代码改变世界

UML 类图

2009-11-21 14:03 闫妍 阅读(...) 评论(...) 编辑 收藏

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•什么是类

面向对象思想

特例

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抽象

•每个对象都扮演了一个角色,并为其它成员提供特定的服务或执行特定的行为。

•在面向对象世界中,行为的启动是通过将“消息”传递给对此行为负责的对象来完成的;同时还将伴随着执行要求附上相关的信息(参数);而收到该消息的对象则会执行相应的“方法”来实现需求

•用类和对象表示现实世界,用消息和方法来模拟现实世界的核心思想

如何用UML表示一个类

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•名称(类名):每个类都有一个惟一的名称,通常采用CamelCase格式表示

•属性:是已被命名的类的特性,它描述该类实例中包含的信息

•操作(方法):是类所提供的服务,它可以由类的任何对象请求以影响其行为

•属性名和操作名也通常采用CamelCase格式表示,只不过首字母通常为小写。

 

•如何阅读类图

示例类图

先看清有哪些类,然后看看类之间存在的关系,并结合多重性来理解类图的结构特点以及各个属性和方法的含义

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读图过程

•读出类:图中共有7个类,Order、OrderItem、Customer、Consignee、DeliverOrder、Peddlery、Prodcut

•读出关系:从图中关系最复杂(也就是线最密集)的类开始阅读,本图中最复杂的就是Order类。
1)OrderItem和Order之间是组合关系,根据箭头的方向可知Order包含了OrderItem。
2)Order类和Customer、Consignee、DeliverOrder是关联关系。也就是说,一个订单和客户、收货人、送货单是相关的。

•多重性(重数):用来说明关联的两个类之间的数量关系

这个关系线本身看不到方向,但是看下面的总结重数为1的都是源

源类及多重性

目标类及多重性

分析

Customer(1)

Order(0…n)

订单是属于某个客户的,网站的客户可以有0个或多个订单

Order(1)

Consignee(1)

每个订单只能够有一个收货人

Order(1)

OrderItem(1…n)

订单是由订单项组成的,至少要有一个订单项,最多可以有n

Order(1)

DeliverOrder(1…n)

一个订单有一个或多个送货单

说明:系统根据订单项的产品所属的商户,将其分发给商户,拆成了多个送货单!

DeliverOrder(1)

OrderItem(1…n)

一张送货单对应订单中的一到多个订单项

DeliverOrder(1)

Consignee(1)

每张送货单都对应着一个收货人

Peddlery(1)

DeliverOrder(0…n)

每个商户可以有相关的0个或多个送货单

OrderItem(1)

Product(1)

每个订单项中都包含着唯一的一个产品

Peddlery(1)

Prodcut(0…n)

产品是属于某个商户的,可以注册0到多个产品

理解类中的方法和调用过程

•Order类,有两个方法:dispatch()和close(),从名字中可以猜出它们分别实现“分拆订单生成送货单”和“完成订单”。而在DeliveOrder()类中则有一个Close()方法,同理它应该表示“完成送货”。而在OrderItem中有一个stateChange()方法和deliverState,不难猜出它就是用来改变其“是否交给收货人”标志位的

•先调用Order的dispatch()方法,它将根据其包含的OrderItem中产品信息,来按供应商户分拆成若干个DeliverOrder。商户登录系统后就可以获取其DeliverOrder,并在执行完后调用close()方法。这时,就将调用OrderItem的stateChange()方法来改为其状态。同时再调用Order的close()方法,判断该Order的所有的OrderItem是否都已经送到了,如果是就将其真正close()掉

使用了更多辅助建模元素的类图

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增强的辅助建模元素

•导航箭号:类的实例之间只能沿着导航箭头的方向传递 ,在Order中可以获取其相应的Consignee,而从Consignee中是无法了解与其相关的Order的

•角色名称:Customer端有一个“+Owner”字符串 ,这表示Customer扮演的角色是Owner,也能对关联进行命名

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•导出属性:是指可以根据其他值计算出来的特性,这种属性应在其名称前加上一个“/”符号。

•限定符:在Order和OrderItem之间的组合关系中,OrderItem这端多了一个方框,里面写着“ProductId”。它在UML中称为限定符,存在限定符的关联称为受限关联。它用来表示某种限定关系。在本例中,它的用途是说明:对于一张订单,每一种产品只能用一个订单项

•约束:用来说明规则,{xor}…

•职责:在类的属性栏中添加注释行表示,或增加了一个新的分栏

 

 

 

•其他高级概念

接口与抽象类

•抽象类是一种不能够被直接实例化的类,也就是说不能够创建一个属于抽象类的对象

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•接口则是一种类似于抽象类的机制,它是一个没有具体实现的类

