到了21世紀(jì)——準(zhǔn)確地說(shuō)是2003年，UML已經(jīng)獲得了業(yè)界的認(rèn)同。在我所見(jiàn)過(guò)的專(zhuān)業(yè)人員的簡(jiǎn)歷中，75%都聲稱(chēng)具備UML的知識(shí)。然而，在同絕大多數(shù)求職人員面談之后，可以明顯地看出他們并不真正了解UML。通常地，他們將UML用作一個(gè)術(shù)語(yǔ)，或?qū)ML一知半解。大家對(duì)UML缺乏理解的這種狀況，促進(jìn)我撰寫(xiě)這篇關(guān)于UML 1.4的快速入門(mén)文章。當(dāng)閱讀完本文時(shí)，您還不具備足夠的知識(shí)可以在簡(jiǎn)歷上聲稱(chēng)自己掌握了UML，但是您已具有了進(jìn)一步鉆研該語(yǔ)言的良好起點(diǎn)。

　　背景知識(shí)

　　正如前面曾提到過(guò)的，UML的本意是要成為一種標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一語(yǔ)言，使得IT專(zhuān)業(yè)人員能夠進(jìn)行計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序的建模。UML的主要?jiǎng)?chuàng)始人是Jim Rumbaugh、Ivar Jacobson和Grady Booch，他們最初都有自己的建模方法（OMT、OOSE和Booch），彼此之間存在著競(jìng)爭(zhēng)。最終，他們聯(lián)合起來(lái)創(chuàng)造了一種開(kāi)放的標(biāo)準(zhǔn)。（聽(tīng)起來(lái)是不是很熟悉？這個(gè)現(xiàn)象類(lèi)似J2EE、SOAP和Linux的誕生。）UML成為"標(biāo)準(zhǔn)"建模語(yǔ)言的原因之一在于，它與程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言無(wú)關(guān)。（IBM Rational的UML建模工具被廣泛應(yīng)用于J2EE和.NET開(kāi)發(fā)。）而且，UML符號(hào)集只是一種語(yǔ)言而不是一種方法學(xué)。這點(diǎn)很重要，因?yàn)檎Z(yǔ)言與方法學(xué)不同，它可以在不做任何更改的情況下很容易地適應(yīng)任何公司的業(yè)務(wù)運(yùn)作方式。

　　既然UML不是一種方法學(xué)，它就不需要任何正式的工作產(chǎn)品（即IBM Rational Unified Process術(shù)語(yǔ)中所定義的"工件"）。而且它還提供了多種類(lèi)型的模型描述圖（diagram），當(dāng)在某種給定的方法學(xué)中使用這些圖時(shí)，它使得開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用程序的更易理解。UML的內(nèi)涵遠(yuǎn)不只是這些模型描述圖，但是對(duì)于入門(mén)來(lái)說(shuō)，這些圖對(duì)這門(mén)語(yǔ)言及其用法背后的基本原理提供了很好的介紹。通過(guò)把標(biāo)準(zhǔn)的UML圖放進(jìn)您的工作產(chǎn)品中，精通UML的人員就更加容易加入您的項(xiàng)目并迅速進(jìn)入角色。最常用的UML圖包括：用例圖、類(lèi)圖、序列圖、狀態(tài)圖、活動(dòng)圖、組件圖和部署圖。

　　深入討論每類(lèi)圖的細(xì)節(jié)問(wèn)題已超出了這篇入門(mén)文章的范圍。因此，下面僅給出了每類(lèi)圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明，更詳細(xì)的信息將在以后的文章中探討。

