3UML概述教學(xué)講解課件

軟件需求分析與建模

-UML概述姓名：蘇錦鈿(

SuJD@)單位：計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院時(shí)間：2023年6月4日1內(nèi)容UML歷史什么是UMLUML與軟件體系結(jié)構(gòu)UML構(gòu)成華南理工大學(xué)2軟件需求分析與建模1.UML歷史31.1UML產(chǎn)生與發(fā)展面向?qū)ο蟮姆治雠c設(shè)計(jì)(OOA＆D)方法的發(fā)展在80年代末至90年代中出現(xiàn)了一個(gè)高潮.UML是這個(gè)高潮的產(chǎn)物。它不僅統(tǒng)一了Booch、Rumbaugh和Jacobson的表示方法，而且對(duì)其作了進(jìn)一步的發(fā)展，并最終統(tǒng)一為大眾所接受的標(biāo)準(zhǔn)建模語言。華南理工大學(xué)4軟件需求分析與建模70年代中期，公認(rèn)的面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)語言出現(xiàn)（SmallTalk）。從1989年到1994年，其數(shù)量從不到十種增加到了五十多種。Booch86,GOOD(通用面向?qū)ο蟮拈_發(fā)），HOOD(層次式面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)）、OOSD（面向?qū)ο蟮慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)）等一批OOD（面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)或面向?qū)ο蟮拈_發(fā)的縮寫）截至1994年，公開發(fā)表并具有一定影響的OOA&D方法已達(dá)50多種。華南理工大學(xué)5軟件需求分析與建模Rational公司的G.Booch和J.Rumbaugh決定將他們各自的方法結(jié)合起來成為一種方法。1995年10月發(fā)布了第一個(gè)版本，稱作統(tǒng)一方法（UnifiedMethod0.8）OOSE的作者I.Jacobson也加入了公司，于是也加入了統(tǒng)一行動(dòng)，發(fā)布了第二個(gè)版本UML0.9。鑒于統(tǒng)一行動(dòng)的產(chǎn)物是一種建模語言，而不是一種建模方法，因此稱為統(tǒng)一建模語言華南理工大學(xué)6軟件需求分析與建模在此過程中，Rational公司發(fā)起成立了UML伙伴組織，開始時(shí)有12家參加，共同推出了UML1.0版，并在1997年1月提交給OMG把其他幾家分頭向OMG提交提案的公司納入進(jìn)來，推出了UML1.1版，在1997年11月4日被OMG采納。然后成立任務(wù)組進(jìn)行不斷的修訂，并產(chǎn)生了UML1.2、1.3和1.4版本。2000年起，就已經(jīng)開始著手開發(fā)UML2.0版本了，在2003年6月被OMG采納為最終采納規(guī)范?，F(xiàn)在主要為UML2.x。華南理工大學(xué)7軟件需求分析與建模Rational三劍客JimRumbaughGradyBoochIvarJacobson華南理工大學(xué)8軟件需求分析與建模2.什么是UML？9概述UML(統(tǒng)一建模語言)是為軟件系統(tǒng)的制品進(jìn)行描述（specifying）、可視化（visualizing）、構(gòu)造（constructing）、文檔化（documenting）的一種語言。它同樣適用于商業(yè)模塊和其他非軟件系統(tǒng)。在大型和復(fù)雜系統(tǒng)的建模中，UML成功地描述一些優(yōu)秀的工程實(shí)施。華南理工大學(xué)10軟件需求分析與建模

UML是一種建模語言建模方法=建模語言

+建模過程。建模語言定義了用于表示設(shè)計(jì)的符號(hào)(通常是圖形符號(hào))；建模過程描述進(jìn)行設(shè)計(jì)所需要遵循的步驟。標(biāo)準(zhǔn)建模語言UML是一種建模語言，而不是一種方法，它統(tǒng)一了面向?qū)ο蠼５幕靖拍?、術(shù)語及其圖形符號(hào)，為人們建立了便于交流的共同語言。建模能力：建模方法+領(lǐng)域知識(shí)+實(shí)踐華南理工大學(xué)11軟件需求分析與建模

UML的主要特點(diǎn)UML統(tǒng)一了Booch，OMT和OOSE等方法中的基本概念：用例圖從OOSE來；類圖從OMT和Booch等方法來；實(shí)現(xiàn)圖(構(gòu)件圖和配置圖)從Booch的模塊圖和過程圖來。UML吸取了OO技術(shù)領(lǐng)域各流派的長處：狀態(tài)圖從Harel

而來；活動(dòng)圖從工作流圖而來；合作圖從Booch的對(duì)象圖和Fusion的對(duì)象交互作用圖等而來；等等。在演變過程中UML提出了一些新的概念。華南理工大學(xué)12軟件需求分析與建模UML的基本概念[4]－UML的目標(biāo)最重要目標(biāo)：UML是所有建模人員可以使用的通用建模語言。它包含主流建模方法的概念，從而可以替代現(xiàn)有的軟件分析和設(shè)計(jì)方法，比如：OMT,Booch,OOSE等。UML不是完整的開發(fā)方法，它不包括逐步的開發(fā)流程，但它提供所有必要的概念，具備足夠的表達(dá)能力。UML的另一個(gè)目標(biāo)是：能盡量簡潔地表達(dá)系統(tǒng)的模型。華南理工大學(xué)13軟件需求分析與建模1．易于使用，表達(dá)能力強(qiáng)，進(jìn)行可視化建模；2．與具體的軟件開發(fā)過程無關(guān)，可應(yīng)用于任何軟件開發(fā)的過程；3．簡單、可擴(kuò)展。擴(kuò)展無需對(duì)核心概念進(jìn)行修改；4．為面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)和開發(fā)過程中涌現(xiàn)出的高級(jí)概念（例如協(xié)作、框架、組件）提供支持；5．吸收當(dāng)代最好的軟件工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)；6．可升級(jí)，具有廣闊的適用性和可用性；7．有利于面向?qū)ο蠊ぞ叩氖袌龀砷L。UML的目標(biāo)華南理工大學(xué)14軟件需求分析與建模UML語言包含三方面內(nèi)容：

