uml建模对于软件系统开发的作用（从UML统一建模语言）

UML（统一建模语言）是非专利的第三代建模和规约语言，是一种开放的方法，用于说明、可视化、构建和编写一个正在开发的、面向对象的、软件密集系统的制品的开放方法。UML展现了一系列最佳工程实践，这些最佳实践在对大规模，复杂系统进行建模方面，特别是在软件架构层次已经被验证有效。

UML可用于计算机软件系统的分析和设计，在分析方面，主要提供了用例图；在设计方面，则提供了丰富的建模语言，如：活动图、时序图、状态图、类图。笔者认为，一般的信息管理系统(B/S)和应用软件(C/S)开发，只需要掌握这五种建模语言即可。当然，技不压身，如测试和运维阶段，还需要包图、组件图或部署图，掌握了只是锦上添花。

软件系统分析和设计是有关软件整体结构与组件的抽象描述，用于指导大型软件系统各个方面的设计。软件系统分析和设计会包括软件组件、组件之间的关系，组件特性以及组件间关系的特性。软件架构可以和建筑物的架构相比拟。软件系统分析和设计是构建计算机软件，开发系统以及计划进行的基础，可以列出开发团队需要完成的任务。

软件系统立项首先要进行可行性研究，只有通过了市场分析、技术分析、财务分析等，此篇文章才有意义。软件系统分析一般由产品经理和客户、用户进行沟通，只谈需求，不涉及技术上的问题。在产品的整个功能详情确定之后，UML用例图便派上用场，团队设计出用例图纸后，交由用户、客户确认后才生效。这个过程要进行反复的交涉、修改、再确认，只有最终敲定后，用例图才能传递给设计过程使用。

软件系统设计一般由项目经理牵头开展，通过用例图，项目经理和产品经理进行下一步规划。这时整个设计团队都需要讨论将用例图细化、精化、转化为活动图。活动图类似于面向过程的流程图，但其泳道却体现了面向对象设计的思想。

软件系统分析、设计与UML密切相关，且各建模语言有先后次序，先出炉用例图和活动图，然后依次为时序图（、状态图）和类图。时序图主要包括对象、消息和生命线，上面一排的矩形便是对象，消息一般为对象调用的方法，生命线代表对象存在的时间。因此，在对象存在时间里，每一次方法调用，都向另一个对象发送消息。返回结果由虚线反向指向表示。

状态图依据项目确定是否需要建模，每个场景只有一个开始状态，可有多个结束状态。事件触发状态的转移，在OA（办公自动化系统）的工作流模型中可使用状态图来清晰地表达设计思想。

类图是在后期确立的，有了上面几个图，可确立对象和对象的属性。有了时序图和状态图的调用和转移关系，可确立对象的方法和对象之间的关系。

UML 详述

用例图

用例图是用户与系统交互的最简表示形式，展现了用户和与他相关的用例之间的关系。通过用例图，人们可以获知系统不同种类的用户和用例。

参与者：角色，系统的用户；

系统边界：确定系统的范围，边界是一个方框，用例在边界内，参与者在边界外；

用例：系统提供的服务；

关联：参与者与用例间的关系。

用例描述

用例图没有描述系统行为的细节，所以需要以书面文档的形式对用例进行描述。至少包括：

名称：与用例图中的名称保持一致；

标识符：用例的代码或编号；

基本操作流程：描述各项工作都正常进行时用例的工作方式；

可选操作流程：很少使用、异常情况、发出错误的情况。

另外还能包括：用例概述、范围、参与者、前置条件、后置条件、子事件流、规则与约束等。

用例图中的各种关系

参与者与用例间的关联关系：参与者与用例之间的通信，也成为关联或通信关系。

用例与用例之间的关系：包含关系、扩展关系、泛化关系。

包含关系

包含关系描述的是一个用例需要某种功能，而该功能被另外一个用例定义，那么在用例的执行过程中，就可以调用已经定义好的用例。表示符号：<<include>>

扩展关系

用一个用例（可选）扩展另一个用例（基本例）的功能，将一些常规的动作放在一个基本用例中，将可选的或只在特定条件下才执行的动作放在它的扩展用例中。表示符号：<<extend>>。

泛化关系

子用例继承了父用例所有的结构、行为和关系，是父用例的一种特殊形式。

活动图

活动图是工作流的图形化表示。活动图主要由活动和动作构成，也可以支持分支选择、迭代、并行。在 UML 中，活动图主要用于为计算性和组织性过程（即工作流）建模，相关活动之间的数据流也在其覆盖范围之内。活动图主要是用来说明控制流，不过也可以显示数据在各数据储存之间的流动。

• 圆角矩形：表示“动作”；
• 菱形：表示“决策”；
• 粗实线：表示并行（并发性）活动的开始（分离）和结束（汇合）；
• 黑圆：工作流的开始（初始节点）；
• 黑圈套住的黑圆：工作流的结束（结束节点）。

时序图

时序图，亦称为循序图、序列图，是一种UML行为图。描述对象在时间序列中的交叉作用。时序图会描绘在此情境下有关的对象，以及此对象和其他对象交换消息的顺序。时序图一般和待开发系统逻辑视图上，用例的实现有关。时序图有时也称为事件图或事件情境。

四大主要元素：

• 对象（Object）
• 生命线（Lifeline）
• 消息（Message）
• 控制焦点（Activation）

状态图

状态图是有限状态自动机的图形表示。另一种可能的表示是状态转移表。

• 状态Q
• 输入符号Σ
• 输出符号Z
• 边δ
• 开始状态q0
• 接受状态F

类图

类图是软件工程的统一建模语言一种静态结构图，该图描述了系统的类集合，类的属性和类之间的关系。

• 最上面是类名称
• 中间部分包含类的属性
• 底部部分包含类的方法

Public

-Private

#Protection (对子类可见)

~Package (对包内其它成员可见)

类之间关系：

泛化、实现、依赖、关联、聚合、组合

很多软件开发团队都使用UML来进行产品、项目的分析和设计。当然，不同环境、不同条件使用的方法和模式不同。毋庸置疑的是，UML已成为软件行业的一个标准，很大程度上提升了软件团队的开发速度，规范了开发流程，也防范了软件危机。不论是开发什么软件系统，不论是使用哪种开发模型，UML都指引着团队循序渐进地向前推动，最终高效、高质量、安全可控地完成系统。

参考文献：

1. https://zh.wikipedia.org/zh/统一建模语言

2. https://zh.m.wikipedia.org/zh/软件架构

3. https://zh.m.wikipedia.org/zh-hans/用例图

4. https://www.jianshu.com/p/3cde67aed8e9

5. https://zh.m.wikipedia.org/zh-hans/活动图

6. https://zh.m.wikipedia.org/zh-hans/状态图

7. https://wiki.kfd.me/zh-cn/類別圖

8. https://blog.csdn.net/sinat_39809957/article/details/124856191

文章来源 ｜ 微信公众号“计算机软件技术研究中心” 朱阿雄

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