5章 包图

LOGO《UML统一建模》第5章包图目录5．1包图的概念5．2包的表示5．3包图中的关系5．4阅读包图5．5创建包图5．6包图建模第5章包图•包是一种常规用途的组合机制。UML中的一个包直接对应于Java中的一个包。在Java中，一个包可能含有其他包、类或者同时含有这两者。进行建模时，通常使用逻辑性的包，用于对模型进行组织；使用物理性的包，用于引入并转换成系统中的Java包。问题：对于一个复杂的系统，其模型元素较多，如何组织这些元素？包图将关系密切的元素组织在一起，控制模型复杂度，有助于理解、有助于按组控制模型的可见性5.1包图的概念•1.包图•包图是描述包及其关系的图。与所有UML的其它图一样，包图可以包括注释、约束。包间的关系有依赖关系和泛化关系。图5-1是一个典型的包图。图5-1包图5.1包图的概念•2．包的作用•对于大型的软件系统而言，其包含的类将是成百上千，再加上类间的关联关系、多重性等，必然是大大超出了人们对系统的理解和处理能力。为了便于管理这些类，引入了“包”这种分组元素。包的作用是：1）对语义上相关的元素进行分组。如，把功能相关的用例放在一个包中。2）提供配置管理单元。如，以包为单位，对软件进行安装和配置。3）在设计时，提供并行工作的单元。如，在设计阶段，多个设计小组，可以同时对几个相互独立包中的类进行详细设计。4）提供封装的命名空间，同一个包中，其元素的名称必须惟一。5．2包的表示•3.包中的元素•在包中可以拥有各种其它元素，包括类、接口、构件、节点、协作、用例，甚至是其它子包或图。一个元素只能属于一个包。•UML中，用文件夹符号来表示一个包，它包含2栏。下面是最常见的几种包的表示法，如图5-2所示图5-2包的表示法5．2包的表示•5．2．1包的名称•每个包必须有一个与其他包相区别的名称。标识包名称的格式有两种：简单名和全名。•其中，简单名仅包含包一个简单的名称；全名是用该包的外围包的名字作为前缀，加上包本身的名字。•例如，Rose常用表示方法中，其包名UI就是一个简单名。而包System.Web.UI才是一个完整带路径的名称，表示UI这个包是位于System.Web命名空间中的。如图5-3所示。•图5-3包UISystem:Web:UI简单名含路径名(全名)5．2包的表示•5．2．2包的元素•每一个包就意味着一个独立的命名空间，因此，两个不同的包，可以具有相同的元素名，但由于所位于的包名不同，因此其全名仍然是不同的。•在包中表拥有的元素时，有两种方法：一种是在第二栏中列出所属元素名，一种是在第二栏中画出所属元素的图形表示（参见图5-2）。5．2包的表示5．2．3包的可见性•像类中的属性和方法一样，包中的元素也有可见性，包内元素的可见性控制了包外部元素访问包内部元素的权限。包的可见性有3种：可以用“+”来表示“public”，即，该元素是共有的；用“#”来表示“protected”，即，该元素是保护的，用“-”来表示“private”，即，该元素是私有的。5．2包的表示•5．2．4包的构造型•为了表示包的新特性，用构造型来描述包的新特征。包的构造型有5种，下面分别举例说明。•１．《system》构造型：《system》构造型的包表示整个系统．•２．《subsystem》构造型：subsystem》构造型的包则表示正在建模的系统中某个独立的子系统．•３．《facade》构造型：只是某个其它包的视图，它主要用来为其它一些复杂的包提供简略视图•４．《stub》构造型：是一个代理包，它服务于某个其他包的公共内容，这通常应用于分布式系统的建模中．•５．《framework》构造型：用来表示一个框架的，框架是一个领域内的应用系统提供可扩充模板的体系结构模式5．3包图中的关系•包图中的关系有2种：依赖关系、泛化关系。•5．３．１依赖关系•依赖关系又可以分为4种。在依赖关系中，把箭尾端的包称为客户包,把箭头端的包称为提供者包。•下面以上图5-4为例说明其语义。•1.《use》关系•《use》关系是一种默认的依赖关系，说明客户包（箭尾端的包）中的元素以某种方式使用提供者包（箭头端的包）的公共元素，也就是说客户包依赖于提供者包。如果没有指明依赖类型，则默认为《USE》关系。•例如在图5-4中，有两个《USE》依赖，Client包将通过Server包来完成Order的存储，而Server包使用System.Data.SqlClient包来实现数据库的存储。5．3包图中的关系•例如在图5-4中，有两个《USE》依赖，Client包将通过Server包来完成Order的存储，而Server包使用System.Data.SqlClient包来实现数据库的存储。5．3包图中的关系•2.《import》关系•《import》关系：最普遍的包依赖类型，说明提供者包的命名空间将被添加到客户包的命名空间中，客户包中的元素也能够访问提供者包的所有公共元素。•《import》关系使命名空间合并，当提供者包中的元素具有与客户包中的元素相同的名称时，将会导致命名空间的冲突。这也意味着，当客户包的元素引用提供者包的元素时，将无需使用全称，只需使用元素名称即可。