Java设计模式01统一建模语言基础知识

第1章第1章统一建模语言基础知识统一建模语言基础知识主讲教师：程细柱韶关学院计算机系本书作者：刘伟清华大学出版社本章教学内容ŠUML简介Š类图Š顺序图Š状态图UML简介ŠUML的诞生9在一个现代化的工程中，人们要相互沟通和合作，就必须使用标准的工业化设计语言，用这些语言来对待开发的产品进行建模。9建模过程把复杂的问题分解成为易于理解的小问题，以达到问题的求解。9建模是开发优秀软件的所有活动中核心部分之一，其目的是把所要设计的结构和系统的行为联系起来，并对系统的结构进行可视化控制。UML简介UML的诞生9从1994年起，GradyBooch和JamesRumbaugh在Rational软件公司开始了UML的创建工作。91995年，OOSE方法和Objectory方法的创建者IvarJacobson也加入其中。9UML三位创始人正式联手，共同为创建一种标准的建模语言而一起工作，他们将开发出来的产品名称定为UML（UnifiedModelingLanguage，统一建模语言）。ŠUML简介UML的诞生91997年11月，在IvarJacoboson、GradyBooch以及JamesRumbaugh的共同努力下，UML1.1版本提交给OMG（ObjectManagementGroup,对象管理组织）并获得通过，UML1.1成为业界标准的建模语言。92003年6月，OMG技术会议上UML2.0获得正式通过，UML的发展与应用也上升到一个新的高度，越来越多的人开始学习和使用UML来进行软件建模。ŠUML简介UMLUnifiedModelingLanguage统一建模语言统一建模语言统一建模语言UML简介IvarJacobosonGradyBoochJamesRumbaughObjectModelingTechnique(OMT)Booch开发方法Object-OrientedSoftwareEngineering(OOSE)UMLUML简介Š你应该使用UML吗？是！旧的面向对象符号正在快速消失，新的书、文章将全部采用UML作为符号。如果你正要开始使用建模符号，你就该直接学习UML。－－MartinFowlerUML简介ŠUML的结构9视图(View)•用户视图：以用户的观点表示系统的目标，它是所有视图的核心，该视图描述系统的需求。•结构视图：表示系统的静态行为，描述系统的静态元素，如包、类与对象，以及它们之间的关系。•行为视图：表示系统的动态行为，描述系统的组成元素如对象在系统运行时的交互关系。•实现视图：表示系统中逻辑元素的分布，描述系统中物理文件以及它们之间的关系。•环境视图：表示系统中物理元素的分布，描述系统中硬件设备以及它们之间的关系。UML简介UML的结构9图(Diagram)•用例图(UseCaseDiagram):又称为用况图，对应于用户视图。在用例图中，使用用例来表示系统的功Š能需求，用例图用于表示多个外部执行者与系统用例之间以及用例与用例之间的关系。用例图与用例说明文档(UseCaseSpecification)是常用的需求建模工具，也称之为用例建模。系统使用者用例UML简介ŠUML的结构9图(Diagram)•类图(ClassDiagram)：对应于结构视图。类图使用类来描述系统的静态结构，类图包含类和它们之间的关系，它描述系统内所声明的类，但它没有描述系统运行时类的行为。•用例图与类图是UML13种图中使用频率最高的两种图。Person##nameage:String:int++move()say():void:voidStudent-studentNo:String+study():voidTeacher-teacherNo:String+teach():voidUML简介ŠUML的结构9图(Diagram)•对象图(ObjectDiagram)：对应于结构视图。对象图是类图在某一时刻的一个实例，用于表示类的对象实例之间的关系。•包图(PackageDiagram)：UML2.0新增图，对应于结构视图。包图用于描述包与包之间的关系，包是一种把元素组织到一起的通用机制，如可以将多个类组织成一个包。UML简介ŠUML的结构9图(Diagram)•组合结构图(CompositeStructureDiagram)：UML2.0新增图，对应于结构视图。组合结构图将每一个类放在一个整体中，从类的内部结构来审视一个类。组合结构图可用于表示一个类的内部结构，用于描述一些包含复杂成员或内部类的类结构。•状态图(StateDiagram)：对应于行为视图。状态图用来描述一个特定对象的所有可能状态及其引起状态转移的事件。一个状态图包括一系列对象的状态及状态之间的转换。UML简介UML的结构9图(Diagram)•活动图(ActivityDiagram)：对应于行为视图Š。活动图用来表示系统中各种活动的次序，它的应用非常广泛，既可用来描述用例的工作流程，也可以用来描述类中某个方法的操作行为。•顺序图(SequenceDiagram)：又称为时序图或序列图，对应于行为视图。顺序图用于表示对象之间的交互，重点表示对象之间发送消息的时间顺序。UML简介UML的结构9图(Diagram)•通信图(CommunicationDiagram)：在UML1.x中称为协作图，对应于行为视图Š。通信图展示了一组对象、这些对象间的连接以及它们之间收发的消息。它与顺序图是同构图，也就是它们包含了相同的信息，只是表达方式不同而已，通信图与顺序图可以相互转换。•定时图(TimingDiagram)：UML2.0新增图，对应于行为视图。定时图采用一种带数字刻度的时间轴来精确地描述消息的顺序，而不是像顺序图那样只是指定消息的相对顺序，而且它还允许可视化地表示每条生命线的状态变化，当需要对实时事件进行定义时，定时图可以很好地满足要求。UML简介ŠUML的结构9图(Diagram)•交互概览图(InteractionOverviewDiagram)：UML2.0新增图，对应于行为视图。