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面向对象技术 Object-Oriented Techniques,陈晓华 78976932qq.com,第 3 章可视化建模实践 A Practice of Visual Modeling with UML,-3-,Review： An Overview of Object Technology and Visual Modeling,对象技术与可视化建模基础 对象技术基础 对象与类 面向对象的基本原则 泛化和多态 面向对象的术语清单 可视化建模的基本原则 UML基础 过程与可视化建模,-4-,学习线路图,-5-,References,Flow99, Martin Flower, Kendall Scott, UML Distilled Second Edition: A Brief Guide to the Standard Object Modeling Language（徐家福译，UML精粹标准对象建模语言简明指南（第2版），清华大学出版社，2002年） OMG03, the Object Management Group, OMG Unified Modeling Language Specification, version 1.5, 2003 DEV275, IBM Rational, Essentials of Visual Modeling with UML, 2003 Bog02, Wendy Boggs, Michael Boggs, UML with Rational Rose 2002（邱仲潘，UML与Rational Rose 2002从入门到精通，电子工业出版社，2002年） Rose98, Rose培训教材中文简版，面向对象的可视化建模培训教程,-6-,What Is the UML?,The UML is a language for Visualizing Specifying Constructing Documenting the artifacts of a software-intensive system,Unified Modeling Language（统一建模语言）是对象管理组织（OMG）制定的一个通用的、可视化的建模语言标准，可以用来可视化（visualize） 、描述（specify）、构造（construct）和文档化（document）软件密集型系统的各种工件（artifacts，又译制品）,-7-,UML诞生,公众 反馈,OOPSLA95 Unified Method 0.8,工业化 标准化 统一化 分散的 各部分,Booch93 OMT-2,1996.6和1996.10 UML 0.9&0.91,1997.9公布 UML 1.1,1997.1公布 UML 1.0,合作伙伴意见,1997.11.17 UML 1.1被OMG 接纳为标准,Booch91 OMT-1 其他方法 OOSE,-8-,UML发展现状,目前通用的是UML 1.x版 主要UML 1.3、UML 1.4 2003年3月正式发布UML 1.5 UML 2.0 2003年6月OMG采纳了UML 2.0的Superstructure的提案 正式文本尚未发布 MDA ,-9-,UML结构,UML Structure,构造块 building blocks,公共机制 common mechanisms,构架 architecture,基本UML建模元素、关系和图,达到特定目标的公共UML方法,系统架构的UML视图,-10-,构造块,构造块 building blocks,物件 things,关系 relationships,图 diagrams,建模元素本身,把物件联系在一起，关系说明两个或多个物件时如何语义相关的,UML模型的视图，它们展现物件的集合，“讲述关于软件系统的故事”，是我们可视化系统将做什么（分析级图）或者系统如何做（设计级图）的方法,-11-,物件,物件 things,结构物件,行为物件,分组物件,注解物件,UML模型中的名词，如类、接口、协作、用例、活动类、组件、节点,UML模型的动词，如交互、状态机,包，它用于把语义上相关的建模元素分组为内聚的单元,注解，它附加到模型以捕获特殊信息，同黄色便笺很相像,-12-,关系,关系 relationships,关联 association,依赖 dependency,泛化 generalization,实现 realization,描述对象之间的一组链接,物件的改变引起依赖物件的语义改变,一个元素是另一个元素的特化，而且它可以取代更一般的元素,类元之间的关系，一个类元说明一份契约，另一个类元保证实现该契约,-13-,图,图 diagrams,类图 class diagrams,对象图 object diagrams,构件图 component diagrams,部署图 deployment diagrams,用例图 use case diagrams,顺序图 sequence diagrams,协作图 collaboration diagrams,状态图 statechart diagrams,活动图 activity diagrams,静态模型 (系统结构),动态模型 (系统行为),-14-,公共机制,公共机制 common mechanisms,规格说明 specifications,修饰 adornments,公共分类 common divisions,扩展机制 extensibility mechanisms,-15-,规格说明,UML模型至少具有两种维度： 图形维度：允许使用图和图标可视化模型 文本维度：由各种建模元素的规格说明所组成 规格说明 模型元素的特征和语义的文本描述模型的“肉” 形成了承载模型的语义背板（semantic