软件开发方法与技术(静态模型-类图对象图)

第3章类图和对象图§3.1类及其表示一、类的定义“类”是面对对象中系统组织结构的核心。它是对一组具有相同属性、行为、关系和语义的事物的抽象。这些事物包括了现实世界中的物理实体、逻辑事物、应用事物、行为事物和甚至纯粹的概念事物等。在UML中“类”被表述成具有相像结构、行为和关系的一组对象的描述符，所用的属性和操作都被附加在类中。“类”的图形表示如下：类名属性操作其中：1．在UML中类的命名分simplename和pathname两种形式如：simplename：ClassApathname:Package1::ClassB2．属性基本格式：[可见性]属性名[：类型][=初始值]如：+name:string-age:integer#max:integer=1003．方法基本格式：[可见性]方法名[（参数列表）][：返回类型]如：+pa():boolean说明：在ROSE中+、–、#分别接受直观的图形符号来表示注：C++中三种不同的继承方式的基类和派生类特性参见下表：公有(public)保护(protected)私有(private)公有(public)继承+(public)#(protected)×私有(private)继承-(private)-(private)×保护(protected)继承#(protected)#(protected)×例如：

4.在ROSE中类有三种表达方式:选中类图标(菜单项的)FormatSuppressAttributes/Opration(制止属性/操作)说明：ROSE中可见性有以下4种：公有（Public）+受爱护（Protected）#私有（Private）–包内公有（Package）~分别接受空白、钥匙、锁和榔头表示。例如：留意：Option-->ShowVisibility:显示/隐藏可见性。例如：

二、类的种类及一些符号表示(1)边界类（BoundaryClass）边界类：代表了系统和系统外的一些实体（人或设备）之间的交互的类，它是系统与外界交换信息的媒介，并将系统与系统环境中的变更隔离开来。例如：窗口、报表、打印机、扫描仪等硬件的界面边界类UML符号表示有如下3种：边界类在Sterotype(构造型)中的设置：(2)实体类（EntityClass）实体类：是模拟必需被永久存储的信息和关联行为的类如：文件、数据库等UML符号表示有如下3种：注：实体类的设置参照边界类的设置,即Sterotype(Entity)其中：限制类所供应的行为具有以下特点：①确定用例中的限制逻辑(事务依次)和事务②运用或规定若干实体类的内容，协调这些实体类的行为说明：①每个用例通常有一个限制类，限制用例中的事务依次②限制类一般可接受窗体(Forms)/对话框(Dialog)来实现(3)限制类（ControlClass）限制类：是用来为特定于一个或几个用例的限制行为的类。限制类UML符号表示有如下3种：注：限制类的设置参照边界类的设置，即Sterotype(Control)(4)接口（Interface）是两个不相关的实体（系统或构件）供应沟通途径的设备（一组操作的集合）

其UML符号表示有如下：作用：帮助类图中的类与其他系统或组件或外部设备进行通信。注：接口的设置参照边界类的设置，即Sterotype(Interface)§3.2类图（ClassDiagram）

一、类图的定义类图是描述类、接口、协作以及它们之间关系的图，用来显示系统的静态结构。

其中：协作（Collaboration）：一个用例或一组用例的工作（实现）视图。协作的UML符号表示用Stereotype是

use-caserealization类型的用例来表示如下：一个协作包含以下3部分：（1）名称（2）结构部分：一般用类图来描述，说明共同工作完成协作的类、接口和其它元素（3）行为部分：说明关于这些元素如何交互的动态特征可用UML的交互图来描述：依次图：强调消息的时间依次协作图：强调对象之间的结构依次

说明：协作包含的视图通过在“协作”的Specification（规格）→Diagrams（图）视窗中点击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择插入注：协作视图的建立参见下图。二、关系：•依靠（Dependence）表示两个模型元素之间的语义（借用目标元素的功能，而不是结构）关系，它说明一个模型元素的变更可能影响到运用它的另一个模型元素。例如：设X、Y是两个类，假如修改Y的定义可能会导致对X的修改，则称类X依靠类Y。依靠关系图形表示为：例如：充电电池和充电器，充电电池通过充电器来充电自行车和打气筒，自行车通过打气筒来充气则Bicycle类与Pump类的类图：classCPeople//人类{public:CBicyclemyBicycle;CPumpmyPump;voidPumpToBicycle(){myBicycle.Expand(&myPump);}}

