用UML設(shè)計(jì)Java應(yīng)用程序
本文的案例學(xué)習(xí)提供了一個(gè)例子，說(shuō)明如何將UML用在現(xiàn)實(shí)中。一個(gè)處理圖書(shū)館借閱和預(yù)定圖書(shū)和雜志的應(yīng)用程序，可以大到足夠檢驗(yàn)UML解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題能力的程度。但是如果太大的話，則不適合在雜志上發(fā)表。 在分析模型中，用用例和域分析描述了應(yīng)用程序。我們進(jìn)一步把它擴(kuò)展成設(shè)計(jì)模型。在設(shè)計(jì)模型中，我們描述了典型的技術(shù)解決方案細(xì)節(jié)。最后，我們編寫(xiě)了一段Java代碼（代碼連同完整的分析和設(shè)計(jì)模型放在網(wǎng)上，以一種包括評(píng)估版在內(nèi)的Rational Rose能夠識(shí)別的格式在線提供。）
必須注意，這里只是一個(gè)可行的解決方案。可能會(huì)有許多其他的解決方案。沒(méi)有絕對(duì)正確的方案。當(dāng)然，有的方案更好一些，但只有不斷的實(shí)踐和努力的工作才能掌握相應(yīng)的技能。 1．需求（Requirements）
典型地，由系統(tǒng)最終用戶的代表寫(xiě)出文本形式的需求規(guī)范文檔。對(duì)于該圖書(shū)館應(yīng)用程序來(lái)說(shuō)，需求規(guī)范文檔應(yīng)該類似于這樣：
1. 這是一個(gè)圖書(shū)館支持系統(tǒng)；
2. 圖書(shū)館將圖書(shū)和雜志借給借書(shū)者。借書(shū)者已經(jīng)預(yù)先注冊(cè)，圖書(shū)和雜志也預(yù)先注冊(cè)；
3. 圖書(shū)館負(fù)責(zé)新書(shū)的購(gòu)買。每一本圖書(shū)都購(gòu)進(jìn)多本書(shū)。當(dāng)舊書(shū)超期或破舊不堪時(shí)，從圖書(shū)館中去掉。
4. 圖書(shū)管理員是圖書(shū)館的員工。他們的工作就是和讀者打交道并在軟件系統(tǒng)的支持下工作。
5. 借閱人可以預(yù)定當(dāng)前沒(méi)有的圖書(shū)和雜志。這樣，當(dāng)他所預(yù)定的圖書(shū)和雜志歸還回來(lái)或購(gòu)進(jìn)時(shí)，就通知預(yù)定人。當(dāng)預(yù)定了某書(shū)的借書(shū)者借閱了該書(shū)后，預(yù)定就取消。或者通過(guò)顯式的取消過(guò)程強(qiáng)行取消預(yù)定。
6. 圖書(shū)館能夠容易地建立、修改和刪除標(biāo)題、借書(shū)者、借閱信息和預(yù)定信息。
7. 系統(tǒng)能夠運(yùn)行在所有流行的技術(shù)環(huán)境中，包括Unix, Windows和OS/2，并應(yīng)有一個(gè)現(xiàn)代的圖形用戶界面 (GUI)。
8. 系統(tǒng)容易擴(kuò)展新功能。
系統(tǒng)的第一版不必考慮預(yù)定的圖書(shū)到達(dá)后通知預(yù)定人的功能，也不必檢查借書(shū)過(guò)期的情況。 2．分析（Analysis）
系統(tǒng)分析的目的是捕獲和描述所有的系統(tǒng)需求，并且建立一個(gè)模型來(lái)定義系統(tǒng)中主要的域類。通過(guò)系統(tǒng)分析達(dá)到開(kāi)發(fā)者和需求者的理解和溝通。因此，分析一般都是分析員和用戶協(xié)作的產(chǎn)物。
在這個(gè)階段，程序開(kāi)發(fā)者不應(yīng)該考慮代碼或程序的問(wèn)題；它只是理解需求和實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的第一步。
2．1需求分析（Requirements Analysis）
分析的第一步是確定系統(tǒng)能夠做什么？誰(shuí)來(lái)使用這個(gè)系統(tǒng)？這些分別叫角色（actors）和用例（use cases）。用例描述了系統(tǒng)提供什么樣的功能。通過(guò)閱讀和分析文檔，以及和潛在的用戶討論系統(tǒng)來(lái)分析用例。
圖書(shū)館的角色定為圖書(shū)管理員和借書(shū)人。圖書(shū)管理員是軟件系統(tǒng)的用戶；而借書(shū)者則是來(lái)借閱或預(yù)定圖書(shū)雜志的客戶。偶爾，圖書(shū)管理員或圖書(shū)館的其他工作人員也可能是一個(gè)借書(shū)者。借書(shū)者不直接和系統(tǒng)交互，借書(shū)人的功能由圖書(shū)管理員代為執(zhí)行。
圖書(shū)館系統(tǒng)中的用例有：
1. 借書(shū)
2. 還書(shū)
3. 預(yù)定
4. 取消預(yù)定
5. 增加標(biāo)題
6. 修改或刪除標(biāo)題
7. 增加書(shū)目
8. 刪除書(shū)目
9. 增加借書(shū)者
10. 修改或刪除借書(shū)者
