UML急速入門

UML是什麼

UML定義：

• 統一建模語言（Unified Modeling Language，縮寫UML）
• 非專利的第三代建模和規約語言

UML特色：

• UML是一種開放方法
• 用於說明、可視化、構建和編寫一個正在開發的、面向對象的、軟件密集系統的製品的開放方法
• UML展示了一系列最佳工程實踐，這些最佳實踐在對大規模，複雜系統進行建模方面，特別是在軟件架構層次已經被驗證有效

在UML2.2中一共定義了14中圖示，大致分爲三類：

• 結構式圖形：強調的是系統式的建模
• 行爲式圖形：強調系統模型中觸發的事件
• 交互式圖形：屬於行爲式圖形的子集，強調系統模型中資料流程

1.結構式圖形：

• 靜態圖（類圖、對象圖、包圖）
• 實現圖（組件圖、部署圖）
• 剖面圖
• 複合結構圖

2.行爲式圖形：

• 活動圖
• 狀態圖
• 用例圖

3.交互式圖形：

• 通訊圖
• 交互概述圖（UML2.0）
• 時序圖（UML2.0）
• 時間圖（UML2.0）

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UML類圖：

類圖（Class Diagram）：用於表示類、接口、實例等之間相互的靜態關係，雖然名字叫類圖，但類圖中並不僅有類。咱們來看一個比較全面的UML類圖樣例：

首先在圖的上方能夠看到一個「動物」矩形框，這個矩形框就表明一個類。類圖分三層，第一層是類的名稱，若是是抽象類，類名會使用斜體表示。第二層是類的屬性，也就是類的字段或變量。第三層是類的行爲，也就是方法或者說函數。

圖中左下角的「飛翔」表示一個接口圖，與類圖的主要區別是接口圖頂端有<<interface>>。第一層天然是接口的名稱，第二層則是接口方法。接口還有另外一種表示方法，也就是圖中的棒棒糖表示法。

而後咱們來簡單說說子類與父類及實現類與接口的關係在UML類圖中的表示方式：

當類與類之間是繼承關係時，使用空心三角形和實線來表示，而一個類實現了一個接口時，使用空心三角形和虛線來表示，不論是繼承關係仍是實現關係，三角形箭頭都是由子類指向父類或接口

類與類之間的關係及其在UML類圖中的表示方式，關聯關係：

當一個類「知道」另外一個類時，那麼它們就具備關聯關係，關聯關係使用實線箭頭表示。例如圖中的企鵝須要知道氣候這個類，此時企鵝類與氣候類就是關聯關係

聚合關係：

圖中的大雁羣和大雁這兩個類就是聚合關係，咱們都知道大雁是羣居動物，多隻大雁能夠聚合成一個雁羣，因此它們之間就知足聚合關係。聚合表示一種弱的「擁有關係」，體現的是A對象能夠包含B對象，但B對象不是A對象的一部分。聚合關係使用空心菱形和實線箭頭來表示

合成（組合）關係：

合成是一種強的」擁有「關係，體現了嚴格的部分和總體的關係，部分與總體的生命週期同樣。上圖中的鳥和其翅膀就是合成（組合）關係，由於它們是部分和總體的關係，而且翅膀和鳥的生命週期是相同的。合成關係用實心的菱形和實線箭頭來表示。另外，在圖中合成關係的連線兩端還有一個數字1和數字2，這被稱爲基數，代表這一端的類能夠有幾個實例。很顯然，一隻鳥應該有兩隻翅膀，因此翅膀的基數是2。若是一個類可能有無數個實例，則就用n來表示。除了合成關係外關聯關係以及聚合關係也能夠有基數

依賴關係：

咱們都知道動物維持生命就得進行新陳代謝，那麼就須要氧氣、水等物質。也就是說，動物依賴於氧氣和水。因此它們之間是依賴關係，使用虛線箭頭來表示。

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接着咱們再來看單個類的類圖：

一樣的從上至下分別是類名、屬性以及行爲。屬性和行爲前面都有權限表示符，+ 表示public、- 表示private、# 表示protected、~ 表示default。屬性和行爲中有下劃線的表示static，即靜態的屬性、方法。

