UML精粹3 - 类图，序列图，CRC

类图Class diagram

类图描述系统中的对象类型，以及它们之间的各种静态关系。类图也展示类的性质和操作，以及应用于对象连接方式的约束。UML中的特性feature，涵盖了性质property和操作operation。

性质property

性质可以以两种方式出现：属性attribute和关联association。属性是类方框内的一行文本（语法“visibility name: type multiplicity = default {property-string}”），关联是一根两个类之间的实线，方向从源到目标类，性质的名称及多重性放在关联的目标端。例如

性质表示为属性：

性质表示为关联：

性质一般解释为编程语言中的字段。

多重性

略。

双向关联

双向关联是一对性质，它们从两个方向连接在一起。例如，Car有性质owner，Person有性质cars。使用双向箭头更容易突出双向连接的关系。编程语言实现双向关联关系的维护比较复杂，一般在关联的一端维护，如果是1对多的关联，在多的这一端维护。

或者

操作operation

操作是类知道如何执行的动作，对应于类中的方法。

操作的语法：

visibility name (parameter-list) : return-type {property-string}

操作和方法method：操作是对象上可以调用的某些东西--例程申明--而方法是例程体。在多态情况下，两者是不同的。如果一个超类型有3个子类，每个子类都覆盖了超类型的getPrice操作，你有一个操作和4个实现它的方法。当然，人们通常会混用这两个概念。

泛华generalization

。略。

注解符和注释

。略。

依赖dependency

如果改变一个元素（supplier）的定义会导致改变其它类（client），那么两个元素之间就存在依赖。依赖的存在有各种原因：一个类发送消息给另一个类；一个类拥有另一个类作为其数据的一部分；一个类把另一个类作为操作的参数。只有当依赖直接和你要沟通的特定主题相关时，才有选择地展示它们。为了理解和控制依赖，你最好只在包图上使用依赖。

约束规则

画类图时，你正在做的大部分事情都是表明约束。关联、属性和泛华的基本构造已经描述了许多重要的约束，但还是有不能表达每一个约束。UML运行你使用任何形式来描述约束，唯一的规则是要把它们放进花括号中。例如，{不允许乱伦：丈夫和妻子不能是兄弟、姐弟}

何时使用类图。

类图是UML的骨架，因此你会发现你自己总是用到它。类图的最大危险是你可能只聚焦于结构，而忽略了行为。因此，画类图的时候，总是要结合某些形式的行为技术。

序列图Sequence diagram

交互图（interaction diagram）描述对象组在某些行为中如何协作。序列图是最常见的交互图，通常用来捕获单个场景的行为。下面是两张计算订单价钱的序列图，一张采用中央控制的方式，由Order来控制计算的过程；一张采用分布控制的方式，每个参与的对象完成一点计算，最后得到结果。序列图可以清晰地指出参与者交互的差异。名词解释：参与者participant，参与交互的对象；寻获消息found message，第一个消息，来自一个不确定的源；生命线lifeline，对象存活时间；激活activation，对象在交互中处于活动状态。

采用中央控制的时序图

采用分布控制的时序图

1. 创建和删除参与者。下图展示序列图如何表示对象的创建和删除。

循环，条件等

下图是序列图表示循环和条件的一个例子，注意这不是序列图的强项，最好使用活动图或者代码本身来展示。把序列图当做对象如何交互的可视化，而不是展示建模控制逻辑的方式。

下面是对应的伪代码：

循环和条件都使用交互框interaction frame，框包含序列图的某些区域，可以划分成多个片断。每个框有一个操作符，每个片断可以有一个警戒条件。常见操作符有：

• alt，多选一的片断
• opt，可选的，等同于只有一个片断的alt
• par，并行
• loop，循环
• region，关键区域；片断一次只有一个线程执行
• neg，否定，片断展示无效的交互
• ref，引用；应用到另一张图中定义的交互。
• sd，序列图；