1．UML基本圖素：它是構(gòu)成UML模型圖的基本元素。例如類、對(duì)象、包、接口、組件等。2．UML模型圖：它由UML基本圖素按照UML建模規(guī)則構(gòu)成。例如用例圖、類圖、對(duì)象圖、…等。3．UML建模規(guī)則：UML模型圖必須按特定的規(guī)則有機(jī)地組合而成,從而構(gòu)成一個(gè)有機(jī)的、完整的UML模型圖（well-formedUMLdiagram）。華南理工大學(xué)15軟件需求分析與建模3.UML支持軟件體系結(jié)構(gòu)建模163.1軟件體系結(jié)構(gòu)為了表達(dá)不同的軟件開發(fā)相關(guān)人員在軟件開發(fā)周期的不同時(shí)期看待軟件產(chǎn)品的不同側(cè)重面,需要對(duì)模型進(jìn)行分層。UML根據(jù)軟件產(chǎn)品的體系結(jié)構(gòu)（architecture）對(duì)軟件進(jìn)行分層華南理工大學(xué)17軟件需求分析與建模軟件體系結(jié)構(gòu)由一系列的決定組成，這些決定定義了如下內(nèi)容：軟件系統(tǒng)的組織；構(gòu)成軟件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)元素的結(jié)構(gòu)及它們之間的接口；結(jié)構(gòu)元素的行為及元素之間的協(xié)同（collaboration）結(jié)構(gòu)元素的不斷組合以構(gòu)成日漸完備的子系統(tǒng)的過程指導(dǎo)軟件建造過程的軟件構(gòu)筑風(fēng)格（architecturalstyle）靜態(tài)和動(dòng)態(tài)元素之間的接口、協(xié)同、構(gòu)成（composition）。華南理工大學(xué)18軟件需求分析與建模軟件體系結(jié)構(gòu)不僅僅決定軟件的結(jié)構(gòu)和行為，而且還決定軟件的：用途功能性能應(yīng)變性(resilience)可重用性經(jīng)濟(jì)和技術(shù)方面的限制和折衷以及美學(xué)考慮（aestheticconcern）華南理工大學(xué)19軟件需求分析與建模3.2體系結(jié)構(gòu)的視圖UML將軟件的體系結(jié)構(gòu)分解為五個(gè)不同的側(cè)面，稱為4＋1視圖(view)。分別是：用例視圖（Usecaseview）設(shè)計(jì)視圖(designview)進(jìn)程視圖（processview）實(shí)現(xiàn)視圖(implementationview)分布視圖(deploymentview)設(shè)計(jì)視圖和進(jìn)程視圖又可被統(tǒng)一稱為邏輯視圖(logicalview)。華南理工大學(xué)20軟件需求分析與建模

邏輯視圖實(shí)現(xiàn)視圖進(jìn)程視圖部署視圖用例視圖動(dòng)態(tài)行為設(shè)計(jì)詞匯、功能描述系統(tǒng)組裝、配置管理性能、穩(wěn)定性、吞吐率系統(tǒng)拓?fù)?、分布、分發(fā)、安裝華南理工大學(xué)21軟件需求分析與建模每個(gè)視圖分別關(guān)注軟件開發(fā)的某一側(cè)面視圖由一種或多種模型圖(diagram)構(gòu)成模型圖描述了構(gòu)成相應(yīng)視圖的基本模型元素（element）及它們之間的相互關(guān)系。華南理工大學(xué)22軟件需求分析與建模3.3用例視圖（usecaseview）用例視圖用來支持軟件系統(tǒng)的需求分析，它定義系統(tǒng)的邊界，關(guān)注的是系統(tǒng)的外部功能的描述。它從系統(tǒng)的使用者的角度，描述系統(tǒng)的外部的靜態(tài)的功能動(dòng)態(tài)行為系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)功能由UML以下模型圖描述：交互圖(interactiondiagram)，包括順序圖和協(xié)作圖。狀態(tài)圖(state-chartdiagram)活動(dòng)圖(activitydiagram)華南理工大學(xué)23軟件需求分析與建模3.4邏輯視圖（LogicalView）邏輯視圖定義系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)邏輯,描述為實(shí)現(xiàn)用例圖描述的功能，在對(duì)軟件系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),所產(chǎn)生的設(shè)計(jì)概念，設(shè)計(jì)概念又稱為軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)詞匯(vocabulary)。邏輯視圖定義了:設(shè)計(jì)詞匯的邏輯結(jié)構(gòu)存在于它們之間的語義聯(lián)系設(shè)計(jì)詞匯包括系統(tǒng)的類/協(xié)同/接口及其關(guān)系華南理工大學(xué)24軟件需求分析與建模對(duì)邏輯視圖的描述在原則上與軟件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)平臺(tái)無關(guān)。它相當(dāng)于電子產(chǎn)品生產(chǎn)中的電原理圖。邏輯視圖包含的模型圖有：類圖（classdiagrams）對(duì)象圖（objectdiagrams）交互圖（interactiondiagrams）狀態(tài)圖（state-chartdiagrams）活動(dòng)圖（activitydiagrams）華南理工大學(xué)25軟件需求分析與建模3.5實(shí)現(xiàn)視圖（implementationview）當(dāng)系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)在邏輯視圖里被定義之后，需要定義邏輯結(jié)構(gòu)的物理實(shí)現(xiàn)。這包括：設(shè)計(jì)元素對(duì)應(yīng)的源代碼文件各物理文件之間的關(guān)系、存放路徑，等等實(shí)現(xiàn)視圖就是定義這些內(nèi)容的地方，它當(dāng)于電子產(chǎn)品的印刷電路板的布線圖華南理工大學(xué)26軟件需求分析與建模實(shí)現(xiàn)視圖描述組成一個(gè)軟件系統(tǒng)的各個(gè)物理部件，這些部件以各種方式組合起來，（如：不同的源代碼經(jīng)過編譯，構(gòu)成一個(gè)可執(zhí)行系統(tǒng)；或者不同的軟件組件配置成為一個(gè)可執(zhí)行系統(tǒng)；以及不同的網(wǎng)頁文件，以特定的目錄結(jié)構(gòu)，組成一個(gè)網(wǎng)站，等等）構(gòu)成了一個(gè)可實(shí)際運(yùn)行的系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)視圖包含的模型圖有:部件圖（Componentdiagram）交互圖（InteractionDiagram）狀態(tài)圖（state-chartdiagram）活動(dòng)圖（activitydiagram）華南理工大學(xué)27軟件需求分析與建模3.6部署視圖（DeploymentView）軟件產(chǎn)品將運(yùn)行在計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)上,如果軟件產(chǎn)品是面向網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用系統(tǒng)，則有可能同時(shí)運(yùn)行在多個(gè)計(jì)算機(jī)上。分布視圖用來描述軟件產(chǎn)品在計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)上的安裝、分發(fā)（delivery）、分布（distribution）華南理工大學(xué)28軟件需求分析與建模在分布視圖中，系統(tǒng)的靜態(tài)特性用分布圖（deploymentdiagram）描述動(dòng)態(tài)特性的描述用交互圖（interactiondiagram）狀態(tài)圖（state-chartdiagram）活動(dòng)圖（activitydiagram）華南理工大學(xué)29軟件需求分析與建模4.UML構(gòu)成304.1UML基本構(gòu)成從軟件的體系結(jié)構(gòu)出發(fā)，UML把軟件模型分成了五個(gè)視圖，每個(gè)視圖由不同的模型圖構(gòu)成：模型圖實(shí)際上就是UML的基本成員之一作為UML的完整的概念模型，UML的構(gòu)成為：UML=UML成員+UML建模規(guī)則華南理工大學(xué)31軟件需求分析與建模UML建模規(guī)則：相當(dāng)于建模語言的語法UML成員（buildingblocksoftheUML）它是UML的基本組成部分UML成員可進(jìn)一步劃分為UML基本模型元素（thingsinUML）關(guān)系（relationship）模型圖（diagram）UML成員=UML基本模型元素+關(guān)系+模型圖

