1. UML统一建模语言

（1）UML概述：

　　建模: 对现实系统进行适当的过滤, 用适当的表现规则描述出简洁的模型。

　　建模是一种深入解决问题的方法。

　　UML:

　　　　UML(United Modeling Language, 统一建模语言): 是一种基于面向对象的可视化建模语言。

　　　　UML 采用了一组形象化的图形(如类图)符号作为建模语言, 使用这些符号可以形象地描述系统的各个方面。

　　　　UML 通过建立图形之间的各种关系(如类与类之间的关系)来描述模型。

　　UML 中一共有 10 种图（其中高亮是重点）:

　　　　静态模型图: 描述系统的静态结构（5种）：

　　　　　　　　类图

　　　　　　　　对象图

　　　　　　　　包图

　　　　　　　　组件图

　　　　　　　　部署图

　　　　动态模型图: 描述系统行为的各个方面（5种）：

　　　　　　　　用例图

　　　　　　　　时序图

　　　　　　　　协作图

　　　　　　　　状态图

　　　　　　　　活动图

　　UML 中的关系主要包括 4 种：

　　　　　　关联关系(Association)

　　　　　　依赖关系(Dependency)

　　　　　　泛化关系(Generalization)

　　　　　　实现关系(Realization)

（2）用例图：

　　（2.1）用例图概述：

　　　　用例图(Use Case Diagram): 也称为用户模型图, 是从软件需求分析到最终实现的第一步, 它是从客户的角度来描述系统功能。

　　　　用例图包含 3 个基本组件: 参与者(Actor), 用例(Use Case), 关系。

　　　　　　参与者(Actor): 与系统打交道的人或其他系统即使用该系统的人或事物. 在 UML 中参与者用人形图标表示。

　　　　　　用例(Use Case): 代表系统的某项完整的功能. 在 UML 中使用一个椭圆来表示。

　　　　　　关系: 定义用例之间的关系 ------ 泛化关系, 扩展关系, 包含关系 。

　　（2.2）用例之间的关系----泛化关系（Generalization）：

　　　　泛化关系: 表示同一业务目的(父用例)的不同技术实现(各个子用例)。实质：继承。

　　　　在 UML 中, 用例泛化用一个 三角空心箭头从子用例指向父用例。

　　　　以下是某购物网站为用户提供不同的支付方式：

　　（2.3）用例之间的关系----包含关系（Include）：

　　　　包含关系：一个用例可以包含其他用例具有的行为, 并把它包含的用例行为作为自身行为的一部分。

　　　　在 UML 中包含关系用 虚线箭头加 “<<include>>”, 箭头指向被包含的用例。

　　（2.4）用例之间的关系----扩展关系（Extend）：

　　　　扩展关系： 如果在完成某个功能的时候偶尔会执行另外一个功能, 则用扩展关系表示。

　　　　在 UML 中扩展关系用 虚线箭头加 “<<extend>>”, 箭头指向被扩展的用例。

　　（2.5）用例图练习：

　　　　下面是关于一个公司的人事管理系统的需求的简单描述，建立其相应的用例模型：

　　　　　　该人事管理系统的用户是公司的人事管理干部。该系统具有人事档案库，保存员工的人事信息，包括姓名、性别、出生年月、健康状况、文化程度、学位、职称、岗位、聘任时间、任期、工资、津贴、奖罚记录、业绩、论著和家庭情况等，系统提供的基本服务有人事信息的管理，包括人事规定的权调动与聘任、职称评定、奖罚等，并且可以按照限查询人事信息，生成与输出统计报表等。该人事系统每月向公司的财务系统提供员工的工资、津贴等数据。

（3）类图：

　　（3.1）类图概述：

　　　　类图是面向对象系统建模中最常用的图。是定义其他图的基础。

　　　　类图主要是用来显示系统中的类，接口以及它们之间的关系。

　　　　类图包含的主要元素有类，接口和关系。其中关系有泛化关系，关联关系， 依赖关系和实现关系。在类图中也可以包含注释和约束。

　　（3.2）类的表示方法：

　　　　类是类图的主要组件，由 3 部分组成：类名，属性和方法。

　　　　在 UML中，类用矩形来表示，顶端部分存放类的名称，中间部分存放类的属性，属性的类型及值，底部部分存放类的方法、方法的参数和返回类型。

　　　　在 UML 中可以根据实际情况有选择的隐藏属性部分或方法部分或两者都隐藏。

　　　　在 UML 中，共有类型有 + 表示，私有类型用 – 表示，保护类型用 # 表示。

　　（3.3）接口的表示方法：

　　　　接口中包含方法，但不包含属性。在 UML 中接口用 一个带有名称的圆圈 表示，并且 通过一条实线与它的模型元素相连 。

　　　　有时候接口也使用 普通类的矩形符号 表示。

　　（3.4）类之间的关系：

　　　　（3.4.1）泛化关系（Generalization）：

　　　　　　在 UML 中，泛化关系用来表示类与类，接口与接口之间的继承关系。泛化关系有时也称为”is a kind of”关系。

　　　　　　在 UML 中泛化关系用一条 实线空心箭头 由子类指向父类。

　　　　（3.4.2）实现关系（Realization）：

　　　　　　在 UML 中，实现关系用来表示类与接口之间的实现关系。

　　　　　　在 UML 中，实现关系用一条虚线空心箭头由子类指向父类也可用 一个带有名称的圆圈 表示，并且 通过一条实线与它的模型元素相连。

　　　　（3.4.3）依赖关系（Dependency）：

　　　　　　依赖关系表示一个类作另外一个类的函数参数或者函数返回值。

　　　　　　在 UML 中，实现关系用一条 虚线箭头 表示。

　　　　　　代码实现：

//依赖(虚线)：一个类是另外一个类的函数参数或者函数返回值
class Car;

class ZhangSan
{
public:
    void GoWork(Car *p)    //类Car函作数参数
    {

    }

    Car * fix()            //类Car作函数返回值
    {

    }

protected:
private:
};

class Car
{
public:
protected:
private:
};