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关联类

•关联类即是关联也是类,它不仅像关联那样连接两个类,而且还可以定义一组属于关系本身的特性

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模板类

•可以根据占位符或参数来定义类,而不用说明属性、方法返回值和方法参数的实际类型 ,

和泛型一个道理,在Bind关系中用(int,20)替换T及size ,形成新的方法

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主动类与嵌套类

•主动类的实例称为主动对象,一个主动对象拥有一个控制线程并且能够发起控制活动;它不在别的线程、堆栈或状态机内运行,具有独立的控制期。从某种意义上说,它就是一个线程

•在诸如Java的语言中,允许你将一个类的定义放在另一个类定义的内部,这就是嵌套类,在Java中也称为内层类。嵌套类是声明在它的外层类中的,因此只能够通过外层类或外层类的对象对它进行访问

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常见依赖关系与程序实现

依赖构造型

含义

例子程序

《create》

表明目标对象是由源对象创建的,目标对象创建后将传递给系统其他部分。

public class ClassA{

public ClassB createB() {

    return new ClassB();

}

}

《local》

《call》

源类对象创建目标类对象实例,并将该实例包含在一个局部变量中。例如右边的例子中,将赋给一个名为test的变量

public class ClassA{

public void testMethod() {

    ClassB test=new ClassB(); 

}

}

《parameter》

源类对象通过它的某个成员函数的参数得以访问目标类对象实例。它的意思是指:类ClassA的操作需要类ClassB的实例作为参数,或返回类ClassB的实例。

public class ClassA{

    public void testMethod(ClassB test) {

    // use b;

}

}

《delegate》

源类对象把一个对于成员函数的调用传递给目标类对象。这是现代编程语言和设计模式中很常用的一种机制,但这不属于UML的标准关系。 委托

public class ClassA{

    private ClassB objectB;

    public void testMethod() {

        objectB.testMethod();

}

}

引用对象和值对象

•引用对象:reference object,例如客户、产品、订单等对象都是典型的引用对象,对于这些对象而言,标识(identity)是很重要的,因为对于现实世界中的一个实体只需要一个软件对象来表示

•值对象(简单值):例如日期、重量、高度等对象都是典型的值对象,表示现实世界中的同一个对象往往有多个值对象

对象约束语言 OCL

•环境与约束:每个OCL表达式都必须是针对某个元素的,因此在OCL表达式前必须说明它针对元素(这就称为环境)
1)“context Object inv:”,其中Object是OCL表达式针对的建模元素名称;
2)“ Object ”,其中Object是OCL表达式针对的建模元素名称。
当声明了环境之后,就可以用self来引用它的变量

•子集约束:

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•一致性:一个客户拥有零个或多个合同,发票是基于某个合同的,而一个客户将收到零张或多张发票
Invoice:self.contract.customer=self.customer

•异或关系:

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•规定的取值范围:Rectangle:length>0 and width>0

 

 

•如何绘制类图

需求描述

•小王是一个爱书之人,家里各类书籍已过千册,而平时又时常有朋友外借,因此需要一个个人图书管理系统。该系统应该能够将书籍的基本信息按计算机类、非计算机类分别建档,实现按书名、作者、类别、出版社等关键字的组合查询功能。在使用该系统录入新书籍时系统会自动按规则生成书号,可以修改信息,但一经创建就不允许删除。该系统还应该能够对书籍的外借情况进行记录,可对外借情况列表打印。另外,还希望能够对书籍的购买金额、册数按特定时间周期进行统计

发现类

小王是一个爱书之家里各类书籍已过千册,而平时又时常有朋友外借,因此需要一个个人图书管理系统。该系统应该能够将书籍的基本信息计算机类非计算机类分别建档,实现按书名作者类别出版社关键字的组合查询功能。在使用该系统录入新书籍系统会自动按规则生成书号,可以修改信息,但一经创建就不允许删除。该系统还应该能够对书籍的外借情况进行记录,可对外借情况列表打印。另外,还希望能够对书籍的购买金额册数特定时间周期进行统计

筛选备选类

•“小王”、“人”、“家里”很明显是系统外的概念,无须对其建模;

•而“个人图书管理系统”、“系统”指的就是将要开发的系统,即系统本身,也无须对其进行建模;

•很明显“书籍”是一个很重要的类,而“书名”、“作者”、“类别”、“出版社”、“书号”则都是用来描述书籍的基本信息的,因此应该作为“书籍”类的属性处理,而“规则”是指书号的生成规则,而书号则是书籍的一个属性,因此“规则”可以作为编写“书籍”类构造函数的指南。

•“基本信息”则是书名、作者、类别等描述书籍的基本信息统称,“关键字”则是代表其中之一,因此无需对其建模;

•“功能”、“新书籍”、“信息”、“记录”都是在描述需求时使用到的一些相关词语,并不是问题域的本质,因此先可以将其淘汰掉;

筛选修选类

•“计算机类”、“非计算机类”是该系统中图书的两大分类,因此应该对其建模,并改名为“计算机类书籍”和“非计算机类书籍”,以减少歧义;

