第七章 類圖

前言

    類圖是在面向對象的系統模型中使用得最普遍的圖。類圖包含了一組類、接口和協作以及他們之間的關系。

    你使用類圖來為系統的靜態視圖建模。通常這包括模型化系統的詞匯（從系統的詞匯表中發現類），模型化協作，或則模型化模式。類圖還是一些相關的圖的基礎，包括組件圖、分布圖。

    類圖的重要性不僅僅體現在為系統建立可視化的、文檔化的結構模型，同樣重要的是構建通過正向和反向工程建立執行系統。

術語和概念

類圖：類圖是一組類、接口和協作以及他們之間的關系構成的。

類圖通常包含如下的內容：

MILY: Wingdings">l         類

l         接口

l         協作

l         依賴關系、繼承關系、關聯關系

同其他的圖一樣，類圖也可以包含注解和限制。

類圖中也可以包含包和子系統，這兩者用來將元素分組。有時后你也可以將類的實例放到類圖中。

 注：組件圖和分布圖和類圖類似，雖然他們不包含類而是分別包含組件和節點。

你通常通過下面三種方式使用類圖：

1，為系統詞匯建模型

為系統的詞匯建模實際上是從詞匯表中發現類，發現它的責任。

2，模型化簡單的協作

協作是指一些類、接口和其他的元素一起工作提供一些合作的行為，這些行為不是簡單地將元素加能得到的。例如：當你為一個分布式的系統中的事務處理過程建模型時，你不可能只通過一個類來明白事務是怎樣進行的，事實上這個過程的執行涉及到一系列的類的協同工作。使用類圖來可視化這些類和他們的關系。

3，模型化一個邏輯數據庫模式

想象模式是概念上設計數據庫的藍圖。在很多領域，你將想保存持久性數據到關系數據庫活面向對象的數據庫。你可以用類圖為這些數據庫模式建立模型。

通用建模技術

    沒有類是單獨存在的，他們通常和別的類協作，創造比單獨工作更大的語義。因此，除了捕獲系統的詞匯以外，還要將注意力集中到這些類是如何在一起工作的。使用類圖來表達這種協作。

l         確定你建模的機制。機制代表了部分你建模的系統的一些功能和行為，這些功能和行為是一組類、接口和其他事物相互作用的結果。

l         對于每個機制，確定類、接口和其他的參與這個協作的協作。同時確定這些事物之間的關系。

l         用場景來預排這些事物，沿著這條路你將發現模型中忽略的部分和定義錯誤的部分。

l         確定用這些事物的內容來填充它們。對于類，開始于獲得一個責任（類的職責），然后，將它轉化為具體的屬性和方法。

圖 7-1 模型化簡單的協作

圖7-1是一個自治機器人的類圖。這張的圖焦點聚集那些讓機器人在路上行走的機制對應的類上。你可以發現一個虛類Motor和兩個從它派生出來的類：SteeringMotor和MainMotor。這兩個類都從它的父親Motor繼承了五個方法。這兩個類又是另一個類Driver的一部分。類PathAgent和Driver有一個1對1的關系，和CollisionSensor有1對n的關系。

    在這個系統中其實還有很多其他的類，但這張圖的重點是放在那些將機器人移動的類上的。在其他的圖中你可能也會看到這些類。通過將焦點放在不通的功能上，可以獲得從不通的角度對整個系統的認識，最終達到認識整個系統。

    很多系統都是有持久性數據的，也就是說要將這些數據保存到數據庫中以便下一次使用。通常你會使用關系型數據庫或面向對象的數據庫，或其它類型的數據庫來保存數據。UML很適合為邏輯數據庫模式建模。

    UML的類圖是E-R圖（為邏輯數據庫建模的通用工具）的超集，盡管E-R圖的重點是數據，類圖的擴展允許模型化行為。在物理數據庫中這些邏輯操作一半轉化為觸發器或存儲過程。

         確定那些狀態比其生命周期要長的類。

         創建一張包含這些類的圖，標記它們為持久性的。

         詳細定義它們的屬性。

         對于使得物理數據庫設計復雜的模式如：循環關系、1對1關系、N元關系，考慮創建中間抽象來使得邏輯結構復雜。

         詳細定義這些類的操作，特別是那些訪問數據和涉及數據完整性的方法。

         如果可能的話使用工具來將你的邏輯設計轉化為物理設計。

圖7-2 模式建模

    建模是重要的，但要記住的是對于開發組來說軟件才是主要的產品，而不是圖。當然，畫圖的主要目的是為了更好地理解系統，預測什么時候可以提供什么樣的軟件來滿足用戶的需要�；�于這個理由，讓你畫的圖對開發有指導意義是很重要的。

    某些時候，使用UML。你的模型并不能直接映射成為代碼。例如，如果你在使用活動圖為一個商業過程建模，很多活動實際上涉及人而不是計算機。

    很多時候，你創建的圖形可以被映射成為代碼。UML并不是專門為面向對象的語言設計的，它支持多種語言，但使用面向對象的語言會更直觀些，特別是類圖的映射，它的內容可以直接映射成為面向對象語言的內容。如：C＋＋，SMALLTALK、ADA、ObjectPascal、Eiffel和Forte。UML還支持如Visual Basic這樣的面向對象的語言。

    正向工程：是從圖到代碼的過程。通過對某中特定語言的映射可以從UML的圖得到該語言的代碼。正向工程會丟失信息，這是因為UML比任何一種程序語言的語義都豐富。這也正是為什么你需要UML模型的原因。結構特性、協作、交互等可以通過UML直觀地表達出來，使用代碼就不是那么明顯了。

對類圖的正向工程：

         選擇將圖形映射到哪一種程序語言。

         根據你選擇的語言的語義，你可能要對使用某寫UML的特性加以限制。例如：UML允許你使用多重繼承，而SmallTalk只允許一重繼承。

         使用標記值來指定比的目的語言。你可以在類級進行也可以在協作或包的層次上進行。

         使用工具來對你的模型進行正向工程。

    反向工程：反向工程是從代碼到模型的過程。

進行反向工程：

         確定將你的程序語言的代碼反向成模型的規則。

         使用工具（Rose C++ Analyzer）進行反向工程。

提示和技巧

一個結構化好的類圖：

         焦點放在系統靜態設計視圖的一個方面

         只包含為了理解該方面而應該存在的元素

         提供足夠的信息來理解該圖

         不讓讀者產生錯誤的信息

當你畫類圖的時候：

         給它起一個名字，這個名字能表達類圖的用途