UML–类详解

http://www.ibm.com/developerworks/cn/rational/rationaledge/content/feb05/bell/

基础

如先前所涉及的,类图的目标是显得建模系统的序列。在多数的 UML
模型中这个品种包括:

  • 接口

  • 数据类型

  • 组件

UML
为这么些项目起了一个特另外名字:“分类器”。平时地,你可以把分类器当做类,但在技术上,分类器是更加常见的术语,它依旧引用上边的其它三系列型为好。

类名

类的 UML 表示是一个长方形,垂直地分成两个区,如图 1
所示。顶部区域展现类的名字。中间的区域列出类的习性。底部的区域列出类的操作。当在一个类图上画一个类元素时,你必须要有下面的区域,上面的二个区域是可选拔的(当图描述仅仅用于体现分类器间关系的高层细节时,下边的五个区域是不必要的)。图
1 来得一个航道班机咋样作为 UML
类建模。正如我辈所能见到的,名字是 Flight,大家得以在中等区域来看Flight类的3个特性:flightNumber,departure提姆e

flightDuration。在底层区域中咱们可以看到Flight类有五个操作:delayFlight
和 getArrival提姆(Tim)e。

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图 1: Flight类的类图

类属性列表

类的属性节(中部区域)在分隔线上列出每一个类的特性。属性节是可挑选的,假使一用它,就富含类的列表显示的各类属性。该线用如下格式:

name : attribute type
flightNumber : Integer

延续我们的Flight类的事例,我们得以拔取性能类型信息来讲述类的性能,如表 1
所示。

表 1:具有关联类型的Flight类的特性名字

属性名称 属性类型
flightNumber Integer
departureTime Date
flightDuration Minutes

在事情类图中,属性类型一般与单位符合,这对于图的也许读者是有含义的(例如,分钟,先令,等等)。但是,用于转移代码的类图,要求类的性质类型必须界定在由程序语言提供的花色之中,或带有于在系统中落实的、模型的档次之中。

在类图上呈现所有默认值的特定属性,有时是行得通的(例如,在银行账户应用程序中,一个新的银行账户会以零为初叶值)。UML
规范允许在属性列表节中,通过利用如下的符号作为默认值的标识:

name : attribute type = default value

比方来说:

balance : Dollars = 0

呈现属性默认值是可挑选的;图 2
呈现一个银行账户类具有一个名为 balance的品种,它的默认值为0。

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图 2:彰显默认为0新币的balance属性值的银行账户类图。

类操作列表

类操作记录在类图长方形的第六个(最低的)区域中,它也是可挑选的。和属性一样,类的操作以列表格式突显,每个操作在它和谐线上。操作使用下列记号表现:

    name(parameter list) : type of value returned

下面的表 2 中Flight类操作的炫耀。

表 2:从图 2 炫耀的Flight类的操作

操作名称 返回参数 值类型
delayFlight
Name Type
numberOfMinutes Minutes
N/A
getArrivalTime N/A Date

图3显得,delayFlight 操作有一个Minutes类型的输入参数 —
numberOfMinutes。可是,delayFlight
操作没有重临值。 1 当一个操作有参数时,参数被放在操作的括号内;每个参数都利用这样的格式:“参数名:参数类型”。

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图 3:Flight类操作参数,包括可挑选的“in”标识。

当文档化操作参数时,你可能应用一个可选用的指示器,以显示参数到操作的输入参数、或输出参数。这一个可采纳的指示器以“in”或“out”现身,如图3中的操作区域所示。一般的话,除非将使用一种早期的次序编程语言,如Fortran
,这一个指示器可能会所有协助,否则它们是不必要的。然则,在
C++和Java中,所有的参数是“in”参数,而且按照UML规范,既然“in”是参数的默认类型,大多数人将会遗漏输入/输出指示器。

