他們過分辛苦地工作以至于精疲力盡。奇怪的是， 很多軟件開發(fā)組織開始想建造一座大廈式的軟件，而在動手處理時卻好像他們正在倉促地造一個狗窩。有時你是幸運的。如果在恰

3、當(dāng)?shù)臅r間有足夠的合適人員，并且其他一切事情都很如意，你的團(tuán)隊有可能（僅是可能）推出一個令用戶眼花繚亂的軟件產(chǎn)品。然而，一般的情況下，不可能所有人員都合適（合適的人員經(jīng)常供不應(yīng)求），時間并不總是恰當(dāng)?shù)?（昨天總是更好） ，其他的事情也并不盡如人意（常常由不得自己）?，F(xiàn)在對軟件開發(fā)的要求正在日益增加，而開發(fā)團(tuán)隊卻還是經(jīng)常單純地依靠他們唯一真正知道如何做好的一件事 編寫程序代碼。 英雄式的編程工作成為這一行業(yè)的傳奇 ，人們似乎經(jīng)常認(rèn)為更努力地工作是面對開發(fā)中出現(xiàn)的各種危機(jī)的正常反應(yīng)。然而，這未必能產(chǎn)生正確的程序代碼，而且一些項目是非常巨大的，無論怎樣延長工作時間，也不足以完成所需的工作。如果真正想建

4、造一個相當(dāng)于房子或大廈類的軟件系統(tǒng)，問題可不是僅僅編寫許多軟件。事實上， 關(guān)鍵是要編出正確的軟件，并考慮如何少寫軟件。要生產(chǎn)合格的軟件就要有一套關(guān)于體系結(jié)構(gòu)、過程和工具的規(guī)范。即使如此，很多項目開始看起來像狗窩，但隨后發(fā)展得像大廈， 原因很簡單， 它們是自己成就的犧牲品。如果對體系結(jié)構(gòu)、過程或工具的規(guī)范沒有作任何考慮， 總有一天狗窩會膨脹成大廈，并會由于其自身的重量而倒塌。狗窩的倒塌可能使你的狗惱怒；同理，不成功的大廈則將對大廈的租戶造成嚴(yán)重的影響。不成功的軟件項目失敗的原因各不相同，而所有成功的項目在很多方面都是相似的。成功的軟件組織有很多成功的因素，其中共同的一點就是對建模的采用。一、 項

5、目開發(fā)中模型是什么以及建模的重要性。那么，模型是什么？簡單地說：.模型是對現(xiàn)實的簡化。模型提供了系統(tǒng)的藍(lán)圖。模型既可以包括詳細(xì)的計劃，也可以包括從很高的層次考慮系統(tǒng)的總體計劃。 一個好的模型包括那些有廣泛影響的主要元素， 而忽略那些與給定的抽象水平不相關(guān)的次要元素。 每個系統(tǒng)都可以從不同的方面用不同的模型來描述，因而每個模型都是一個在語義上閉合的系統(tǒng)抽象。 模型可以是結(jié)構(gòu)性的，強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)的組織。它也可以是行為性的，強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)的動態(tài)方面。為什么要建模？一個基本理由是：建模是為了能夠更好地理解正在開發(fā)的系統(tǒng)。通過建模，要達(dá)到4 個目的：（ 1）模型有助于按照實際情況或按照所需要的樣式對系統(tǒng)進(jìn)行可視化。

6、（ 2）模型能夠規(guī)約系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)或行為。（ 3）模型給出了指導(dǎo)構(gòu)造系統(tǒng)的模板。（ 4）模型對做出的決策進(jìn)行文檔化。建模并不只是針對大的系統(tǒng)。甚至像狗窩那樣的軟件也能從一些建模中受益。然而，可以明確地講，系統(tǒng)越大、越復(fù)雜，建模的重要性就越大，一個很簡單的原因是：因為不能完整地理解一個復(fù)雜的系統(tǒng)，所以要對它建模。人對復(fù)雜問題的理解能力是有限的。通過建模， 縮小所研究問題的范圍，一次只著重研究它的一個方面， 即把一個困難問題劃分成一系列能夠解決的小問題；解決了這些小問題也就解決了這個難題。此外， 通過建?？梢栽鰪?qiáng)人的智力。一個適當(dāng)選擇的模型可以使建模人員在較高的抽象層次上工作。每個項目都能從一些建模中

