UML在面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)中的應(yīng)用

周峰

摘要：UML（UnifiedModelingLanguage）是統(tǒng)一建模語(yǔ)言、標(biāo)準(zhǔn)建模語(yǔ)言的簡(jiǎn)稱，它是支持模型化和軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的圖形化語(yǔ)言，UML作為圖像化語(yǔ)言，提供需求分析，建立模型的作用，得到可視化的軟件設(shè)計(jì)。目前UML在面向?qū)ο蟪绦蚧O(shè)計(jì)中的應(yīng)用已經(jīng)得到了推廣，主要因UML簡(jiǎn)單和統(tǒng)一，且在軟件設(shè)計(jì)中能靈活的表現(xiàn)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的信息，能對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行模塊化分析，把整體分為每一小模塊，建立模型，對(duì)可視化模型進(jìn)行分析，使得每一塊模型具體化，具有聯(lián)系性，降低了程序設(shè)計(jì)的成本，提高了生產(chǎn)效率。該文將對(duì)UML在面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的應(yīng)用進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：標(biāo)準(zhǔn)建模語(yǔ)言；面向?qū)ο?；?yīng)用；UML使用實(shí)例

UML不是開(kāi)發(fā)過(guò)程，而是給軟件工程帶來(lái)了新的方法和思維。它是一種易于表達(dá)、功能強(qiáng)大、普遍使用的標(biāo)準(zhǔn)建模語(yǔ)言。標(biāo)準(zhǔn)建模語(yǔ)言運(yùn)用的范圍很廣，在電信、航空航天、醫(yī)療、金融、電子、交通等很多領(lǐng)域中都有涉及。UML具有巨大的使用價(jià)值，不僅能實(shí)現(xiàn)整體和部分的關(guān)系連接，還能把復(fù)雜的事情簡(jiǎn)單化。本文從UML在面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行介紹，簡(jiǎn)要介紹得到標(biāo)準(zhǔn)建模語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)及使用方向。本文將從多個(gè)方面進(jìn)行分析，主要包括以下幾個(gè)分析方面：UML的簡(jiǎn)介及優(yōu)勢(shì)、UML使用實(shí)例分析。經(jīng)過(guò)這兩個(gè)方面的系統(tǒng)分析，得到具有使用價(jià)值的語(yǔ)言工具，是人們運(yùn)用起來(lái)簡(jiǎn)單，快速，進(jìn)一步提高生產(chǎn)、管理方面的效率，得到統(tǒng)一協(xié)調(diào)的發(fā)展。

1UML簡(jiǎn)介及優(yōu)勢(shì)

面向?qū)ο蟮膭?chuàng)建給人們的生活帶來(lái)了極大的方便，通過(guò)虛擬創(chuàng)建，建立現(xiàn)實(shí)生活模型。創(chuàng)建對(duì)象需要定義的類(lèi)，代表生活中一個(gè)具體的事物，每一個(gè)事物運(yùn)用面向?qū)ο缶幋a，形成一系列的可執(zhí)行命令的編程，根據(jù)編程的操作，能對(duì)生活、經(jīng)濟(jì)類(lèi)問(wèn)題進(jìn)行分析并得到解決方案。標(biāo)準(zhǔn)建模語(yǔ)言的開(kāi)發(fā)，給原先面向?qū)ο筌浖膭?chuàng)建提供了很多的新思路、新方法，把傳統(tǒng)面向?qū)ο笕菀壮霈F(xiàn)的字符，用不同的圖形進(jìn)行表述。通過(guò)改進(jìn)易錯(cuò)字符，降低出錯(cuò)率，促進(jìn)了軟件開(kāi)發(fā)的經(jīng)濟(jì)效益，因此在很多領(lǐng)域上運(yùn)用起來(lái)。UML運(yùn)用了軟件開(kāi)發(fā)的新思維，提供一種可視的模型圖思路，從不同的角度思考問(wèn)題，進(jìn)而得到解決問(wèn)題的根本。根據(jù)UML本身帶有強(qiáng)大的多種圖形的特點(diǎn)，對(duì)事物進(jìn)行多方面的描述，使得部分形成整體，每一個(gè)事物之間建立起密切的聯(lián)系，通過(guò)單一的事物就可以快速的查找出整體的部署關(guān)系，使得事物更加簡(jiǎn)單，易于監(jiān)控。UML改善了傳統(tǒng)意義上的軟件系統(tǒng)編程，使得編程過(guò)程中通俗易懂，容易操作，且UML的模型圖能直觀地從側(cè)面中反映出整體的特點(diǎn)，這樣就可以快速的得到整體的信息，從而對(duì)整體構(gòu)造進(jìn)行分析，做出相應(yīng)的對(duì)策。UML定義了五類(lèi)，十種模型圖，包括用例圖、靜態(tài)圖（包括類(lèi)圖、對(duì)象圖、包圖）、行為圖（包括狀態(tài)圖、活動(dòng)圖）、交互圖（包括順序圖、合作圖）、實(shí)現(xiàn)圖（包括配置圖、構(gòu)件圖）。圖形的相互銜接作用，使得每一個(gè)模塊形成了整體，整體的形成，利于系統(tǒng)的進(jìn)一步分析。