继承

在面向对象的规划中一个异常重要的概念,继承,指的是一个类(子类)继承此外的一个类(超类)的一律功效,并追加它自己的新效能(一个非技术性的比方,想象自己继续了自家姑姑的一般的音乐力量,可是在自身的家里,我是唯一一个玩电吉他的人)的力量。为了在一个类图上建模继承,从子类(要持续行为的类)拉出一条闭合的,单键头(或三角形)的实线指向超类。考虑银行账户的品种:图
4 呈现 CheckingAccount 和 SavingsAccount 类怎么着从 BankAccount
类继承而来。

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图 4: 继承通过指向超类的一条闭合的,单箭头的实线表示。

在图 4 中,继承关系由各样超类的独门的线画出,这是在IBM Rational
罗斯(Rose)和IBM Rational
XDE中应用的主意。然则,有一种叫做 树标记的备选模式可以画出继承关系。当存在三个或更多子类时,如图
4 中所示,除了继续线象树枝一样混在一起外,你可以利用树形记号。图 5
是重绘的与图 4 一样的接轨,不过这一次运用了树形记号。

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图 5: 一个应用树形记号的连续实例

抽象类及操作 
精心的读者会注意到,在图 4 和 图5
中的图中,类名BankAccount和withdrawal操作使用斜体。这意味,BankAccount
类是一个抽象类,而withdrawal方法是抽象的操作。换句话说,BankAccount
类使用withdrawal规定抽象操作,并且CheckingAccount 和 SavingsAccount
多少个子类都分别地履行它们分别版本的操作。

可是,超类(父类)不必然尽管抽象类。标准类作为超类是正规的。

关联 
当你系统建模时,特定的靶子间将会互相关系,而且这么些关乎本身需要被清晰地建模。有五种关系。在这一片段中,我将会谈谈它们中的五个– 双向的涉及和单向的关联,而且我将会在Beyond the
basics
一部分研讨剩下的两种关系类型。请留心,关于什么时候该利用每类别型涉及的事无巨细座谈,不属于本文的范围。相反的,我将会把关键集中在每种关系的用处,并证实什么在类图上画出涉嫌。

双向(标准)的关联 
关系是五个类间的过渡。关联总是被假定是双向的;这表示,多少个类互相通晓它们间的牵连,除非您限定一些别样门类的关系。回顾一下Flight
的事例,图 6 呈现了在Flight类和Plane类之间的一个专业项目标涉及。

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图 6:在一个Flight类和Plane类之间的双向关联的实例

一个双向关联用多少个类间的实线表示。在线的任一端,你放置一个角色名和多重值。图
6
呈现Flight与一个一定的Plane相关联,而且Flight类知道这么些涉及。因为角色名以Plane类表示,所以Plane承担关联中的“assignedPlane”角色。紧接于Plane类前面的多重值描述0…1象征,当一个Flight实体存在时,可以有一个或从不Plane与之提到(也就是,Plane可能还从未被分配)。图
6
也显示Plane知道它与Flight类的关联。在这多少个关系中,Flight承担“assignedFlights”角色;图
6
的图告诉我们,Plane实体可以不与flight关联(例如,它是一架全新的飞机)或与从不上限的flight(例如,一架已经当兵5年的飞机)关联。

出于对这一个在事关尾部可能出现的多重值描述感到困惑,下边的表3列出了有的多重值及它们含义的事例。

表 3: 多重值和它们的代表

想必的多重值描述

表示

含义

0..1

0个或1个

1

只能1个

0..*

0个或三个

*

0个或五个

1..*

1个或本人个

3

只能3个

0..5

0到5个

5..15

5到15个

单向关系 
在一个单向关系中,多个类是息息相关的,不过唯有一个类知道这种联系的留存。图 7
显示单向关系的透支财务报告的一个实例。

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图 7: 单向关系一个实例:OverdrawnAccountsReport 类 BankAccount 类,而
BankAccount 类则对事关一无所知。