交互框是UML2新加的功能，在UML1使用迭代标记（iteration marker）和警戒条件（guard）来表示循环和条件。

同步和异步

UML2使用实心箭头表示同步消息调用，条形箭头表示异步消息调用；在这之前，人们也用半箭头表示异步调用，全箭头表示同步。

何时使用序列图

当要查看单个用例内的若干个对象的行为时，你应该使用序列图。序列图擅长展示对象之间的协作，不大擅长于精确定义行为。

如果你要查看跨越多个用例的单个对象的行为，使用状态图。如果你要查看跨越许多用例或许多线程的行为，考虑活动图。

如果你要快速探索多个多选一的交互，最好使用CRC卡，这样可以避免许多绘制和擦除的工作。使用CRC卡探索，然后使用序列图捕获定下来的交互。

CRC（Class Responsibility Collaboration，类-职责-协作）卡

下面是一个CRC卡的样例。

CRC式思考的一个重要部分是识别责任。一项责任是一个短句子，概况了对象应该做的事情：对象执行的动作、对象维护的一些知识或者对象做的一些重要决定。思路是，你应该能够拿起任何类，用一些责任来概括它。这样做能够帮助你清晰地思考类的设计。

协作者collaborator指需要和这个类一起工作的其它类，这样能帮助你思考类之间的链接。

注意不要列举大量的低级别的责任，这样容易迷失目标。

类图：进阶概念

关键词

使用关键词来标记一个符号，例如<<interface>>或者{interface}。

责任

描述类的责任。

静态操作和属性

使用下划线表示静态。

聚合aggregation和组合composition

一般来说，聚合和关联没有什么区别，组合强调对象的独占关系。

聚合的例子

组合的例子

派生性质derived property

可以基于其他值计算出来。在前面加上个斜杠/表示。

接口和抽象类

一个接口和抽象类的Java例子

使用小球-球窝表示法（UML2引进）

使用棒棒糖表示法（人们也经常使用的方法）

只读和冻结。使用关键字来描述{readonly}，{frozen}。

引用对象和值对象。{value}

限定关联qualified association

限定关联是UML里关于数组、图、哈希和词典这些编程概念的等同物。

下图使用限定符表示Order和Order Line类之间的关联，说明在和一个Order的关联中，对应每一个Product实例，可能有一个Order Line。

从软件的角度看，限定暗示以下接口：

这样，到给定Order Line的所有访问都需要一个Product作为参数，说明这是一个使用键/值数据结构的实现。

在概念建模中，只在为了展示约束“在每个Order上每个Product有单个Order Line”时，才使用限定符构造关联。

分类classification和泛华generalization

人们经常谈论说类型化是一个is-a关系，但是要小心，is-a还可以有不同的含义。考虑下面的语句。

1. Shep是一只博德牧羊犬
2. 一只博德牧羊犬是一只犬
3. 犬是动物
4. 一只博德牧羊犬是一个品种
5. 犬是一个物种

现在试着组合语句。如果结合语句1和2，得到“Shep是一只犬”；结合语句2和3，得到“博德牧羊犬是动物”；结合1、2、3，得到“Shep是一只动物”。到目前为止，一切都好。现在尝试结合1和4，得到“Shep是一个品种”；结合2和5，得到“博德牧羊犬是一个物种”。这些就不那么合适了。

为什么会这样呢？原因是一些是分类（对象Shep是类型博德牧羊犬的一个实例），一些是泛华（类型博德牧羊犬是类型犬的子类型）。泛华是传递性的，分类不是。可以在分类后跟着泛华，但反之不行。

要小心is-a，不要不合适地使用子类型化以及混淆责任。这个例子中，更好的子类型化测试是语句“犬是一种动物”和“每个博德牧羊犬的实例是犬的实例”。

UML使用<<instantiate>>关键字的关联表示分类。

下面的内容略

1. 多重和动态分类。
2. 关联类。
3. 模板（参数化）类。
4. 枚举
5. 主动类
6. 可见性
7. 消息