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1、第四章第四章 静态视图静态视图一、类与关系一、类与关系二、二、类图类图三、三、对象图对象图四、四、包图包图 2021/9/121类类类类是是任任何何面面向向对对象象系系统统中中最最重重要要的的构构造造块块。类类是是一一种种重重要要的的分分类类器器（Classifier），用用来来描描述述结结构构和和行行为为特特性性的的机机制制，它它包包括括类类、接接口口、数数据类型、信号、组件、节点、用例和子系统。据类型、信号、组件、节点、用例和子系统。类类是是对对一一组组具具有有相相同同属属性性、操操作作、关关系系和和语语义义的的对对象象的的描描述述。这这些些对对象象包包括括现现实实世世界界中中的的软软件件
2、事事物物和和硬硬件件事事物物，甚甚至至也也可可以以包包括括纯纯粹粹概概念念性性的的事事物物，它它们们是是类类的的实实例例。一一个个类类可可以以实实现现一一个个或或多多个个接接口口。结结构构良良好好的的类具有清晰的边界，并成为系统中职责均衡分布的一部分。类具有清晰的边界，并成为系统中职责均衡分布的一部分。类类在在UML中中由由专专门门的的图图符符表表达达，是是一一个个分分成成3个个分分隔隔区区的的矩矩形形。其其中中顶顶端端的的分分隔隔区区为为类类的的名名字字，中中间间的的分分隔隔区区放放类类的的属属性性、属属性性的的类类型型和和值值（在在UML符符号号表表示示中中给给出出类类的的初初始始值值），
3、第第3个个分分隔隔区区放放操操作作、操操作作的的参数表和返回类型。参数表和返回类型。一、类与关系一、类与关系2021/9/122关系关系 关系（关系（Relationship）是事物间的联系。在类的关系中，是事物间的联系。在类的关系中，最常用的最常用的4种分别为：依赖（种分别为：依赖（Dependency），），它表示它表示类之间的使用关系；泛化（类之间的使用关系；泛化（Generalization），），它表示它表示类之间的一般和特殊是关系；关联（类之间的一般和特殊是关系；关联（Association），），它表示对象之间的结构关系；实现（它表示对象之间的结构关系；实现（Realizatio
4、n），），它是规格说明和其实现之间的关系。它是规格说明和其实现之间的关系。2021/9/1231.依赖（依赖（Dependency）依赖是两个元素之间的关系，对一个元素（提供者）依赖是两个元素之间的关系，对一个元素（提供者）的改变可能会影响或提供消息给其他元素（客户）。的改变可能会影响或提供消息给其他元素（客户）。也就是说：客户以某种方式依赖于提供者。在实际也就是说：客户以某种方式依赖于提供者。在实际的建模中，类元之间的依赖关系表示某一类元以某的建模中，类元之间的依赖关系表示某一类元以某种方法依赖于其他类元。种方法依赖于其他类元。从语义上理解，关联、实现和泛化都是依赖关系，从语义上理解，关联、
5、实现和泛化都是依赖关系，但因为他们有更特别的语义，所以在但因为他们有更特别的语义，所以在UML中被分离中被分离出来作为独立的关系。出来作为独立的关系。在图形上，在图形上，UML把依赖描述成一条有向的虚线，指把依赖描述成一条有向的虚线，指向被依赖的对象。向被依赖的对象。2021/9/1242.泛化（泛化（Generalization）泛化是一般事物（称为超类或父类）和该事物的较为特殊的泛化是一般事物（称为超类或父类）和该事物的较为特殊的种类（称为子类）之间的关系，子类继承父类的属性和操作，种类（称为子类）之间的关系，子类继承父类的属性和操作，除此之外通常子类还添加新的属性和操作，或者修改了父类除