華南理工大學(xué)32軟件需求分析與建模4.1.1UML基本模型元素UML成員=UML基本模型元素+關(guān)系+模型圖33

概述UML基本模型元素，類似于電子產(chǎn)品電原理圖里的集成電路符號(hào)，是模型圖上包含的基本符號(hào)基本模型元素可分為四類，它們是：結(jié)構(gòu)模型元素（structuralthings）行為模型元素（behavioralthings）分組模型元素（groupingthings）注解元素（annotationalthings）UML基本模型元素=結(jié)構(gòu)模型元素+行為模型元素+成組元素+注解元素

華南理工大學(xué)34軟件需求分析與建模

結(jié)構(gòu)模型元素結(jié)構(gòu)模型元素（基礎(chǔ)包）是UML模型里的名詞（noun），是模型的靜態(tài)組成部分，代表軟件系統(tǒng)的概念的,或物理的存在。例如：類（class）是最常用的一個(gè)結(jié)構(gòu)模型元素，代表一系列共享同樣的屬性（attributes），操作（operation），關(guān)系、語義的對(duì)象（object）。華南理工大學(xué)35軟件需求分析與建模結(jié)構(gòu)模型元素一共有七種，它們是：類接口（interface）協(xié)同用例（usecase）主動(dòng)類（activeclass）組件（component）節(jié)點(diǎn)（node）在這些結(jié)構(gòu)元素中，最常用的包括類、用例、接口、組件等

華南理工大學(xué)36軟件需求分析與建模

行為模型元素行為模型元素（behavioralthings）（行為元素包）是UML模型的動(dòng)態(tài)組成部分，它是模型的動(dòng)詞，代表軟件系統(tǒng)在空間和時(shí)間上的行為行為模型元素包括兩類:交互（interaction）狀態(tài)機(jī)（statemachine）行為模型元素=交互+狀態(tài)機(jī)華南理工大學(xué)37軟件需求分析與建模交互是系統(tǒng)內(nèi)一系列的對(duì)象之間互相交換消息的行為。消息代表軟件系統(tǒng)內(nèi)兩個(gè)對(duì)象中一個(gè)對(duì)象向另一個(gè)對(duì)象發(fā)出的執(zhí)行某種操作的請(qǐng)求。交互描述了一系列的對(duì)象為完成某一項(xiàng)任務(wù)而聯(lián)合采取的一系列的行動(dòng)，其中包括這些行動(dòng)在時(shí)間上的順序，以及為執(zhí)行這些動(dòng)作序列，對(duì)象之間所發(fā)生的語義上的聯(lián)系。所以，消息是描述交互的一個(gè)重要手段。在模型圖上，消息被表示為一個(gè)箭頭華南理工大學(xué)38軟件需求分析與建模狀態(tài)機(jī):狀態(tài)機(jī)是描述一個(gè)對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性的有效手段它描述的是對(duì)象在其生命周期內(nèi)，在響應(yīng)外界的事件的過程中，自身的狀態(tài)的變化過程。狀態(tài)機(jī)包括：對(duì)象狀態(tài)事件由事件引起的狀態(tài)之間的變遷以及變遷發(fā)生的同時(shí)對(duì)象所執(zhí)行的動(dòng)作華南理工大學(xué)39軟件需求分析與建模

