專家答疑 什么是UML
本節(jié)向大家介紹一下什么是UML？主要包括UML的出現(xiàn)和UML包含的內(nèi)容等兩大部分，希望通過(guò)本節(jié)的學(xué)習(xí)大家對(duì)UML有初步的認(rèn)識(shí)，下面就讓我們一起來(lái)學(xué)習(xí)UML吧。
什么是UML?
面向?qū)ο蟮姆治雠c設(shè)計(jì)(OOA＆D)方法的發(fā)展在80年代末至90年代中出現(xiàn)了一個(gè)高潮，UML是這個(gè)高潮的產(chǎn)物。它不僅統(tǒng)一了Booch、Rumbaugh和Jacobson的表示方法，而且對(duì)其作了進(jìn)一步的發(fā)展，并最終統(tǒng)一為大眾所接受的標(biāo)準(zhǔn)建模語(yǔ)言。
1.標(biāo)準(zhǔn)建模語(yǔ)言UML的出現(xiàn)
什么是UML，它何時(shí)誕生的？公認(rèn)的面向?qū)ο蠼ＵZ(yǔ)言出現(xiàn)于70年代中期。從1989年到1994年，其數(shù)量從不到十種增加到了五十多種。在眾多的建模語(yǔ)言中，語(yǔ)言的創(chuàng)造者努力推崇自己的產(chǎn)品，并在實(shí)踐中不斷完善。但是，OO方法的用戶并不了解不同建模語(yǔ)言的優(yōu)缺點(diǎn)及相互之間的差異，因而很難根據(jù)應(yīng)用特點(diǎn)選擇合適的建模語(yǔ)言，于是爆發(fā)了一場(chǎng)“方法大戰(zhàn)”。90年代中，一批新方法出現(xiàn)了，其中最引人注目的是Booch1993、OOSE和OMT-2等。
Booch是面向?qū)ο蠓椒ㄗ钤绲某珜?dǎo)者之一，他提出了面向?qū)ο筌浖こ痰母拍睢?991年，他將以前面向Ada的工作擴(kuò)展到整個(gè)面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)領(lǐng)域。Booch1993比較適合于系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和構(gòu)造。
Rumbaugh等人提出了面向?qū)ο蟮慕＜夹g(shù)（OMT）方法，采用了面向?qū)ο蟮母拍睿⒁敫鞣N獨(dú)立于語(yǔ)言的表示符。這種方法用對(duì)象模型、動(dòng)態(tài)模型、功能模型和用例模型，共同完成對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的建模，所定義的概念和符號(hào)可用于軟件開發(fā)的分析、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的全過(guò)程，軟件開發(fā)人員不必在開發(fā)過(guò)程的不同階段進(jìn)行概念和符號(hào)的轉(zhuǎn)換。OMT-2特別適用于分析和描述以數(shù)據(jù)為中心的信息系統(tǒng)。
Jacobson于1994年提出了OOSE方法，其最大特點(diǎn)是面向用例(Use-Case)，并在用例的描述中引入了外部角色的概念。用例的概念是精確描述需求的重要武器，但用例貫穿于整個(gè)開發(fā)過(guò)程，包括對(duì)系統(tǒng)的測(cè)試和驗(yàn)證。OOSE比較適合支持商業(yè)工程和需求分析。
此外，還有Coad/Yourdon方法，即著名的OOA/OOD，它是最早的面向?qū)ο蟮姆治龊驮O(shè)計(jì)方法之一。該方法簡(jiǎn)單、易學(xué)，適合于面向?qū)ο蠹夹g(shù)的初學(xué)者使用，但由于該方法在處理能力方面的局限，目前已很少使用。
概括起來(lái)，首先，面對(duì)眾多的建模語(yǔ)言，用戶由于沒有能力區(qū)別不同語(yǔ)言之間的差別，因此很難找到一種比較適合其應(yīng)用特點(diǎn)的語(yǔ)言；其次，眾多的建模語(yǔ)言實(shí)際上各有千秋；第三，雖然不同的建模語(yǔ)言大多類同，但仍存在某些細(xì)微的差別，極大地妨礙了用戶之間的交流。因此在客觀上，極有必要在精心比較不同的建模語(yǔ)言優(yōu)缺點(diǎn)及總結(jié)面向?qū)ο蠹夹g(shù)應(yīng)用實(shí)踐的基礎(chǔ)上，組織聯(lián)合設(shè)計(jì)小組，根據(jù)應(yīng)用需求，取其精華，去其糟粕，求同存異，統(tǒng)一建模語(yǔ)言。
1994年10月，GradyBooch和JimRumbaugh開始致力于這一工作。他們首先將Booch93和OMT-2統(tǒng)一起來(lái)，并于1995年10月發(fā)布了第一個(gè)公開版本，稱之為統(tǒng)一方法UM0.8（UnitiedMethod）。1995年秋，OOSE的創(chuàng)始人IvarJacobson加盟到這一工作。經(jīng)過(guò)Booch、Rumbaugh和Jacobson三人的共同努力，于1996年6月和10月分別發(fā)布了兩個(gè)新的版本，即UML0.9和UML0.91，并將UM重新命名為UML（UnifiedModelingLanguage）。