一个单方面的涉嫌,表示为一条带有指向已知类的开放箭头(不倒闭的箭头或三角形,用于标志继承)的实线。如同标准提到,单向关系包括一个角色名和一个多重值描述,不过与正统的双向关联不同的时,单向关系只含有已知类的角色名和多重值描述。在图
7 中的例子中,OverdrawnAccountsReport 知道 BankAccount 类,而且知道
BankAccount
类扮演“overdrawnAccounts”的角色。然则,和规范提到不同,BankAccount
类并不知道它与 OverdrawnAccountsReport
相关联。 2

软件包 
不可防止,假如您正在为一个大的连串或大的事体领域建模,在你的模型旅长会有成千上万例外的分类器。管理所有的类将是一件令人生畏的天职;所以,UML
提供一个名为 软件包的团伙元素。软件包使建模者可以协会模型分类器到名字空间中,那有些象文件系统中的文件夹。把一个序列分为几个软件包使系统成为容易通晓,尤其是在各种软件包都表现系统的一个一定部分时。 3

在图中存在二种艺术表示软件包。并不曾规则要求选拔哪个种类标志,除了用你个人的论断:哪一类更有益于阅读你画的类图。几种办法都是由一个较小的长方形(用于固定)嵌套在一个大的长方形中初露的,如图
8 所示。可是建模者必须决定包的成员咋样表示,如下:

  • 假如建模者决定在大长方形中显示软件包的分子,则拥有的那一个成员 4 亟待被放置在长方形里面。此外,所有软件包的名字需要放在软件包的较小长方形之内(如图
    8 的显得)。

  • 若果建模者决定在大的长方形之外显示软件包成员,则持有将会在图上显示的积极分子都亟待被安放长方形之外。为了显示属于软件包的分类器属于,从各种分类器画一条线到个中有加号的圆圆,那个圆周粘附在软件包之上(图9)。

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图 8:在软件包的长方形内呈现软件包成员的软件包元素例子

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图 9:一个由此连接线表现软件包成员的软件包例子

刺探基础首要性

在 UML 2
中,通晓类图的底蕴更为紧要。这是因为类图为拥有的此外社团图提供基本的构建块。如组件或对象图(仅仅是举了些例子)。


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跨越基础

到此结束,我早已介绍了类图的底蕴,不过请继续往下读!在下边的部分中,我将会引导您到您会接纳的类图的更重要的地方。这个包括UML
2 规范中的接口,此外的二种关系类型,可见性和另外补给。

接口 
在本文的后边,我提出您以类来考虑分类器。事实上,分类器是一个一发相似的概念,它概括数据类型和接口。

至于什么日期、以及怎么样快速地在系统结构图中使用数据类型和接口的完好钻探,不在本文的座谈范围之内。既然这样,我干什么要在这边提及数据类型和接口呢?你恐怕想在结构图上效仿这些分类器类型,在这么些时候,使用正确的标记来表示,或者至少知道这多少个分类器类型是重点的。不得法地绘制这么些分类器,很有可能将使您的布局图读者觉得混乱,未来的系统将不可以适应需求。

一个类和一个接口不同:一个类可以有它造型的实际实例,可是一个接口必须至少有一个类来促成它。在
UML 2
中,一个接口被认为是类建模元素的特殊化。由此,接口就象类这样绘制,但是长方形的顶部区域也有文件“interface”,如图
10
所示。 5

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图 10:Professor类和Student类实现Person接口的类图实例

在图 10
中展现的图中,Professor和Student类都实现了Person的接口,但并不从它延续。大家通晓这点是由于下面六个原因:1)
Person对象作为接口被定义 —
它在对象的名字区域中有“interface”文本,而且大家看看由于Professor和Student对象按照画类对象的规则(在它们的名字区域中绝非额外的分类器文本)标示,所以它们是 对象。
2) 我们知晓继承在这边没有被呈现,因为与带箭头的线是点线而不是实线。如图
10
所示,一条带有闭合的单向箭头的 线意味着实现(或施行);正如我们在图
4 中所见到的,一条带有闭合单向箭头的线意味着继续。

