UML

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UML介绍

  • UML(Unified Modeling Language): 统一建模语言，是一种图形化的语言，它可以帮助我们在OOAD过程中标识元素、构建模块、分析过程并可通过文档说明系统中的重要细节。
    • OO(Object Oriented)：面向对象
    • OOAD(OOA&D)：面向对象的分析与设计
    • OOP(Object Oriented Programming)：面向对象编程
    • OOP的主要特征：抽象(abstract)、封装(encapsulation)、继承(inheritance)、多态(polymorphism)、关联(association)、聚合(aggregation)、组合(composition)、内聚与耦合(cohesion & coupling)
    • RUP(Rational Unified Process)：统一过程，是一个采用面向对象思想，使用UML作为软件分析设计语言，并结合了项目管理、质量管理等软件工程知识综合而成的软件方法。RUP分为四个阶段：初始，精化，构建（编码），交付（使用部署图）。RUP拥抱了需求的变化，好于瀑布式开发（照搬建筑模型，需求变化后修改很麻烦）
  • UML包括：事物、关系、图、扩展机制
  • 事物包括：
    • 结构：类、接口、构件、节点等
    • 行为：交互（消息）、状态等
    • 分组：包、子系统等
    • 注释：注释
  • 关系 包括：依赖、关联、泛化(extend、继承)、实现
  • 九种建模图 即：用例图(User Case)、类图、对象图、顺序图(Sequence)、协作图(Collaboration)、状态图(Statechart)、活动图(Activity)、组件图、配置图
  • 使用UML完成项目顺序
    1. 完成User Case以及document
    2. 对于比较复杂的User Case 使用Activity活动图辅助说明或者Sequence顺序图
    3. 根据User Case Document和Activity 分析业务领域的概念，抽象出概念模型
    4. 根据概念模型抽象出类
    5. 分析类的职责与关系做出类图，通常先不做方法，制作属性然后做6，然后根据这抽象出方法
    6. 根据类图制作出Sequence顺序图、Collaboration协作图、Statechart状态图等各种图示
    7. 根据图示重复迭代5-6，直至“完美”，没有完美，够用就行了
    8. Coding编码
    9. 测试并修改，必要从前面开始改起，或从1，或从5（内部测试）
    10. 部署并与用户一起测试
    11. 从实施与测试的反馈驱动下一次的1->11（交付用户测试）

关系

UML中的关系包括：依赖、关联、泛化(extend)、实现

  • 依赖(Dependence)：虚线箭头

    依赖关系

    低耦合：表示要降低跟不稳定的对象之间的依赖关系

  • 关联(Associations)：实线箭头

    相关概念：关联名、导航(单向关联/双向关联)、角色、多重性、聚合、组合

    • 导航性：

      导航性

    • 角色：

      角色

    • 多重性：

      多重性

    • 聚合和组合（聚合是一种关联，组合是一种聚合）

      聚合和组合

  • 泛化(Extend/Generalization、继承)：实线三角箭头

    泛化

  • 实现(Implement/Realize)：虚线三角箭头

    实现

建模图

  • 用于描述系统结构：
    • 用例图：需求捕获，测试依据
    • 类图：静态系统架构
    • 对象图：对象之间的关联
    • 构件图：构件之间的关联
    • 部署图：构件的物理部署
  • 用于描述系统行为：
    • 顺序图：不活User Case 在某个时间场景上时间执行顺序
    • 协作图：强调对象之间的写作（顺序图与协作图之间可以互相转换，而其中的信息不会丢失）
    • 状态图：描述关键类生命周期的转化
    • 活动图：流程图，描述某个方法或User Case的执行过程。

通常合在一块使用，如下图：

UML建模图

用例图(user case diagram)

  • 用例(Use Case)是文本形式的情节描述，用于需求的发现和记录，用例会影响后续的OOA/D工作。用例是一组相关的成功或失败的集合

  • 用例的编写

    • 用例编号
    • 用例名
    • 用例描述
    • 参与者
    • 前置条件 //必须满足条件
    • 后置条件 //用例做完后，对系统的影响
    • 基本路径(1、2、3、) //最重要，主功能场景，只描述正常成功的场景，不要出现如果….;参与者动作，系统响应
    • 扩展点(2.a、3.a)
    • 补充说明 //对基本路径和扩展点的未尽事宜进行描述

    用例图

    用例图

类图(class diagram)

  • UML中使用最多的图形，可用于对概念建模（领域模型）、分析类图

  • 领域模型(domain model)：包括概念、关系、属性，业务领域的概念名词。可用于现实世界与软件实现之间的过渡。

    类图

顺序图(sequence diagram)与协作图(collaboration diagram)

  • 顺序图强调消息时间顺序的交互图

    顺序图

  • 协作图则是强调发送和接收消息对象的结构组件的交互图

    协作图

  • Rational Rose中顺序图转协作图：Browse -> Go To Collaboration Diagram

  • Rational Rose中协作图转顺序图：Browse -> Go To Sequence Diagram

状态图(statechart diagram)

状态图

活动图(activity diagram)

活动图

StarUML使用 ^1

  • Model Explorer 模型浏览区
  • Diagram Explorer 建模图浏览区
  • Properties 设置属性区域，可以修改某个元素的属性，如名称
  • Documentation 文档注释区域，可以为某个元素添加注释
  • Attachments 附件区，可以为某个元素添加附件，如图片说明等
  • 时序图
    • 时序图中形如:MyClass的对象可以理解为MyClass的一个实例
    • 时序图中虚线返回线怎么画?
      • 选中这个线，在右下角有个设置属性区域，把ActionKind的值由CALL改为RETURN
    • Combined Fragment 交互片段
      • alt 选择性片段，多条件分支；用虚线分割(Interaction Operand)，每个区域代表一个分支
      • opt 满足条件则执行分支(添加片段：双击图标实例 - Add Operand)
      • loop 循环
      • par 并行执行
      • region 只能执行一个线程的临界片段
      • break 中断
      • assert 断言
      • ignore 忽略
    • Interaction Operand 结合Combined Fragment使用
    • Frame 框图，简化时序图复杂度
      • sd 框图定义
      • ref 框图引用
  • 导出PDF：File-Print-Size(Tile:1-1)
  • StarUML2使用
    • 导出PDF：File-Print to PDF-All Diagrams; Landscape; 去掉Show Diagrame Name; A4 (可以导出字体颜色)
    • 对象名称中不能包含<>、-等特殊字符，可以包含_、()
  • 破解

PlantUML

  • 官网: http://www.plantuml.com
  • 可以通过文字(代码)描述来生成UML，可谓UML中的MarkDown，支持时序图、用例图、类图、活动图、组件图、状态图、对象图、部署图等UML以及非UML图(产品交互图等)
  • 基于java实现，下列插件生成的图片是基于plantuml的官方服务器生成的，也可自行搭建渲染服务器

插件支持

  • IDEA支持：安装插件PlantUML integration。idea中不支持markdown，只能解析特定的文件后缀
  • vscode支持：安装插件PlantUML，支持markdown语法如下
```plantuml
@startuml
Bob->Alice : hello
@enduml
```
  • hexo支持：安装插件npm install --save hexo-filter-plantuml，使用同vscode中写markdown

mermaid

  • 类似PlantUML通过文字生成UML。基于js实现
  • github

diagrams

其他画图工具

  • 亿图图示

参考文章

ChatGPT开源小程序