6、此之外通常子类还添加新的属性和操作，或者修改了父类的某些操作。泛化意味着子类的对象可以用在父类的对象可的某些操作。泛化意味着子类的对象可以用在父类的对象可能出现的地方，但反过来则不成立。能出现的地方，但反过来则不成立。例如：电视可以分为彩色电视和黑白电视，电视也可以分为例如：电视可以分为彩色电视和黑白电视，电视也可以分为CRT电视、液晶电视、背投电视、等离子电视。这些都是泛电视、液晶电视、背投电视、等离子电视。这些都是泛化关系，只为观察事物的角度不一样。更简单的来说，泛化化关系，只为观察事物的角度不一样。更简单的来说，泛化关系描述了类之间的关系描述了类之间的is a kind of（属于属于的
7、一种）的关系。的一种）的关系。在图形上，泛化用从子类指向父类的空心三角形箭头表示。在图形上，泛化用从子类指向父类的空心三角形箭头表示。2021/9/1253.关联（关联（Association）关联是一种结构关系，它指明一个事物的对关联是一种结构关系，它指明一个事物的对象与另一个事物的对象间的联系。也就是说，象与另一个事物的对象间的联系。也就是说，如果两事物间存在链接，这些事物的类间必如果两事物间存在链接，这些事物的类间必定存在着关联关系，因为链接是关联的实例，定存在着关联关系，因为链接是关联的实例，就如同对象是类的实例一样。就如同对象是类的实例一样。2021/9/1264.实现（实现（Rea
8、lize）实现是规格说明和其实现间的关系。它表示不继承结实现是规格说明和其实现间的关系。它表示不继承结构而只继承行为。大多少情况下，实现关系用来规定构而只继承行为。大多少情况下，实现关系用来规定接口和实现接口的类或组件之间的关系。接口和实现接口的类或组件之间的关系。接口是能够让用户重用系统一组操作集的接口是能够让用户重用系统一组操作集的UML组件。组件。一个接口可以被多个类或组件实现，一个类或组件也一个接口可以被多个类或组件实现，一个类或组件也可以有多个接口。可以有多个接口。可以在两种情况下使用实现关系：第一，在接口与实可以在两种情况下使用实现关系：第一，在接口与实现该接口的类间；第二，在用例
9、以及实现该用例的协现该接口的类间；第二，在用例以及实现该用例的协作间。作间。2021/9/127二、二、类图类图 类类图图（class diagram）是是描描述述类类、接接口口、协协作作、以以及及它它们们之之间间关关系系的的图图。它它是是系系统统中中静静态态视视图图的的一一部部分分，静静态态视视图图可可以以包包括括许许多多的的类类图图。静静态态视视图图用用于于为为软软件件系系统统进进行行结结构构建建模模，它它构构造造系系统统的的词词汇汇和和关关系系，而结构模型的视化就是通过类图来实现的。而结构模型的视化就是通过类图来实现的。类图所包括的内容如下：类图所包括的内容如下：（1）类）类（2）接口）
10、接口（3）协作）协作（4）依赖、泛化、实现和关联关系）依赖、泛化、实现和关联关系2021/9/128类图的用途类图的用途类图是系统静态视图的一部分，它主要是用来描类图是系统静态视图的一部分，它主要是用来描述软件系统的静态结构。该视图主要支持系统的述软件系统的静态结构。该视图主要支持系统的功能需求，也就是系统要提供给最终用户的服务。功能需求，也就是系统要提供给最终用户的服务。当系统分析师以支持软件系统的功能需求为目的当系统分析师以支持软件系统的功能需求为目的设计静态视图时，通常以下述设计静态视图时，通常以下述3种方法之一使用类种方法之一使用类图。图。（1）对系统的词汇建模对系统的词汇建模（2）对