由于一本書(shū)通常有多個(gè)備份，因此系統(tǒng)必須將書(shū)的標(biāo)題和書(shū)目的概念區(qū)分開(kāi)。
圖書(shū)館系統(tǒng)分析的結(jié)果寫(xiě)在UML 用例圖中，如圖1所示。每一個(gè)用例都附帶有文本文檔，描述用例和客戶交互的細(xì)節(jié)。文本是通過(guò)與客戶討論得到的。用例“借書(shū)”描述如下：
1．如果借閱者沒(méi)有預(yù)定：
h 確定標(biāo)題
h 確定該標(biāo)題下有效的書(shū)目
h 確定借書(shū)者
h 圖書(shū)館將書(shū)借出
h 登記一個(gè)新的借閱
2．如果借閱者有預(yù)定：
h 確定借書(shū)人
h 確定標(biāo)題
h 確定該標(biāo)題下有效的書(shū)目
h 圖書(shū)館將相應(yīng)的書(shū)目借出
h 登記一個(gè)新的借閱
h 取消預(yù)定
除了定義系統(tǒng)的功能需求之外，在分析過(guò)程中用例用于檢查是否有相應(yīng)的域類已經(jīng)被定義，然后他們可以被用在設(shè)計(jì)階段，確保解決方案可以有效地處理系統(tǒng)功能。可以在順序圖中可視化實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。
圖1：角色和用例。分析中的第一步就是指出系統(tǒng)能被用來(lái)做什么，誰(shuí)將去使用它。它們分別就是用例和角色。所有的用例必須始于角色，而且有些用例也結(jié)束于角色。角色是位于你所工作的系統(tǒng)外部的人或其他系統(tǒng)。一臺(tái)打印機(jī)或一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)都可能是一個(gè)角色。本系統(tǒng)有兩個(gè)角色：借閱者和圖書(shū)管理員。通過(guò)與用戶或客戶的討論，可以將每一個(gè)用例用文字進(jìn)行說(shuō)明。
2．2域分析（Domain Analysis）
系統(tǒng)分析也詳細(xì)地列出了域（系統(tǒng)中的關(guān)鍵類）。為了導(dǎo)出一個(gè)域分析，可以閱讀規(guī)范文檔（specifications）和用例，查找哪一些概念應(yīng)該被系統(tǒng)處理。或者組織一個(gè)集體討論，在用戶及領(lǐng)域?qū)＜夜餐膮⑴c下指出系統(tǒng)中必須處理的關(guān)鍵概念，以及它們之間的關(guān)系。
圖書(shū)館系統(tǒng)中的域類如下：borrowerinformation（如此命名是為了與用例圖中的角色borrower區(qū)分開(kāi)來(lái)），title，book title, magazine title, item, reservation和loan。這些類以及它們之間的關(guān)系記錄在類圖文檔中，如圖2所示。域類定義為Business object版型，Business object版型是一個(gè)用戶自定義的版型，指定該類的對(duì)象是關(guān)鍵域的一部分，并且應(yīng)該在系統(tǒng)中持久存儲(chǔ)。
其中有些類有UML狀態(tài)圖，用來(lái)顯示這些類的對(duì)象可能具有的不同狀態(tài)，以及觸發(fā)他們的狀態(tài)發(fā)生改變的事件。該例子中有狀態(tài)圖的類是item 和title類。
用例lend item（借閱者沒(méi)有預(yù)定的情況）的順序圖顯示在圖3中。所有用例的順序圖都可從在線模型中查到。
圖2：域類結(jié)構(gòu)。
域分析詳細(xì)說(shuō)明了系統(tǒng)中的關(guān)鍵類。對(duì)每一個(gè)對(duì)象而言，如果它調(diào)用了其他對(duì)象的方法，那么在他們之間就用一條直線連結(jié)起來(lái)，以顯示他們之間的關(guān)系。每一個(gè)代表類的四邊形被分成了三部分，最頂層包括類的名稱，中間一層是類的屬性，最底層是類的方法。類之間的直線是關(guān)聯(lián)，用來(lái)指出一個(gè)對(duì)象調(diào)用另一個(gè)對(duì)象的方法。如果再仔細(xì)看，將會(huì)發(fā)現(xiàn)在Loan和Item之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系中靠近Loan的一端有“0..1”,這代表關(guān)聯(lián)的重?cái)?shù)。重?cái)?shù)“0..1表示Item可以感知0個(gè)到1個(gè)loan。其他可能出現(xiàn)的重?cái)?shù)還有：“0..*”表示0或多；“1”表示就是1；“0”表示就是0，“1..*”表示1或多。
當(dāng)對(duì)順序圖建模時(shí)，必須提供窗體和對(duì)話框作為人機(jī)交互的界面。在本分析當(dāng)中，只要知道借書(shū)、預(yù)定和還書(shū)需要窗體就可以了。在此，詳細(xì)的界面不必考慮。
為了把系統(tǒng)中的窗體類和域類分開(kāi)，所有的窗體類組織在一起放在GUI Package包中。域類組織在一起放在Business Package包中。