交互概览图是交互图与活动图的混合物，可以把交互概览图理解为细化的活动图，在其中的活动都通过一些小型的顺序图来表示；也可以将其理解为利用标明控制流的活动图分解过的顺序图。•在UML中，顺序图、通信图、定时图和交互概览图又统称交互图(InteractiveDiagram)，交互图是表示各对象如何依据某种行为进行协作的模型，通常可以使用一个交互图来表示和说明一个用例的行为。UML简介UML的结构9图(Diagram)•组件图(ComponentDiagram)：又称为构件图，对应于实现视图Š。组件图用于描述每个功能所在的组件位置以及它们之间的关系。•部署图(DeploymentDiagram)：又称为实施图，对应于环境视图。部署图用于描述软件中各个组件驻留的硬件位置以及这些硬件之间的交互关系。UML简介UML的结构9模型元素(Modelelement)•在UML中，模型元素包括事物Š以及事物与事物之间的联系。事物是UML的重要组成部分，它代表任何可以定义的东西。事物之间的关系把事物联系在一起，组成有意义的结构模型。每一个模型元素都有一个与之相对应的图形元素。•同一个模型元素可以在不同的UML图中使用，但是，无论在哪个图中，同一个模型元素都保持相同的意义和符号。UML简介UML的结构9通用机制(Generalmechanism)•UML提供的通用机制为模型元素提供额外的注释、Š修饰和语义等，主要包括规格说明、修饰、公共分类和扩展机制四种。扩展机制允许用户对UML进行扩展，以便一个特定的方法、过程、组织或用户来使用。UML简介UML的特点9工程化9规范化9可视化9系统化9文档化9智能化Š文字能描述的需求UML能描述的需求其他符号能描述的需求类图Š类与类图9类(Class)封装了数据和行为，是面向对象的重要组成部分，它是具有相同属性、操作、关系的对象集合的总称。9在系统中，每个类具有一定的职责，职责指的是类所担任的任务，即类要完成什么样的功能，要承担什么样的义务。一个类可以有多种职责，设计得好的类一般只有一种职责，在定义类的时候，将类的职责分解成为类的属性和操作（即方法）。9类的属性即类的数据职责，类的操作即类的行为职责。类图Š类与类图9在UML类图中，类一般由三部分组成：•类名：每个类都必须有一个名字，类名是一个字符串。•属性(Attributes)：属性是指类的性质，即类的成员变量。类可以有任意多个属性，也可以没有属性。•操作(Operations)：操作是类的任意一个实例对象都可以使用的行为，操作是类的成员方法。可见性名称:类型[=默认值]可见性名称(参数列表):返回类型类图Š类之间的关系9关联关系•关联关系(Association)是类与类之间最常用的一种关系，它是一种结构化关系，用于表示一类对象与另一类对象之间有联系。•在UML类图中，用实线连接有关联的对象所对应的类，在使用Java、C#和C++等编程语言实现关联关系时，通常将一个类的对象作为另一个类的属性。•在使用类图表示关联关系时可以在关联线上标注角色名。类图Š类之间的关系9关联关系containsLoginForm-loginButton:JButtonJButtonpublicclassLoginForm{privateJButtonloginButton;……}publicclassJButton{……}类图Š类之间的关系9双向关联•默认情况下，关联是双向的。publicclassCustomer{privateProduct[]products;……}publicclassProduct{privateCustomercustomer;……}类图Š类之间的关系9单向关联•类的关联关系也可以是单向的，单向关联用带箭头的实线表示。publicclassCustomer{privateAddressaddress;……}publicclassAddress{……}类图Š类之间的关系9自关联•在系统中可能会存在一些类的属性对象类型为该类本身，这种特殊的关联关系称为自关联。publicclassNode{privateNodesubNode;……}类图Š类之间的关系9重数性关联•重数性关联关系又称为多重性关联关系(Multiplicity)，表示一个类的对象与另一个类的对象连接的个数。在UML中多重性关系可以直接在关联直线上增加一个数字表示与之对应的另一个类的对象的个数。表示方式多重性说明1..1表示另一个类的一个对象只与一个该类对象有关系0..*表示另一个类的一个对象与零个或多个该类对象有关系1..*表示另一个类的一个对象与一个或多个该类对象有关系0..1表示另一个类的一个对象没有或只与一个该类对象有关系m..n表示另一个类的一个对象与最少m、最多n个该类对象有关系(m=n)类图Š类之间的关系9重数性关联publicclassForm{privateButtonbuttons[];……}publicclassButton{…}类图Š类之间的关系9聚合关系•聚合关系(Aggregation)表示一个整体与部分的关系。通常在定义一个整体类后，再去分析这个整体类的组成结构，从而找出一些成员类，该整体类和成员类之间就形成了聚合关系。•在聚合关系中，成员类是整体类的一部分，即成员对象是整体对象的一部分，但是成员对象可以脱离整体对象独立存在。在UML中，聚合关系用带空心菱形的直线表示。类图Š类之间的关系9聚合关系publicclassCar{privateEngineengine;publicCar(Engineengine){this.engine=engine;}publicvoidsetEngine(Engineengine){this.engine=engine;}……}publicclassEngine{……}类图Š类之间的关系9组合关系•组合关系(Composition)也表示类之间整体和部分的关系，但是组合关系中部