•“外借情况”则是用来表示一次借阅行为,应该成为一个候选类,多个外借情况将组成“外借情况列表”,而外借情况中一个很重要的角色是“朋友”—借阅主体。虽然到本系统中并不需要建立“朋友”的资料库,但考虑到可能会需要列出某个朋友的借阅情况,因此还是将其列为候选类。为了能够更好地表述,将“外借情况”改名为“借阅记录”,而将“外借情况列表”改名为“借阅记录列表”;

•“购买金额”、“册数”都是统计的结果,都是一个数字,因此不用将其建模,而“特定时限”则是统计的范围,也无需将其建模;不过从这里的分析中,我们可以发现,在该需求描述中隐藏着一个关键类—书籍列表,也就是执行统计的主体。

得到候选类

书籍         计算机类书籍       非计算机类书籍

借阅记录     借阅记录列表       书籍列表

•在使用“名词动词法”寻找类的时候,很多团队会在此耗费大量的时间,特别是对于中大型项目,这样很容易迷失方向。其实在此主要的目的是对问题领域建立概要的了解,无需太过咬文嚼字

关联分析,建模,多重性分析,再建模

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职责分析

•书籍类:从需求描述中,可找到书名、类别、作者、出版社;同时从统计的需要中,可得知“定价”也是一个关键的成员变量。

•书籍列表类:书籍列表就是全部的藏书列表,其主要的成员方法是新增、修改、查询(按关键字查询)、统计(按特定时限统计册数与金额)。

•借阅记录类:借阅人(朋友)、借阅时间。

•借阅记录列表类:主要职责就是添加记录(借出)、删除记录(归还)以及打印借阅记录

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限定与修改

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异或 Xor:相同为零,不同为一,两个值如果一样就是错误的,也就是说,只能是其中的一个。

•导航性分析:Book与BookList之间、BorrowRecord和BorrowList之间是组合关系均无需添加方向描述,而Book与BorrowRecord之间则是双方关联,也无需添加

•约束:Book对象创建后就不能够被删除只能被修改,因此在Book类边上加上用自由文本写的约束;一本书要么属于计算机类,要么属于非计算机类,因此在ItBook和OtherBook间加了 “{Xor}”约束

•限定符:一本书只有一册,因此只能够被借一次,因此对于一本Book而言只能有一个RecordId与其对应

 

•类图应用说明

软件系统模型,全部是针对类图在各个阶段的演变

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领域模型是从面向对象的视角看待现实世界的结果,也就是通过类图来描述现实世界中各种事物的关系。

分析模型和领域模型是很相近的,分析模型主要是针对软件系统的分析,领域模型则更多是偏重对业务领域的分析

设计模型则是在分析模型的基础上添加设计元素的结果。与分析模型相比,设计模型中的类的属性集更趋完善;

数据库逻辑模型

•从某种意义上说UML中的类图是E-R图的超集,E-R图只针对存储的数据,而类图则在些基础上,增加了行为建模的能力。在使用类图来表示E-R模型时,要注意遵循以下策略

•将表示E-R模型的类,用UML的标准构造型“{persistent}”来表示;

•展开类的结构性细节,并且加强关联和多重性分析

尽量消除循环关联、n-元关联

 

 

•复合结构图

复合结构图的组成部分

•通过 “部件(Part)”和“连接器(Connector)”来表示类的内部结构

•部件也称为结构化部分,它是一个代表上下文关系中的一个对象或一组对象的元素,也可以是类中的一部分。部件具有名称、类型和多重性

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•连接器:是一种上下文中的关联,它用来连接两个部件

复合结构图实例

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•该类由“命令解析”、“485通信”和“数据组装”三个部分组成,命令解析提供了getState(获取状态)和setState(设置状态)两个接口;根据传入数据的不同,由“485”通信来完成数据的获取或设置的任务;并且根据最终的执行结果,进行“数据封装”,调用外部的storeData接口来实现数据的存储

 

E-R 图

E-R图为实体-联系图,提供了表示实体型、属性和联系的方法,用来描述现实世界的概念模型。
构成E-R图的基本要素是实体型、属性和联系,其表示方法为:
· 实体型:用矩形表示,矩形框内写明实体名;
· 属性:用椭圆形表示,并用无向边将其与相应的实体连接起来;
· 联系:用菱形表示,菱形框内写明联系名,并用无向边分别与有关实体连接起来,同时在无向边旁标上联系的类型(1 : 1,1 : n或m : n)。

ER图是完全针对数据库设计的,我们也可以直接建立数据库关系模型来代表ER图

其他表示法

•小结

•首先,从一个现实生活中的例子开始引入面向对象思想的本质,并且详细地说明了UML中类的表示法

•接着讲述了阅读类图的方法、技巧和相关的知识:关系、多重性、导航箭头、角色名称、导出属性、限定符、约束;接口/抽象类、关联类、模板类、主动类、嵌套类;OCL

• 类图的绘制方法,类图的功能与作用

•复合结构图的基础知识

 

内容出自:面向对象设计PPT