成組模型元素分治的原則:在為復(fù)雜的軟件系統(tǒng)建模的時(shí)候，將大的問題分解為多個(gè)子問題分別描述和解決。UML提供了支持分治原則的語言成份，成組模型元素(groupingthings)（模型管理包）成組模型元素只有一類，即模型包（package）。華南理工大學(xué)40軟件需求分析與建模模型包一個(gè)通用的手段,用來組織多種語言成份，其中可包含：結(jié)構(gòu)模型元素行為模型元素成組模型元素自身都可以置于模型包中。模型包是純概念性的，只存在于軟件系統(tǒng)的開發(fā)階段華南理工大學(xué)41軟件需求分析與建模

注解模型元素注解大量存在于機(jī)械圖和電子線路圖中，被用來標(biāo)示產(chǎn)品的工藝要求，等等UML中，也存在著相似的語言成分，這就是：注解元素（annotationthings）注解元素只有一種，即標(biāo)注（note）標(biāo)注用來描述施加于一個(gè)或多個(gè)模型元素的限制，或?qū)δＰ驮氐恼Z義加以說明標(biāo)注的圖形表示：一個(gè)折了角的長方形在長方形中寫標(biāo)注的內(nèi)容。標(biāo)注的內(nèi)容可以是形式的文本,或非形式的文本也可以是圖形。華南理工大學(xué)42軟件需求分析與建模4.1.2關(guān)系UML成員=UML基本模型元素+關(guān)系+模型圖43結(jié)構(gòu)模型元素是UML模型的靜態(tài)組成部分，靜態(tài)組成部分不是孤立存在的，它們被組合在一起互相協(xié)作以完成某項(xiàng)任務(wù)。因此，結(jié)構(gòu)模型元素之間存在著某種語義上的聯(lián)系。在UML中，這種聯(lián)系是關(guān)系（relationship）UML中共有4種關(guān)系，它們是：關(guān)聯(lián)關(guān)系（association）依賴關(guān)系(dependency)泛化關(guān)系(generalization)

實(shí)現(xiàn)關(guān)系(realization)華南理工大學(xué)44軟件需求分析與建模4.1.3模型圖UML成員=UML基本模型元素+關(guān)系+模型圖45

概述UML基本模型元素及其關(guān)系必須通過某種載體表示，這種載體就是模型圖（diagram）在UML中，模型圖是一組UML基本模型元素的圖形表示，它通常由一組節(jié)點(diǎn)（UML基本模型元素）,及節(jié)點(diǎn)之間的連線（關(guān)系）組成軟件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的5個(gè)視圖的內(nèi)容,就是用模型圖來表達(dá)的

一般地說，一個(gè)UML基本模型元素既可以出現(xiàn)在所有的模型圖中，又可以出現(xiàn)在某些模型圖中，甚至可以不在任何一個(gè)模型圖上出現(xiàn)華南理工大學(xué)46軟件需求分析與建模9種UML模型圖。它們是:類圖對(duì)象圖用例圖序列圖協(xié)同圖狀態(tài)圖活動(dòng)圖組件圖分布圖華南理工大學(xué)47軟件需求分析與建模

靜態(tài)結(jié)構(gòu)模型圖下面四種模型圖主要用來描述靜態(tài)結(jié)構(gòu)：（1）類圖包含類、接口、協(xié)同及其關(guān)系，它用來描述邏輯視圖的靜態(tài)屬性（2）對(duì)象圖包含對(duì)象及其關(guān)系，它用來表示類圖的類的對(duì)象在系統(tǒng)運(yùn)行過程中某一時(shí)刻的狀態(tài)，對(duì)象也是軟件系統(tǒng)的邏輯視圖的一個(gè)組成部分。華南理工大學(xué)48軟件需求分析與建模（3）組件圖描述系統(tǒng)的物理實(shí)現(xiàn)，包括構(gòu)成軟件系統(tǒng)的各部件（運(yùn)行文件）的組織和關(guān)系，類圖里的類在實(shí)現(xiàn)時(shí)最終會(huì)映射到組件圖的某個(gè)組件。一個(gè)組件可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)類。組件圖是軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)視圖的組成部分。（4）分布圖描述系統(tǒng)的組件在運(yùn)行時(shí)在運(yùn)行節(jié)點(diǎn)上的分布，一個(gè)節(jié)點(diǎn)可包含一個(gè)或多個(gè)組件。分布圖是軟件系統(tǒng)分布視圖的組成部分。華南理工大學(xué)49軟件需求分析與建模

動(dòng)態(tài)特性模型圖描述軟件系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性的,使用用例圖序列圖協(xié)作圖狀態(tài)圖活動(dòng)圖華南理工大學(xué)50軟件需求分析與建模（1）用例圖描述系統(tǒng)的邊界，和其上的動(dòng)態(tài)行為，圖中包括：用例（usecase），系統(tǒng)作用者（actor）及其之間的(關(guān)聯(lián))關(guān)系。用例圖是用例視圖的重要組成部分。（2）序列圖和協(xié)作圖用來描述一組對(duì)象之間的動(dòng)態(tài)交互。以用來描述系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性、外部的動(dòng)態(tài)特性、內(nèi)部的動(dòng)態(tài)特性。華南理工大學(xué)51軟件需求分析與建模（3）狀態(tài)圖和活動(dòng)圖用于描述對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性。狀態(tài)圖強(qiáng)調(diào)對(duì)象對(duì)外部事件的響應(yīng)及相應(yīng)的狀態(tài)變遷活動(dòng)圖描述對(duì)象之間控制流的轉(zhuǎn)換和同步機(jī)制。華南理工大學(xué)52軟件需求分析與建模4.1.4UML建模原則UML=UML成員+UML建模規(guī)則53UML的模型圖不是UML語言成份（UML成員）的簡單堆砌，它必須按特定的規(guī)則有機(jī)地組合而成，從而構(gòu)成一個(gè)完備的UML模型圖。完備的UML模型圖（well-formedUMLdiagram）必須在語義上是一致的，并且和一切和它相關(guān)的模型和諧地組合在一起。華南理工大學(xué)54軟件需求分析與建模UML建模規(guī)則包括:名字：任何一個(gè)UML成員都必須包含一個(gè)名字作用域：UML成員所定義的內(nèi)容起作用的上下文環(huán)境可見性：UML成員能被其它成員引用的方式完整性：UML成員之間互相聯(lián)接的合法性和一致性。運(yùn)行屬性（execution）：UML成員在運(yùn)行時(shí)的特性。華南理工大學(xué)55軟件需求分析與建模完備的UML模型必須對(duì)以上的內(nèi)容給出完整的解釋,

