正如前面曾提到過的,UML的本意是要成為一種標準的統一語言,使得IT專業人員能夠進行計算機應用程序的建模。UML的主要創始人是Jim Rumbaugh、Ivar Jacobson和Grady Booch,他們最初都有自己的建模方法(OMT、OOSE和Booch),彼此之間存在著競爭。最終,他們聯合起來創造了一種開放的標準。(聽起來是不是很熟悉?這個現象類似J2EE、SOAP和Linux的誕生。)UML成為"標準"建模語言的原因之一在于,它與程序設計語言無關。(IBM Rational的UML建模工具被廣泛應用于J2EE和.NET開發。)而且,UML符號集只是一種語言而不是一種方法學。這點很重要,因為語言與方法學不同,它可以在不做任何更改的情況下很容易地適應任何公司的業務運作方式。
既然UML不是一種方法學,它就不需要任何正式的工作產品(即IBM Rational Unified Process?術語中所定義的"工件")。而且它還提供了多種類型的模型描述圖(diagram),當在某種給定的方法學中使用這些圖時,它使得開發中的應用程序的更易理解。UML的內涵遠不只是這些模型描述圖,但是對于入門來說,這些圖對這門語言及其用法背后的基本原理提供了很好的介紹。通過把標準的UML圖放進您的工作產品中,精通UML的人員就更加容易加入您的項目并迅速進入角色。最常用的UML圖包括:用例圖、類圖、序列圖、狀態圖、活動圖、組件圖和部署圖。
深入討論每類圖的細節問題已超出了這篇入門文章的范圍。因此,下面僅給出了每類圖的簡要說明,更詳細的信息將在以后的文章中探討。 序列圖顯示具體用例(或者是用例的一部分)的詳細流程。它幾乎是自描述的,并且顯示了流程中中不同對象之間的調用關系,同時還可以很詳細地顯示對不同對象的不同調用。
序列圖有兩個維度:垂直維度以發生的時間順序顯示消息/調用的序列;水平維度顯示消息被發送到的對象實例。
序列圖的繪制非常簡單。橫跨圖的頂部,每個框(參見圖4)表示每個類的實例(對象)。在框中,類實例名稱和類名稱之間用空格/冒號/空格來分隔,例如,myReportGenerator : ReportGenerator。如果某個類實例向另一個類實例發送一條消息,則繪制一條具有指向接收類實例的開箭頭的連線,并把消息/方法的名稱放在連線上面。對于某些特別重要的消息,您可以繪制一條具有指向發起類實例的開箭頭的虛線,將返回值標注在虛線上。就我而言,我總喜歡繪制出包括返回值的虛線,這些額外的信息可以使得序列圖更易于閱讀。
閱讀序列圖也非常簡單。從左上角啟動序列的"驅動"類實例開始,然后順著每條消息往下閱讀。記住:雖然圖4所示的例子序列圖顯示了每條被發送消息的返回消息,但這只是可選的。
圖4:一個示例序列圖
通過閱讀圖4中的示例序列圖,您可以明白如何創建一個CD銷售報告(CD Sales Report)。其中的aServlet對象表示驅動類實例。aServlet向名為gen的ReportGenerator類實例發送一條消息。該消息被標為generateCDSalesReport,表示ReportGenerator對象實現了這個消息處理程序。進一步理解可發現,generateCDSalesReport消息標簽在括號中包括了一個cdId,表明aServlet隨該消息傳遞一個名為cdId的參數。當gen實例接收到一條generateCDSalesReport消息時,它會接著調用CDSalesReport類,并返回一個aCDReport的實例。然后gen實例對返回的aCDReport實例進行調用,在每次消息調用時向它傳遞參數。在該序列的結尾,gen實例向它的調用者aServlet返回一個aCDReport。
請注意:圖4中的序列圖相對于典型的序列圖來說太詳細了。然而,我認為它才是足夠易于理解的,并且它顯示了如何表示嵌套的調用。對于初級開發人員來說,有時把一個序列分解到這種詳細程度是很有必要的,這有助于他們理解相關的內容。
狀態圖表示某個類所處的不同狀態和該類的狀態轉換信息。有人可能會爭論說每個類都有狀態,但不是每個類都應該有一個狀態圖。只對"感興趣的"狀態的類(也就是說,在系統活動期間具有三個或更多潛在狀態的類)才進行狀態圖描述。
如圖5所示,狀態圖的符號集包括5個基本元素:初始起點,它使用實心圓來繪制;狀態之間的轉換,它使用具有開箭頭的線段來繪制;狀態,它使用圓角矩形來繪制;判斷點,它使用空心圓來繪制;以及一個或者多個終止點,它們使用內部包含實心圓的圓來繪制。要繪制狀態圖,首先繪制起點和一條指向該類的初始狀態的轉換線段。狀態本身可以在圖上的任意位置繪制,然后只需使用狀態轉換線條將它們連接起來。
