J02 统一建模语言 UML
J02 统一建模语言 UML
简介
概述
统一建模语言（Unified Modeling Language, UML）是一种计算机建模语言
- 以图形化的符号表示系统的结构与行为
- 由对象管理组织（
OMG）制定的标准语言，支持多种建模工具，同时具备良好的可扩展性
语言的定义
UML 作为一种语言，由以下部分组成：
- 基本元素：包括词汇和构造元素，是语言的基本构建块。
- 抽象语法：定义如何从现有元素中构造新元素的规则。
- 具体语法：定义元素的呈现方式（例如符号或标记）。
- 语义：为基本元素和构造元素赋予意义，这些语义可以是正式的或非正式的。
模型与图表
- 模型：一个包含建模元素的集合，用于描述系统的特定方面。
- 图表：模型的子集，通过图形表示选定的建模元素。图表聚焦于模型的某一特定视角，但并不完整表示模型本身。
- 建模元素的关系：建模元素可以出现在零个、一个或多个图表中。删除图表中的元素不等于从模型中移除该元素。
建模元素的组织
- 包（
Paquetage）：一种管理建模元素的组织机制，适用于结构实体、行为实体及其他包的管理。 - 包之间的依赖关系：用于描述包之间的联系。
- 相互依赖：不良的建模实践，建议尽量消除包之间的相互依赖。
UML类图
类图是UML标准图示中的一种结构图。类图不仅用于可视化，描述和记录一个系统的不同方面，而且还用于构建软件应用程序的可执行代码。
类图显示了类的集合、接口、关联、协作和约束
简介
结构化建模
- 对象图
diagramme d’objets描述某个系统在某一特定时刻的状态，包含：- 对象
- 它们的特性
caractéristiques - 它们的连接 ****
liens
- 类图
diagramme de classes显示系统的抽象（概念描述），包含：- 类（潜在的对象）及其特性
- 它们的关联
associations（潜在的链接）
对象图&连接 VS 类图&关联
类
类使用矩形表示，矩形可以包括区块（通常为1个或3个）。
- 第一部分：类名（Nom de la classe）
- 第二部分：属性（Attributs）
- 第三部分：操作（Opérations）
- 可以附加注释（Note/Commentaire）以提供补充说明。
属性
基本形式：\(可见性名称（类型，默认值）\)
- 示例：
+niveau : String = "cp"
可见性（Visibilité）
+public：公有privé：私有#protégé：受保护~paquetage：包级别
属性类型（Types en UML）
- 基本类型：如
Integer,String,Boolean,Real,UnlimitedNatural - 数据类型（DataType）：值的集合（无身份）。
- 枚举类型（Enumérations）：名称或文字的集合。
- 类（Classes）：可以包含身份的复杂类型。
连接Lien和关联association
连接（Lien）
- 连接是两个对象之间的关系，用于实现对象间的交互，例如消息的发送。
关联（Association）
- 关联是两个类之间的关系，表示这些类的对象之间可能存在的连接
- 双向性：关联默认是双向
bidirectionnelle的，即使文本描述有方向性，也可表示出具体的导航性navigabilité（作为设计细节）。
由于关联和属性都能表示两个类的关系，不应重复使用
一般在分析阶段使用关联，在设计阶段使用属性。
角色 Rôle
- 角色是关联（Association）的一端，用于描述关联两端的具体特性。
- 一个关联可以有两个或多个角色（n 元关联），但实际建模中通常只考虑两个角色的关联。
- 每个角色都提供关联的核心信息，如：
- 名称（用于“导航”）。
- 相关对象的数量（即多重性或基数）。
- 基数（Cardinalité）表示某个角色一端可能涉及的对象数量。
- 多重性（Multiplicité）表示角色之间的潜在数量关系，(min..max，用*表示不限)
特性
- 可见性
- 支持
+public（公有）、privé（私有）、#protégé（受保护）和~paquetage（包级别）。
- 支持
- 类角色（
de classe）- 角色可以是静态的，与类关联而非实例关联。
- 派生角色（
dérivé）- 角色可以从其他角色或关联中派生，用
/符号标记。
- 角色可以从其他角色或关联中派生，用
- 约束（
Contraintes）{ordered}：如果某个角色涉及多个链接，则这些链接是有序的。{readonly}：角色的关联不可修改。{unique}：角色的关联对象无重复项，即每个对象唯一。
复合关系（Composition）和聚合关系（Agrégation）
复合关系（Composition）
- 复合关系是一种“整体-部分”的强关联，表示一个对象是另一个对象的组成部分，并且具有严格的归属关系。
