【IT168 技术文章】

    UML(Unified Modeling Language)伙伴组织于1996年由Rational公司创立。对象管理组织（OMG）于1997年11月采纳了它。此后，UML继续改进，目前最新的版本是UML1.3。 UML是多种方法相互借鉴、相互融合、趋于一致、走向标准化的产物。这样的统一建模语言将为软件开发商及其用户带来诸多便利。美国等计算机技术发达国家已有大量的软件开发组织开始用UML进行系统建模，学习和使用UML已经成为一种潮流。我国软件界对UML 也相当关注，许多研究人员和技术人员已在几年前就开始了对UML的学习和研究。

    ----现在有更多的人想学习UML，但由于UML的复杂性，仅通过UML的标准文献和国内目前的关于UML的资料来掌握使用它不是一件轻松的事。对它的使用，关键是要用它简明准确地建立模型。这样，人们就可以从全局把握复杂系统的全貌及其组成间的联系。为了达到这样的目的，本文要阐明UML的要点，并对UML所推荐的软件建模过程RUP（Rational Unified Process）做一简介，以作为一种应用UML的过程指导。

    ----UML的定义有两个主要组成部分：语义和表示法。UML 的语义用自然语言描述，表示法定义了UML的可视化标准表示符号，这决定了UML是一种可视化的建模语言。这些图形符号和文字用于建立应用级的模型，在语义上，模型是元模型的实例。此外UML的定义还给出了语法结构的精确规约。对于一般建模者，应重点掌握基本的概念与表示法，并熟练运用它们，建立元模型则是研究方法学的人的研究重点。

    ----要点：对系统的组织

    ----UML是一种可视化的建模语言，对其各建模元素可进行详细说明，并能生成所建模型的文档。使用UML时，要从不同的角度观察系统，为此定义了一个概念“视图”。视图是对系统的模型在某方面的投影，注重于系统的某个方面。每个视图是图的协作，UML定义了9种图。下表是UML中的5种视图，各视图在静态和动态方面表示了系统的模型。

    ----用况视图由用况图组成，描述可被最终用户、分析人员和测试者看到的系统行为；设计视图包含类图、对象图、交互图、状态图和活动图，主要反映系统的功能需求；进程视图包含类图、对象图、交互图、状态图和活动图，主要描述形成系统并发与同步机制的线程和进程；实现视图包含构件图、交互图、状态图和活动图，反映用于装配与发布物理系统的构件和文件，主要针对系统发布的配置管理，可以用各种方法装配它们。部署视图包含部署图、交互图、状态图和活动图，主要描述对组成物理系统的部件的分布、交付和安装。根据实际需要，可以组合使用这些视图。

    ----由视图可以定义模型，模型在语义上是闭合的，它从特定的角度（系统的规约或者设计）在一定抽象层次上描述目标系统。可以把视图组织成模型，开发人员可从各视角观察使用模型。

    ----用以描述系统的模型可以是结构性的，强调系统的组织；也可以是行为性的，强调系统的动态方面。例如，RUP有9种模型，分别是业务模型、领域模型、用况模型（也称需求模型）、分析模型、设计模型、过程模型、部署模型、实现模型和测试模型，用于从不同的角度表示系统。

    ----系统是一组反映不同侧面的子系统的集合，为了完成特定的目的要对这些子系统进行组织（在逻辑、功能和物理位置上是高内聚、低耦合的）。

    ----子系统是一组元素的聚集，其中的元素还可以是子系统。它由一组模型从不同的角度进行描述。子系统本身几乎应是独立的，有自己应用的环境，相互间不重叠，它们之间用接口联系。

    UML的概念模型

    ----为了理解UML，需要掌握UML的概念模型，这要求学习三个要素：UML的基本构造块、支配这些构造块如何放在一起的规则和一些运用于整个UML的机制，下面逐一予以介绍。

    ----1. 基本构造块

    ----UML中有三种基本构造块，分别是事物、关系和图。

    ----事物分结构事物（包括类、接口、协作、用况、主动类、构件和节点）、行为事物（包括交互和状态机）、分组事物（包）和注释事物（注解）。

    ----UML中有四种关系，分别是依赖、关联、泛化和实现关系。

    ----对于上述两种构造块，通过研读相应的书籍，绝大多数不难掌握，这里就不再赘述。下面对UML中的图的要点进行阐述。

    ----类图 类图展示了一组类、接口和协作及它们间的关系，在建模中所建立的最常见的图就是类图。用类图说明系统的静态设计视图，包含主动类的类图——专注于系统的静态进程视图。系统可有多个类图，单个类图仅表达了系统的一个方面。要在高层给出类的主要职责，在低层给出类的属性和操作。

    ----对象图 对象图展示了一组对象及它们间的关系。用对象图说明类图中所反应的事物实例的数据结构和静态快照。对象图表达了系统的静态设计视图或静态过程视图，除了现实和原型的方面的因素外，它与类图作用是相同的。

    ----用况图 用况图展现了一组用况、参与者以及它们间的关系。可以用用况图描述系统的静态使用情况。在对系统行为组织和建模方面，用况图的是相当重要的。

    ----交互图 交互图展现了按一定的目的进行的一种交互，它由在一个上下文中的一组对象及它们间交互的信息组成。交互图也可用于描述一个用况的行为。顺序图和协作图都是交互图，顺序图和协作图可以相互转换。

    ----顺序图　展现了一组对象和由这组对象收发的消息，用于按时间顺序对控制流建模。用顺序图说明系统的动态视图。

    ----协作图　展现了一组对象，这组对象间的连接以及这组对象收发的消息。它强调收发消息的对象的结构组织，按组织结构对控制流建模。

    ----状态图　展示了一个特定对象的所有可能状态以及由于各种事件的发生而引起的状态间的转移。一个状态图描述了一个状态机，用状态图说明系统的动态视图。它对于接口、类或协作的行为建模尤为重要，可用它描述用况实例的生命周期。

    ----活动图　活动图是一种特殊的状态图，描述需要做的活动、执行这些活动的顺序（多为并行的）以及工作流（完成工作所需要的步骤）。它对于系统的功能建模特别重要，强调对象间的控制流程。

    ----高层活动图用于表示需要完成的一些任务，即用于分析用况，理解涉及多个用况的工作流、多线程及并行，显示相互联系的行为整体，还可用于对企业过程建模，对系统的功能建模。低层活动图用于表示类的方法。但活动图不适用于描述动作与对象间的关系，显示对象间的合作以及显示对象在生命周期内的运转情况。

    ----构件图　构件图展现了一组构件之间的组织和依赖，用于对原代码、可执行的发布、物理数据库和可调整的系统建模。

    ----部署图　部署图展现了对运行时处理节点以及其中构件的配署。它描述系统硬件的物理拓扑结构(包括网络布局和构件在网络上的位置)，以及在此结构上执行的软件（即运行时软构件在节点中的分布情况）。用部署图说明系统结构的静态部署视图，即说明分布、交付和安装的物理系统。