UML 核心知识复习指南

1. 静态结构图 (Structural Diagrams)

结构图描述系统的静态组成部分，即“系统里有什么”。

1.1 类图 (Class Diagram)

核心： 描述类、接口及其相互关系（继承、关联、聚合、组合）。
用途： 系统建模的基础，直接映射到面向对象代码。
绘制要点： 使用矩形表示类，分为类名、属性、方法三层。

深入理解六种关系 (Relationships)

类图之间的箭头不仅是连接，它们代表了类与类之间耦合度的强弱。

1) 泛化 (Generalization)

含义： 即“继承”关系。子类继承父类的所有特征。
符号： 实线 + 空心三角形箭头。

2) 实现 (Realization)

含义： 类实现接口的规范。
符号： 虚线 + 空心三角形箭头。

3) 关联 (Association)

含义： 类与类之间的长久连接（如：老师有学生）。通常作为成员变量存在。
符号： 实线箭头。

4) 依赖 (Dependency)

含义： 最弱的关系。一个类作为另一个类的方法参数或局部变量使用（“用到”的关系）。
符号： 虚线箭头。

5) 聚合 (Aggregation)

含义： “整体与部分”的关系，但部分可以离开整体独立存在（如：公司与员工）。
符号： 实线 + 空心菱形。

6) 组合 (Composition)

含义： 强关联的“整体与部分”。部分不能离开整体（如：公司与部门，公司倒闭部门即消失）。
符号： 实线 + 实心菱形。

3. 多重性 (Multiplicity)

多重性用于标注在关系线上，表示一个类的实例可以与多少个另一个类的实例相关联。

0..1：0 个或 1 个
1：必须且仅有 1 个
0..* 或 *：0 个或多个
1..*：至少有 1 个

1.2 对象图 (Object Diagram)

1. 对象图的核心元素

在对象图中，每个矩形代表一个具体的实例，而非抽象的类。

A. 命名规范（Name and Class）

对象的名称通常带有下划线（在某些工具中），格式为：

对象名 : 类名 (如 myPhone : iPhone)
: 类名 (匿名对象，当你只关心该类的一个实例时)

B. 属性槽（Attribute Slots）

不同于类图只定义属性类型，对象图必须显示属性的具体取值。

格式：属性名 = 取值 (如 brand = "Apple")

C. 链接（Links）

类图中的“关联”在对象图中演变为“链接”。

链接代表了对象之间的物理或逻辑连接。
链接没有多重性（1..* 等），因为在特定时刻，链接的数量是确定的。

2. 对象图 vs. 类图：关键区别

特性	类图 (Class Diagram)	对象图 (Object Diagram)
抽象程度	抽象的系统逻辑	具体的运行状态
元素内容	属性类型、方法签名	属性的具体数值
生命周期	在整个系统生命周期内保持稳定	随程序运行动态变化（瞬时性）
关联方式	定义了可能存在的关系（如 1对多）	展示了实际存在的连接（1对1）

3. 对象图的典型应用场景

解释复杂递归关系： 例如“组织架构”或“树状结构”，类图很难直观展示父子节点的嵌套，对象图可以清晰展示。
调试与验证： 当你发现系统逻辑在某种特定情况下出错时，画出该时刻的对象图有助于理清关系。
展示示例数据： 为非技术人员演示系统如何处理具体业务数据。

模拟一个“图书馆借阅”场景的快照

5. 高级细节：链接的类型

在对象图中，虽然通常只画直线，但有时需要标注更深层的含义：

组合链接 (Composition Link)： 表示一个对象在物理上包含另一个对象。例如“一辆车对象”链接着“四个特定的轮胎对象”。
多重链接： 如果一个类图中定义了 1..* 关系，在对象图中你可能需要画出 3 个相互独立的实例来展示这一多重性。

总结

复习对象图时，请记住：“它是具体的、有值的、瞬时的”。它是为了在某个特定时间点验证类图设计的正确性而存在的。

1.3 组件图 (Component Diagram)

1. 组件图的核心元素

1.1 组件 (Component)