11、简单协作建模）对简单协作建模（3）对逻辑数据库模式建模）对逻辑数据库模式建模2021/9/129类图建模技术类图建模技术 1.对简单协作建模对简单协作建模 协协同同是是软软件件系系统统的的动动态态交交互互在在软软件件系系统统的的静静态态视视图图上上的的映映射射。协协同同的的静静态态结结构构是是通通过过类类图图表表达达出出来来的的。在在对对类类图图的的简简单单协协同同建建模模时时，不不仅仅要要描描述述类类的的职职责责、结结构构和和服服务务，还还要强调类间的关系。要强调类间的关系。在协同建模时，要遵循的策略包括：在协同建模时，要遵循的策略包括：（1）识识别别要要模模拟拟的的机机制制。一一个个机机制
12、制描描述述了了被被建建模模的的部部分分系系统统的的一一些些功功能能和和行行为为，这这些些功功能能和和行行为为是是由由类类、接接口口等等元元素交互作用产生的。素交互作用产生的。（2）对对每每种种机机制制，识识别别参参与与协协作作的的类类、接接口口和和其其他他协协作作，并识别它们间的关系。并识别它们间的关系。（3）通通过过协协作作的的脚脚本本，发发现现建建模模的的模模型型是是否否有有被被遗遗漏漏和和语语义错误的地方，并更正错误。义错误的地方，并更正错误。（4）得出相应类的对象，并确定具体的属性和操作。）得出相应类的对象，并确定具体的属性和操作。2021/9/12102.对数据库模式建模对数据库模式
13、建模 在在对对软软件件系系统统进进行行建建模模时时，不不仅仅要要定定义义系系统统的的动动态态行行为为，还还需需要要为为动态行为所操作的数据指定相应的格式。动态行为所操作的数据指定相应的格式。传传统统的的逻逻辑辑数数据据库库建建模模工工具具“实实体体关关系系（E-R）”图图只只针针对对数数据据，而而UML的类图还允许对行为建模。的类图还允许对行为建模。在为数据库建模时，要遵循的策略包括：在为数据库建模时，要遵循的策略包括：（1）在系统中确定的类，它的状态必须超过其应用系统生命周期。）在系统中确定的类，它的状态必须超过其应用系统生命周期。（2）创建包含这些类的类图，并把它们标记成永久的（）创建包含
14、这些类的类图，并把它们标记成永久的（persistent）。）。（3）展展开开这这些些类类的的结结构构信信息息，即即详详细细的的描描述述属属性性的的细细节节，并并注注重重关关联和构造这些类的基数。联和构造这些类的基数。（4）观观察察系系统统中中的的公公共共模模式式（如如循循环环关关联联、一一对对一一关关联联等等），它它们们往往往往使使物物理理数数据据库库设设计计复复杂杂化化。如如果果必必要要，系系统统分分析析师师需需要要创创建建简简化逻辑结构的中间抽象。化逻辑结构的中间抽象。（5）考考虑虑这这些些类类的的行行为为，扩扩充充那那些些对对于于数数据据存存储储和和数数据据完完整整性性很很重重要的操作
15、。要的操作。（6）如果可能，用工具来把逻辑设计换成物理设计。）如果可能，用工具来把逻辑设计换成物理设计。2021/9/1211三、三、对象图对象图在在UML中，对象图（中，对象图（Object Diagram）是表示是表示在某一时刻一组对象以及它们之间的关系的在某一时刻一组对象以及它们之间的关系的图。图。对象图可以被看作是类图在系统某一时刻的对象图可以被看作是类图在系统某一时刻的实例。实例。在图形上，对象图由节点以及连接这些节点在图形上，对象图由节点以及连接这些节点的连线组成，节点可以是对象也可以是类，的连线组成，节点可以是对象也可以是类，连线表示对象间的关系。连线表示对象间的关系。2021/
16、9/1212对象图建模对象图建模 对象图主要用来描述类的实例在特定时刻的状态。对象图主要用来描述类的实例在特定时刻的状态。它可以是类的实例也可以是交互图的静态部分。它可以是类的实例也可以是交互图的静态部分。对于组件图和部署图来说，对于组件图和部署图来说，UML可以直接对它们建可以直接对它们建模，组件图和部署图上分别可以包含部件或结点的模，组件图和部署图上分别可以包含部件或结点的实例。实例。对象图的建模过程：对象图的建模过程：（1）确定参与交互的各对象的类，可以参照相应的）确定参与交互的各对象的类，可以参照相应的类图和交互图；类图和交互图；（2）确定类间的关系，如依赖、泛化、关联和实现；）确定类