圖3：Lend item場(chǎng)景的順序圖。 |
場(chǎng)景是從頭到尾實(shí)現(xiàn)一個(gè)用例的一次特定的過(guò)程。場(chǎng)景總是始于角色，而角色是屬于系統(tǒng)外部的。場(chǎng)景描繪了從所有角色的觀點(diǎn)出發(fā)，完成一次系統(tǒng)動(dòng)作的完整過(guò)程。UML在用順序圖來(lái)圖示場(chǎng)景。本用例圖顯示了在借閱者沒(méi)有預(yù)定圖書(shū)的情況下的Lend用例。橫在圖的頂部的是參與交互的對(duì)象。自上而下表示時(shí)間的流逝。首先，圖書(shū)管理員嘗試去查找標(biāo)題。標(biāo)有“Lending Window”的是用戶界面，在分析階段作為一個(gè)粗略的對(duì)象。橫在順序圖中的每一個(gè)箭頭都是一次方法的調(diào)用，箭頭的首端是調(diào)用的對(duì)象，箭頭的末端是被調(diào)用的對(duì)象。
3．設(shè)計(jì)（Design）
設(shè)計(jì)階段對(duì)分析模型進(jìn)行擴(kuò)展并將模型進(jìn)一步細(xì)化，并考慮技術(shù)細(xì)節(jié)和限制條件。設(shè)計(jì)的目的是指定一個(gè)可行的解決方案，以便能很容易地轉(zhuǎn)變成為編程代碼。
設(shè)計(jì)可以分成兩個(gè)階段：
體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段（Architecture Design）。這是一個(gè)從較高層次的進(jìn)行的設(shè)計(jì)，用來(lái)定義包（子系統(tǒng)），描述包之間的依賴性及通信機(jī)制。很自然，目的是要設(shè)計(jì)一個(gè)清晰簡(jiǎn)單的體系結(jié)構(gòu)，有很少的依賴性，而且盡可能避免雙向依賴。詳細(xì)設(shè)計(jì)階段（Detailed Design）。在此階段，所有的類都詳盡地進(jìn)行描述，給編寫(xiě)代碼的程序員一個(gè)清晰的規(guī)范說(shuō)明。UML中的動(dòng)態(tài)模型用來(lái)說(shuō)明類的對(duì)象如何在特定的情況下做出相應(yīng)的表現(xiàn)。
3．1體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
一個(gè)良好的體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一個(gè)可擴(kuò)展的和可改變的系統(tǒng)的基礎(chǔ)。包可能關(guān)注特定的功能領(lǐng)域或關(guān)注特定的技術(shù)領(lǐng)域。把應(yīng)用程序邏輯（域類）和技術(shù)邏輯分開(kāi)是至關(guān)重要的，這樣不管哪一部分的改變都不會(huì)影響其他的部分。
本案例的包或叫子系統(tǒng)如下：
User-Interface Package包。該包中的類基于Java AWT包，java AWT是一個(gè)用來(lái)書(shū)寫(xiě)用戶界面應(yīng)用程序的Java的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)。該包和Business-objects Package包協(xié)作。Business-objects Package包包含那些實(shí)際存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的類。UI包調(diào)用Business 對(duì)象的操作，對(duì)他們進(jìn)行取出或插入數(shù)據(jù)操作。
Business-object Package。該包包括域類，這些域類（如borrowerinformation，title，item，loan等）來(lái)自于分析模型。設(shè)計(jì)階段完整地定義了這些類的操作，并增加了一些其他細(xì)節(jié)來(lái)支持持續(xù)存儲(chǔ)。Business-object包與Database Package進(jìn)行協(xié)作。所有的Business-object類必須繼承Database Package中的persistent類。
如果認(rèn)為有必要的話，在將來(lái)的版本中這些簡(jiǎn)化都可以很容易地被取消。
分析階段的狀態(tài)圖也在設(shè)計(jì)階段細(xì)化了。狀態(tài)圖顯示了如何表示狀態(tài)及如何在系統(tǒng)中處理狀態(tài)。設(shè)計(jì)階段的title 類的狀態(tài)圖如圖6所示。其他的對(duì)象可以通過(guò)調(diào)用如圖所示的操作addreservation（）和removereservation（）來(lái)改變title對(duì)象的狀態(tài)。
User-Interface Package。User-Interface Package位于其他包的“上面”。在系統(tǒng)中它為用戶提供輸出信息和服務(wù)。正如上面曾經(jīng)提到的，該包是基于標(biāo)準(zhǔn)Java AWT（abstract windows toolkit）類的。