说明：依靠关系在实现中，目标对象不出现在源对象的属性结构中，通常接受目标对象作为源对象方法的参数来运用。例如，上例的模拟实现代码为：classCBicycle//自行车类classCPump//打气筒类{{public:/*给轮胎充气*/public:/*打气筒充气*/voidExpand(CPump*Pp)voidBlow(){{Pp->Blow();//运用该打气筒给自行车充气}}}}classCPump//打气筒类{public:/*打气筒充气*/voidBlow(){printf（"%s\n","…运用该打气筒给自行车充气…");}}

#include"stdafx.h"#include"People.h"intmain(){CPeoplePbe;Pbe.PumpToBicycle();return0;}编写主函数main()如下：

假如把CPump类改写成：运行结果•泛化（Generalization）同前是一般到特殊之间的关系（派生/继承关系）说明：泛化关系是在现有类的基础上定义和实现一个新类的技术（复用技术）。泛化关系图形表示为：例如：即：C++描述如下：

classCAutomobile{……}classCCar:CAutomobile{……}classCLorry:CAutomobile{……}关联关系（Association）关联关系表示两个类之间“结构+语义（行为）”的关系

其图形表示为：双向关联单向关联

例如：classClassWclassClassA

classClassB{{{………………

public:public:public:

ClassAa；voidaFun()voidbFun()

ClassB*b;{{…………

……public:}}voidwFun()…………｛}}a.aFun();b=new(ClassB);b->bFun();

}……}

对应的C++实现有以下两种方式：说明：在类的方法（函数）内部临时声明类对象之探讨classClassWclassClassA

classClassB{{{………………

public:public:public:

ClassAa；//关联voidaFun()voidbFun()

……{{public:……

……voidwFun()}}｛…………ClassBb;}}a.aFun();b.bFun();

}……}明显，这是一种介于关联和依靠关系之间的编码方式，在建模中既可运用关联关系也可运用依靠关系，我们规定运用“依靠关系”//依靠关联的修饰：⑴名称：用来描述关联的性质。说明：关联名称应运用动词短语，因为它表明源对象正在目标对象上执行动作。关联名称的添加如图：作用：为将来如下设计做铺垫classStudent classUniversity{ {public:public: Universityu;voiduTeach();//老师授课…………voidsStudy();//学生学习} …… }voidStudent::sStudy(){……u.uTeach();//学生通过高校里的老师授课来学习……}⑵角色：一个类在关联中所扮演的角色说明：角色名称应运用名词或名词短语。关联角色的添加如图：作用:为将来如下分析做铺垫:为将来如下设计做铺垫

⑶多重性多重性表示一个类的一个实例与另一个类的几个实例相关联。多重性语法表示：

修饰语义0..10或11恰为10..n或0..*0或更多1..n或1..*1或更多n或*0或更多1..51至5个例如：多重性的添加如图：作用:为将来如下分析、设计做铺垫聚合关系（Aggregation）

聚合关系表示类间的关系是整体与部分的结构关系。C++描述：classClassW{……private:classClassU{……}u;classClassV{……

}v;……}UML描述：例：实现（Realize）：

是一种语义关系，表示一个事物只继承另一个事物的行为，而不继承结构。实现关系图形表示如下：

说明：

⑴UML用实现关系来建立接口和实现接口的类或组件之间的关系或：或：⑵而通过“接口”访问“实现接口的类”的类和接口之间的关系是依赖关系。看一个例子：留意：在这里实现接口的类自动继承了接口类的函数#include<unknwn.h>//此头文件中有interface定义interfaceIInterface//接口类的声明{//下面两条语句声明两个接口函数（纯虚函数）virtualintiFunction()=0;virtualintiMethod()=0;};classCRealizeInterface:publicIInterface//实现接口类的定义，继承接口类{public://实现接口部分intiFunction(){Function();return0;}intiMethod(){Method();return0;}private://内部工作部分voidFunction(){printf("%s\n","通过接口IInterface::iFunction()调用CRealizeInterface::Function()成功!");}voidMethod(){printf("%s\n","通过接口IInterface::iMethod()调用CRealizeInterface::Method()成功！");}};上述关系图的C++实现：classCVisitRealizeInterface//通过“接口类”访问“实现接口类”的类的定义{public:voidVFunction_Method(){IInterface*IPoint;IPoint=newCRealizeInterface;IPoint->iFunction();IPoint->iMethod();}};intmain()//主函数{CVisitRealizeInterfacevri;vri.VFunction_Method();return0;}实现的运行结果：§3.3类图建模技术