　　用例圖

　　用例圖描述了系統(tǒng)提供的一個(gè)功能單元。用例圖的主要目的是幫助開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)以一種可視化的方式理解系統(tǒng)的功能需求，包括基于基本流程的"角色"（actors，也就是與系統(tǒng)交互的其他實(shí)體）關(guān)系，以及系統(tǒng)內(nèi)用例之間的關(guān)系。用例圖一般表示出用例的組織關(guān)系 —— 要么是整個(gè)系統(tǒng)的全部用例，要么是完成具有功能（例如，所有安全管理相關(guān)的用例）的一組用例。要在用例圖上顯示某個(gè)用例，可繪制一個(gè)橢圓，然后將用例的名稱(chēng)放在橢圓的中心或橢圓下面的中間位置。要在用例圖上繪制一個(gè)角色（表示一個(gè)系統(tǒng)用戶(hù)），可繪制一個(gè)人形符號(hào)。角色和用例之間的關(guān)系使用簡(jiǎn)單的線段來(lái)描述，如圖1所示。

圖1：示例用例圖

　　圖字（從上到下）：CD銷(xiāo)售系統(tǒng)；查看樂(lè)隊(duì)CD的銷(xiāo)售統(tǒng)計(jì)；樂(lè)隊(duì)經(jīng)理；查看Billboard 200排行榜報(bào)告；唱片經(jīng)理；查看特定CD的銷(xiāo)售統(tǒng)計(jì)；檢索最新的Billboard 200排行榜報(bào)告；排行榜報(bào)告服務(wù)

　　用例圖通常用于表達(dá)系統(tǒng)或者系統(tǒng)范疇的高級(jí)功能。如圖1所示，可以很容易看出該系統(tǒng)所提供的功能。這個(gè)系統(tǒng)允許樂(lè)隊(duì)經(jīng)理查看樂(lè)隊(duì)CD的銷(xiāo)售統(tǒng)計(jì)報(bào)告以及Billboard 200排行榜報(bào)告。它也允許唱片經(jīng)理查看特定CD的銷(xiāo)售統(tǒng)計(jì)報(bào)告和這些CD在Billboard 200排行榜的報(bào)告。這個(gè)圖還告訴我們，系統(tǒng)將通過(guò)一個(gè)名為"排行榜報(bào)告服務(wù)"的外部系統(tǒng)提供Billboard排行榜報(bào)告。

　　此外，在用例圖中，沒(méi)有列出的用例表明了該系統(tǒng)不能完成的功能。例如，它不能提供給樂(lè)隊(duì)經(jīng)理收聽(tīng)Billboard 200上不同專(zhuān)輯中的歌曲的途徑 —— 也就是說(shuō)，系統(tǒng)沒(méi)有引用一個(gè)叫做"收聽(tīng)Billboard 200上的歌曲"的用例。這種缺少不是一件小事。在用例圖中提供清楚的、簡(jiǎn)要的用例描述，項(xiàng)目贊助商就很容易看出系統(tǒng)是否提供了必須的功能。

　　類(lèi)圖

　　類(lèi)圖表示不同的實(shí)體（人、事物和數(shù)據(jù)）如何彼此相關(guān)；換句話(huà)說(shuō)，它顯示了系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)。類(lèi)圖可用于表示邏輯類(lèi)，邏輯類(lèi)通常就是業(yè)務(wù)人員所談及的事物種類(lèi) —— 搖滾樂(lè)隊(duì)、CD、廣播??；或者貸款、住房抵押、汽車(chē)信貸以及利率。類(lèi)圖還可用于表示實(shí)現(xiàn)類(lèi)，實(shí)現(xiàn)類(lèi)就是程序員處理的實(shí)體。實(shí)現(xiàn)類(lèi)圖或許會(huì)與邏輯類(lèi)圖顯示一些相同的類(lèi)。然而，實(shí)現(xiàn)類(lèi)圖不會(huì)使用相同的屬性來(lái)描述，因?yàn)樗芸赡芫哂袑?duì)諸如Vector和HashMap這種事物的引用。

　　類(lèi)在類(lèi)圖上使用包含三個(gè)部分的矩形來(lái)描述，如圖2所示。最上面的部分顯示類(lèi)的名稱(chēng)，中間部分包含類(lèi)的屬性，最下面的部分包含類(lèi)的操作（或者說(shuō)"方法"）。