當(dāng)用于軟件系統(tǒng)的建造時(shí)，UML模型是必須是完備的,

但是當(dāng)模型在不同的視圖中出現(xiàn)時(shí),

出于不同的交流側(cè)重點(diǎn),其表達(dá)可以是不完備的華南理工大學(xué)56軟件需求分析與建模4.2公共機(jī)制574.2.1概述在模型圖上對(duì)UML成員進(jìn)行描繪時(shí)，存在著共同的描繪方式，它們稱為：UML公共機(jī)制（UMLcommonmechanism）使用這些公共機(jī)制，使得建模的過程易于掌握，模型易于被理解公共機(jī)制可被分解為四個(gè)方面的內(nèi)容：規(guī)格說明(Specification)通用劃分(CommonDivision)修飾(Adornment)擴(kuò)展機(jī)制(Extensibility)華南理工大學(xué)58軟件需求分析與建模4.2.2規(guī)格說明體現(xiàn)了UML規(guī)則的省略性原則。模型圖省略某些對(duì)突出重點(diǎn)不重要的內(nèi)容但是軟件模型必須是完備的，以便于軟件系統(tǒng)的建造，意味著此模型必須具備足夠的詳細(xì)信息以供軟件建造之用，這些構(gòu)成一個(gè)完備模型的詳細(xì)信息就是模型的規(guī)格說明（specification）華南理工大學(xué)59軟件需求分析與建模華南理工大學(xué)60軟件需求分析與建模所有UML模型元素都包含規(guī)格說明在模型圖上被省略的內(nèi)容并不代表它也不存在于模型之中，模型的完整的或完備的信息是被保存在模型的規(guī)格說明中的，而通常一個(gè)完備的模型全部內(nèi)容是通過多個(gè)模型圖表達(dá)出來的華南理工大學(xué)61軟件需求分析與建模4.2.3通用劃分在面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)中，有許多事物可以劃分為抽象的描繪（class）和具體的實(shí)例UML提供了事物的這種兩分法（dichotomy）表達(dá)幾乎每種UML成員都有這種類/對(duì)象的兩分法劃分，通常對(duì)象和類使用同樣的圖符，在對(duì)象的名字下面加下劃線以示區(qū)別。華南理工大學(xué)62軟件需求分析與建模4.2.4修飾和擴(kuò)展機(jī)制UML提供一系列的圖形化的標(biāo)準(zhǔn)建模元素，可用于描述軟件系統(tǒng)的大多數(shù)側(cè)面的特性但也有可能在某些情形下，由于應(yīng)用領(lǐng)域特殊性，標(biāo)準(zhǔn)的UML建模元素,無法完整而準(zhǔn)確地描述軟件系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì),

這時(shí)，需要對(duì)UML的標(biāo)準(zhǔn)建模元素進(jìn)行擴(kuò)充,

以提高模型的表達(dá)能力UML的修飾和擴(kuò)展機(jī)制就是為這個(gè)目的而設(shè)置的

華南理工大學(xué)63軟件需求分析與建模

標(biāo)注標(biāo)注是UML修飾機(jī)制的一個(gè)重要組成部分當(dāng)用UML的各種建模元素為軟件系統(tǒng)建模時(shí)，將遇到關(guān)于這些建模元素的復(fù)雜的語法、語義、原理、約束、注釋等，這些內(nèi)容對(duì)表達(dá)問題的某一方面很重要，但又無法通過標(biāo)準(zhǔn)建模元素被完整地表達(dá)這時(shí)，可以使用標(biāo)注對(duì)這些建模元素進(jìn)行附加說明。華南理工大學(xué)64軟件需求分析與建模例如：在使用序列圖來描述一組對(duì)象間的交互時(shí)，其中的消息的語義、語法無法在消息的名字字串內(nèi)完整地表達(dá)，可以用標(biāo)注的方法進(jìn)行直觀的說明。對(duì)于類、模型包、部件等，也可能遇到類似的情形，因此也可以用標(biāo)注的方法進(jìn)行補(bǔ)充說明標(biāo)注的手段不是軟件建模獨(dú)有的，在其它工業(yè)建模領(lǐng)域，標(biāo)注也是大量存在的例如，在電子線路圖上，可以通過標(biāo)注對(duì)電路的電氣特性進(jìn)行說明。華南理工大學(xué)65軟件需求分析與建模標(biāo)注（Note)的定義：在UML中,標(biāo)注被定義為UML的一個(gè)圖形表示，它用來描述對(duì)一個(gè)或一組UML建模元素的約束或注釋標(biāo)注可以作用于任何UML建模元素（如：類、對(duì)象、關(guān)系、消息等），用于對(duì)此建模元素的各方面的特性作補(bǔ)充說明、表示設(shè)計(jì)分析過程中產(chǎn)生的假設(shè)和決定等標(biāo)注的內(nèi)容對(duì)被標(biāo)注的建模元素沒有任何語義上的影響，它只起到增強(qiáng)模型的可讀性的作用華南理工大學(xué)66軟件需求分析與建模UML對(duì)標(biāo)注的內(nèi)容不作任何限制，它可以是普通的文本，也可以是形式化的描述如果工具支持的話，標(biāo)注還可以包含網(wǎng)絡(luò)鏈接。標(biāo)注的內(nèi)容不宜過長。如果有很長的內(nèi)容需要通過標(biāo)注表達(dá)的話，可以把內(nèi)容存放在一個(gè)分開的文件內(nèi)，在標(biāo)注內(nèi)則放置對(duì)此內(nèi)容的引用標(biāo)注的圖形化表示在UML里，標(biāo)注被圖形化為一個(gè)折角矩形矩形的內(nèi)部放置標(biāo)注的內(nèi)容，標(biāo)注和被標(biāo)注的建模元素之間用虛線連接一個(gè)標(biāo)注可以為多個(gè)建模元素作標(biāo)注華南理工大學(xué)67軟件需求分析與建模位圖顯示:工作原理見doublebuffering.docCBmpViewerView(frombmpviewer)CBmpDblBuffering(frombmpviewer)1+m_pCBmpDblBuf1+m_pCBmpDblBuf0..110..11CBmpViewerDoc(frombmpviewer)CBmpViewerData(frombmpviewer)+m_pCBmpViewerData1111位圖文件,格式參見:http:\\這個(gè)類用于維護(hù)圖象的當(dāng)前狀態(tài)簡單文字對(duì)文件的引用網(wǎng)絡(luò)連接華南理工大學(xué)68軟件需求分析與建模

