統(tǒng)一建模語(yǔ)言(uml)是用于系統(tǒng)建模的一種半形式化標(biāo)準(zhǔn)，該語(yǔ)言兼具嚴(yán)格性和靈活性特點(diǎn)，可以對(duì)系統(tǒng)的不同層面進(jìn)行描述。本文以一個(gè)電源子系統(tǒng)為例，介紹了uml類的定義和對(duì)象之間的關(guān)系，以及通過(guò)類圖對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行建模的方法。

    統(tǒng)一建模語(yǔ)言(uml)是一種用于系統(tǒng)建模的半形式化標(biāo)準(zhǔn)。其十分嚴(yán)格的特點(diǎn)能滿足可執(zhí)行性要求，同時(shí)又具有靈活性，能實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)各個(gè)層面的描述。在最基本的情況下，uml能描述一個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型及系統(tǒng)內(nèi)部的協(xié)作行為，以及系統(tǒng)對(duì)象和系統(tǒng)組件的具體行為規(guī)范。

    類與類圖

    類是指某組對(duì)象的低層結(jié)構(gòu)和行為規(guī)范。類定義了對(duì)象的屬性(數(shù)據(jù)元)和方法(成員函數(shù))，類還可以通過(guò)狀態(tài)圖或活動(dòng)圖來(lái)說(shuō)明其實(shí)例如何響應(yīng)各類事件。

    圖1：一個(gè)以電池和太陽(yáng)能電池板構(gòu)成的供電系統(tǒng)，該圖是一個(gè)典型類圖。

    形象地說(shuō)，如果一個(gè)類是“切餅機(jī)”，那么其對(duì)象便是“餅”。一個(gè)對(duì)象是某個(gè)類的實(shí)例，例如3.14159是浮點(diǎn)數(shù)類型的實(shí)例。一個(gè)特定類的所有對(duì)象具有相同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和行為，盡管它們的屬性值可能互不相同。

    當(dāng)我們希望描述一個(gè)系統(tǒng)的某些結(jié)構(gòu)特性時(shí)，通常會(huì)從它的通用特征開(kāi)始，如系統(tǒng)各個(gè)組成部分在設(shè)計(jì)時(shí)的各種特性以及它們之間的相互關(guān)系，而不是運(yùn)行時(shí)某一具體時(shí)刻的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。因此，我們通常會(huì)把系統(tǒng)結(jié)構(gòu)抽象成為多個(gè)相互關(guān)聯(lián)的類，并且知道在運(yùn)行中各時(shí)刻這些類的實(shí)例未必一定存在。如果我們希望獲得系統(tǒng)在某一瞬間的狀態(tài)，便需要采用對(duì)象。

    圖1所示為一個(gè)以電池和太陽(yáng)能電池板構(gòu)成的供電系統(tǒng)，該圖是一個(gè)典型類圖，圖中小方框表示不同的類�！半娫醋酉到y(tǒng)”類代表一個(gè)子系統(tǒng)，該子系統(tǒng)是一個(gè)大的結(jié)構(gòu)對(duì)象，它包含了提供子系統(tǒng)功能的小對(duì)象。powerclient類和knob類以“標(biāo)準(zhǔn)形式”顯示，而light類除了名字外，還顯示了它的某些屬性和方法，其屬性為分類色彩和亮度，相應(yīng)的枚舉類型為color_type和整數(shù)(int)。在light類的底部列出了獲得可能返回值和參數(shù)的方法。displaythread是一個(gè)特殊的類，該類的實(shí)例在其自己的線程內(nèi)運(yùn)行。displaythread類包含了一個(gè)light類的實(shí)例，它也在displaythread對(duì)象的線程中運(yùn)行。

    通常，一個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型由一組類圖構(gòu)成，一些類圖表示子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，其中主要單元是大的對(duì)象，例如子系統(tǒng)和部件，另一些類圖集中描述任務(wù)結(jié)構(gòu)，并以活動(dòng)對(duì)象為主(但也可描述系統(tǒng)旗語(yǔ)和事件隊(duì)列)。其余的類圖描述類之間的協(xié)作結(jié)構(gòu)，即對(duì)象是如何協(xié)同工作來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級(jí)行為或模型構(gòu)成，并主要描述各個(gè)模型包及其相互關(guān)系。上面這些類圖都是描述同一系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的不同方面。

    對(duì)象關(guān)系

    對(duì)象只是系統(tǒng)的組成部分，它們必須與其它對(duì)象進(jìn)行協(xié)作來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能，因此需要在對(duì)象之間建立鏈接(通常采用c或c++的指針)，以便調(diào)用服務(wù)或相互發(fā)送事件(event)。這在類圖中表現(xiàn)為類之間的關(guān)聯(lián)，在圖1中示出了三個(gè)不同的關(guān)聯(lián)，不帶箭頭的線表示常規(guī)關(guān)聯(lián)。這些類之間的關(guān)聯(lián)表示在運(yùn)行過(guò)程中它們可能是實(shí)例對(duì)象之間的活動(dòng)鏈接，并可在對(duì)象間調(diào)用服務(wù)。標(biāo)有單向箭頭的地方表示信息流只有一個(gè)方向。

    線上的空心菱形(例如solarpanel和positionsensor類之間的菱形)表明一個(gè)聚集，它代表了一種整體與局部的關(guān)聯(lián)形式。聚集的增強(qiáng)形式稱為組合體，采用實(shí)心菱形(如電源子系統(tǒng)和solarpanel之間)或?qū)⒁粋�(gè)類嵌套在另一個(gè)類中(如電源子系統(tǒng)和電池之間)來(lái)表示。組合體是整體與局部的關(guān)聯(lián)，但同時(shí)也表明整體類負(fù)責(zé)各部分對(duì)象的創(chuàng)建和解除。

    對(duì)于各種關(guān)聯(lián)還可以表示其多重性，即運(yùn)行時(shí)可充當(dāng)某一角色的類的實(shí)例數(shù)。例如，你會(huì)發(fā)現(xiàn)只有一個(gè)knob對(duì)象與每個(gè)powerclient對(duì)象關(guān)聯(lián)。另一方面，每個(gè)電源子系統(tǒng)實(shí)例可與0個(gè)或多個(gè)(用*表示) solarpanel實(shí)例關(guān)聯(lián)。對(duì)于嵌套的符號(hào)，在部件類的左上角示出了部件的多重性。例如，電源子系統(tǒng)擁有兩個(gè)電池對(duì)象。

    除了關(guān)聯(lián)之外，uml還定義了其它的類間關(guān)系。最常見(jiàn)的一個(gè)是“判定”，即“is-a”關(guān)系，例如powerclient(廣義的)和light(具體的)間的關(guān)系(即light是一種powerclient)。從語(yǔ)義上來(lái)講，“判定”確保light類同樣具有所有powerclient類的屬性、操作及關(guān)聯(lián)。light類可重新定義powerclient類中定義的操作，同時(shí)也可定義新的屬性和操作。例如，light類與knob類有