設(shè)計(jì)模型中的動(dòng)態(tài)模型放置在GUI包中，因?yàn)樗泻陀脩舻慕换ザ紡挠脩艚缑骈_(kāi)始。在此聲明，順序圖用來(lái)顯示動(dòng)態(tài)模型。用例在設(shè)計(jì)模型中的實(shí)現(xiàn)通過(guò)順序圖被詳細(xì)地顯示出來(lái)，包括類中的實(shí)際操作。
順序圖由一系列的交互構(gòu)成。在實(shí)現(xiàn)階段（編碼），考慮到具體情況，可能會(huì)有更多的交互。圖7顯示了add title用例的順序圖。實(shí)際的操作和特征值從在線模型代碼中可以看到。
圖5：商業(yè)對(duì)象設(shè)計(jì)（Business-Object design）。
本圖描述了在Business-Object包中的不同類的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)包括定型模型，更完全地定制界面，給屬性選擇數(shù)據(jù)類型等等。
6：Title的狀態(tài)圖。Title具有預(yù)定和非預(yù)定狀態(tài)，在設(shè)計(jì)中，通過(guò)稱為“reservations”的矢量來(lái)實(shí)現(xiàn)。
7：Add Title的順序圖。本圖中所涉及到的用戶界面問(wèn)題的詳細(xì)情況已經(jīng)超出了本文的討論范圍。
協(xié)作圖可以作為順序圖的替代，如圖8所示：
圖8：Add Title的協(xié)作圖。本圖中涉及到的用戶界面問(wèn)題的詳細(xì)情況已經(jīng)超出了本文討論的范圍
3．3 用戶界面 設(shè)計(jì)（User-lnterface Design）
設(shè)計(jì)階段的一個(gè)特定的活動(dòng)是創(chuàng)建用戶界面。
圖書(shū)館系統(tǒng)的用戶界面基于用例，分為以下幾部分，每一部分都在主窗體菜單上給出一個(gè)單獨(dú)的菜單項(xiàng)。
Functions：實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)基本功能的窗體，通過(guò)它可以實(shí)現(xiàn)借閱、歸還和對(duì)圖書(shū)的預(yù)定。
Information：查看系統(tǒng)信息的窗體，收集了借閱者和圖書(shū)的信息。
Maintenance：維護(hù)系統(tǒng)的窗體，添加、修改和刪除標(biāo)題、借閱者和書(shū)目。
圖9顯示了一個(gè)User-Interface Package中類圖的例子。其中包含了典型的AWT事件句柄。按鈕（button）、標(biāo)簽（label）和編輯（edit）等的屬性沒(méi)有顯示。
典型地，每一個(gè)窗體都給出了系統(tǒng)的一個(gè)服務(wù)，并且映射一個(gè)最初的用例（盡管并非所有的用戶界面都必須從用例中映射）。創(chuàng)建成功的用戶界面已經(jīng)超出了本文所討論的范圍。在此邀請(qǐng)讀者來(lái)考慮用symantec visual cafe 環(huán)境開(kāi)發(fā)的本應(yīng)用程序的UI代碼（已經(jīng)放在網(wǎng)上）。
圖9：功能類圖模型。功能菜單中的用戶界面類一般都有1對(duì)1的關(guān)聯(lián)關(guān)系，表示需要建立關(guān)聯(lián)的窗口類，或者需要訪問(wèn)關(guān)聯(lián)的商業(yè)對(duì)象類。
4．實(shí)現(xiàn)（Implementation）
在構(gòu)造或稱實(shí)現(xiàn)階段進(jìn)行程序編寫(xiě)。該應(yīng)用程序要求能運(yùn)行在幾個(gè)不同的處理器和不同的操作系統(tǒng)上，因此選擇Java來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)。Java可以輕松地將邏輯類映射為代碼組件，因?yàn)樵陬惡蚃ava代碼文件之間有1對(duì)1的映射。
圖10：組件圖顯示了依賴性。源代碼組件實(shí)現(xiàn)了域類，他們之間的關(guān)聯(lián)顯示為雙向依賴性
圖10顯示，設(shè)計(jì)模型的組件視圖簡(jiǎn)單地將邏輯視圖中的類映射為組件視圖中的組件。每個(gè)邏輯視圖包含了一個(gè)指向邏輯視圖中類的連接，因此可以很容易地在不同的視圖之間導(dǎo)航（即便象本例只是簡(jiǎn)單地使用了文件名）。由于依賴性可以從邏輯視圖的類圖中得到，因此組件圖中沒(méi)有顯示組件之間的依賴性。
編寫(xiě)代碼時(shí)，從下面的設(shè)計(jì)模型的圖中取出規(guī)范說(shuō)明：
1．類規(guī)范：每一個(gè)類的規(guī)范詳細(xì)地顯示了必要的屬性和操作。
2．類圖：類圖由類構(gòu)成，顯示了類的結(jié)構(gòu)以及類之間的關(guān)系。
