3.2 UML的组成

UML由3种基本构造模块组成：元素、关系和图，如图3-1所示。

3.2.1 元素

元素是UML模型中重要事物的抽象，包括结构元素、行为元素、分组元素和注释元素。

1.结构元素

结构元素是模型的静态部分，用于描述概念或物理元素，包括类、接口、协作、用例、主动类、组件和节点7种元素。

·类是具有相同属性和操作的一组对象的集合。

·接口是类的对外的、可见的一组操作的集合，它是外界访问类的属性和操作的中介。

·协作定义了对象间一起工作、进行合作的动作。

·用例定义了系统执行的一组操作，即描述了系统的功能需求。

·主动类是对拥有线程并可发起控制活动的对象（往往称为主动对象）的抽象，它是一种特殊的类。

·组件是实实在在地驻留在计算机系统中的工作单元，一般指编写的软件文件，如可执行程序（如.java）。

·节点就是计算机资源，包括带处理器的计算机或其他硬件设备，如一台数据库服务器。

图3-1 UML的组成结构

2.行为元素

行为元素是UML的动态部分，它们是模型中的动词，代表了随时间或空间的变化而变化的行为。行为元素主要有两种：交互和状态机。

·交互是一组对象之间为完成某一任务（如实现某个操作）而进行一系列消息交换的行为。

·状态机是对象为响应事件而经历的一系列状态以及对事件作出响应的行为，包括状态、跃迁、事件等。

3.分组元素

分组元素是模型的组织部分，可以把分组元素看成是一个“盒子”，模型可以在其中被分解，UML里的分组元素只有一种，称为包，结构元素、行为元素甚至分组元素都有可能放在一个包中。

4.注释元素

注释元素是UML模型的解释部分，用来描述、说明和标注模型中的任何元素。注释元素只有一种，称为注解。

3.2.2 关系

关系说明元素之间的相互联系，即事物之间的联系。在面向对象建模中，主要包括5种重要关系：依赖关系、关联关系、泛化关系、聚集关系、实现关系。

3.2.3 图

图是由一组元素和关系组成的连通图，包括用例图、静态图、行为图、交互图和实现图。

1.用例图

从用户角度描述系统功能，并指出各功能的操作者。用例图的主要目的是帮助开发团队以一种可视化的方式来理解系统的功能需求。

2.静态图

静态图包括类图、对象图和包图。

·类图用于描述系统中类的静态结构，包括定义系统中的类，描述类之间的关系以及类的内部结构。类图描述的是一种静态关系，在系统的整个生命周期都有效。

·对象图是类图的实例，几乎使用与类图完全相同的标识。对象图显示类的多个对象实例，而不是实际的类，一个对象图是类图的一个实例。由于对象存在生命周期，因此对象图只能在系统某一时间段存在。

·包图表示了包与包之间的关系，包图描述了系统的分层结构，包括用例包图和类包图，分别用于对复杂的用例图或类图进行分组。

3.行为图

行为图描述系统的动态模型和对象间的交互关系，包括状态图和活动图。

·状态图描述了类的对象所有可能的状态及引起状态转移的事件。通常，状态图可看作是对类图的补充，在实际应用中并不需要为所有的类画状态图，而只需为那些有多个状态、其行为受外界环境的影响并且发生改变的类画状态图。

·活动图描述满足用例要求所要进行的活动以及活动间的约束关系，有利于识别并行活动。

4.交互图

交互图描述对象间的交互关系，包括顺序图和协作图。

·顺序图显示对象之间的动态合作关系，它强调对象之间消息发送的时间顺序，同时显示对象之间的交互。

·协作图描述对象之间的协作关系，与顺序图相似，显示对象间的动态合作关系。除显示信息交换外，协作图还显示对象以及它们之间的关系。

·如果强调时间和顺序，使用顺序图；如果强调上下级关系，则使用协作图。

5.实现图

实现图用于描述系统的物理实现，包括组件图和配置图。

·组件图描述代码部件的物理结构及各部件之间的依赖关系。一个部件可能是一个资源代码部件、一个二进制部件或一个可执行部件，它包含逻辑类或实现类的有关信息。组件图有助于分析和理解部件之间的相互影响程度。

·配置图描述了系统中软硬件的物理体系结构，它可以显示实际的计算机和设备（用节点表示）以及它们之间的连接关系，也可以显示连接的类型及部件之间的依赖性。在节点内部放置可执行部件和对象以显示节点与可执行软件单元的对应关系。