定义： 系统中一个封装良好的、可替换的逻辑单元。
符号： 右上角带有两个小矩形图标的大矩形，或使用关键字 <<component>>。
实例： 一个 .jar 包、一个 .dll 动态链接库、一个独立的微服务或一个数据库模式。

1.2 接口 (Interfaces)

这是组件图的精髓，分为两种类型：

供求接口 (Provided Interface)： 组件提供给外部使用的功能。符号是 “棒棒糖” (Lollipop) —— 一个带圆圈的实线。
需求接口 (Required Interface)： 组件运行所需的外部服务。符号是 “半圆杯” (Socket) —— 一个带半圆的实线。

1.3 端口 (Port)

定义： 组件与外部环境交互的显式窗口。通常在组件边缘画一个小正方形，接口挂载在端口上。

2. 组件之间的连接方式

委托 (Delegation)： 将发送到组件外部接口的消息转发到组件内部的特定类。
装配连接器 (Assembly Connector)： 将一个组件的“供求接口”与另一个组件的“需求接口”无缝对接（即棒棒糖正好插进插座里）。

3. 组件图的三个维度

视角	描述	常见对象
源代码视图	编译时的依赖关系	源文件、头文件、类库
可执行视图	运行时的物理分块	`.exe`、`.war`、`.docker_image`
部署视图	组件在硬件上的物理分布	数据库服务器组件、Web服务组件

1.4 部署图 (Deployment Diagram)

1. 部署图的核心元素

1.1 节点 (Node)

节点代表一个物理资源或计算资源。在 UML 中通常用 3D 立方体 表示。

设备节点 (Device)： 具有处理能力的硬件，如服务器、PC、智能手机、传感器。
执行环境 (Execution Environment)： 运行在硬件之上的软件容器，如 JVM、Docker Container、Tomcat Server、操作系统。

1.2 伪影/制品 (Artifact)

定义： 物理世界中的文件。它是组件的具体物理展现。
示例： user-service.jar、config.yaml、app.exe。
部署： 符号上，制品通常放置在节点内部，表示该节点“承载”了该软件。

1.3 路径 (Path/Communication Path)

定义： 节点之间的通信连接。
属性： 线上通常会标注通信协议，如 TCP/IP、HTTP、JDBC、gRPC。

2. 部署图的两种形式

描述型 (Descriptor Level)： 概括性的架构，如“Web 服务器”与“数据库服务器”的连接。
实例型 (Instance Level)： 具体的部署情况，标注出具体的 IP 地址或服务器名称，如“生产环境 01 号节点”。

3. 部署图的关键关系

部署 (Deploy)： 一个制品“投射”到一个节点上的过程，常用带 <<deploy>> 字样的虚线箭头表示。
嵌套 (Nested Nodes)： 一个节点可以包含另一个节点（例如：物理服务器包含虚拟机，虚拟机包含 Docker 容器）。

2. 动态行为图 (Behavioral Diagrams)

行为图描述系统的逻辑流转，即“系统如何运行”。

2.1 用例图 (Use Case Diagram)

1. 核心构成要素深度解析

1.1 参与者 (Actor)

不仅仅是人： 参与者可以是人、外部系统（如支付网关）、硬件设备（如传感器）或时间（定时任务）。
角色非职位： 一个人可以充当多个参与者（如既是“店员”又是“管理员”）。
符号： “小人”图标。

1.2 用例 (Use Case)

特征： 必须是动词+名词（如“下单”、“查询余额”）。
价值导向： 一个用例必须为参与者产生可观测的价值（例如“输入密码”通常不是独立用例，它是“登录”的一部分）。
符号： 椭圆形。

1.3 系统边界 (System Boundary)

作用： 明确哪些功能在系统内，哪些在系统外。
符号： 包围用例的矩形框。

2. 关键关系（复习重点/难点）

在用例图中，用例之间不仅仅是独立的，它们存在三种核心关系：

关系类型	关键字	说明	符号
包含 (Include)	`<<include>>`	必须发生的步骤。基用例包含子用例的功能。	虚线箭头 + `<<include>>`
扩展 (Extend)	`<<extend>>`	可选发生的步骤。在特定条件下才执行（如：报错、折扣）。	虚线箭头 + `<<extend>>`
泛化 (Generalization)	无	类似于继承。子用例是父用例的一种特例。	实线 + 空心三角形