圖2：類(lèi)圖中的示例類(lèi)對(duì)象

　　根據(jù)我的經(jīng)驗(yàn)，幾乎每個(gè)開(kāi)發(fā)人員都知道這個(gè)類(lèi)圖是什么，但是我發(fā)現(xiàn)大多數(shù)程序員都不能正確地描述類(lèi)的關(guān)系。對(duì)于像圖3這樣的類(lèi)圖，您應(yīng)該使用帶有頂點(diǎn)指向父類(lèi)的箭頭的線段來(lái)繪制繼承關(guān)系1，并且箭頭應(yīng)該是一個(gè)完全的三角形。如果兩個(gè)類(lèi)都彼此知道對(duì)方，則應(yīng)該使用實(shí)線來(lái)表示關(guān)聯(lián)關(guān)系；如果只有其中一個(gè)類(lèi)知道該關(guān)聯(lián)關(guān)系，則使用開(kāi)箭頭表示。

圖3：一個(gè)完整的類(lèi)圖，包括了圖2所示的類(lèi)對(duì)象

　　在圖3中，我們同時(shí)看到了繼承關(guān)系和兩個(gè)關(guān)聯(lián)關(guān)系。CDSalesReport類(lèi)繼承自Report類(lèi)。一個(gè)CDSalesReport類(lèi)與一個(gè)CD類(lèi)關(guān)聯(lián)，但是CD類(lèi)并不知道關(guān)于CDSalesReport類(lèi)的任何信息。CD類(lèi)和Band類(lèi)都彼此知道對(duì)方，兩個(gè)類(lèi)彼此都可以與一個(gè)或者多個(gè)對(duì)方類(lèi)相關(guān)聯(lián)。

　　一個(gè)類(lèi)圖可以整合其他許多概念，這將在本系列文章的后續(xù)文章中介紹。

　　序列圖

　　序列圖顯示具體用例（或者是用例的一部分）的詳細(xì)流程。它幾乎是自描述的，并且顯示了流程中不同對(duì)象之間的調(diào)用關(guān)系，同時(shí)還可以很詳細(xì)地顯示對(duì)不同對(duì)象的不同調(diào)用。

　　序列圖有兩個(gè)維度：垂直維度以發(fā)生的時(shí)間順序顯示消息/調(diào)用的序列；水平維度顯示消息被發(fā)送到的對(duì)象實(shí)例。

　　序列圖的繪制非常簡(jiǎn)單。橫跨圖的頂部，每個(gè)框（參見(jiàn)圖4）表示每個(gè)類(lèi)的實(shí)例（對(duì)象）。在框中，類(lèi)實(shí)例名稱(chēng)和類(lèi)名稱(chēng)之間用空格/冒號(hào)/空格來(lái)分隔，例如，myReportGenerator : ReportGenerator。如果某個(gè)類(lèi)實(shí)例向另一個(gè)類(lèi)實(shí)例發(fā)送一條消息，則繪制一條具有指向接收類(lèi)實(shí)例的開(kāi)箭頭的連線，并把消息/方法的名稱(chēng)放在連線上面。對(duì)于某些特別重要的消息，您可以繪制一條具有指向發(fā)起類(lèi)實(shí)例的開(kāi)箭頭的虛線，將返回值標(biāo)注在虛線上。就我而言，我總喜歡繪制出包括返回值的虛線，這些額外的信息可以使得序列圖更易于閱讀。

　　閱讀序列圖也非常簡(jiǎn)單。從左上角啟動(dòng)序列的"驅(qū)動(dòng)"類(lèi)實(shí)例開(kāi)始，然后順著每條消息往下閱讀。記?。弘m然圖4所示的例子序列圖顯示了每條被發(fā)送消息的返回消息，但這只是可選的。