1996年，一些機(jī)構(gòu)將UML作為其商業(yè)策略已日趨明顯。UML的開發(fā)者得到了來(lái)自公眾的正面反應(yīng)，并倡議成立了UML成員協(xié)會(huì)，以完善、加強(qiáng)和促進(jìn)UML的定義工作。當(dāng)時(shí)的成員有DEC、HP、I－Logix、Itellicorp、IBM、ICONComputing、MCISystemhouse、Microsoft、Oracle、RationalSoftware、TI以及Unisys。這一機(jī)構(gòu)對(duì)UML1.0（1997年1月）及UML1.1（1997年11月17日）的定義和發(fā)布起了重要的促進(jìn)作用。
什么是UML？UML是一種定義良好、易于表達(dá)、功能強(qiáng)大且普遍適用的建模語(yǔ)言。它溶入了軟件工程領(lǐng)域的新思想、新方法和新技術(shù)。它的作用域不限于支持面向?qū)ο蟮姆治雠c設(shè)計(jì)，還支持從需求分析開始的軟件開發(fā)的全過(guò)程。
面向?qū)ο蠹夹g(shù)和UML的發(fā)展過(guò)程可用上圖來(lái)表示，標(biāo)準(zhǔn)建模語(yǔ)言的出現(xiàn)是其重要成果。在美國(guó)，截止1996年10月，UML獲得了工業(yè)界、科技界和應(yīng)用界的廣泛支持，已有700多個(gè)公司表示支持采用UML作為建模語(yǔ)言。1996年底，UML已穩(wěn)占面向?qū)ο蠹夹g(shù)市場(chǎng)的85％，成為可視化建模語(yǔ)言事實(shí)上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。1997年11月17日，OMG采納UML1.1作為基于面向?qū)ο蠹夹g(shù)的標(biāo)準(zhǔn)建模語(yǔ)言。UML代表了面向?qū)ο蠓椒ǖ能浖_發(fā)技術(shù)的發(fā)展方向，具有巨大的市場(chǎng)前景，也具有重大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和國(guó)防價(jià)值。
2.標(biāo)準(zhǔn)建模語(yǔ)言UML的內(nèi)容
什么是UML，它包含哪些內(nèi)容？首先，UML融合了Booch、OMT和OOSE方法中的基本概念，而且這些基本概念與其他面向?qū)ο蠹夹g(shù)中的基本概念大多相同，因而，UML必然成為這些方法以及其他方法的使用者樂于采用的一種簡(jiǎn)單一致的建模語(yǔ)言；其次，UML不僅僅是上述方法的簡(jiǎn)單匯合，而是在這些方法的基礎(chǔ)上廣泛征求意見，集眾家之長(zhǎng)，幾經(jīng)修改而完成的，UML擴(kuò)展了現(xiàn)有方法的應(yīng)用范圍；第三，UML是標(biāo)準(zhǔn)的建模語(yǔ)言，而不是標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)過(guò)程。盡管UML的應(yīng)用必然以系統(tǒng)的開發(fā)過(guò)程為背景，但由于不同的組織和不同的應(yīng)用領(lǐng)域，需要采取不同的開發(fā)過(guò)程。
作為一種建模語(yǔ)言，UML的定義包括UML語(yǔ)義和UML表示法兩個(gè)部分。
(1)UML語(yǔ)義描述基于UML的精確元模型定義。元模型為UML的所有元素在語(yǔ)法和語(yǔ)義上提供了簡(jiǎn)單、一致、通用的定義性說(shuō)明，使開發(fā)者能在語(yǔ)義上取得一致，消除了因人而異的最佳表達(dá)方法所造成的影響。此外UML還支持對(duì)元模型的擴(kuò)展定義。
(2)UML表示法定義UML符號(hào)的表示法，為開發(fā)者或開發(fā)工具使用這些圖形符號(hào)和文本語(yǔ)法為系統(tǒng)建模提供了標(biāo)準(zhǔn)。這些圖形符號(hào)和文字所表達(dá)的是應(yīng)用級(jí)的模型，在語(yǔ)義上它是UML元模型的實(shí)例。
標(biāo)準(zhǔn)建模語(yǔ)言UML的重要內(nèi)容可以由下列五類圖（共9種圖形）來(lái)定義：
◆第一類是用例圖，從用戶角度描述系統(tǒng)功能，并指出各功能的操作者。
◆第二類是靜態(tài)圖(Staticdiagram)，包括類圖、對(duì)象圖和包圖。其中類圖描述系統(tǒng)中類的靜態(tài)結(jié)構(gòu)。不僅定義系統(tǒng)中的類，表示類之間的聯(lián)系如關(guān)聯(lián)、依賴、聚合等，也包括類的內(nèi)部結(jié)構(gòu)（類的屬性和操作）。類圖描述的是一種靜態(tài)關(guān)系，在系統(tǒng)的整個(gè)生命周期都是有效的。