擴(kuò)展機(jī)制UML擴(kuò)展機(jī)制的三個(gè)組成部分：（1）構(gòu)造型(Stereotype)（2）標(biāo)記值(taggedvalue)（3）約束(constraint)華南理工大學(xué)69軟件需求分析與建模（1）擴(kuò)展機(jī)制：構(gòu)造型UML已經(jīng)提供了標(biāo)準(zhǔn)的建模元素用于軟件系統(tǒng)的建模在對(duì)軟件系統(tǒng)進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)時(shí)，可以用這些建模元素對(duì)軟件系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為和靜態(tài)結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模。但在各種不同的應(yīng)用領(lǐng)域，往往有可能出現(xiàn)用現(xiàn)有的建模元素?zé)o法充分表達(dá)所需內(nèi)容的情況，這時(shí)需要在現(xiàn)有的建模元素的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)充，產(chǎn)生對(duì)特定建模問題特有的建模元素，這種建模元素就是構(gòu)造型

華南理工大學(xué)70軟件需求分析與建模構(gòu)造型(stereotype)的定義在UML中,構(gòu)造型(stereotype)被定義為是對(duì)UML詞匯（建模元素）的擴(kuò)充，用來描述和已有的UML建模元素類似，但又對(duì)特定的問題領(lǐng)域有特殊意義的建模元素。華南理工大學(xué)71軟件需求分析與建模當(dāng)在UML模型現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)建模元素的基礎(chǔ)上創(chuàng)建其構(gòu)造型時(shí)，此構(gòu)造型就變成了一個(gè)新的UML建模元素，這個(gè)新的建模元素除了和最初的建模元素類似之外，它可以有自己的：新的構(gòu)成（用標(biāo)記值表示）新的語義（可用約束表示）自己的標(biāo)識(shí)符（文本的和圖形化的）華南理工大學(xué)72軟件需求分析與建模構(gòu)造型的圖形表示，構(gòu)造型的標(biāo)識(shí)可以采取兩種形式：記名的構(gòu)造型（namedstereotype）構(gòu)造型的圖標(biāo)形式(stereotypedelementasicon)記名構(gòu)造型是在UML模型中構(gòu)造型最簡單的表達(dá)形式，它保留了原建模元素的圖形化表示，而用構(gòu)造型名來修飾原建模元素的名字，即在原建模元素的圖形表示的名字的上方，放置用雙尖括號(hào)（<<>>）括起來的構(gòu)造型名。華南理工大學(xué)73軟件需求分析與建模構(gòu)造型還可以使用自己的圖標(biāo)，用來代替原來的建模元素的圖形化表示，這就是構(gòu)造型標(biāo)識(shí)的圖標(biāo)形式。圖標(biāo)形式CBmpViewerView(frombmpviewer)CBmpViewerView(frombmpviewer)<<boundary>>具名構(gòu)造型華南理工大學(xué)74軟件需求分析與建模(2)擴(kuò)展機(jī)制：標(biāo)記值任何一個(gè)UML標(biāo)準(zhǔn)建模元素都有其基本構(gòu)成例如，對(duì)于類而言，它的三個(gè)基本構(gòu)成是：名字、屬性、操作。在特定的情形下，將有必要在建模元素的基本構(gòu)成之外再增加一些構(gòu)成,

此構(gòu)成就是標(biāo)記值(taggedvalue)。例如：可以在類上在增加一個(gè)名為version的標(biāo)記值，用來表明詞類的定義對(duì)某一特定的軟件版本有效。華南理工大學(xué)75軟件需求分析與建模標(biāo)記值的定義在UML中，標(biāo)記值被定義為是對(duì)UML建模元素的構(gòu)成(property)的擴(kuò)充，用于為此建模元素增加新的規(guī)格說明。標(biāo)記值和類的屬性不同，屬性定義的是被建模的事物的構(gòu)成，而標(biāo)記值定義的是建模元素本身的構(gòu)成，就這個(gè)角度而言，標(biāo)記值可以看作是UML的元數(shù)據(jù)。華南理工大學(xué)76軟件需求分析與建模標(biāo)記值必須是具名的，此名字應(yīng)有合法的取值，如果把類的屬性看作標(biāo)記值的話，此標(biāo)記值的名字就是“屬性(attribute)”,

