解析UML的要点与应用

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。