1.1UML的特征描述

第一，UML整合了過(guò)去面向?qū)ο蟮膫鹘y(tǒng)固定概念和表示方法。對(duì)于傳統(tǒng)意義上的面向?qū)ο蟪绦?，UML取其精華，去其糟粕，吸收了多個(gè)系統(tǒng)的益處，消除了部分系統(tǒng)出現(xiàn)的弊端，善于整合多個(gè)系統(tǒng)所出現(xiàn)的不同的表示方法及其概念，使得大部分的系統(tǒng)能夠相互依存，提高了軟件的使用功能。UML運(yùn)用新思路，用簡(jiǎn)單、不易出錯(cuò)的圖形的表示方法換掉了經(jīng)常出錯(cuò)、不易記住和使用的復(fù)雜字符，與其同時(shí)，引入了一些更加簡(jiǎn)便的字符，這是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)中質(zhì)的飛躍。由于UML簡(jiǎn)單、通用的模型及易操作特點(diǎn)，使得它慢慢地被多數(shù)面向?qū)ο竽Ｐ退褂谩?/p>

第二，UML有很強(qiáng)的建模能力，模型種類(lèi)多，且每種模型的不同特性，使得事物描述方式多樣，根據(jù)每一個(gè)使用者不同的分析思維，可以選擇不同的模型表示方法，具有大眾化的特點(diǎn)。UML具有的多種模型的方式、十種模型圖形，使得它能簡(jiǎn)單快速地提供多種模型方式的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)。適用范圍廣，通用性強(qiáng)，實(shí)用性高。

最后，UML是一種建模語(yǔ)言，準(zhǔn)確地說(shuō)是一種圖形化的語(yǔ)言工具，圖形化語(yǔ)言能夠準(zhǔn)確、真實(shí)的描述當(dāng)前事物的特征，具有一目了然地作用。UML的圖形，都有特定的代表意義，不是一群雜亂無(wú)序的字符、也不是簡(jiǎn)單隨意的字符。每一種特定意義的字符在使用過(guò)程中可以代替一些冗雜的編程代碼和易錯(cuò)字符，用戶可以根據(jù)自己的邏輯思維和使用習(xí)慣，運(yùn)用圖形化語(yǔ)言的擴(kuò)展機(jī)制，融合復(fù)雜的軟件模型，建立自己實(shí)用性強(qiáng)了系統(tǒng)。確切地說(shuō)UML具有表達(dá)能力強(qiáng)，可視化效果好的特點(diǎn)。

1.2統(tǒng)一建模語(yǔ)言圖的分類(lèi)

UML建模定義了5類(lèi)，10種模型圖。

1）用例圖，是一組關(guān)系圖，包括參與對(duì)象及用例和子用例之間的關(guān)系網(wǎng)圖。此關(guān)系網(wǎng)，是建立模型的基礎(chǔ)，關(guān)系網(wǎng)模型的建立，代表著整個(gè)系統(tǒng)事物之間的聯(lián)系，參與者行為的一種描述，用例圖是軟件開(kāi)發(fā)工作的準(zhǔn)備階段，能夠?yàn)楹罄m(xù)的開(kāi)發(fā)工作提供需求分析。

