UML建模技术

什么是UML

什么是UML建模

什么是UML建模技术

UML建模技术主要组成部分

UML建模技术的要点

用UML建模需要注意的问题

什么是UML

UML是面向对象开发中一种通用的图形化建模语言，它定义良好、易于表达、功能强大且普遍适用。面向对象的分析主要在加强对问题空间和系统任务的理解、改进各方交流、与需求保持一致和支持软件重用等4个方面表现出比其他系统分析方法更好的能力，成为主流的系统分析方法。UML的出现既统一了Booch、OMT、OOSE，以及其他方法，又统一了面向对象方法中使用的符号，并且在提出后不久就被OMG接纳为其标准之一。从而改变了数十种面向对象的建模语言相互独立且各有千秋的局面，使得面向对象的分析技术有了空前发展。它本身成为现代软件工程环境中对象分析和设计的重要工具，被视为面向对象技术的重要成果之一。

什么是UML建模

UML建模，就是用模型元素来组建整个系统的模型，模型元素包括系统中的类、类和类之间的关联、类的实例相互配合实现系统的动态行为等。UML提供了多种图形可视化描述模型元素，同一个模型元素可能会出现在多个图中对应多个图形元素，人们可以从多个视图来考察模型。UML建模主要分为结构建模、动态建模和模型管理建模3个方面，第1个方面是从系统的内部结构和静态角度来描述系统的，在静态视图、用例视图、实施视图和配置视图中适用，采用了类图、用例图、组件图和配置图等图形。例如类图用于描述系统中各类的内部结构（类的属性和操作）及相互间的关联、聚合和依赖等关系，包图用于描述系统的分层结构等；第2个方面是从系统中对象的动态行为和组成对象间的相互作用、消息传递来描述系统的，在状态机视图、活动视图和交互视图中适用，采用了状态机图、活动图、顺序图和合作图等图形，例如状态机图用于一个系统或对象从产生到结束或从构造到清除所处的一系列不同的状态；第3个方面描述如何将模型自身组织到高层单元，在模型管理视图中适用，采用的图形是类图。建模的工作集中在前两方面，而且并非所有图形元素都适用或需要采用。

什么是UML建模技术

UML建模技术就是用模型元素来组建整个系统的模型，模型元素包括系统中的类、类和类之间的关联、类的实例相互配合实现系统的动态行为等。UML提供了多种图形可视化描述模型元素，同一个模型元素可能会出现在多个图中对应多个图形元素，人们可以从多个视图来考察模型。

UML建模技术主要组成部分

UML建模技术主要分为结构建模、动态建模和模型管理建模3个方面：

第1个方面是从系统的内部结构和静态角度来描述系统的，在静态视图、用例视图、实施视图和配置视图中适用，采用了类图、用例图、组件图和配置图等图形。例如类图用于描述系统中各类的内部结构（类的属性和操作）及相互间的关联、聚合和依赖等关系，包图用于描述系统的分层结构等；

第2个方面是从系统中对象的动态行为和组成对象间的相互作用、消息传递来描述系统的，在状态机视图、活动视图和交互视图中适用，采用了状态机图、活动图、顺序图和合作图等图形，例如状态机图用于一个系统或对象从产生到结束或从构造到清除所处的一系列不同的状态；

第3个方面描述如何将模型自身组织到高层单元，在模型管理视图中适用，采用的图形是类图。建模的工作集中在前两方面，而且并非所有图形元素都适用或需要采用。

在嵌入式软件开发中，面向对象技术内在支持了对系统的抽象、分层及复用技术，能够很好地控制系统的复杂性，也逐渐广泛应用。实时UML语言是在嵌入式开发中适用的建模语言。目前有许多功能强大UML建模工具，有些工具在引入或加强嵌入式实时系统应用领域的功能，例如Rose RealTime和Rhapsody。

UML建模技术的要点

一、UML建模技术的特性与发展现状

UML是Unified Modeling Language(统一建模语言)