17、间的关系，如依赖、泛化、关联和实现；（3）针对交互在某特定时刻各对象的状态，使用对）针对交互在某特定时刻各对象的状态，使用对象图为这些对象建模；象图为这些对象建模；（4）建模时，系统分析师要根据建模的目标，绘制）建模时，系统分析师要根据建模的目标，绘制对象的关键状态和关键对象之间的连接关系。对象的关键状态和关键对象之间的连接关系。2021/9/1213 四、四、包图包图 包图由包和包之间的联系构成，它是维护和控制系统总体结包图由包和包之间的联系构成，它是维护和控制系统总体结构的重要建模工具。构的重要建模工具。当对大型系统进行建模时，经常需要处理大量的类、接口、当对大型系统进行建模时，经常需要处
18、理大量的类、接口、构件、节点和图，这时就有必要将这些元素进行分组，即把构件、节点和图，这时就有必要将这些元素进行分组，即把那些语义相近并倾向于一起变化的元素组织起来加入同一包，那些语义相近并倾向于一起变化的元素组织起来加入同一包，这样方便理解和处理整个模型。同时也便于轻松地控制这，这样方便理解和处理整个模型。同时也便于轻松地控制这些元素的可见性，使一些元素在包外可见，一些元素是隐藏些元素的可见性，使一些元素在包外可见，一些元素是隐藏在包内的。在包内的。设计良好的包是高内聚、低耦合的，并且对其内容的访问具设计良好的包是高内聚、低耦合的，并且对其内容的访问具有严密的控制。有严密的控制。2021/9
19、/1214包的名字包的名字和其他建模的元素一样，每个包都必须有一个区别和其他建模的元素一样，每个包都必须有一个区别于其他与其他包的名字。模型包是名字是一个字符于其他与其他包的名字。模型包是名字是一个字符串，它可分为简单名（串，它可分为简单名（simple name）和路径名和路径名（path name）。）。简单名是指包仅含一个简单的名称，简单名是指包仅含一个简单的名称，路径名是指以包所位于的外围包的名字作为前缀的路径名是指以包所位于的外围包的名字作为前缀的包名。包名。图形上，包是带有标签的文件夹。图形上，包是带有标签的文件夹。2021/9/1215包拥有的元素包拥有的元素包是对模型元素进行分
20、组的机制，它把模型包是对模型元素进行分组的机制，它把模型元素划分成若干个子集。包可以拥有元素划分成若干个子集。包可以拥有UML中中的其他元素，包括类、接口、组件、节点、的其他元素，包括类、接口、组件、节点、协作、用例和图，包甚至还可以包含其他包。协作、用例和图，包甚至还可以包含其他包。包的作用不仅仅是为模型元素分组。它还为包的作用不仅仅是为模型元素分组。它还为所拥有的模型元素构成一个命名空间，这就所拥有的模型元素构成一个命名空间，这就意味着一个模型包的各个同类建模元素不能意味着一个模型包的各个同类建模元素不能具有相同的名字，不同模型包的各个建模元具有相同的名字，不同模型包的各个建模元素能具有相
21、同的名字，因为它们代表不用的素能具有相同的名字，因为它们代表不用的建模元素。在同一包内，不同种类的模型元建模元素。在同一包内，不同种类的模型元素能够具有相同的名字，但可能会带来不必素能够具有相同的名字，但可能会带来不必要的麻烦，不推荐这么做。要的麻烦，不推荐这么做。2021/9/1216包的可见性包的可见性包的可见性用来控制包外界的元素对包内元素的可包的可见性用来控制包外界的元素对包内元素的可访问权限，这一点和类的可见性类似。可见性可以访问权限，这一点和类的可见性类似。可见性可以分成分成3种。种。（1）公有访问（）公有访问（public）：）：包内的模型元素可以被包内的模型元素可以被任何引入了
