UML高级类与类图创建全解析

### UML高级类与类图创建全解析 #### 1. 类图创建基础 在UML中创建类图时，我们可以使用工具通过查询模型来创建。具体操作步骤如下： 1. 可以从一个或多个类开始。 2. 通过遵循特定关系或查找相邻类来扩展图表。 3. 根据需要暴露或隐藏类图内容的细节，以传达你的意图。 在创建类图时，需要记住每个类图只是系统静态设计视图的图形表示。单个类图不需要捕获系统设计视图的所有内容，系统的所有类图共同代表系统的完整静态设计视图，而每个类图仅代表一个方面。 一个结构良好的类图应具备以下特点： - 专注于传达系统静态设计视图的一个方面。 - 仅包含理解该方面所必需的元素。 - 提供与其抽象级别一致的细节，仅包含理解所必需的修饰。 - 不过于简约，以免误导读者关于重要语义的信息。 绘制类图时，还需注意以下几点： - 给类图起一个能传达其目的的名称。 - 布局元素以减少交叉线。 - 空间上组织元素，使语义相近的元素在物理上靠近。 - 使用注释和颜色作为视觉提示，以吸引读者对图表重要特征的注意。 - 尽量不要显示太多种类的关系，通常每个类图倾向于以一种关系为主导。 #### 2. 分类器概述 在UML中，类是面向对象系统最重要的构建块，但类只是更通用构建块——分类器的一种。分类器是描述结构和行为特征的机制，包括类、接口、数据类型、信号、组件、节点、用例和子系统等。 分类器（尤其是类）具有许多高级特性，可对多重性、可见性、签名、多态性等特征进行建模。在UML中，还可以对类的语义进行建模，以表达不同程度的形式化含义。 不同类型的分类器及其特点如下表所示： | 分类器类型 | 描述 | | ---- | ---- | | 类 | 描述一组共享相同属性、操作、关系和语义的对象 | | 接口 | 一组用于指定类或组件服务的操作 | | 数据类型 | 值没有标识的类型，包括基本内置类型和枚举类型 | | 信号 | 实例之间通信的异步刺激规范 | | 组件 | 系统的物理可替换部分，符合并提供一组接口的实现 | | 节点 | 运行时存在的物理元素，代表计算资源 | | 用例 | 系统执行的一组操作序列的描述，产生对特定参与者有价值的可观察结果 | | 子系统 | 元素的分组，其中一些元素构成对其他包含元素提供的行为的规范 | #### 3. 分类器的高级特性 ##### 3.1 可见性 分类器的属性和操作的可见性是一个重要细节，它指定了该特性是否可以被其他分类器使用。在UML中，可以指定三种可见性级别： - **公共（public）**：任何具有对给定分类器可见性的外部分类器都可以使用该特性，用符号“+”前缀表示。 - **受保护（protected）**：分类器的任何后代都可以使用该特性，用符号“#”前缀表示。 - **私有（private）**：只有分类器本身可以使用该特性，用符号“-”前缀表示。 在指定分类器特性的可见性时，通常希望隐藏所有实现细节，只暴露执行抽象职责所必需的特性，这是信息隐藏的基础，对构建可靠、有弹性的系统至关重要。如果未明确为特性添加可见性符号，通常可以假定它是公共的。 ##### 3.2 作用域 分类器的属性和操作的所有者作用域也是一个重要细节，它指定了该特性是出现在分类器的每个实例中，还是所有实例共享该特性的单个实例。在UML中，可以指定两种所有者作用域： - **实例（instance）**：分类器的每个实例都持有该特性的自己的值。 - **分类器（classifier）**：所有实例共享该特性的一个值。 分类器作用域的特性通过下划线显示其名称，没有修饰则表示该特性是实例作用域。一般来说，大多数分类器的特性是实例作用域，分类器作用域的特性常用于需要在一组实例之间共享的私有属性，以及创建类实例的操作。 ##### 3.3 抽象、根、叶和多态元素 在使用泛化关系建模类的层次结构时，通常会指定某些类为抽象类，即它们不能有直接实例，在UML中通过用斜体书写类名来指定抽象类。而具体类则可以有直接实例。 此外，还可以指定类没有子类，这样的元素称为叶类，在UML中通过在类名下方书写“leaf”属性来指定。不太常见但仍然有用的是指定类没有父类，这样的元素称为根类，通过在类名下方书写“root”属性来指定。 操作也有类似的属性。通常，操作是多态的，即在类的层次结构中，可以在不同点指定具有相同签名的操作，子类中的操作会覆盖父类中的操作。在运行时消息调度时，会根据对象的类型多态地选择要调用的操作。抽象操作通过斜体书写操作名来指定，而叶操作则通过“leaf”属性指定，叶操作不是多态的，不能被覆盖。 ####