而類的屬性定義的集合，就是“屬性”這個(gè)標(biāo)記值的取值。華南理工大學(xué)77軟件需求分析與建模標(biāo)記值的圖形表示在UML里，標(biāo)記值被圖形化地表達(dá)為一個(gè)字符串，此字符串用花括弧括({})起來，被放置到原建模元素的名字的下方標(biāo)記值的字符串由標(biāo)記值的名字、取值、及分隔符組成。名字位于字符串的起始，取值位于字符串的尾部，它們之間用等號(hào)分隔。在不引起混淆的情況下，標(biāo)記值的名字可以省略。華南理工大學(xué)78軟件需求分析與建模標(biāo)記名被省略trans{serverOnle}<<DLL>>Server{processors=3}完整的標(biāo)記值華南理工大學(xué)79軟件需求分析與建模(3)擴(kuò)展機(jī)制：約束和標(biāo)記值對(duì)UML建模元素的構(gòu)成進(jìn)行擴(kuò)充類似，UML提供了對(duì)UML建模元素的語義進(jìn)行擴(kuò)充的機(jī)制，這機(jī)制被稱為約束。約束的定義：在UML里，約束用來擴(kuò)充UML建模元素的語義，以便增加新的規(guī)則或修改已有的規(guī)則華南理工大學(xué)80軟件需求分析與建模在UML里，每一個(gè)建模元素都有明確的語義，語義規(guī)定了用建模元素為軟件系統(tǒng)建模的規(guī)則。如果在建模時(shí)，有些特定的規(guī)則不包含在現(xiàn)有的UML語義內(nèi)，可以用約束對(duì)建模元素的現(xiàn)有建模規(guī)則進(jìn)行擴(kuò)充。約束為對(duì)應(yīng)的建模元素規(guī)定了一個(gè)條件，對(duì)于一個(gè)完備的模型而言，此建模對(duì)象必須使該條件被滿足。華南理工大學(xué)81軟件需求分析與建模約束的圖形化表示在UML里，約束被圖形化為一個(gè)文本串，此文本串被括在一對(duì)花括號(hào)內(nèi)，并被放置在被約束的建模元素附近例如，通常，關(guān)聯(lián)關(guān)系只表示兩個(gè)類之間的語義連接，而在圖中，需要表示用繼承關(guān)系實(shí)現(xiàn)的多個(gè)鼠標(biāo)工具的切換。華南理工大學(xué)82軟件需求分析與建模{or}約束:任何時(shí)刻只和一個(gè)導(dǎo)出類相關(guān)CToolPan(frombmpviewer)CToolZoom(from圖7.8繼承關(guān)系)CToolBase(frombmpviewer)CMainFrame(frombmpviewer)+m_pCToolBase+m_pCToolBase+m_pCToolBase{or}鼠標(biāo)工具切換機(jī)制這時(shí)，任何時(shí)刻，指向它們的基類的指針只和一個(gè)導(dǎo)出類相關(guān)連，為了表達(dá)這種情形，這些關(guān)聯(lián)關(guān)系加以約束({or})，以表示任意時(shí)刻，類CmainFrame的關(guān)聯(lián)角色m_pCToolBase

或者和CtoolZoom關(guān)聯(lián)，或者和CtoolPan關(guān)聯(lián)。華南理工大學(xué)83軟件需求分析與建模

如果約束應(yīng)用于一種具有相應(yīng)視圖元素的模型元素，它可以出現(xiàn)在它所約束元素視圖元素的旁邊。通常一個(gè)約束由一對(duì)花括號(hào)括起來（{constraint}），花括號(hào)中為約束內(nèi)容（如下圖所示）。如果一條約束涉及同一種類的多個(gè)元素，則要用虛線把所有受約束的元素框起來，并把該約束顯示在旁邊（如或約束）。PolygonPoint14..*

{ordered}約束關(guān)系圖0..*1..*{ordered}保險(xiǎn)合同個(gè)人計(jì)本學(xué)生軟件工程

{or}管理信息系統(tǒng)華南理工大學(xué)84軟件需求分析與建模對(duì)泛化的約束的兩種表示方法約束可分為：對(duì)泛化的約束、關(guān)聯(lián)的約束

對(duì)泛化的約束應(yīng)用于泛化的約束，顯示在大括號(hào)里，若有多個(gè)約束，用逗號(hào)隔開。如果沒有共享，則用一條虛線通過所有繼承線，并在虛線的旁邊顯示約束，如下圖所示：{constraint2,constraint3}ClassAClassBClassCClassD{constraint1,constraint2}ClassAClassCClassBClassD{constraint1}華南理工大學(xué)85軟件需求分析與建模 對(duì)泛化有以下常用的約束：

1、完全（complete）:說明泛化中所有子元素都已在模型中說明，不允許再增加其它子元素。

2、互斥（disjoint）:父類對(duì)象不能有多于一個(gè)型的子對(duì)象。

3、不完全（incomplete）:說明不是泛化中所有子元素都已說明，允許再增加其它子元素。

4、重疊（overlapping）:給定父類對(duì)象可有多于一個(gè)型的子對(duì)象，表示重載。華南理工大學(xué)86軟件需求分析與建模帳號(hào)人單位{xor}對(duì)象類的xor關(guān)聯(lián) 對(duì)關(guān)聯(lián)有以下常用的約束：