2）靜態(tài)圖，包括類(lèi)圖、對(duì)象圖、包圖。類(lèi)圖主要代表系統(tǒng)中各個(gè)主件的結(jié)構(gòu)，還有輸入、輸出端口之間的聯(lián)系圖形。對(duì)象圖是對(duì)類(lèi)的具體化稱呼，根據(jù)類(lèi)的具體實(shí)例，描述的實(shí)例就作為對(duì)象。包圖是類(lèi)的總稱，是類(lèi)的子集形成集合體，有多個(gè)相關(guān)元素組成的模型，具有包含和被包含的關(guān)系模型。

3）交互圖，包含順序圖、合作圖。交互圖是一種動(dòng)態(tài)關(guān)系圖，是多種對(duì)象與對(duì)象之間的交叉產(chǎn)生的關(guān)系構(gòu)成圖，是對(duì)象之間信息傳遞的組成圖。順序圖主要以時(shí)間和順序作為動(dòng)態(tài)關(guān)系圖的關(guān)注點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)的是傳遞信息的時(shí)間順序。合作圖主要是對(duì)象之間的關(guān)系網(wǎng)圖。

4）行為圖，包括活動(dòng)圖、狀態(tài)圖?；顒?dòng)圖主要代表的是一種流程和工作活動(dòng)的行為。狀態(tài)圖更注重的是每個(gè)對(duì)象之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。軟件系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)建模方面主要靠著行為圖進(jìn)行。

5）實(shí)現(xiàn)圖，包含配置圖和構(gòu)件圖。實(shí)現(xiàn)圖是系統(tǒng)的一種靜態(tài)模型圖，主要描述系統(tǒng)的一些主要特征。配置圖顯示節(jié)點(diǎn)和在節(jié)點(diǎn)上活動(dòng)的構(gòu)件的配置。構(gòu)件圖則主要顯示了一組構(gòu)件及它們之間的相互關(guān)系。

此外，常用的圖還包括：顯示消息和對(duì)象狀態(tài)的準(zhǔn)確時(shí)間限制的時(shí)間圖；顯示生命周期中比較有趣或復(fù)雜的對(duì)象的各種狀態(tài)的狀態(tài)機(jī)圖；顯示安裝已完成系統(tǒng)的機(jī)器、過(guò)程和部署制品的部署圖；顯示可重用的組件（對(duì)象或子系統(tǒng)）及期接口的組件圖；顯示在某種特定情形下對(duì)象之間發(fā)送的消息的通信圖；顯示使用順序圖活動(dòng)步驟的交互總圖；顯示對(duì)象在聚合或復(fù)合中的相互關(guān)系、顯示接口和協(xié)作的對(duì)象的復(fù)合結(jié)構(gòu)圖等。

常用的UML圖可分靜（態(tài)）圖、動(dòng)（態(tài)）圖兩類(lèi)，靜態(tài)圖主要描繪軟件的靜態(tài)結(jié)構(gòu)，而動(dòng)態(tài)圖主要描繪軟件的動(dòng)態(tài)行為。常用UML動(dòng)態(tài)圖（5個(gè)）包括用例圖，活動(dòng)圖，狀態(tài)機(jī)圖，序列圖，通信圖。而常用UML靜態(tài)圖f4個(gè)）包括類(lèi)圖，包圖，部署圖，構(gòu)件圖。

以上的圖形在很大程度上幫助軟件開(kāi)發(fā)者根據(jù)實(shí)際情況做出正確的需求分析，確定正確的流程建模，降低了開(kāi)發(fā)的周期，使得開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)更加標(biāo)準(zhǔn)化和流程化。這樣一來(lái)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)就不會(huì)因?yàn)樵O(shè)計(jì)者不同、所用程序語(yǔ)言之間的差異，而復(fù)雜化，總體來(lái)說(shuō)UML提供了一種標(biāo)準(zhǔn)化的系統(tǒng)分析模型和流程化的表達(dá)方式。

2UML實(shí)例分析

以下將從買(mǎi)票進(jìn)電影院看電影的流程來(lái)設(shè)計(jì)，進(jìn)一步了解UML在面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的應(yīng)用。更加明確UML五類(lèi)模型圖的作用。