7、受益。即使在一次性的軟件開發(fā)中 由于可視化編程語言的支持， 可以輕而易舉地扔掉不適合的軟件。建模也能幫助開發(fā)組更好地對系統(tǒng)計劃進(jìn)行可視化，并幫助他們正確地進(jìn)行構(gòu)造，使開發(fā)工作進(jìn)展得更快。如果根本不建模， 項目越復(fù)雜，就越有可能失敗或者構(gòu)造出錯誤的東西。所有實用系統(tǒng)都有一個自然趨勢：隨著時間的推移變得越來越復(fù)雜。雖然今天可能認(rèn)為不需要建模，但隨著系統(tǒng)的演化，終將會對這個決定感到后悔，但那時為時已晚。 在項目開發(fā)中如何建模，接下來我將詳細(xì)講解一下建模工具UML 。二、UML 介紹UML( Unified Modeling Language ) 又稱統(tǒng)一建模語言或標(biāo)準(zhǔn)建模語言，是始于1997 年一個

8、OMG 標(biāo)準(zhǔn)，它是一個支持模型化和軟件系統(tǒng)開發(fā)的圖形化語言，為軟件開發(fā)的所有階段提供模型化和可視化支持，包括由需求分析到規(guī)格，到構(gòu)造和配置。UML 是一種功能強(qiáng)大的,面向?qū)ο蟮目梢暬到y(tǒng)分析的建模語言,它的各個模型可以幫助開發(fā)人員更好地理解業(yè)務(wù)流程,建立更可靠 ,更完善的系統(tǒng)模型.從而使用戶和開發(fā)人員對問題的描述達(dá)到相同的理解,以減少語義差異,保障分析的正確性。UML 建模分為需求建模和設(shè)計建模，需求建模的目的是確定系統(tǒng)邊界并明確系統(tǒng)需要實現(xiàn)的功能。 而設(shè)計建模主要目的是用于開發(fā)團(tuán)隊中的設(shè)計思想交流； 以及后續(xù)程序設(shè)計的依據(jù)；后續(xù)測試和驗收程序的依據(jù)。 ）.三、UML 應(yīng)用領(lǐng)域UML 的目標(biāo)是

9、以面向?qū)ο髨D的方式來描述任何類型的系統(tǒng)，具有很寬的應(yīng)用領(lǐng)域。其中最常用的是建立軟件系統(tǒng)的模型，但它同樣可以用于描述非軟件領(lǐng)域的系統(tǒng)，如機(jī)械系統(tǒng)、企業(yè)機(jī)構(gòu)或業(yè)務(wù)過程，以及處理復(fù)雜數(shù)據(jù)的信息系統(tǒng)、具有實時要求的工業(yè)系統(tǒng)或工業(yè)過程等?？傊?， UML 是一個通用的標(biāo)準(zhǔn)建模語言，可以對任何具有靜態(tài)結(jié)構(gòu)和動態(tài)行為的系統(tǒng)進(jìn)行建模。此外， UML 適用于系統(tǒng)開發(fā)過程中從需求規(guī)格描述到系統(tǒng)完成后測試的不同階段。在需求分析階段， 可以用用例來捕獲用戶需求。通過用例建模， 描述對系統(tǒng)感興趣的外部角色及其對系統(tǒng)（用例）的功能要求。分析階段主要關(guān)心問題域中的主要概念（如抽象、類和對象等）和機(jī)制，需要識別這些類以及它們相

10、互間的關(guān)系，并用UML 類圖來描述。為實現(xiàn)用例，類之間需要協(xié)作， 這可以用 UML 動態(tài)模型來描述。 在分析階段， 只對問題域的對象 （現(xiàn)實世界的概念）建模，而不考慮定義軟件系統(tǒng)中技術(shù)細(xì)節(jié)的類（如處理用戶接口、數(shù)據(jù)庫、通訊和并行性等問題的類）。這些技術(shù)細(xì)節(jié)將在設(shè)計階段引入，因此設(shè)計階段為構(gòu)造階段提供更詳細(xì)的規(guī)格說明。編程（構(gòu)造）是一個獨立的階段，其任務(wù)是用面向?qū)ο缶幊陶Z言將來自設(shè)計階段的類轉(zhuǎn)換成實際的代碼。在用UML 建立分析和設(shè)計模型時，應(yīng)盡量避免考慮把模型轉(zhuǎn)換成某種特定的編程語言。 因為在早期階段， 模型僅僅是理解和分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的工具，過早考慮編碼問題十分不利于建立簡單正確的模型。UML