1、隱式（implicit）:該關(guān)聯(lián)只是概念性的，在對(duì)模型進(jìn)行精化時(shí)不再用。

2、有序（ordered）:具有多重性的關(guān)聯(lián)一端的對(duì)象是有序的。

3、可變（changeable）:關(guān)聯(lián)對(duì)象之間的鏈(Link)是可變的（添加、修改、刪除）。

4、只增（addonly）:可在任意時(shí)刻增加新的鏈接。

5、凍結(jié)（frozen）:凍結(jié)已創(chuàng)建的對(duì)象，不能再添加、刪除和修改它的鏈接。

6、xor:“或約束”，某時(shí)刻只有一個(gè)當(dāng)前的關(guān)聯(lián)實(shí)例。

關(guān)聯(lián)的約束華南理工大學(xué)87軟件需求分析與建模(4)標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展UML的擴(kuò)展機(jī)制應(yīng)有節(jié)制地使用，避免產(chǎn)生過多的“方言”而影響UML交流功能的發(fā)揮。為此，UML提供了一些標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)展元素，稱為標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展（standardelements）標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展可適用于大多數(shù)軟件系統(tǒng)的建模，因此在建模時(shí)，通常應(yīng)優(yōu)先使用這些標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)展元素，其次再考慮設(shè)計(jì)自己的擴(kuò)展元素華南理工大學(xué)88軟件需求分析與建模（4）標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展：文檔文檔(documentation)是一個(gè)標(biāo)記值，可以用于所有的UML建模元素。其取值可以是對(duì)此建模元素的注釋、描述或解釋在一些工具里，此標(biāo)記值不通過標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)記值的圖形表達(dá)法顯示，而是在其用戶界面上用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)窗口來顯示。華南理工大學(xué)89軟件需求分析與建模標(biāo)記值：文檔

某些工具（RationalRose）將文檔作為建模對(duì)象的規(guī)格說明窗口的一部分華南理工大學(xué)90軟件需求分析與建模（4）標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展：標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)造型UML是一個(gè)通用的建模語言，它的建模對(duì)象不僅僅局限于軟件系統(tǒng)在用UML進(jìn)行軟件系統(tǒng)的分析設(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì)這些建模元素的語義進(jìn)行強(qiáng)化，這如同在人類的自然語言在不同的專業(yè)領(lǐng)域有不同的專業(yè)術(shù)語一樣。華南理工大學(xué)91軟件需求分析與建模1)、系統(tǒng)作用者系統(tǒng)作用者（actor）是在進(jìn)行軟件系統(tǒng)的用例分析時(shí)必須用到的概念系統(tǒng)作用者是類的構(gòu)造型，代表位于系統(tǒng)之外，但又和系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的對(duì)象系統(tǒng)作用者的圖形表示UML用一個(gè)人形圖符表示系統(tǒng)作用者可以用系統(tǒng)作用者代表軟件系統(tǒng)的使用者位于系統(tǒng)之外的軟件系統(tǒng)、硬件系統(tǒng)華南理工大學(xué)92軟件需求分析與建模2)、控制類／邊界類／實(shí)體UML對(duì)軟件系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)是從軟件的體系結(jié)構(gòu)出發(fā)的。在對(duì)軟件體系結(jié)構(gòu)的四個(gè)視圖（用例視圖、邏輯視圖、部件視圖、分布視圖）進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì)UML進(jìn)行語義的強(qiáng)化。這時(shí)可以使用：控制類邊界類實(shí)體類它們是對(duì)這種強(qiáng)化的標(biāo)準(zhǔn)概括，它們都是類的構(gòu)造型。華南理工大學(xué)93軟件需求分析與建?？刂祁悾╟ontrolclass）控制類代表一類控制或啟動(dòng)交互的對(duì)象。它的行為通常都是針對(duì)于一個(gè)特定的用例，它的對(duì)象一般只存在于此用例的協(xié)同中。例如在窗口操作系統(tǒng)中，對(duì)話框內(nèi)的控制鈕就可以用控制類來建模。其它的諸如操作系統(tǒng)命令窗口，設(shè)備控制器等也是控制類的建模對(duì)象控制類的圖形化表示：在UML里，控制類被圖形化表示為一個(gè)帶有箭頭的圓圈。華南理工大學(xué)94軟件需求分析與建模邊界類（boundaryclass）邊界類的定義：邊界類代表處于系統(tǒng)邊界上，不但和系統(tǒng)內(nèi)部對(duì)象交互，而且又和系統(tǒng)外部的系統(tǒng)作用者交互的一類對(duì)象。例如：軟件系統(tǒng)的通用外部設(shè)備如打印機(jī)、顯示器、鍵盤及其驅(qū)動(dòng)軟件等，可以用邊界對(duì)象建模。邊界類的圖形化表示邊界類被圖形化描述為帶有T形連接的圓圈。華南理工大學(xué)95軟件需求分析與建模實(shí)體類(entityclass)：實(shí)體類是一類被動(dòng)的對(duì)象，它本身不會(huì)啟動(dòng)交互，可以參加多個(gè)用例的交互，并且存活于任何單獨(dú)的交互之外。通常，軟件系系統(tǒng)中的文件、數(shù)據(jù)庫等，可以用實(shí)體類建模。實(shí)體類圖形化表示實(shí)體類被圖形化描述為和一條短直線在底部相切的圓圈。華南理工大學(xué)96軟件需求分析與建模邊界類User(fromActors)ZoomIn

Buttom(fromUserInterfaceDesign)顯示(from圖3.2)位圖文件(from圖3.2)控制類實(shí)體類系統(tǒng)作用者華南理工大學(xué)97軟件需求分析與建模注意事項(xiàng)在使用UML的標(biāo)注和擴(kuò)充機(jī)制進(jìn)行建模時(shí)，應(yīng)注意的一條重要原則是：UML建模的目的是交流，因此，可以充分利用標(biāo)注的強(qiáng)化模型的可讀性的功能，通過標(biāo)注對(duì)建模元素的語義進(jìn)行直觀的解釋和說明標(biāo)注內(nèi)可以包含任內(nèi)容，甚至可以以包含圖形，如果標(biāo)注內(nèi)容較長，則可把內(nèi)容存放在一個(gè)分開的文件內(nèi)，在標(biāo)注上指明此文件的位置。華南理工大學(xué)98軟件需求分析與建模UML2.0的變化OMG于2000年9月頒布了UML2.0的建議征集書（