圖4：一個(gè)示例序列圖

　　通過(guò)閱讀圖4中的示例序列圖，您可以明白如何創(chuàng)建一個(gè)CD銷(xiāo)售報(bào)告（CD Sales Report）。其中的aServlet對(duì)象表示驅(qū)動(dòng)類(lèi)實(shí)例。aServlet向名為gen的ReportGenerator類(lèi)實(shí)例發(fā)送一條消息。該消息被標(biāo)為generateCDSalesReport，表示ReportGenerator對(duì)象實(shí)現(xiàn)了這個(gè)消息處理程序。進(jìn)一步理解可發(fā)現(xiàn)，generateCDSalesReport消息標(biāo)簽在括號(hào)中包括了一個(gè)cdId，表明aServlet隨該消息傳遞一個(gè)名為cdId的參數(shù)。當(dāng)gen實(shí)例接收到一條generateCDSalesReport消息時(shí)，它會(huì)接著調(diào)用CDSalesReport類(lèi)，并返回一個(gè)aCDReport的實(shí)例。然后gen實(shí)例對(duì)返回的aCDReport實(shí)例進(jìn)行調(diào)用，在每次消息調(diào)用時(shí)向它傳遞參數(shù)。在該序列的結(jié)尾，gen實(shí)例向它的調(diào)用者aServlet返回一個(gè)aCDReport。

　　請(qǐng)注意：圖4中的序列圖相對(duì)于典型的序列圖來(lái)說(shuō)太詳細(xì)了。然而，我認(rèn)為它才是足夠易于理解的，并且它顯示了如何表示嵌套的調(diào)用。對(duì)于初級(jí)開(kāi)發(fā)人員來(lái)說(shuō)，有時(shí)把一個(gè)序列分解到這種詳細(xì)程度是很有必要的，這有助于他們理解相關(guān)的內(nèi)容。

　　狀態(tài)圖

　　狀態(tài)圖表示某個(gè)類(lèi)所處的不同狀態(tài)和該類(lèi)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換信息。有人可能會(huì)爭(zhēng)論說(shuō)每個(gè)類(lèi)都有狀態(tài)，但不是每個(gè)類(lèi)都應(yīng)該有一個(gè)狀態(tài)圖。只對(duì)"感興趣的"狀態(tài)的類(lèi)（也就是說(shuō)，在系統(tǒng)活動(dòng)期間具有三個(gè)或更多潛在狀態(tài)的類(lèi)）才進(jìn)行狀態(tài)圖描述。

　　如圖5所示，狀態(tài)圖的符號(hào)集包括5個(gè)基本元素：初始起點(diǎn)，它使用實(shí)心圓來(lái)繪制；狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換，它使用具有開(kāi)箭頭的線段來(lái)繪制；狀態(tài)，它使用圓角矩形來(lái)繪制；判斷點(diǎn)，它使用空心圓來(lái)繪制；以及一個(gè)或者多個(gè)終止點(diǎn)，它們使用內(nèi)部包含實(shí)心圓的圓來(lái)繪制。要繪制狀態(tài)圖，首先繪制起點(diǎn)和一條指向該類(lèi)的初始狀態(tài)的轉(zhuǎn)換線段。狀態(tài)本身可以在圖上的任意位置繪制，然后只需使用狀態(tài)轉(zhuǎn)換線條將它們連接起來(lái)。

圖5：顯示類(lèi)通過(guò)某個(gè)功能系統(tǒng)的各種狀態(tài)的狀態(tài)圖

　　圖5中的狀態(tài)圖顯示了它們可以表達(dá)的一些潛在信息。例如，從中可以看出貸款處理系統(tǒng)最初處于Loan Application狀態(tài)。當(dāng)批準(zhǔn)前（pre-approval）過(guò)程完成時(shí)，根據(jù)該過(guò)程的結(jié)果，或者轉(zhuǎn)到Loan Pre-approved狀態(tài)，或者轉(zhuǎn)到Loan Rejected狀態(tài)。這個(gè)判斷（它是在轉(zhuǎn)換過(guò)程期間做出的）使用一個(gè)判斷點(diǎn)來(lái)表示 —— 即轉(zhuǎn)換線條間的空心圓。通過(guò)該狀態(tài)圖可知，如果沒(méi)有經(jīng)過(guò)Loan Closing狀態(tài)，貸款不可能從Loan Pre-Approved狀態(tài)進(jìn)入Loan in Maintenance狀態(tài)。而且，所有貸款都將結(jié)束于Loan Rejected或者Loan in Maintenance狀態(tài)。