11、模型還可作為測試階段的依據(jù)。系統(tǒng)通常需要經(jīng)過單元測試、集成測試、系統(tǒng)測試和驗收測試。不同的測試小組使用不同的UML 圖作為測試依據(jù)：單元測試使用類圖和類規(guī)格說明； 集成測試使用部件圖和合作圖；系統(tǒng)測試使用用例圖來驗證系統(tǒng)的行為；驗收測試由用戶進(jìn)行，以驗證系統(tǒng)測試的結(jié)果是否滿足在分析階段確定的需求。總之，標(biāo)準(zhǔn)建模語言UML 適用于以面向?qū)ο蠹夹g(shù)來描述任何類型的系統(tǒng)，而且適用于系統(tǒng)開發(fā)的不同階段，從需求規(guī)格描述直至系統(tǒng)完成后的測試和維護(hù)。四、UML 圖形種類介紹UML 從考慮系統(tǒng)的不同角度出發(fā)，定義了用例圖、類圖、對象圖、狀態(tài)圖、活動圖、序列圖、協(xié)作圖、構(gòu)件圖、部署圖等9 種圖，按其特點可分成五大

12、類，1.用例圖； 2.靜態(tài)圖：（類圖、對象圖）；3.行為圖：（活動圖、狀態(tài)圖）；4.交互圖：（順序圖、協(xié)作圖）；5.實現(xiàn)圖： （構(gòu)件圖、部署圖）。這些圖從不同的側(cè)面對系統(tǒng)進(jìn)行描述。系統(tǒng)模型將這些不同的側(cè)面綜合成一致的整體，便于系統(tǒng)的分析和構(gòu)造。1、用例圖描述角色以及角色與用例之間的連接關(guān)系。 說明的是誰要使用系統(tǒng)， 以及他們使用該系統(tǒng)可以做些什么。 一個用例圖包含了多個模型元素， 如系統(tǒng)、參與者和用例， 并且顯示了這些元素之間的各種關(guān)系，如泛化、關(guān)聯(lián)和依賴。2、類圖類圖是描述系統(tǒng)中的類， 以及各個類之間的關(guān) 系的靜態(tài)視圖。 能夠讓我們在正確編寫代碼以前對系統(tǒng)有一個全面的認(rèn)識。類圖是一種模型類型

13、，確切的說，是一種靜態(tài)模型類型。3、對象圖與類圖極為相似， 它是類圖的實例，對象圖顯示類的多個對象實例， 而不是實際的類。它描述的不是類之間的關(guān)系，而是對象之間的關(guān)系。4、活動圖.描述用例要求所要進(jìn)行的活動， 以及活動間的約束關(guān)系， 有利于識別并行活動。 能夠演示出系統(tǒng)中哪些地方存在功能， 以及這些功能和系統(tǒng)中其他組件的功能如何共同滿足前面使用用例圖建模的商務(wù)需求。5、狀態(tài)圖描述類的對象所有可能的狀態(tài)，以及事件發(fā)生時狀態(tài)的轉(zhuǎn)移條件。可以捕獲對象、 子系統(tǒng)和系統(tǒng)的生命周期。他們可以告知一個對象可以擁有的狀態(tài)，并且事件(如消息的接收、時間的流逝、錯誤、條件變?yōu)檎娴?會怎么隨著時間的推移來影響這些狀

14、態(tài)。一個狀態(tài)圖應(yīng)該連接到所有具有清晰的可標(biāo)識狀態(tài)和復(fù)雜行為的類；該圖可以確定類的行為，以及該行為如何根據(jù)當(dāng)前的狀態(tài)變化，也可以展示哪些事件將會改變類的對象的狀態(tài)。狀態(tài)圖是對類圖的補(bǔ)充。6、序列圖（順序圖）序列圖是用來顯示你的參與者如何以一系列順序的步驟與系統(tǒng)的對象交互的模型。順序圖可以用來展示對象之間是如何進(jìn)行交互的。順序圖將顯示的重點放在消息序列上，即強(qiáng)調(diào)消息是如何在對象之間被發(fā)送和接收的。7、協(xié)作圖和序列圖相似， 顯示對象間的動態(tài)合作關(guān)系?？梢钥闯墒穷悎D和順序圖的交集，協(xié)作圖建模對象或者角色，以及它們彼此之間是如何通信的。如果強(qiáng)調(diào)時間和順序，則使用序列圖；如果強(qiáng)調(diào)上下級關(guān)系，則選擇協(xié)作圖；