backplane），赋予模型意义，各种图仅仅是该背板的视图或者可视化投影 death by diagram由于图形而死亡,-16-,修饰,修饰：图中建模元素上暴露的信息项以表现某个要点 任何UML图仅是模型的视图，因此，只有在修饰增强了图的整体清晰性和可读性或者突出模型的某些重要特征时，你才应该表示那些修饰,Window,-17-,公共分类,公共分类描述认识世界的特殊方法 类元（Classifier）和实例 类元：一类事物的抽象概念；如bank account 参与者、类、类元角色、组件、数据类型、接口、节点、信号、子系统、用例 实例：一类事物的特定实例；如my bank account 接口（interface）和实现 接口：说明事物行为的契约（做什么） 实现：事物是如何工作的特殊细节（如何做）,-18-,扩展机制,约束：允许对模型元素添加新的规则 构造型（stereotypes）：基于已有的建模元素引入新的建模元素 The means by which to extend the UML Stereotypes convey key properties to the model reader A number of stereotypes are packaged along with the UML Can define your own stereotypes 标记值：允许为模型元素添加新的特性，是带有相关值得关键字,-19-,架构,Architecture The organizational structure of a system, including its decomposition into parts, their connectivity, interaction mechanisms, and the guiding principles that inform the design of a system 构架是一个系统的组织结构，包括系统分解成的各个部分、它们的连接性、交互机制和通知系统设计的向导规则 IEEE：在其环境中系统的高级概念,-20-,4+1视图-1,-21-,4+1视图-2,Use Case View End-user: Functionality 这些视图由用例视图所统一，它描述项目干系人（stakeholder）的需求；所有其他视图都是从用例视图派生而来，该视图把系统的基本需求捕获为用例并提供构造其他视图的基础 Logical View Analysts/Designers: Structure 系统功能和词汇；描述问题域的词汇，作为类和对象的集合。重点是展示对象和类是如何组成系统、实现所需系统行为的,-22-,4+1视图-3,Process View System integrators: Performance, Scalability, Throughput 系统性能、可伸缩性和吞吐量；建模在我们系统中的可执行线程和进程作为活动类。其实，它是逻辑视图面向进程的变体，包含所有相同的制品 Implementation View Programmers: Software Management 系统组装和配置管理；对组成基于系统的物理代码的文件和组件进行建模。它同样展示出组件之间的依赖，展示一组组件的配置管理以定义系统的版本 Deployment View System engineering: System Topology, Delivery, Installation, Communication 系统的拓扑结构、分布、移交和安装；建模把组件物理地部署到一组物理的、可计算节点上，如计算机和外设上。它允许你建模横跨分布式系统节点上的组件的分布,-23-,总结：UML结构,-24-,UML 9种图,类 图：类以及类之间的相互关系 对象图：对象以及对象之间相互关系 构件图：构件及其相互依赖关系 部署图：构件在各节点上的部署 顺序图：强调时间顺序的交互图 协作图：强调对象协作的交互图 状态图：类所经历的各种状态 活动图：对工作流建模 用例图：需求捕获，测试依据,结 构,行为,用例图,静态图,实现图,交互图,行为图,-25-,UML建模工具,IBM Rational Rose 2003 Borland Together 7.0 Microsoft Visio 2003 Sybase PowerDesigner 10 “非程序员杂志”第26到30期UML工具一览，列出了约129个UML开发工具,-26-,用例与用例图,场景：是用来描述用户和系统之间交互的顺序的步骤 A scenario is a sequence of steps describing an interaction between a user and a system,用例：是为了达到某一用户目标而组合在一起的一组场景 A use case, then, is a set of scenarios tied together by a common user goal.,用例图：用来显示在系统（或其它实体）内的用例与系统参与者之间的关系 A use case diagram shows the relationship among use cases within a system or other semantic entity and their actors,主要使用场合：需求获取、定义、分析,-27-,用例图元语,参与者,用例,系统边界,关联,扩展,包含,泛化,注释体,注释连接,-28-,示例03-01：POST系统,销售点终端（Point-Of-Sale Terminal，POST）系统 是一个计算机自动化系统 用来记录商品销售信息 处理客户的支付信息 客户可以使用现金、信用卡、支票等多种支付手段 主要用于零售的百货商店 包括计算机和条形码扫描仪等硬件设备和系统运行软件 ,-29-,示例03-01-1：POST用例图,-30-,用例阐述,-31-,示例03-02：网上销售系统用例图,-32-,静态图：类图、对象图、包图,类图：是软件的蓝图，详细描述了系统内各个对象的相关的类，以及这些类之间的静态关系 A class diagram is a software blueprint -Details the types of objects within a system -Describes the static relationships between classes,对象图：表示在某一时刻类的对象静态结构和行为 An object diagram represents a concrete situation at a given time, it express both the static structure (found in class diagrams) and behavior,主要使用场合：系统分析、设计、代码生成,-33-,类图元语-1,-34-,类图元语-2,-35-,示例03-01-2：静态结构图,-36-,顺序图,顺序图：主要用于显示对象间的交互活动，但没有明确的交互环境和对象状态 Sequence diagrams focus on displaying the interaction between objects, without representing explicitly the context of interaction and the objects state,Depicting the chronology of the message broadcast, they are useful in all stages of OO modelling,主要使用场合：系统分析（用例分析）、设计,-37-,顺序图元语-1,-38-,顺序图元语-2,-39-,示例03-01-3：顺序图-1,-40-,示例03-01-3：顺序图-2,-41-,示例03-01-3：顺序图-3,-42-,协作图（通讯图）,协作图表示一组对象间关系以及交互活动 Collaboration diagrams express both the context of a group of objects and the interaction between these objects,协作图可以认为是对象图的扩展，它增加了一些符号用于表示对象间的交互 Can be considered to be an extension of object diagrams, adding notation to represent object interaction,主要使用场合：系统分析（用例分析）、设计,-43-,协作图元语-1,Object:Class,Object:Class,-44-,协作图元语-2,-45-,示例03-01-4：协作图,-46-,状态图,状态图：用于利用状态和事件描述对象本身的行为 A statechart diagram can be used to describe formally the behavior of objects in terms of states and events,状态（states）: the state of an object 转移（transitions）: the passing from one state to another 事件（events）: the occurrence of a given situation,主要使用场合：系统分析（类）、设计,-47-,状态图元语-1,-48-,状态图元语-2,-49-,示例03-01-5：状态图,-50-,活动图,活动图：通过动作来组织，主要用于描述某一方法、机制或用例的内部行为 Activity diagrams are: -a variant of statechart diagrams, organized according to actions -targeted towards representing the internal behavior of a method, a mechanism or a use case,主要使用场合：业务建模、用例分析,-51-,活动图元语-1,活 动,组合活动,-52-,活动图元语-2,-53-,活动图元语-3,-54-,示例03-03：活动图-找饮料,-55-,总结：几种动态图的用法,区别： 交互图（顺序图、协作图）：适合描述单个用例中多个对象之间的协作行为 状态图：适合描述跨越多个用例的单个对象的行为，不适合描述多个对象之间的协作行为 活动图：适合描述多个对象跨越多个用例时的总面貌 不应对系统中的每个类都画状态图，而只应对某些关键类建立状态图；而且应将状态图与其它技术组合使用,-56-,构件图,构件图：描述在系统实现环境中的软件构件和它们间的关系 Component diagrams depict software components and their relationships within the implementation environment,主要使用场合：系统设计、部署,-57-,构件图元语,-58-,示例03-01-6：构件图,-59-,部署图,部署图：用于描述系统所需的硬件构件的物理部署 Deployment diagrams are used to illustrate the physical layout of the various hardware components that are needed for a system to operate,主要使用场合：部署,-60-,部署图元语-1,对象,结点,-61-,部署图元语-2,-62-,示例03-01-7：部署图,