•例如在图5-4中，Client包引用了（import）了Rule包，Rule包又引用了GUI包。同时，这还表示Client包间接引用了GUI包。5．3包图中的关系•例如在图5-4中，Client包引用了（import）了Rule包，Rule包又引用了GUI包。同时，这还表示Client包间接引用了GUI包。5．3包图中的关系•3.《access》关系•如果只想使用提供者包中的元素，而不想将两个包合并，则应使用该关系。在客户包中使用时必须使用路径名,才能访问提供者包中的所有公共元素。•４．《trace》关：•想表示一个包到另一个包的历史发展，则需要使用《trace》关系来表示。5．３．２泛化关系•包间的泛化关系类似于类间的泛化关系，使用一般包的地方，可以用特殊包代替。•在抽象包中定义一些接口和抽象类，在实现包中，定义一些包含实现这些抽象类和接口的具体类。例如在图5-4中，说明GUI有两种风格：一种是基于WinForm的C/S风格，一种是WebForm的B/S风格。•需要注意的是，在《在UML用户手册》中将其归为泛化关系，而在《UML精粹》中却将其看作是实现关系。5．4阅读包图•5．4阅读包图•阅读包图的方法：•1.了解每个包的语义，它包含的元素语义。•2.理解包间的关系。•3.找到依赖关系复杂的包，从最复杂的包开始阅读，然后依次是简单的包。5．5创建包图•绘制包图的基本过程主要有三个步骤：第一，寻找包；第二，确定包之间的关系；第三，标出包内元素的可见性。•绘制包图的“最小化系统间的耦合关系”的原则：最大限度减少包之间的依赖，包封装时，避免包之间的循环依赖；最小化每个包的public、protected元素的个数，最大化每个包中private元素的个数。5．5创建包图•5．5．1寻找包•通过把具有很强语义联系的建模元素分组，找出分析包。分析包必须反映元素的真实的语义分组，而不仅是逻辑架构的理想视图。•以对象模型和用例模型为依据，把关系紧密的类分到同一个包中，把关系松散的类分到不同的包中。1．标识候选包的原则：•(1)．把类图中关系紧密的类放到一个包中；•(2)．在类继承类层次中，把不同层次的类放在不同的包中。•也可以把用例模型作为包的来源。然而，用例横跨分析包是非常普遍的——一个用例可以由几个不同包中的类实现。5．5创建包图•2．调整候选包•在已经识别一组候选包后，然后减少包间依赖，最小化每个包的public、protected元素的个数，最大化每个包中private元素的个数。做法是：•(1).在包间移动类；•(2).添加包或删除包。5．5创建包图•良好包结构的关键是包内高内聚，包间低耦合。•通常，当创建分析包模型时，应该尽量使包模型简单。获得正确的包集合比使用诸如包泛化和依赖构造型的特征更加重要，这些特征可以以后再添加，仅当使用诸如包泛化和依赖构造型的特征使得模型更加容易理解时，才使用这些包整理技术。除了保持简单，还应该避免嵌套包。物件在嵌套包结构中埋藏得越深，模型变得越晦涩。•作为经验法则，希望每个包具有4~10个分析类。然而，对于所有的经验法则，却存在例外，如果打破某个法则使得模型更加清晰，就采用这个法则！有时，你必须引入只带有一个或者两个类的包，因为你需要断开包模型中的循环依赖。在这种情况下，这是完全合理的。5．5创建包图•5．5．2消除循环包依赖•应该尽量避免包模型中的循环依赖。如果包A以某种方式依赖包B，并且包B以某种方式依赖包A，就应该合并这两个包，这是消除循环依赖非常有效的方法。但是经常起作用的、更好的方法是，努力分解公共元素成为第三个包C。重新计算依赖关系，以消除循环依赖。示例显示在图5-6中。AB合并分解ABC图5-6A,B包合并5．6包图用途•包图主要用于两种不同层次的用途：一是对成组元素建模；二是对体系结构建模。•5．6．1对成组元素建模•对成组元素进行建模可以说是包图最常见的用途，它将建模元素组织成组，然后对组进行命名，在对成组元素建模时，应遵循以下几个策略：•每个包都应该是由在概念上，语义上相互接近的元素组成。•对于每个包，找出应标记为公共的元素，但应尽可能地少。•一般使用默认的《use》构造型，在实现类时，才用《import》构造型代替《use》构造型。•采用泛化来对特殊包进行建模。•在构建包模型时，注意，在包中只标明对每个包起核心作用的元素；另外也可以标识每个包的文档标记值，以使其更加清晰。5．6包图建模•5．6．2对体系结构建模•体系结构是一个软件系统的核心逻辑结构，常用的体系结构模式包括分层、MVC、管道、黑板、微内核等，而在应用软件中，分层和MVC是最常见的两种结构。•在分层的体系结构中，最常见的划分是表示层（present）、逻辑层（business或domain）、数据层（包括数据访问、日记等）。如果采用分层体系结构，就把每一层用一个包来表示，如图5-7所示。5．6包图建模•图5-7用包分层数据访问层：DAL表现层：UI业务逻辑层：BLL小结•首先解释了几种常见的包图表示法之后，通过了一个简单的例子来说明包的可见性、依赖关系、泛化等概念;其次，概要地说明了五种包的构造型。•说明如何寻找包、确定包之间的依赖关系，从而绘制了出一个表明软件体系结构的包图，然后•简要介绍了用包土表示系统体系结构的建模方法。