　　活動(dòng)圖

　　活動(dòng)圖表示在處理某個(gè)活動(dòng)時(shí)，兩個(gè)或者更多類(lèi)對(duì)象之間的過(guò)程控制流?；顒?dòng)圖可用于在業(yè)務(wù)單元的級(jí)別上對(duì)更高級(jí)別的業(yè)務(wù)過(guò)程進(jìn)行建模，或者對(duì)低級(jí)別的內(nèi)部類(lèi)操作進(jìn)行建模。根據(jù)我的經(jīng)驗(yàn)，活動(dòng)圖最適合用于對(duì)較高級(jí)別的過(guò)程建模，比如公司當(dāng)前在如何運(yùn)作業(yè)務(wù)，或者業(yè)務(wù)如何運(yùn)作等。這是因?yàn)榕c序列圖相比，活動(dòng)圖在表示上"不夠技術(shù)性的"，但有業(yè)務(wù)頭腦的人們往往能夠更快速地理解它們。

　　活動(dòng)圖的符號(hào)集與狀態(tài)圖中使用的符號(hào)集類(lèi)似。像狀態(tài)圖一樣，活動(dòng)圖也從一個(gè)連接到初始活動(dòng)的實(shí)心圓開(kāi)始?；顒?dòng)是通過(guò)一個(gè)圓角矩形（活動(dòng)的名稱(chēng)包含在其內(nèi)）來(lái)表示的?；顒?dòng)可以通過(guò)轉(zhuǎn)換線段連接到其他活動(dòng)，或者連接到判斷點(diǎn)，這些判斷點(diǎn)連接到由判斷點(diǎn)的條件所保護(hù)的不同活動(dòng)。結(jié)束過(guò)程的活動(dòng)連接到一個(gè)終止點(diǎn)（就像在狀態(tài)圖中一樣）。作為一種選擇，活動(dòng)可以分組為泳道（swimlane），泳道用于表示實(shí)際執(zhí)行活動(dòng)的對(duì)象，如圖6所示。

圖6：活動(dòng)圖，具有兩個(gè)泳道，表示兩個(gè)對(duì)象的活動(dòng)控制：樂(lè)隊(duì)經(jīng)理，以及報(bào)告工具

　　圖字（沿箭頭方向）：樂(lè)隊(duì)經(jīng)理；報(bào)告工具；選擇"查看樂(lè)隊(duì)的銷(xiāo)售報(bào)告"；檢索該樂(lè)隊(duì)經(jīng)理所管理的樂(lè)隊(duì)；顯示報(bào)告條件選擇屏幕；選擇要查看其銷(xiāo)售報(bào)告的樂(lè)隊(duì)；從銷(xiāo)售數(shù)據(jù)庫(kù)檢索銷(xiāo)售數(shù)據(jù)；顯示銷(xiāo)售報(bào)告。

　　該活動(dòng)圖中有兩個(gè)泳道，因?yàn)橛袃蓚€(gè)對(duì)象控制著各自的活動(dòng)：樂(lè)隊(duì)經(jīng)理和報(bào)告工具。整個(gè)過(guò)程首先從樂(lè)隊(duì)經(jīng)理選擇查看他的樂(lè)隊(duì)銷(xiāo)售報(bào)告開(kāi)始。然后報(bào)告工具檢索并顯示他管理的所有樂(lè)隊(duì)，并要求他從中選擇一個(gè)樂(lè)隊(duì)。在樂(lè)隊(duì)經(jīng)理選擇一個(gè)樂(lè)隊(duì)之后，報(bào)告工具就檢索銷(xiāo)售信息并顯示銷(xiāo)售報(bào)告。該活動(dòng)圖表明，顯示報(bào)告是整個(gè)過(guò)程中的最后一步。

　　組件圖

　　組件圖提供系統(tǒng)的物理視圖。它的用途是顯示系統(tǒng)中的軟件對(duì)其他軟件組件（例如，庫(kù)函數(shù)）的依賴(lài)關(guān)系。組件圖可以在一個(gè)非常高的層次上顯示，從而僅顯示粗粒度的組件，也可以在組件包層次2上顯示。