2.2 状态机图 (State Machine Diagram)

1. 核心组成要素

1.1 状态 (State)

初态 (Initial State)： 系统的起点，用实心圆点表示。
终态 (Final State)： 流程的终点，用圆圈内含实心圆点表示。
简单状态 (Simple State)： 对象的一个稳定阶段。
组合状态 (Composite State)： 内部还包含嵌套子状态的状态。

1.2 转移 (Transition)

描述对象从一个状态移动到另一个状态的路径。通常包含以下三部分：

事件 (Trigger)： 触发状态改变的信号（如 click）。
监护条件 (Guard)： 一个布尔表达式，只有为真时才触发转移（格式：[condition]）。
动作 (Effect)： 转移发生时执行的代码或行为（格式：/action）。

完整格式： 事件 [监护条件] / 动作

2. 状态内的内部行为 (Internal Behaviors)

在一个状态矩形框内部，可以定义该状态在不同阶段的行为：

Entry： 进入该状态时立即执行。
Exit： 退出该状态前执行。
Do： 处于该状态期间持续执行的任务。

3. 高级概念：伪状态 (Pseudo-states)

选择 (Choice/Junction)： 用菱形表示，根据不同的条件流向不同的目标状态。
历史状态 (History State)： 记住离开组合状态前的最后一个子状态。下次返回时，直接进入该子状态（用圆圈里的 H 表示）。

2.3 活动图 (Activity Diagram)

1. 核心构成要素

1.1 动作与节点

动作 (Action)： 流程中的最小单元（如“发送确认邮件”）。用圆角矩形表示。
开始/结束节点： 实心圆点表示开始，牛眼圆（圆圈内含实心圆）表示结束。
决策点 (Decision)： 菱形。根据条件（Guard）选择不同路径。

1.2 分叉与汇合 (Fork & Join) —— 活动图的灵魂

这是活动图区别于普通流程图的关键：

分叉 (Fork)： 一条流分为多条并发执行的流（用粗实线/黑棒表示）。
汇合 (Join)： 等待所有并发流完成后，再合为一条流继续执行。

1.3 泳道 (Swimlanes)

作用： 将活动分配给不同的角色或部门（如：客户、财务部、仓库）。
形式： 纵向或横向的矩形分区。

2. 对象流 (Object Flow)

活动图不仅可以描述控制流（动作的先后），还可以描述数据（对象）的传递。

符号： 在动作之间画一个矩形代表对象，或者在箭头旁标注对象状态的变化，例如：订单 [已支付]。

2.4 时序图 (Sequence Diagram)

1. 核心构成要素

1.1 生命周期线 (Lifeline)

符号： 顶部是一个矩形（对象框），下方连接着一条垂直虚线。
表示： 代表系统中的一个对象实例或角色。
激活条 (Activation Bar)： 虚线上的窄矩形，表示该对象当前正处于执行状态或正在处理消息。

1.2 消息 (Messages)

消息决定了对象间的协作逻辑：

同步消息 (Synchronous)： 实心箭头 + 实线。发送者发出消息后需等待返回（阻塞）。
异步消息 (Asynchronous)： 开放箭头 + 实线。发送者发出消息后继续操作（非阻塞）。
返回消息 (Return)： 开放箭头 + 虚线。表示先前同步消息的结果返回。
自关联消息： 对象调用自身的方法。

2. 逻辑控制：组合片段 (Combined Fragments)

在复杂的业务中，时序图需要表达“如果”、“循环”等逻辑。UML 使用操作符框来表示：

操作符	含义	类比代码
alt	多选一分支（Alternative）	`if...else` / `switch`
opt	可选分支（Option）	`if` (没有 else)
loop	循环（Loop）	`for` / `while`
par	并行（Parallel）	多线程同时执行
ref	引用（Reference）	调用另一个已画好的时序图（子过程）

2.5 通信图 (Communication Diagram)

1. 核心构成要素

1.1 对象与链接 (Objects and Links)