更多的关系 
在上头,我谈谈了双向关联和单向关系。现在,我将会介绍剩下的三体系型的关系。

关联类 
在关乎建模中,存在部分动静下,你需要包括其余类,因为它富含了关于关联的有价值的消息。对于这种景观,你会使用 关联类 来绑定你的核心关系。关联类和一般类一样表示。不同的是,主类和关联类之间用一条相交的点线连接。图
11 展现一个航空工业实例的关联类。

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图 11:扩展关联类 MileageCredit

在图 11 中显得的类图中,在Flight类和 FrequentFlyer
类之间的涉嫌,爆发了名为
MileageCredit的涉嫌类。这象征当Flight类的一个实例关联到 FrequentFlyer
类的一个实例时,将会生出 MileageCredit 类的一个实例。

聚合 
聚拢是一种特别类型的涉及,用于描述“总体到有些”的关联。在主旨的集合关系中, 部分类 的生命周期独立于 整体类 的生命周期。

比喻来说,我们得以设想, 是一个整体实体,而 车轮 轮胎是整辆车的一有的。轮胎可以在交待到车时的前多少个星期被制作,并放置于仓库中。在这一个实例中,Wheel类实例清楚地单独地Car类实例而存在。可是,有些状况下, 部分 类的生命周期并  独立于 整体 类的生命周期

这称之为合成聚合。举例来说,考虑公司与部门的涉嫌。 商厦和机关 都建模成类,在商家存在此前,部门不可以存在。那里Department类的实例依赖于Company类的实例而存在。

让我们更进一步琢磨基本聚合和构成聚合。

骨干聚合 
有成团关系的涉及提议,某个类是其它某个类的一片段。在一个成团关系中,子类实例可以比父类存在更长的时间。为了展现一个凑合关系,你画一条从父类到部分类的实线,并在父类的涉及末端画一个未填充棱形。图
12 呈现车和轮胎间的会聚关系的事例。

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图 12: 一个聚集关联的例证

组成聚合 
重组聚合关系是会合关系的另一种形式,可是子类实例的生命周期倚重于父类实例的生命周期。在图13中,显示了Company类和Department类之间的结合关系,注意组合关系如聚合关系一样绘制,但是这一次菱形是被填充的。

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图 13: 一个重组关系的例子

在图 13
中的关系建模中,一个Company类实例至少总有一个Department类实例。因为涉及是结合关系,当Company实例被移除/销毁时,Department实例也将活动地被移除/销毁。组合聚合的另一个重点功效是局部类只好与父类的实例相关(举例来说,大家例子中的Company类)。

反射关联 
目前我们早就商量了具有的涉嫌类型。就如你也许注意到的,我们的保有例子已经显得了两个不同类之间的关系。不过,类也足以动用反射关联与它自己相关联。起初,这可能没有意义,但是切记,类是空洞的。图
14 呈现一个Employee类怎么着通过manager /
manages角色与它自己有关。当一个类关联到它自己时,这并不意味着类的实例与它自身有关,而是类的一个实例与类的另一个实例相关。

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图 14:一个反光关联关系的实例

图 14
描绘的关联表达一个Employee实例可能是此外一个Employee实例的经营。不过,因为“manages”的涉嫌角色有
0..*的多重性描述;一个雇员可能不受任何其他雇员管理。

可见性 
在面向对象的筹划中,存在属性及操作可见性的记号。UML
识别四体系型的可见性:public,protected,private及package。

UML
规范并不要求性能及操作可见性必须出示在类图上,不过它要求为各种属性及操作定义可见性。为了在类图上的显得可见性,放置可见性标志于属性或操作的名字在此以前。就算UML 指定四种可见性类型,不过事实上的编程语言可能扩张额外的可见性,或不襄助UML 定义的可见性。表4突显了 UML 协助的可见性类型的不等标志。

表 4:UML 协助的可见性类型的标志

标志 可见性类型
+ Public
# Protected
Private
~ Package

前几天,让大家看一个类,以阐明属性及操作的可见性类型。在图 15
中,所有的性质及操作都是public,除了 updateBalance 操作。updateBalance
操作是protected。