　　　　（3.4.4）关联关系（DirectedAssociation）：

　　　　　　关联关系表示一个类作另外一个类的成员变量。

　　　　　　在 UML 中，实现关系用一条 实线箭头 表示。

　　　　　　代码实现：

//关联(实线)    张三 有车
//一个类 作 另外一个类的成员变量
class AdvZhanSan
{
public:
    void GoWork()
    {
        //
    }

protected:
private:
    Car *m_car1;    //Car类 是 AdvZhanSan类的成员变量
    //Car m_car2
    //Car &m_car3
};

　　　　　　（3.4.4.1）关联----聚合：

　　　　　　　　整体和部分的关系 （汽车、发动机：汽车可以选择各个型号的发动机）

　　　　　　　　在 UML 中，用 空心菱形 + 实线 表示

　　　　　　（3.4.4.1）关联----组合：

　　　　　　　　生命体的整体和部分的关系 （人和五脏六腑）

　　　　　　　　在 UML 中，用 实心菱形 + 实线 表示

　　（3.5）类图练习：

　　　　汽车和自行车都是交通工具(vehicle)。一辆自行车(bicycle)只归一个人(person)所有，但一辆汽车(auto)可归一个人或两个人所有。一个人可能没有自行车或汽车，也可能有多辆自行车或汽车。人分为男人(male)和女人(female)。每个人都有年龄(age)和名字(name)。每辆交通工具都有自己的颜色(color)和商标(brand)。每辆汽车都只有两个前灯(headlight)和一台发动机(motor)。

（4）时序图：

　　（4.1）时序图概述：

　　　　时序图用于描述对象之间的传递消息的时间顺序，即用例中的行为顺序。

　　　　在 UML 中, 时序图表示为一个二维的关系图， 其中，纵轴是时间轴，时间延竖线向下延伸。横轴代表在协作中各个独立的对象。当对象存在时，生命线用一条虚线表示，消息用从一个对象的生命线到另一个对象的生命线的箭头表示。箭头以时间的顺序在图中上下排列。

　　（4.2）时序图中的基本概念：

　　　　对象: 时序图中对象使用矩形表示，并且对象名称下有下划线。将对象置于时序图的顶部说明在交互开始时对象就已经存在了。如果对象的位置不在顶部，表示对象是在交互的过程中被创建的。

　　　　生命线: 生命线是一条垂直的虚线。表示时序图中的对象在一段生命周期内的存在。每个对象底部中心的位置都带有生命线。

　　　　消息: 两个对象之间的单路通信。从发送方指向接收方。在时序图中很少使用返回消息。

　　　　激活: 时序图可以描述对象的激活和钝化。激活表示该对象被占用已完成某个任务。钝化指对象处于空闲状态，等待消息。在 UML 中，对象的激活时将对象的生命线拓宽为矩形来表示的。矩形称为计划条或控制期。对象就是在激活条的顶部被激活的。对象在完成自己的工作后被钝化。

　　　　对象的创建和销毁: 在时序图中，对象的默认位置是在图的顶部。这说明对象在交互开始之前就已经存在了。如果对象是在交互过程中创建的，那么就应该将对象放到中间部分。如果要撤销一个对象，在其生命线终止点处放置 “ X” 符号。

　　（4.3）时序图练习：

　　　　练习1：借书时序图

　　　　练习2：ATM 用户成功登陆的时序图

　　　　练习3：函数1调用函数2；函数2调用函数3；函数2打印日志；最后函数2运行完毕，返回到函数1。

　　　　练习4：画出三层架构成功登陆的时序图

（5）活动图：

　　（5.1）活动图概述：

　　　　在 UML 中，活动图本质上就是流程图。 它用于描述系统的活动，判定点和分支等。

　　（5.2）活动图中的基本概念：

　　　　动作状态: 原子的，不可中断的动作，并在此动作完成之后向另一个动作转变。在 UML 中动作状态用 圆角矩形 表示, 动作状态所表示的动作写在圆角矩形内部。

　　　　分支与合并: 分支在软件系统中很常见。一般用于表示对象类所具有的条件行为。用一个布尔型表达式的真假来判定动作的流向，条件行为用分支和合并表达.在活动图中，分支用 空心小菱形 表示。分支包括一个入转换和两个带条件的出转换，出转换的条件应该是互斥的，须保证只有一条出转换能够被触发。合并包含两个带条件的入转换和一个出转换。

　　　　分叉与汇合: 分叉用来描述并发线程，每个分叉可以有一个输入转换和两个或多个输出转换。每个转换都可以是独立的控制流，汇合代表两个或多个并发控制流同步发生，当所有的控制流都达到汇合点后，控制才能继续往下进行。每个汇合可以有两个或多个输入转换和一个输出转换。在 UML 中分叉和汇合用 一条粗直线 表示。

　　　　泳道: 泳道将活动图中的活动划分为若干组，并将每一组指定给负责这组活动的业务组织。泳道区分负责活动的对象，明确地表示哪些活动是由哪些对象进行的。每个活动指定明确地属于一个泳道。在活动图中，泳道用 垂直实线绘出，垂直线分隔的区域 即为泳道。

　　（5.3）活动图练习：

　　　　练习1：用户登录活动图