1、已进入全面应用阶段的事实标准

2、应用领域正在逐渐扩展，包括嵌入式系统建模、业务建模、流程建模等多个领域

3、成为“产生式编程”的重要支持技术：MDA、可执行UML等

二、UML建模技术的目的与原则

1、帮助我们按照实际情况或按我们需要的样式对系统进行可视化;提供一种详细说明系统的结构或行为的方法;给出一个指导系统构造的模板;对我们所做出的决策进行文档化。

2、仅当需要模型时，才构建它。

3、选择要创建什么模型对如何动手解决问题和如何形成解决方案有着意义深远的影响;每一种模型可以在不同的精度级别上表示;最好的模型是与现实相联系的;单个模型是不充分的。对每个重要的系统最好用一组几乎独立的模型去处理。

三、谁应该使用UML建模技术

1、业务建模：以领域专家为主，需求分析人员是主力，系统分析员、架构师可参与

2、需求模型：以需求分析人员为主，系统分析员是主力，领域专家提供指导，架构师和资深开发人员参与

3、设计模型：高层设计模型以架构师为主，系统分析员从需求方面提供支持，资深开发人员从技术实现方面提供支持。详细设计模型则以资深开发人员为主，架构师提供指导。

4、实现模型：以资深开发人员(设计人员)为主，架构师提供总体指导。

5、数据库模型：以数据库开发人员为主，架构师提供指导，资深开发人员(设计人员)予以配合。

用UML建模需要注意的问题

用UML建模时，对软件开发过程是有要求的，必须是用例驱动，以架构为中心，迭代和递增的开发，如果软件开发组织的软件开发过程不能满足这三点要求，那么UML的使用效果就会大打折扣，下面详细论述：

一、用例驱动

用例驱动意味着为系统定义的用例是整个开发过程的基础。

用例在多个核心工作流程中都发挥了作用。

1、用例的概念可用来表示业务流程，我们称这种用例的变体为“业务用例”。

2、用例模型是需求工作流程的输出结果。在这一早期流程中，需要通过用例来建立用户希望系统完成的任务的模型。这样，用例构成了一个重要的基本概念，客户和系统开发人员都必须认可这个概念。

3、在分析设计中，用例是在设计模型中实现的。您需要生成用例实现来说明在设计模型中如何通过对象的交互来执行用例。此模型根据设计对象来说明所实施系统的各个组成部分，以及这些部分如何通过相互作用来执行用例。

4、在实施阶段，设计模型就是实施的规约。由于用例是设计模型的基础，所以用例需通过设计类来实施。

5、在测试期间，用例是确定测试用例和测试过程的基础。也就是说，通过执行每一个用例来核实系统。

6、在项目管理过程中，用例被用来作为计划迭代式开发的基础。

7、在部署工作流程中，它们构成用户手册阐述内容的基础。用例也可用来确定产品构件如何排列组合。例如，客户可通过将用例进行某种组合来配置一个系统。

二、以架构为中心

使用UML建模时要以架构为中心，构架之所以重要，原因有以下几点：

1、它使您可对项目进行并保持理智的控制，应付项目中复杂多变的情况，同时保持系统的完整性。

一个复杂的系统不仅仅是其各组成部分之和，也不光是一连串没有关联关系的、很小的技巧决定。它必须依靠某种连贯统一的结构来有条理地组织那些部分，并且提供准确的规则，使系统发展过程中，其复杂程度不会膨胀，超越人类的理解力。

通过建立用于讨论设计问题的一套公共参考材料和一个公共词汇表，构架提供了增进交流和理解的手段。

2、它是大规模复用的有效基础。

通过明确阐述它们之间的主要构件和关键接口,构架为您决定重复使用提供依据，包括内部复用(确定公用的部分)和外部复用(并入现成的构件)。它还允许更大规模上的复用：构架本身的复用，用于处理同一领域中的不同功能。