　　組件圖的建模最適合通過(guò)例子來(lái)描述。圖7顯示了4個(gè)組件：Reporting Tool、Billboard Service、Servlet 2.2 API和JDBC API。從Reporting Tool組件指向Billboard Service、Servlet 2.2 API和JDBC API組件的帶箭頭的線段，表示Reporting Tool依賴(lài)于那三個(gè)組件。

圖7：組件圖顯示了系統(tǒng)中各種軟件組件的依賴(lài)關(guān)系

　　部署圖

　　部署圖表示該軟件系統(tǒng)如何部署到硬件環(huán)境中。它的用途是顯示該系統(tǒng)不同的組件將在何處物理地運(yùn)行，以及它們將如何彼此通信。因?yàn)椴渴饒D是對(duì)物理運(yùn)行情況進(jìn)行建模，系統(tǒng)的生產(chǎn)人員就可以很好地利用這種圖。

　　部署圖中的符號(hào)包括組件圖中所使用的符號(hào)元素，另外還增加了幾個(gè)符號(hào)，包括節(jié)點(diǎn)的概念。一個(gè)節(jié)點(diǎn)可以代表一臺(tái)物理機(jī)器，或代表一個(gè)虛擬機(jī)器節(jié)點(diǎn)（例如，一個(gè)大型機(jī)節(jié)點(diǎn)）。要對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行建模，只需繪制一個(gè)三維立方體，節(jié)點(diǎn)的名稱(chēng)位于立方體的頂部。所使用的命名約定與序列圖中相同：[實(shí)例名稱(chēng)] : [實(shí)例類(lèi)型]（例如，"w3reporting.myco.com : Application Server"）。

　　圖8：部署圖

　　圖字：由于Reporting Tool組件繪制在IBM WebSphere內(nèi)部，后者又繪制在節(jié)點(diǎn)w3.reporting.myco.com內(nèi)部，因而我們知道，用戶(hù)將通過(guò)運(yùn)行在本地機(jī)器上的瀏覽器來(lái)訪問(wèn)Reporting Tool，瀏覽器通過(guò)公司intranet上的HTTP協(xié)議與Reporting Tool建立連接。

　　圖8中的部署圖表明，用戶(hù)使用運(yùn)行在本地機(jī)器上的瀏覽器訪問(wèn)Reporting Tool，并通過(guò)公司intranet上的HTTP協(xié)議連接到Reporting Tool組件。這個(gè)工具實(shí)際運(yùn)行在名為w3reporting.myco.com的Application Server上。這個(gè)圖還表明Reporting Tool組件繪制在IBM WebSphere內(nèi)部，后者又繪制在w3.reporting.myco.com節(jié)點(diǎn)內(nèi)部。Reporting Tool使用Java語(yǔ)言通過(guò)IBM DB2數(shù)據(jù)庫(kù)的JDBC接口連接到它的報(bào)告數(shù)據(jù)庫(kù)上，然后該接口又使用本地DB2通信方式，與運(yùn)行在名為db1.myco.com的服務(wù)器上實(shí)際的DB2數(shù)據(jù)庫(kù)通信。除了與報(bào)告數(shù)據(jù)庫(kù)通信外，Report Tool組件還通過(guò)HTTPS上的SOAP與Billboard Service進(jìn)行通信。

　　結(jié)束語(yǔ)

　　盡管本文僅提供了對(duì)統(tǒng)一建模語(yǔ)言UML的簡(jiǎn)要介紹，但還是鼓勵(lì)大家把從這里學(xué)到的基本信息應(yīng)用到自己的項(xiàng)目中，同時(shí)更深入地鉆研UML。已經(jīng)有多種軟件工具可以幫助您把UML圖集成到軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中，不過(guò)即使沒(méi)有自動(dòng)化的工具，您也可以使用白板上的標(biāo)記或者紙和筆來(lái)手工繪制UML圖，仍然會(huì)獲益匪淺。

最新評(píng)論