软件工程 - 第七章：UML - 《计算机专业课笔记》

软件需求的基本概念
UML的基本概念
UML的图和模型元素
UML的关系
- 关联关系和泛化关系
- 💡依赖关系

使用**💡**标记的是期末考点！

软件需求的基本概念

UML的基本概念

UML是一种统一建模语言，通过图形化的表示机制进行面向对象分析和设计。由如下四个部分构成：

视图
图
模型元素
通用机制

UML的特点如下：

统一标准
实现和过程的独立性
可视化
易学易用性
面向对象特征
可编程性

UML的图和模型元素

💡用例图

用例图是由参与者、用例和它们之间的关系共同构成的，是一种用于描述系统功能的图。用例图的图形元素介绍如下：

参与者

参与者指的不仅是系统的用户，实际上反之软件系统外部的、所有与系统交互的角色，（比如用户，再比如系统的管理员）。参与者可以是人，也可以是与系统进行信息交换的其他外部系统。

用例

用例是对一组动作序列的抽象描述，系统执行这些抽象序列，产生相应的结果，这些结果要么反馈给用户，要么反馈给其他用例作为参数。
用例通常用**椭圆**表示，有如下特点：

用例是从参与者角度出来描述系统功能的
用例粒度由需求分析人员确定，只要能清楚地表示用户功能即可（等于用例没有标准答案）
用例不描述多个用例在操作上、时间上的执行顺序
一个用例对应用户的一个具体功能目标

举个例子，比如一个网站，对于用户来说有一个搜索功能，这个功能可能包含了多个动作，比如：

获取搜索的关键词
查询数据库
匹配相应的关键词
获取相应数据库内容
返回内容给用户

这五个动作集合就是一个用例。

系统边界

系统边界用划分系统的内部功能和外部参与者，使用矩形框进行表示。在没有歧义的情况下，系统框可以省略。

关系

用例和用例之间的关系有如下几种：

**<<uses>>**：使用关系，表示参与者对用例的操作，一般都可以省略。
**<<include>>**：包含关系，表示一个用例的行为包含了另一个用例的行为，前者一般称为基本用例，后者一般称为扩展用例。
**<<extend>>**：扩展关系，表示一个用例对于另一个用例的补充，不影响基本用例的独立性。
**泛化关系**：一般表示参与者和参与者之间或者用例和用例之间的继承关系。
举个例子

💡类图
类图用于描述类的属性，方法，类和类之间的关系。类的内部结构包含如下：

**类名**：类名是对象集合的名称。
**可见性**：定义了对象对类的属性和方法的访问权限
- public：公有修饰符，类图中使用+表示
- private：私有修饰符，类图中使用-表示
- protect：保护修饰符，类图中使用#表示
- 一般情况下只会使用前两种，属性一般都是私有，方法一般都是公有
属性：值能体现整体对象特征的集合
- 在UML中表示为：**[可见性] 属性名 [:类名] [=初始值]**
- 例如：- str：char* = null，表明有一个**私有**的**char***类型的名字叫**str**的属性，其初始值为null
方法：为类提供的服务，体现类的功能
- 在UML中表示为：**[可见性] 方法名 ([参数列表]) [:返回值类型]**
- 例如：+Find(char):int表示的就是一个**公有**的，方法名为Find，参数为char，返回值为int类型的方法

整体举例如下：
C++代码

class String{
    private:
        char* str;
        unsigned size;
    public:
        String(){str=NULL;size=0;}
        String Strcpy(String);
        int Find(char);
};

String(){str=NULL;size=0;}用于赋初始值。

UML显示
第七章：UML - 图2

包图

包图是对UML中用例图、类图、UML关系等模型元素的封装。看图就可以理解：
C++语言

namespace System{
    namespace Windows{
        namespace UI{
        class Button{...};
        class RichText{...};
        class TextBox{...};
        class CheckBox{...};
        }        
    }
}

这里实际对应的包名就是System.Windows.UI

UML包图
包和包之间同样存在关系：

依赖关系：一个包需要引入另一个包的输出信息
泛华关系：一个包需要继承另一个包

例如：
第七章：UML - 图3

💡状态图

第二章：软件需求工程

💡活动图

活动图主要用于描述用例或者场景的活动顺序。描述一个活动到另一个活动的控制流。
其中包含以下的几个主要的组成部分：

起点：黑色实心圆表示
终点：黑色实心圆外包含一个小圆
对象：指的是触发活动的对象
活动约束：也就是触发活动的先决条件
控制流：使用带箭头的线表示
分支：使用菱形表示，一般用于做条件判断
并发：并发的图形元素用一条加粗的横线表示
异常处理：使用折现表示
泳道：把不同对象分割开来的线

举个例子：

顾客购买多项货物的时候，需要填写货物清单。销售部门生成订单并确认之后，提交给仓库进行配货，顾客同时付款。如果清单上的货物有缺货，那么仓库会补货。如果仓库有货，并且顾客已经付款，仓库会根据顾客的地址进行发货，如果地址错误，顾客确定地址后重新发货。

重点都已经标出，对应的活动图如下：
第七章：UML - 图4

UML的关系

关联关系和泛化关系

不重要，看下面的文档了解即可。
UML类图几种关系的总结

💡依赖关系

依赖关系用于描述有较强关联的，多个事物之间的联系。这里重点需要介绍的是友元依赖关系。
友元关系最重要的点在于：一个类的对象或者成员方法能访问另一个类的私有部分成员。
举个例子：
C++语言

class Line{
    private: Point P;
    public:void Draw(){
        P.x=1;
        P.y=2;
    }
}

class Point{
    private: double x,y;
    public: friend Line;
}

“友元”的依赖关系
第七章：UML - 图5
上面这个例子中，Line就是Point的友元类。在Line类的方法中，可以直接调用P的私有属性x和y。同时Line类需要依赖于Point才能存在。

第七章：UML