22、此包的其他包的内含元素访问。公有访任何引入了此包的其他包的内含元素访问。公有访问用前缀于内含元素名字的加号（问用前缀于内含元素名字的加号（+）表示。）表示。（2）保护访问（）保护访问（protected）：）：表示此元素能被该模表示此元素能被该模型包在继承关系上后继模式包的内含元素访问。保型包在继承关系上后继模式包的内含元素访问。保护访问用前缀于内含元素名字的号（）表示。护访问用前缀于内含元素名字的号（）表示。（3）私有访问（）私有访问（private）：）：表示此元素可以被属于表示此元素可以被属于用一包的内含元素访问。私有访问用前缀于内含元用一包的内含元素访问。私有访问用前缀于内含元素名字的
23、减号（）表示。素名字的减号（）表示。2021/9/1217引入与输出引入与输出在在UML里，引入一个包中的元素可以单向的访问另里，引入一个包中的元素可以单向的访问另一个包中的元素。引入（一个包中的元素。引入（import）关系用构造型的关系用构造型的import来修饰。包中具有公有访问权限的内含元素来修饰。包中具有公有访问权限的内含元素称为输出（称为输出（export）。）。2021/9/1218泛化关系泛化关系和类间的泛化关系类似，包间也存在着泛化关系。和类间的泛化关系类似，包间也存在着泛化关系。包间的泛化关系也像类那样遵循替代原则，特殊包包间的泛化关系也像类那样遵循替代原则，特殊包可以应用
24、到一般包被使用的任何地方。包间还存在可以应用到一般包被使用的任何地方。包间还存在另一种关系：引入和访问依赖，用于在一个包引入另一种关系：引入和访问依赖，用于在一个包引入另一个包输出的元素。另一个包输出的元素。2021/9/1219标准元素标准元素UML的扩充机制同样适用于包。可以使用标记值来增的扩充机制同样适用于包。可以使用标记值来增加包的新特性，用构造型来描述包的新种类。加包的新特性，用构造型来描述包的新种类。UML定定义了义了5种构造型来为其标准扩充。它们分别是：虚包种构造型来为其标准扩充。它们分别是：虚包（facade）、）、框架（框架（framework）、）、桩（桩（stub）、）、
25、子系统子系统（subsystem）、）、系统（系统（system）。）。2021/9/1220包建模技术包建模技术 当为较复杂的系统建模时，使用包是非常有效的建模方法。当为较复杂的系统建模时，使用包是非常有效的建模方法。包在很多方面与类相似，但是在对大系统模型时特别要注意包在很多方面与类相似，但是在对大系统模型时特别要注意区别包与类。类是对问题领域或解决方案的事物的抽象，包区别包与类。类是对问题领域或解决方案的事物的抽象，包是把这些事物组织成模型的一种机制。包可以没有标识因是把这些事物组织成模型的一种机制。包可以没有标识因为它没有实例，在运行系统中不可见；类必须有标识，它有为它没有实例，在运行
26、系统中不可见；类必须有标识，它有实例，类的实例（对象）是运行系统的组成元素。实例，类的实例（对象）是运行系统的组成元素。建立包图的具体的做法如下。建立包图的具体的做法如下。（1）分析系统模型元素（通常是对象类），把概念上或语义上相）分析系统模型元素（通常是对象类），把概念上或语义上相近的模型元素纳入一个包。近的模型元素纳入一个包。（2）对于每一个包，标出其模型元素的可视性（公共、保护或私）对于每一个包，标出其模型元素的可视性（公共、保护或私用）。用）。（3）确定包与包之间的依赖联系，特别是输入依赖。）确定包与包之间的依赖联系，特别是输入依赖。（4）确定包与包之间的泛化联系，确定包元素的多态性与重载。）确定包与包之间的泛化联系，确定包元素的多态性与重载。（5）绘制包图。）绘制包图。（6）包图精化。）包图精化。2021/9/1221