3．狀態(tài)圖：類的狀態(tài)圖顯示了類可能具有的狀態(tài)以及需要處理的狀態(tài)轉(zhuǎn)移（以及觸發(fā)轉(zhuǎn)移的操作）。
4．動(dòng)態(tài)圖（順序圖、協(xié)作圖和活動(dòng)圖）：涉及到類的對(duì)象，顯示了類中的特定方法如何實(shí)現(xiàn)，或?qū)ο笾g如何使用其它類的對(duì)象進(jìn)行交互。
Database Package。Database Package向Business-object包中的類提供服務(wù)，以便他們能夠持續(xù)地存儲(chǔ)。在當(dāng)前版本中，persistent類將把它的子類的對(duì)象存儲(chǔ)到文件系統(tǒng)的文件中。
Utility Package。Utility Package包含了一些服務(wù)，用來(lái)被系統(tǒng)中其他包調(diào)用。當(dāng)前，ObjId類是該包中的唯一的類。用來(lái)被整個(gè)系統(tǒng)包括User-Interface，Business-Object和Database package使用。
這些包的內(nèi)部設(shè)計(jì)如圖4所示.
圖4：圖書(shū)館應(yīng)用程序體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)總覽。 |
本類圖顯示了應(yīng)用程序包以及它們之間的依賴性。Database包提供了persistence類。Utility包提供了Object ID類。Business-Object包包含了域類（詳細(xì)情況參見(jiàn)圖5）最后，UI包（在本例中它是基于標(biāo)準(zhǔn)Jaa AWT庫(kù)）調(diào)用business對(duì)象中的操作來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)他們的數(shù)據(jù)存取操作。，
3．2詳細(xì)設(shè)計(jì)
細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)描述了新的技術(shù)性的類，如User-Interface和Database 包中的類，并且豐富了分析階段所形成的Business-Object類。類圖、狀態(tài)圖和動(dòng)態(tài)圖用的還是分析階段所形成的圖，但對(duì)他們定義的更加詳細(xì)，具有了更高的技術(shù)水平。在分析階段對(duì)用例進(jìn)行的文字性描述在此用來(lái)證明用例在設(shè)計(jì)階段也能被處理。順序圖就是用來(lái)說(shuō)明用例如何在系統(tǒng)中被實(shí)現(xiàn)的。
Database Package。應(yīng)用程序必須有持續(xù)存儲(chǔ)的對(duì)象。因此，必須增加數(shù)據(jù)層來(lái)提供這樣的服務(wù)。為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，我們將對(duì)象以文件的形式保存在磁盤上。存儲(chǔ)的細(xì)節(jié)被應(yīng)用程序隱藏起來(lái)，只需調(diào)用諸如store（）， update（），delete（）和find（）這樣的公共操作即可。這些都是persistent類的一部分，所有需要持續(xù)對(duì)象的類必須繼承它。
對(duì)類進(jìn)行持續(xù)處理的一個(gè)重要因子就是ObjId類。它的對(duì)象用來(lái)引用系統(tǒng)中的任何持續(xù)對(duì)象（不管這個(gè)對(duì)象是在磁盤上還是已經(jīng)被讀進(jìn)了應(yīng)用程序之中）。ObjId是Object Identity的簡(jiǎn)寫(xiě)，它是一個(gè)廣為應(yīng)用的技術(shù)，用來(lái)有效地處理應(yīng)用程序中的對(duì)象引用。通過(guò)使用object identifiers，一個(gè)對(duì)象ID能被傳遞到普通的persistent.getobject（）操作中，進(jìn)而該對(duì)象將被從持續(xù)的存儲(chǔ)體中取出或存儲(chǔ)。通常情況下，這些都是通過(guò)每個(gè)持續(xù)類的一個(gè)getobject操作完成的。當(dāng)然，持續(xù)類同時(shí)也作一些檢查或格式轉(zhuǎn)換的操作。一個(gè)對(duì)象標(biāo)識(shí)符也能作為一個(gè)參數(shù)很容易地在兩個(gè)操作之間傳遞（例如，一個(gè)查找特定對(duì)象的查詢窗口可以將它的查詢結(jié)果通過(guò)object id傳遞給另一個(gè)窗口 ）。
ObjId是一個(gè)系統(tǒng)中所有的包（User Interface , Business Object和Database）都能使用的通用類，所以在設(shè)計(jì)階段它被放置在Utility包中，而不是放在Database包中。