對(duì)象圖是類圖的實(shí)例，幾乎使用與類圖完全相同的標(biāo)識(shí)。他們的不同點(diǎn)在于對(duì)象圖顯示類的多個(gè)對(duì)象實(shí)例，而不是實(shí)際的類。一個(gè)對(duì)象圖是類圖的一個(gè)實(shí)例。由于對(duì)象存在生命周期，因此對(duì)象圖只能在系統(tǒng)某一時(shí)間段存在。
包由包或類組成，表示包與包之間的關(guān)系。包圖用于描述系統(tǒng)的分層結(jié)構(gòu)。
◆第三類是行為圖（Behaviordiagram），什么是UML行為圖？描述系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)模型和組成對(duì)象間的交互關(guān)系。其中狀態(tài)圖描述類的對(duì)象所有可能的狀態(tài)以及事件發(fā)生時(shí)狀態(tài)的轉(zhuǎn)移條件。通常，狀態(tài)圖是對(duì)類圖的補(bǔ)充。在實(shí)用上并不需要為所有的類畫狀態(tài)圖，僅為那些有多個(gè)狀態(tài)其行為受外界環(huán)境的影響并且發(fā)生改變的類畫狀態(tài)圖。
而活動(dòng)圖描述滿足用例要求所要進(jìn)行的活動(dòng)以及活動(dòng)間的約束關(guān)系，有利于識(shí)別并行活動(dòng)。
◆第四類是交互圖（Interactivediagram），描述對(duì)象間的交互關(guān)系。其中順序圖顯示對(duì)象之間的動(dòng)態(tài)合作關(guān)系，它強(qiáng)調(diào)對(duì)象之間消息發(fā)送的順序，同時(shí)顯示對(duì)象之間的交互；合作圖描述對(duì)象間的協(xié)作關(guān)系，合作圖跟順序圖相似，顯示對(duì)象間的動(dòng)態(tài)合作關(guān)系。除顯示信息交換外，合作圖還顯示對(duì)象以及它們之間的關(guān)系。如果強(qiáng)調(diào)時(shí)間和順序，則使用順序圖；如果強(qiáng)調(diào)上下級(jí)關(guān)系，則選擇合作圖。這兩種圖合稱為交互圖。
◆第五類是實(shí)現(xiàn)圖(Implementationdiagram)。什么是UMl實(shí)現(xiàn)圖？其中構(gòu)件圖描述代碼部件的物理結(jié)構(gòu)及各部件之間的依賴關(guān)系。一個(gè)部件可能是一個(gè)資源代碼部件、一個(gè)二進(jìn)制部件或一個(gè)可執(zhí)行部件。它包含邏輯類或?qū)崿F(xiàn)類的有關(guān)信息。部件圖有助于分析和理解部件之間的相互影響程度。
配置圖定義系統(tǒng)中軟硬件的物理體系結(jié)構(gòu)。它可以顯示實(shí)際的計(jì)算機(jī)和設(shè)備（用節(jié)點(diǎn)表示）以及它們之間的連接關(guān)系，也可顯示連接的類型及部件之間的依賴性。在節(jié)點(diǎn)內(nèi)部，放置可執(zhí)行部件和對(duì)象以顯示節(jié)點(diǎn)跟可執(zhí)行軟件單元的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
從應(yīng)用的角度看，當(dāng)采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，首先是描述需求；其次根據(jù)需求建立系統(tǒng)的靜態(tài)模型，以構(gòu)造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；第三步是描述系統(tǒng)的行為。其中在第一步與第二步中所建立的模型都是靜態(tài)的，包括用例圖、類圖（包含包）、對(duì)象圖、組件圖和配置圖等五個(gè)圖形，是標(biāo)準(zhǔn)建模語(yǔ)言UML的靜態(tài)建模機(jī)制。其中第三步中所建立的模型或者可以執(zhí)行，或者表示執(zhí)行時(shí)的時(shí)序狀態(tài)或交互關(guān)系。它包括狀態(tài)圖、活動(dòng)圖、順序圖和合作圖等四個(gè)圖形，是標(biāo)準(zhǔn)建模語(yǔ)言UML的動(dòng)態(tài)建模機(jī)制。因此，標(biāo)準(zhǔn)建模語(yǔ)言UML的主要內(nèi)容也可以歸納為靜態(tài)建模機(jī)制和動(dòng)態(tài)建
模機(jī)制兩大類。本節(jié)關(guān)于什么是UML的內(nèi)容介紹到這里。
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