- 如果整体被销毁，部分对象也随之被销毁
- 如
École（学校）和Classe（班级）之间的关系：- 每所学校包含多个班级（
*）。 - 一个班级属于且仅属于一所学校（
1）。 - 班级的概念依赖于学校，如果学校被销毁，则班级被销毁
- 每所学校包含多个班级（
聚合关系（Agrégation）
- 定义：
- 聚合关系也是一种“整体-部分”的关联，但语义较弱，表示一个对象是另一个对象的一部分，但部分对象的生命周期与整体对象无关。
- 示例：
Classe（班级）和Enfant（学生）之间的关系：- 每个班级包含多个学生（**
***）。 - 每个学生属于一个班级（
1）。 - 如果班级被销毁，学生不会被销毁
- 每个班级包含多个学生（**
- 聚合或复合关系的作用对象是具体对象而非类本身。
Professeur（教授）和Enfant（学生）不可以是Personne（人）类的部分。- 这种关系表示一个对象（如
Professeur）可能由多个具体对象（如多个Enfant）构成，而不是类的关系。
关联类（Classe d'association）
关联类是一种特殊的类，用于为两个类之间的链接赋予额外的特性或属性。
Niveau
是一个关联类，连接了Professeur和Enfant，并扩展了他们之间的关系。
- 实线表示
Niveau与Professeur和Enfant的直接关系。 - 虚线表示
Niveau与Matière的扩展性关联。
泛化/专化（Généralisation/Spécialisation）
泛化是一种继承关系，表示一种“是（is-a）”的关系。子类继承父类的所有属性和操作。
实例化≠专化（Instanciation ≠ Spécialisation）
- 实例化：指的是基于类创建具体对象的过程。
Yvain和Gauvain是Enfant类的具体实例。
状态≠专化（État ≠ Spécialisation）
- 类的状态变化与专化无关。
Enfant可以根据状态分为EnfantAttentif（专注的孩子）和EnfantEndormi（睡着的孩子），但这些状态不等同于类的专化。- 状态表示对象的动态属性，而专化是类之间的静态关系。
接口（Interface）
- 接口是一组公开特性（public characteristics）的集合，表示服务的抽象描述。
- 接口由一个或多个类“实现（réalisée）”。
对象约束语言（Object Constraint Language, OCL）
- OCL用于为UML模型添加约束，描述类的行为或状态。
- 常用于表达复杂逻辑，如类之间的关系、属性约束等。
- 示例约束：
约束
Client类的规则：1
2
3
4
5ocl
复制代码
context Client inv:
self.comptes->forAll(c : Compte | self.banques->includes(c.banque))含义：
Client的每个账户（compte）必须关联到属于客户的银行（banque）。
一个例子
- 一所小学位于一个市镇（名称、邮政编码）内，由多个班级组成。
- 一个班级包含同一年级的学生：CP、CE1、CE2、CM1、CM2。
- 每个班级都有一位负责的教师。
- 在该校任教的教师中，有一位担任校长或校长助理的角色。
- 每位学生有一位或两位指定的监护人。
- 班级的课程内容由其年级确定；课程内容包括一组具体的能力要求。
- 在学年结束时，每个班级的教师会根据该年级的能力要求，为班级中每位学生的每项能力评定成绩。
UML序列图
泳道（Lifelines）：
- 每个垂直虚线代表一个对象或类的实例，包括：
- contrôleur : Controleur（控制器）
- plateau : Plateau（棋盘/游戏板）
- l0c0 : Case（棋盘上的格子）
- e_rouge_1 : Extremite（红色端点）
- rouge : Couleur（颜色：红色）
- l_rouge : Ligne（红色线条）
它们代表了在该场景中参与交互的主要实体。
- 每个垂直虚线代表一个对象或类的实例，包括：
消息（Messages）：
- 箭头表示对象之间发送的消息。
- 消息描述：
- 控制器通过
getLigne(ligne=0, colonne=0)调用棋盘对象的getLigne方法以获取某行信息。 - 棋盘对象将请求传递给其格子对象（
l0c0），调用其getLigne方法。 - 格子对象进一步调用端点对象（
e_rouge_1）的getLigneDepart方法，以获取起始线的信息。 - 端点对象通过
setDepart方法，将起始点信息设置到颜色对象（rouge）。 - 最终返回线条对象（
l_rouge），并通过消息逐级传递返回到控制器。
- 控制器通过