當(dāng)前對(duì)persistent類的實(shí)現(xiàn)還能改進(jìn)。為此，定義persistent類的接口，方便持續(xù)存儲(chǔ)的改變。一些備選的方案可能是：將對(duì)象存儲(chǔ)在一個(gè)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中或存儲(chǔ)在面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫(kù)中，或使用Java 1.1所支持的持續(xù)對(duì)象來(lái)存儲(chǔ)他們。
Business-Object Package。設(shè)計(jì)階段的Business-Object包基于相應(yīng)的分析階段的放置域類的包。類和類之間的關(guān)系以及他們的行為繼續(xù)保留，只是被描述的更為詳細(xì)，包括他們的關(guān)系和行為如何被實(shí)現(xiàn)。
分析模型中的一些操作中被翻譯成設(shè)計(jì)模型的操作，另一些改了名字。這是很正常的事，因?yàn)榉治鲭A段得到的是每一個(gè)類的草圖，而設(shè)計(jì)階段是對(duì)系統(tǒng)的詳細(xì)描述。因此，設(shè)計(jì)模型的操作必須有設(shè)計(jì)良好的特征值和返回值（由于空間限制，圖5沒(méi)有顯示，但他們?cè)谠诰€模型中都有）。注意以下所列的設(shè)計(jì)和分析階段的變化：
1. 系統(tǒng)的當(dāng)前版本不要求檢查書(shū)目是否按時(shí)歸還，也不要求處理預(yù)定的次序。因此沒(méi)有在loan 和reservation類中設(shè)置日期屬性。
2. 除了最長(zhǎng)借閱期外，對(duì)雜志和書(shū)標(biāo)題的處理方式是一樣的。因此分析階段的子類magazine title和book title被認(rèn)為在設(shè)計(jì)階段是不必要的，而是在title類中增加type屬性來(lái)指出該標(biāo)題引用的是一本書(shū)還是一本雜志。在面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)中不存在設(shè)計(jì)不能簡(jiǎn)化分析的說(shuō)法。
5．用例圖和規(guī)范：當(dāng)開(kāi)發(fā)者需要了解更多的關(guān)于系統(tǒng)如何被使用的信息時(shí)（當(dāng)開(kāi)發(fā)者感到他或她已經(jīng)迷失在一片細(xì)節(jié)中），他們顯示了系統(tǒng)被使用的結(jié)果。
很自然，設(shè)計(jì)中的某些缺陷可以在編碼階段發(fā)現(xiàn)。可能需要一些新的操作或修改某些操作，這意味著開(kāi)發(fā)者必須改變?cè)O(shè)計(jì)模型。這在所有的工程中都會(huì)發(fā)生。重要的是將設(shè)計(jì)模型和代碼同步，以便使模型能夠成為系統(tǒng)的最終文檔。
這里給出了loan 類和部分titleframe類的Java代碼。整個(gè)應(yīng)用程序的Java代碼可以從網(wǎng)上查到。當(dāng)學(xué)習(xí)這些代碼時(shí)，注意結(jié)合UML模型，考慮UML結(jié)構(gòu)是如何被轉(zhuǎn)變?yōu)榇a的。注意以下幾點(diǎn)：
1．Java包規(guī)范是與類所屬的邏輯視圖或組件視圖中相應(yīng)的包等值的代碼。
2．私有屬性對(duì)應(yīng)于模型中指定的屬性；并且，很自然Java 方法對(duì)應(yīng)于模型中的操作。
3．ObjId類（對(duì)象標(biāo)識(shí)符）被調(diào)用來(lái)實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)。也就是說(shuō)，關(guān)聯(lián)通常和類一起保存（因?yàn)镺bjId類是持續(xù)的）。
程序清單1的代碼示例來(lái)自于loan類，loan類是一個(gè)Business-Object類，用來(lái)存放借閱信息。由于該類主要是信息的存放處，因此程序的實(shí)現(xiàn)是直接的，代碼也簡(jiǎn)單。大多數(shù)的功能繼承了Database 包中的Persistent類。該類的唯一屬性是對(duì)象標(biāo)識(shí)符，將item和borrowerinformation類關(guān)聯(lián)起來(lái)。并且這些關(guān)聯(lián)屬性也在Write（）和Read（）操作中被保存。
試著在Add Title順序圖（圖7）上下文中檢驗(yàn)一下程序清單2中顯示的Addbutton_Clicked（）操作。結(jié)合順序圖閱讀代碼，可以看出：它就是另一個(gè)對(duì)順序圖所表達(dá)的協(xié)作關(guān)系的更為詳細(xì)的描述。
所有設(shè)計(jì)模型中的順序圖的編碼都包含在源代碼當(dāng)中（操作名和類名顯示在順序圖中）
5．測(cè)試和部署(Test and Deployment)
編碼結(jié)束后，UML的使用還沒(méi)有停止。例如，可以檢驗(yàn)用例能否在已完成的應(yīng)用程序中得到很好的支持。對(duì)于系統(tǒng)的部署來(lái)說(shuō)，利用模型和本文可以做一份得心應(yīng)手的文檔。