15、這兩種圖合稱為交互圖。8、構(gòu)件圖（組件圖）描述代碼構(gòu)件的物理結(jié)構(gòu)以及各種構(gòu)建之間的依賴關(guān)系。用來建模軟件的組件及其相互之間的關(guān)系， 這些圖由構(gòu)件標(biāo)記符和構(gòu)件之間的關(guān)系構(gòu)成。在組件圖中， 構(gòu)件時軟件單個組成部分，它可以是一個文件，產(chǎn)品、可執(zhí)行文件和腳本等。9、部署圖（配置圖）是用來建模系統(tǒng)的物理部署。 例如計算機(jī)和設(shè)備， 以及它們之間是如何連接的。 部署圖的使用者是開發(fā)人員、系統(tǒng)集成人員和測試人員。以上圖形中由于類圖之間的關(guān)系相對比較復(fù)雜，所以對于類圖之間的關(guān)系進(jìn)行一個大致的講解。其關(guān)系種類有關(guān)聯(lián)、聚合、組合、泛化、依賴。1. 泛化（ Generalization ）【泛化關(guān)系】 ：是一種繼承關(guān)

16、系 , 表示一般與特殊的關(guān)系 , 它指定了子類如何特化父類的所有特征和行為 . 例如：老虎是動物的一種 , 即有老虎的特性也有動物的共性 .【箭頭指向】：帶三角箭頭的實線，箭頭指向父類2. 實現(xiàn)（ Realization ）.【實現(xiàn)關(guān)系】：是一種類與接口的關(guān)系, 表示類是接口所有特征和行為的實現(xiàn).【箭頭指向】：帶三角箭頭的虛線，箭頭指向接口3. 關(guān)聯(lián)（ Association)【關(guān)聯(lián)關(guān)系】：是一種擁有的關(guān)系 , 它使一個類知道另一個類的屬性和方法；如：老師與學(xué)生，丈夫與妻子關(guān)聯(lián)可以是雙向的， 也可以是單向的。 雙向的關(guān)聯(lián)可以有兩個箭頭或者沒有箭頭， 單向的關(guān)聯(lián)有一個箭頭。【代碼體現(xiàn)】：成員變量

17、【箭頭及指向】：帶普通箭頭（或?qū)嵭娜切渭^）的實心線，指向被擁有者上圖中，老師與學(xué)生是雙向關(guān)聯(lián)，老師有多名學(xué)生，學(xué)生也可能有多名老師。但學(xué)生與某課程間的關(guān)系為單向關(guān)聯(lián)，一名學(xué)生可能要上多門課程，課程是個抽象的東西他不擁有學(xué)生。 4. 聚合（ Aggregation ）【聚合關(guān)系】 ：是整體與部分的關(guān)系 , 且部分可以離開整體而單獨存在 . 如車和輪胎是整體和部分的關(guān)系 , 輪胎離開車仍然可以存在 .聚合關(guān)系是關(guān)聯(lián)關(guān)系的一種， 是強(qiáng)的關(guān)聯(lián)關(guān)系； 關(guān)聯(lián)和聚合在語法上無法區(qū)分， 必須考察具體的邏輯關(guān)系?！敬a體現(xiàn)】：成員變量【箭頭及指向】：帶空心菱形的實心線，菱形指向整體.5. 組合 (Compo

18、sition)【組合關(guān)系】 ：是整體與部分的關(guān)系 , 但部分不能離開整體而單獨存在 . 如公司和部門是整體和部分的關(guān)系 , 沒有公司就不存在部門 .組合關(guān)系是關(guān)聯(lián)關(guān)系的一種，是比聚合關(guān)系還要強(qiáng)的關(guān)系，它要求普通的聚合關(guān)系中代表整體的對象負(fù)責(zé)代表部分的對象的生命周期【代碼體現(xiàn)】：成員變量【箭頭及指向】：帶實心菱形的實線，菱形指向整體6. 依賴 (Dependency)【依賴關(guān)系】：是一種使用的關(guān)系, 即一個類的實現(xiàn)需要另一個類的協(xié)助, 所以要盡量不使用雙向的互相依賴.【代碼表現(xiàn)】：局部變量、方法的參數(shù)或者對靜態(tài)方法的調(diào)用【箭頭及指向】：帶箭頭的虛線，指向被使用者.各種關(guān)系的強(qiáng)弱順序：泛化=實現(xiàn)組合聚合關(guān)聯(lián)依賴UML 圖形實例由于開發(fā)的項目復(fù)雜程度不一，所以在真正的開發(fā)上以上九類圖形并不是都會用上，一般情況下使用頻率最高的就三種圖形：用例圖、類圖、時序圖。接下來實例也只列出此三種圖形實例1類圖：2.用例圖 ：.3.時序圖 ：.UML 建模工具