而與該類圖所對應的Java代碼以下：

public abstract class StudentClass {

    public String name;

    private int age;

    protected double weight;

    double height;

    public static char sex;

    public void eat(String food) {
    }

    protected void drink() {
    }

    private void walk() {
    }

    void run() {
    }

    public abstract void study();

    public boolean openMac() {
        return true;
    }

    public static void playGame(){
    }
}

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記憶技巧

下面介紹一些簡單UML類圖的記憶技巧：

記憶技巧1：UML箭頭方向：

• 從子類指向父類

可能有些人會認爲子類是以父類爲基礎的，箭頭應從父類指向子類。但咱們都知道定義子類時須要經過extends關鍵字指定父類，那麼子類必定是知道父類定義的，只有知道對方信息時才能指向對方，而父類是不知道子類是如何定義的，因此箭頭方向應從子類指向父類。

記憶技巧2：實線 - 繼承 | 虛線 - 實現：

• 空心三角箭頭：繼承或實現：
• 實線 - 繼承，is a 關係，擴展目的，因此不虛，很結實
• 虛線 - 實現，虛線之因此「虛」是由於無實體，由於接口是須要被實現的
  

記憶技巧3：實線 - 關聯 | 虛線 - 依賴：

• 虛線 - 依賴關係：臨時用一下，若即若離，虛無縹緲，如有若無，因此是虛線，表示一種使用關係，一個類須要藉助另外一個類來實現功能。通常是一個類裏的函數使用了另外一個類做爲參數，或做爲返回值
• 實線 - 關聯關係：關係穩定，實打實的關係，鐵哥們，表示一個類對象和另外一個類對象有關聯，一般是一個類中有另外一個類對象作爲屬性
  

記憶技巧4： 空心菱形 - 聚合 | 實心菱形 - 組合：

• 咱們能夠想象菱形就是一個盛東西的器皿（例如盤子，或者代碼中的集合容器）
• 而聚合表明空器皿裏能夠放不少相同的東西，聚在一塊兒（箭頭方向所指的類），因此是總體和局部的關係，二者有着獨立的生命週期，是has a的關係，是弱關係
• 組合則表明器皿裏已經有實體結構的存在，能夠說是生死與共了，是總體與局部的關係，和聚合關係相比，關係更增強烈，二者有相同的生命週期，contains - a 的關係，是強關係

記憶技巧5：常見基數表達及含義，假設有A類和B類，數字標記在A類一端：

• 0..1：0個或1個實例，在系統某一時刻，表明B類的實例能夠與0個或1個A類的實例相關
• 0..*：0個或多個實例，表明B類的實例能夠與0個或多個A類的實例相關
• 1..1：1個實例，表明B類的實例能夠與1個A類的實例相關
• 1：只能有1個實例，表明B類的實例能夠與1個A類的實例相關
• 1..*：至少有1個實例，表明B類的實例能夠與1個或多個A類的實例相關

注：一般會省略「..」直接使用數字表示

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UML時序圖：

時序圖（Sequence Diagram）：是顯示對象之間交互的圖，這些對象是按時間順序排列的

時序圖中包括的建模元素主要有：

• 對象（Actor）
• 生命線（Lifeline）
• 控制焦點（Focus of control）
• 消息（Message）

咱們來看一個簡單的時序圖， 左邊是代碼右邊是時序圖：

右邊的時序圖的三個方框表示三個實例：Client、Service、Device，而下面的虛線則是該實例的生命線，時間從上向下流逝，生命線僅存在於實例的生命週期內。其中虛線上的細長方形表示實例處於某種活動中，稱之爲控制焦點。黑色的實線實心箭頭表示方法的同步調用，異步調用是實線非實心箭頭，而虛線非實心箭頭則表示方法的結束返回。這些箭頭所表示的元素就是消息，例如圖中的work和open等。