6．總結(jié)
本學(xué)習(xí)案例的不同部分由一組人分別來(lái)設(shè)計(jì)完成。他們以做實(shí)際工程的方式努力完成該工作。盡管不同的階段和活動(dòng)似乎是獨(dú)立的，而且以嚴(yán)格的順序來(lái)管理，但在實(shí)際工作中仍然有很多反復(fù)。設(shè)計(jì)中的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)反饋到分析模型，實(shí)現(xiàn)階段所發(fā)現(xiàn)的新情況在設(shè)計(jì)模型中更改或更新。這就是建立面向?qū)ο笙到y(tǒng)的一般方法。
本文摘錄自UML Toolkit，New York：Wiley & Sons，1998. Hans-Erik Erikkson是一個(gè)有名的C++和OO技術(shù)方面的作者。Magnus Penker是Astrakan培訓(xùn)副主席，Astrankan是一個(gè)瑞典專攻OO建模和設(shè)計(jì)的公司。
原文鏈接：http://www.umlchina.com/Indepth/DesignJava.htm
模型及源碼：http://www.umlchina.com/zippdf/libraryjava.zip
附：主要術(shù)語(yǔ)中英文對(duì)照
actor：角色
use case：用例
domain：域
domain analysis：域分析
specification：規(guī)范文檔
sequence diagram：順序圖
collaboration diagram：協(xié)作圖
component diagram：組件圖
state diagram：狀態(tài)圖
dependency：依賴性
attribute：屬性
method：方法
operation：操作
association：關(guān)聯(lián)
multiplicity：重?cái)?shù)
class：類
object：對(duì)象
package：包
implementation：實(shí)現(xiàn)
deployment：部署
附：源代碼
Listing 1. Loan class. Loan is a Business-object class used for storing information about a loan. Most of the functionality is inherited from the Persistent class in the Database Package.
// Loan.java: represents a loan. The loan refer to one
// title and one borrower.
//
Package bo;
import util.ObjId;
import db.*;
import java.io.*;
import java.util.*;
public class Loan extends Persistent
{
private ObjId item;
private ObjId borrower;
public Loan()
{
}
public Loan(ObjId it, ObjId b)
{
item = it;
borrower = b;
}
public BorrowerInformation getBorrower()
{
BorrowerInformation ret = (BorrowerInformation) Persistent.getObject(borrower);
return ret;
}
public String getTitleName()
{
Item it = (Item) Persistent.getObject(item);
return it.getTitleName();
}
public Item getItem()
{
Item it =
(Item) Persistent.getObject(item);
return it;
}
public int getItemId()
{
Item it = (Item) Persistent.getObject(item);
return it.getId();
}
public void write(RandomAccessFile out)
throws IOException
{
item.write(out);
borrower.write(out);
}
public void read(RandomAccessFile in)
throws IOException
{
item = new ObjId();
item.read(in);
borrower = new ObjId();
borrower.read(in);
}
}
Listing 2. TitleFrame Class. This is another, more detailed description of the collaboration described by the diagram in Figure 7.