对象 (Object)： 与类图相似，表示参与交互的具体实例。
链接 (Link)： 连接对象的实线，表示对象之间存在路径可以发送消息。它是类图中“关联”关系的实例。

1.2 消息 (Messages)

在通信图中，消息标注在链接线旁边，并带有一个方向箭头。

1.3 序列编号 (Sequence Numbers)——最关键点

由于通信图没有时间轴，消息的先后顺序完全靠编号来识别：

简单序列： 1, 2, 3... 表示执行顺序。
嵌套序列： 1.1, 1.2, 1.2.1... 表示在执行步骤 1 的过程中产生的子调用。

2. 通信图 vs. 时序图：同源异形

两者统称为交互图 (Interaction Diagrams)，信息量基本等价，但侧重点不同：

特性	时序图 (Sequence)	通信图 (Communication)
主轴	时间 (Time)	关系 (Relationship)
空间效率	随时间增长，垂直方向占用空间大	布局紧凑，适合展示复杂的链接网络
逻辑焦点	消息传递的先后顺序	对象的职责分布和结构布局
修改成本	插入新步骤需要上下移动所有元素	只需要在连线上改编号

3. 复习速查表

图类型	关键词	适用阶段
类图	结构、关系	详细设计/编码
用例图	角色、功能边界	需求分析
时序图	时间、消息流	逻辑实现
状态图	生命周期、转换	状态机逻辑
活动图	流程、并发	业务逻辑/算法

posted @ 2025-10-14 16:35 QixunQiu 阅读(6) 评论(0) 收藏举报

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UML 核心知识复习指南

UML 核心知识复习指南

1. 静态结构图 (Structural Diagrams)

1.1 类图 (Class Diagram)

深入理解六种关系 (Relationships)

1) 泛化 (Generalization)

2) 实现 (Realization)

3) 关联 (Association)

4) 依赖 (Dependency)

5) 聚合 (Aggregation)

6) 组合 (Composition)

3. 多重性 (Multiplicity)

1.2 对象图 (Object Diagram)

1. 对象图的核心元素

A. 命名规范（Name and Class）

B. 属性槽（Attribute Slots）

C. 链接（Links）

2. 对象图 vs. 类图：关键区别

3. 对象图的典型应用场景

5. 高级细节：链接的类型

总结

1.3 组件图 (Component Diagram)

1. 组件图的核心元素

1.1 组件 (Component)

1.2 接口 (Interfaces)

1.3 端口 (Port)

2. 组件之间的连接方式

3. 组件图的三个维度

1.4 部署图 (Deployment Diagram)

1. 部署图的核心元素

1.1 节点 (Node)

1.2 伪影/制品 (Artifact)

1.3 路径 (Path/Communication Path)

2. 部署图的两种形式

3. 部署图的关键关系

2. 动态行为图 (Behavioral Diagrams)

2.1 用例图 (Use Case Diagram)

1. 核心构成要素深度解析

1.1 参与者 (Actor)

1.2 用例 (Use Case)

1.3 系统边界 (System Boundary)

2. 关键关系（复习重点/难点）

2.2 状态机图 (State Machine Diagram)

1. 核心组成要素

1.1 状态 (State)

1.2 转移 (Transition)

2. 状态内的内部行为 (Internal Behaviors)

3. 高级概念：伪状态 (Pseudo-states)

2.3 活动图 (Activity Diagram)

1. 核心构成要素

1.1 动作与节点

1.2 分叉与汇合 (Fork & Join) —— 活动图的灵魂

1.3 泳道 (Swimlanes)

2. 对象流 (Object Flow)

2.4 时序图 (Sequence Diagram)

1. 核心构成要素

1.1 生命周期线 (Lifeline)

1.2 消息 (Messages)

2. 逻辑控制：组合片段 (Combined Fragments)

2.5 通信图 (Communication Diagram)

1. 核心构成要素

1.1 对象与链接 (Objects and Links)

1.2 消息 (Messages)

1.3 序列编号 (Sequence Numbers)——最关键点

2. 通信图 vs. 时序图：同源异形

3. 复习速查表

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