面向对象分析与设计 - UML 分析模型

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统一建模语言 (UML) 是一种面向对象分析与设计的图形化语言，它提供了一种标准的方式来编写软件系统的蓝图。它有助于可视化、规范化、构建和记录面向对象系统的工件。它用于描述复杂系统中的结构和关系。

简史

它诞生于 20 世纪 90 年代，是几种技术的融合，主要包括 Grady Booch 的面向对象分析与设计技术、James Rumbaugh 的 OMT（对象建模技术）和 Ivar Jacobson 的 OOSE（面向对象软件工程）。UML 试图标准化面向对象分析与设计的语义模型、语法符号和图。

UML 中的系统和模型

系统 - 一组为了实现某些目标而组织在一起的元素构成一个系统。系统通常被划分为子系统，并由一组模型来描述。

模型 - 模型是对系统的简化、完整和一致的抽象，用于更好地理解系统。

视图 - 视图是从特定角度对系统模型的投影。

UML 的概念模型

UML 的概念模型包含三个主要元素：

• 基本构建块
• 规则
• 通用机制

基本构建块

UML 的三个构建块是：

• 事物
• 关系
• 图

事物

UML 中有四种事物：

• 结构事物 - 这些是 UML 模型中的名词，代表静态元素，可以是物理的或概念的。结构事物包括类、接口、协作、用例、活动类、组件和节点。

• 行为事物 - 这些是 UML 模型中的动词，表示随时间和空间变化的动态行为。两种行为事物是交互和状态机。

• 分组事物 - 它们构成 UML 模型的组织部分。只有一种分组事物，即包。

• 注释事物 - 这些是 UML 模型中的解释，表示用于描述元素的注释。

关系

关系是事物之间的连接。UML 中可以表示的四种关系是：

• 依赖 - 这是两个事物之间的语义关系，其中一个事物的变化会导致另一个事物的变化。前者是独立的事物，后者是依赖的事物。

• 关联 - 这是一种结构关系，表示具有共同结构和共同行为的一组链路。

• 泛化 - 这表示泛化/特化关系，其中子类继承自超类的结构和行为。

• 实现 - 这是两个或多个分类器之间的语义关系，其中一个分类器规定了一个契约，其他分类器必须遵守。

图

图是对系统的图形表示。它通常由一组元素组成，通常以图形的形式表示。UML 总共包括九种图：

• 类图
• 对象图
• 用例图
• 序列图
• 协作图
• 状态图
• 活动图
• 组件图
• 部署图

规则

UML 有许多规则，以便模型在语义上自洽，并与系统中的其他模型和谐地关联。UML 对以下方面有语义规则：

• 名称
• 范围
• 可见性
• 完整性
• 执行

通用机制

UML 有四种通用机制：

• 规范
• 修饰
• 常见划分
• 扩展机制

规范

在 UML 中，每个图形符号背后都有一个文本语句表示语法和语义。这些是规范。规范提供了一个语义底板，其中包含系统的各个部分以及不同路径之间的关系。

修饰

UML 中的每个元素都有唯一的图形符号。此外，还有表示元素重要方面的符号，例如名称、范围、可见性等。

常见划分

面向对象系统可以以多种方式划分。两种常见的划分方式是：

• 类和对象的划分 - 类是对一组相似对象的抽象。对象是系统中实际存在的具体实例。

• 接口和实现的划分 - 接口定义了交互规则。实现是接口中定义规则的具体实现。

扩展机制

UML 是一种开放式语言。可以以受控的方式扩展 UML 的功能，以满足系统的要求。扩展机制包括：

• 构造型 - 它扩展了 UML 的词汇表，通过它可以从现有构建块创建新的构建块。

• 标记值 - 它扩展了 UML 构建块的属性。

• 约束 - 它扩展了 UML 构建块的语义。