圖5:顯示類通過某個功能系統的各種狀態的狀態圖
圖5中的狀態圖顯示了它們可以表達的一些潛在信息。例如,從中可以看出貸款處理系統最初處于Loan Application狀態。當批準前(pre-approval)過程完成時,根據該過程的結果,或者轉到Loan Pre-approved狀態,或者轉到Loan Rejected狀態。這個判斷(它是在轉換過程期間做出的)使用一個判斷點來表示--即轉換線條間的空心圓。通過該狀態圖可知,如果沒有經過Loan Closing狀態,貸款不可能從Loan Pre-Approved狀態進入Loan in Maintenance狀態。而且,所有貸款都將結束于Loan Rejected或者Loan in Maintenance狀態。
活動圖
活動圖表示在處理某個活動時,兩個或者更多類對象之間的過程控制流?;顒訄D可用于在業務單元的級別上對更高級別的業務過程進行建模,或者對低級別的內部類操作進行建模。根據我的經驗,活動圖最適合用于對較高級別的過程建模,比如公司當前在如何運作業務,或者業務如何運作等。這是因為與序列圖相比,活動圖在表示上"不夠技術性的",但有業務頭腦的人們往往能夠更快速地理解它們。
活動圖的符號集與狀態圖中使用的符號集類似。像狀態圖一樣,活動圖也從一個連接到初始活動的實心圓開始?;顒邮峭ㄟ^一個圓角矩形(活動的名稱包含在其內)來表示的?;顒涌梢酝ㄟ^轉換線段連接到其他活動,或者連接到判斷點,這些判斷點連接到由判斷點的條件所保護的不同活動。結束過程的活動連接到一個終止點(就像在狀態圖中一樣)。作為一種選擇,活動可以分組為泳道(swimlane),泳道用于表示實際執行活動的對象,如圖6所示。
組件圖
組件圖提供系統的物理視圖。它的用途是顯示系統中的軟件對其他軟件組件(例如,庫函數)的依賴關系。組件圖可以在一個非常高的層次上顯示,從而僅顯示粗粒度的組件,也可以在組件包層次2上顯示。
組件圖的建模最適合通過例子來描述。圖7顯示了4個組件:Reporting Tool、Billboard Service、Servlet 2.2 API和JDBC API。從Reporting Tool組件指向Billboard Service、Servlet 2.2 API和JDBC API組件的帶箭頭的線段,表示Reporting Tool依賴于那三個組件。
圖7:組件圖顯示了系統中各種軟件組件的依賴關系
部署圖
部署圖表示該軟件系統如何部署到硬件環境中。它的用途是顯示該系統不同的組件將在何處物理地運行,以及它們將如何彼此通信。因為部署圖是對物理運行情況進行建模,系統的生產人員就可以很好地利用這種圖。
部署圖中的符號包括組件圖中所使用的符號元素,另外還增加了幾個符號,包括節點的概念。一個節點可以代表一臺物理機器,或代表一個虛擬機器節點(例如,一個大型機節點)。要對節點進行建模,只需繪制一個三維立方體,節點的名稱位于立方體的頂部。所使用的命名約定與序列圖中相同:[實例名稱] : [實例類型](例如,"w3reporting.myco.com : Application Server")。
圖8:部署圖。由于Reporting Tool組件繪制在IBM WebSphere內部,后者又繪制在節點w3.reporting.myco.com內部,因而我們知道,用戶將通過運行在本地機器上的瀏覽器來訪問Reporting Tool,瀏覽器通過公司intranet上的HTTP協議與Reporting Tool建立連接。
圖8中的部署圖表明,用戶使用運行在本地機器上的瀏覽器訪問Reporting Tool,并通過公司intranet上的HTTP協議連接到Reporting Tool組件。這個工具實際運行在名為w3reporting.myco.com的Application Server上。這個圖還表明Reporting Tool組件繪制在IBM WebSphere內部,后者又繪制在w3.reporting.myco.com節點內部。Reporting Tool使用Java語言通過IBM DB2數據庫的JDBC接口連接到它的報告數據庫上,然后該接口又使用本地DB2通信方式,與運行在名為db1.myco.com的服務器上實際的DB2數據庫通信。除了與報告數據庫通信外,Report Tool組件還通過HTTPS上的SOAP與Billboard Service進行通信。
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