// TitleFrame.java
//
Package ui;
import bo.*;
import util.*;
import java.awt.*;
public class TitleFrame extends Frame {
private Title current;
void addButton_Clicked(Event event) {
if (Title.findOnName(titleField.getText()) != null)
{
new MessageBox(
this,"A Title with that name already exists!");
return;
}
if (Title.findOnISBN(isbnField.getText()) != null)
{
new MessageBox(
this,"A title with the
same isbn/nr field already exists!");
return;
}
int type = 0;
if (bookButton.getState() == true)
type = Title.TYPE_BOOK;
else if (magazineButton.getState() == true)
type = Title.TYPE_MAGAZINE;
else
{
new MessageBox(this,"Please give type of title!");
return;
}
current =
new Title(
titleField.getText(),
authorField.getText(),
isbnField.getText(),
type);
int itemno;
if (itemsField.getText().equals(""))
itemno = 0;
else
itemno = Integer.valueOf(
itemsField.getText()).intValue();
if (itemno > 25)
{
new MessageBox(this, "Maximum number of items is 25!");
return;
}
for (int i = 0; i <\<> itemno; i++)
{
Item it = new Item(current.getObjId(),i+1);
it.store();
current.addItem(it.getObjId());
}
current.store();
titleField.setText("");
authorField.setText("");
isbnField.setText("");
itemsField.setText("");
bookButton.setState(false);
magazineButton.setState(false);
}
void cancelButton_Clicked(Event event) {
dispose();
}
public TitleFrame() {
//{{INIT_CONTROLS
setLayout(null);
addNotify();
resize(
insets().left + insets().right + 430,insets().top +
insets().bottom + 229);
titleLabel = new java.awt.Label("Title Name");
titleLabel.reshape(
insets().left + 12,insets().top + 24,84,24);
add(titleLabel);
titleField = new java.awt.TextField();
titleField.reshape(
insets().left + 132,insets().top + 24,183,24);
add(titleField);
authorField = new java.awt.TextField();
authorField.reshape(
insets().left + 132,insets().top + 60,183,24);
add(authorField);
isbnField = new java.awt.TextField();
isbnField.reshape(
insets().left + 132,insets().top + 96,183,24);
add(isbnField);
label1 = new java.awt.Label("ISBN / Nr");
label1.reshape(
insets().left + 12,insets().top + 96,84,24);
add(label1);
label2 = new java.awt.Label("Author");
label2.reshape(
insets().left + 12,insets().top + 60,84,24);
add(label2);
addButton = new java.awt.Button("Insert");
addButton.reshape(
insets().left + 348,insets().top + 24,60,24);
add(addButton);
cancelButton = new java.awt.Button("Close");
cancelButton.reshape(
insets().left + 348,insets().top + 192,60,24);
add(cancelButton);
label3 = new java.awt.Label("Items available");
label3.reshape(
insets().left + 12,insets().top + 192,108,24);
add(label3);
itemsField = new java.awt.TextField();
itemsField.reshape(
insets().left + 132,insets().top + 192,36,23);
add(itemsField);
Group1 = new CheckboxGroup();
bookButton =
new java.awt.Checkbox("Book", Group1, false);
bookButton.reshape(
insets().left + 132,insets().top + 132,108,24);
add(bookButton);
magazineButton =
new java.awt.Checkbox("Magazine", Group1, false);
magazineButton.reshape(
insets().left + 132,insets().top + 156,108,24);
add(magazineButton);
label4 = new java.awt.Label("Type");
label4.reshape(
insets().left + 12,insets().top + 132,108,24);
add(label4);
setTitle("Insert Title Window");
//}}
bookButton.setState(true);
titleField.requestFocus();
//{{INIT_MENUS
//}}
}
public TitleFrame(String title) {
this();
setTitle(title);
}
public synchronized void show() {
move(50, 50);
super.show();
}
public boolean handleEvent(Event event) {
if (event.id == Event.WINDOW_DESTROY) {
dispose();
return true;
}
if (event.target == addButton && event.id ==
Event.ACTION_EVENT) {
addButton_Clicked(event);
return true;
}
if (event.target == cancelButton && event.id ==
Event.ACTION_EVENT) {
cancelButton_Clicked(event);
return true;
}
return super.handleEvent(event);
}
//{{DECLARE_CONTROLS
java.awt.Label titleLabel;
java.awt.TextField titleField;
java.awt.TextField authorField;
java.awt.TextField isbnField;
java.awt.Label label1;
java.awt.Label label2;
java.awt.Button addButton;
java.awt.Button cancelButton;
java.awt.Label label3;
java.awt.TextField itemsField;
java.awt.Checkbox bookButton;
CheckboxGroup Group1;
java.awt.Checkbox magazineButton;
java.awt.Label label4;
//}}
//{{DECLARE_MENUS
//}}
}