3、构架还可作为项目管理的基础。

项目计划和人员配备是根据主要构件的类别组织进行的。基本的结构决策是由一个人员组成相对固定的构架小组作出的，他们不是分散的。而开发活动则被分配给若干个小组，每个小组负责开发系统的一个或若干个部分。

三、迭代和递增的开发

使用UML建模时迭代式方法一般要优于线性或瀑布式方法，其原因很多。

1、允许变更需求。需求有时会变化，这常常给项目带来麻烦，它们会导致延期交付、工期延误、客户不满意、开发人员受挫。

2、逐步集成元素。在迭代式方法中，集成可以说是连续不断的。过去在项目结束时要占到整个项目工作量的那段较长的、不确定的且棘手的时期，现在分散到六至九个集成部分中，每一部分要集成的元素都比过去少得多。

3、及早降低风险。因为风险一般只有在集成阶段才能发现或得到处理。在初期迭代时，检查所有的核心工作流程，对项目使用的工具、市售软件及人员技能等许多方面进行磨合。过去认定的风险可能被证明不再是风险，而又可能出现一批新的未曾怀疑过的风险。

4、有助于组织学习和提高。团队成员有机会在整个生命周期中边做边学，各显其能。测试员可以早一些开始测试，技术文档编写员可及早开始编写，其他人也是如此。如果是非迭代式开发，这些人在初期只能制定计划或培训技能，空等着开始他们的工作。培训需求等也可在评估复审中尽早提出。

5、提高复用性。因为分部分设计或实施比起预先确定所有共性更容易确定公用部分。确定和开发可重复使用的部分并非易事。早期迭代中的设计复审可使构架设计师确定毋庸置疑的潜在复用部分，并在以后的迭代中开发和完善这些公用代码。

6、生成性能更强壮的产品。因为在多次迭代中您总是不断地纠正错误。在产品脱离先启阶段后的初期迭代中仍然可以发现缺陷。性能上的瓶颈可以尽早发现并处理，而不象在交付前夕，此时已来不及处理。

7、容许产品进行战术改变。例如同现有的同类产品竞争。可以决定采用抢先竞争对手一步的方法，提前发布一个功能简化的产品，或者采用其他厂商的已有技术。

8、迭代流程自身可在进行过程中得到改进和精炼。一次迭代结束时的评估不仅要从产品和进度的角度来考察项目的情况，而且还要分析组织和流程本身有什么待改进之处，以便在下次迭代中更好地完成任务。

通常在软件开发过程中，迭代在数量、持续时间和目标上都是按计划进行的。参与者的任务和职责都已确定好。对进度进行的目标评测都将记录备查。从一次迭代到下一次迭代确实会存在返工现象，但返工也是严格按规定进行的。

四、使用不当的问题

很多企业员工在使用UML建模的过程中，只是进行了领域建模，没有进行用例建模，这样是不能最大可能地发挥UML的优势的，因为该组织的软件开发过程不是用例驱动的。

如果软件开发组织的软件开发过程不能满足上述三点要求，那么UML的使用效果就会大打折扣。也会产生一些问题，有些组织在使用UML之后，发现前期花很长时间设计的模型到了项目的中后期和真正的开发成果相去甚远，以至于全都束之高阁了，如果产生这样的问题，就应该仔细研究一下组织的软件开发过程，是否满足上述三点要求，如果软件开发过程不满足迭代的开发，模型没有随着进度改进，这种问题就很容易出现。

UML2.0和MDA(模型驱动架构)提出了一些解决开发周期前期和后续的模型不一致问题的方法，就是通过模型的转换来完成模型的自动变更，而不是对各个抽象层次的模型全部进行修改，但MDA为大部分人所接受还需要些时日。

五、总结

综上所述，UML建模虽然是软件建模的有利武器，也要遵循一定的规则来使用，否则就不能很好地发挥它的价值，也会事倍功半。理解UML使用的前提，并认真按照这些方法进行实施，相信会有理想的效果。