UML 类图

•什么是类

面向对象思想

特例

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

•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

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个

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

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

•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

•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

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

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

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

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》或《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：

•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：

•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

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

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

限定与修改

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

•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

•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

•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）。