2.1買(mǎi)票流程

買(mǎi)票需要通過(guò)相關(guān)的窗口進(jìn)行購(gòu)票，購(gòu)票方式有以下幾種：通過(guò)相APP網(wǎng)上購(gòu)票，電影院窗口買(mǎi)票，他人贈(zèng)票，等。本文將進(jìn)一步選取電影院窗口買(mǎi)票作為例子進(jìn)行研討，且應(yīng)用用例圖進(jìn)行舉例。

2.2確定系統(tǒng)需求

在電影院窗口買(mǎi)票的例子中，參與者為：影迷、售票員，驗(yàn)票員。影迷根據(jù)廣告或者其余的途徑得到相關(guān)電影的放映時(shí)間，查找到附近的影院及查找合適的看電影時(shí)間。確認(rèn)好后，在窗口前和售貨員詢問(wèn)票的相關(guān)問(wèn)題，影迷付錢(qián)后，在合適的時(shí)間段驗(yàn)票進(jìn)場(chǎng)，驗(yàn)票過(guò)程中需要驗(yàn)票員確認(rèn)無(wú)誤方可入場(chǎng)。

2.3UML應(yīng)用

通過(guò)UML五類(lèi)模型圖分析，由用例圖分析中確定系統(tǒng)的角色，建立模型。在用例圖中，得到與系統(tǒng)交叉的用戶，稱為角色。在此次的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，角色又影迷，售票員，驗(yàn)票員。而在用例中，還有VIP系統(tǒng)，票價(jià)信息查詢系統(tǒng)，票價(jià)打印系統(tǒng)，系統(tǒng)維護(hù)維修系統(tǒng)。適當(dāng)?shù)挠美龍D把相關(guān)的信息聯(lián)系起來(lái)，交叉分析，使得建立模型在開(kāi)發(fā)的過(guò)程中能有效地控制著交叉的軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程，一目了然地確定了每者之間的交叉作用。文章中角色用“0”表示，表示應(yīng)用程序交互關(guān)系的參與者。對(duì)系統(tǒng)的功能進(jìn)行描述的外部功能系統(tǒng)，用橢圓表示。關(guān)聯(lián)中，表示參與者和用例系統(tǒng)功能之間的聯(lián)系，表示由一個(gè)方向另一個(gè)方向傳遞消息和接收消息的相互作用，用箭頭表示。

如圖1進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明：

通過(guò)以上用例模型的分析匯總后，可以得到相關(guān)的信息，運(yùn)用UML的其他圖分析，如靜態(tài)圖，部署圖能進(jìn)一步的確定可視化模型，對(duì)整個(gè)電影院的結(jié)構(gòu)建立模型，得到電影院的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特征。統(tǒng)一建模語(yǔ)言用可視圖來(lái)描述，可以精確的得到各個(gè)模塊之間的相互聯(lián)系，相互之間的銜接作用。根據(jù)UML的配置圖確定物理結(jié)構(gòu)，從而根據(jù)物理結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行后續(xù)的安裝和維護(hù)的活動(dòng)。UML在面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)中的應(yīng)用作用相當(dāng)?shù)拇?，降低了系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的成本和維護(hù)費(fèi)用。

3總結(jié)

科技的快速發(fā)展，人們的需求越來(lái)越多，需要更加復(fù)雜，強(qiáng)大的系統(tǒng)進(jìn)行工作和案例的分析，傳統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)已經(jīng)無(wú)法滿足，而推出的UML具有的迭代增量就能替補(bǔ)傳統(tǒng)程序設(shè)計(jì)的不足。UML通過(guò)建立模塊化，實(shí)現(xiàn)可視化模型，根據(jù)可視化的模型，對(duì)事物進(jìn)行模擬和分析實(shí)物的行為，確保結(jié)果的正確性，通過(guò)每一步的銜接，控制下一步的正確走向，能降低軟件開(kāi)發(fā)巨大的成本，且能起到降低后續(xù)維護(hù)系統(tǒng)費(fèi)用的作用，總的來(lái)說(shuō)，統(tǒng)一建模語(yǔ)言在未來(lái)的發(fā)展中一定會(huì)占有巨大的市場(chǎng)導(dǎo)向。