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图 15:一个 BankAccount 类表明它的属性及操作的可见性


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UML
2 补充

既是我们早就覆盖了根基和高档主题,我们将掩盖一些由UML 1.
x增添的类图的新标志。

实例 
当一个系统结构建模时,突显例子类实例有时候是行得通的。为了这种社团建模,UML
2
提供 实例规范 元素,它显得在系统中拔取例子(或具体)实例的值得注意的音信。

实例的号子和类一样,可是代表顶端区域中仅局部类名,它的名字是通过拼接的:

Instance Name : Class Name

比喻来说:

Donald : Person

因为体现实例的目标是显得值得注意的或有关的音讯,没必要在您的模型中富含全部实体性质及操作。相反地,仅仅突显感兴趣的习性及其值是截然适用的。如图16所讲述。

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图 16:Plane类的一个实例例子(只体现感兴趣的属性值)

只是,仅仅突显有些实例而从不它们的关联不太实用;因而,UML 2
也允许在实体层的关系/关联建模。绘制关联与一般的类关系的平整平等,除了在建模关联时有一个外加的要求。附加的限制是,关联关系必须与类图的关系相平等,而且涉嫌的角色名字也非得与类图相平等。它的一个事例突显于图
17 中。在这多少个事例中,实例是图 6 中类图的例子实例。

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图 17:图 6 中用实例代替类的例子

图 17
有Flight类的二个实例,因为类图提出了在Plane类和Flight类之间的涉嫌是 0或多。由此,大家的事例给出了多少个与NX0337
Plane实例相关的Flight实例。

角色 
建模类的实例有时比期望的一发详细。有时,你可能独自想要在一个较多的貌似层次做类关系的模子。在这种景观下,你应当使用 角色 记号。角色记号类似于实例记号。为了建立类的角色模型,你画一个方格,并在里头放置类的角色名及类名,作为实体记号,可是在这景观你不可能加下划线。图
18 呈现一个由图 14 中图描述的雇员类扮演的角色实例。在图 18
中,大家可以认为,虽然雇员类与它自己有关,关系真的是关于雇员之间扮演总经理及社团成员的角色。

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图 18:一个类图彰显图14中扮演不同角色的类

留神,你不可能在纯粹类图中做类角色的建模,即使图
18显得你可以这样做。为了利用角色记号,你将会需要接纳下面研究的内部结构记号。

香港澳门葡京网址,里面的结构 
UML 2
结构图的更有效的功效之一是新的内部结构记号。它同意你来得一个类或此外的一个分类器怎么着在其中整合。这在
UML 1. x
中是不容许的,因为记号限制你不得不突显一个类所持有的集合关系。现在,在 UML
2 中,内部的结构记号让你更了然地体现类的一一部分怎么样保持关系。

让我们看一个实例。在图 18
中我们有一个类图以表现一个Plane类如何由五个引擎和两个控制软件对象组成。从这一个图中省略的东西是呈现关于飞机部件如何被装配的一部分信息。从图
18
的图,你不可以表明,是每个控制软件对象说了算多个引擎,依旧一个控制软件对象说了算两个引擎,而另一个说了算一个引擎。

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图 19: 只呈现对象期间涉及的类图

绘制类的内在结构将会立异这种气象。开端时,你通过用二个区域画一个方格。最上边的区域包含类名字,而较低的区域包含类的内部结构,显示在它们父类中承担不同角色的局部类,角色中的每个部分类也涉嫌到另外类。图
19 显示了Plane类的内部结构;注意内部结构咋样澄清混乱性。

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图 20:Plane类的内部结构例子。

在图 20 中Plane有几个ControlSoftware 对象,而且每个控制二个引擎。在图左侧上的
ControlSoftware(control1)控制引擎 1 和 2 。在图左边的
ControlSoftware(control2)控制引擎 3 和 4 。 

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