一、为机制（较大范围的协作）建模机制：代表了须要被模拟的部分系统的功能和行为，这些功能和行为是由类、接口等元素交互作用产生的。机制建模步骤：1．确定要为之建模的机制。2．对于每个机制，确定参与这个机制的类、接口和其他的机制。3．确定这些元素间的关系。4．依据机制的脚本，发觉遗漏的模型部分，以及简单的语义错误。脚本是描述机制的对象间动态行为的图,如状态图等5．确定对象的属性和操作。例：基于“图书管理系统”的用例图我们按步骤进行分析边界边界Query

(查询)边界1.确定机制。依据机制（协作）的定义（模拟部分系统的功能和行为），明显可得到如下机制（协作）：总体机制读者机制工作人员机制管理人员机制2.确定参与每个机制的类⑴考虑系统边界，基于“用例图之“参与者─>用例”建立边界类基于业务人员机制，边界类有:业务员登录窗口业务窗口：为操作“借书”和“还书”用例设置的边界类基于读者机制，边界类有:查询窗口：为操作“查询图书”和“查询借阅状况”用例设置的边界类基于管理人员机制，边界类有:管理员登录窗口管理窗口：为操作“维护图书”和“维护读者”用例设置的公共边界类⑵考虑问题域，建立实体类（数据库/文件）借阅者：教工借阅者、学生借阅者借阅图书文件图书图书借阅明细借阅历史档案工作人员⑶考虑系统责任，基于“用例图---用例”建立限制类借书业务：实现“借书”用例操作限制类还书业务：实现“还书”用例操作限制类查询：实现“查询”用例操作限制类注册图书、更新图书：实现“维护图书”用例操作限制类注册读者、注册读者：实现“维护读者”用例操作限制类留意：用子窗体/对话框来实现⑷考虑同外部系统或组件的联系，确定接口类无！类类名类类名边界类：实体类：业务员登录窗口LibrarianLogin借阅者ReaderInf管理员登录窗口AdministratorLogin教工借阅者TeacherInf业务窗口LibrarianWin学生借阅者StudentInf维护窗口MaintainWin图书BookInf查询窗口QueryWin借阅图书文件BorroweBookFileInf控制类：图书借阅明细BookBorroweStatisticsInf借书业务LendbookForm借阅历史档案BorrowehistoryInf

还书业务ReturnbookForm工作人员WorkerInf维护图书RegisterbookFormUpdatebookForm维护读者RegisterBorrowerFormUpdateBorrowerForm机制机制名总体机制TotalCollaboration读者机制ReaderCollaboration业务人员机制LibrarianCollaboration管理人员机制ManagerCollaboration类信息表3.确定类之间的关系（构造类图）

⑴基于工作人员机制之类图

留意：类与包之间是依靠关系

⑵基于读者机制之类图⑶基于管理人员机制之类图⑷基于总机制之类图说明：机制在设计、实现时体现在：1.在系统外部由独立的子系统来实现2.在系统内部由主菜单来实现⑸基于实体类，为数据库模式建模运用UML：运用SQLServer：4．依据机制的脚本，发觉遗漏的模型部分有：读者机制之类图中查询包含两项独立的对象（互不相干），它们分别是“查询图书信息”、“查询借阅信息”，且在查询借阅信息前应当先“登录”，所以应追加三个类且建立相应的关系。更新成类类名类类名边界类：实体类：业务员登录窗口LibrarianLogin借阅者ReaderInf管理员登录窗口AdministratorLogin教工借阅者TeacherInf业务窗口LibrarianWin学生借阅者StudentInf维护窗口MaintainWin图书BookInf查询窗口QueryWin借阅图书文件BorroweBookFileInf控制类：图书借阅明细BookBorroweStatisticsInf借书业务LendbookForm借阅历史档案BorrowehistoryInf

还书业务ReturnbookForm