软件设计中的对象UML技术分析

宋晓伟 曹毅

摘 要：随着计算机技术的发展，软件工程技术已经进入了一个新的阶段，人们开始使用面向对象的技术，同时UML融合了多种面向对象建模方法以及多种软件工程方法，成为软件系统设计建模的主要工具，该文从软件工程和UML概念出发，以UML在软件工程的应用为基础，重点对软件工程与UML技术进行了阐述和分析。

关键词：软件工程：UML建模；架构实现

20世纪90年代中期，软件工程领域取得重要进展和成就的重要标志之一是统一建模语言UML(Unified Modeling Language)的诞生。UML作为一个通用的、标准的建模语言，融合了面向对象开发方法的主要概念和技术。UML提供了一系列标准化图形符号，所建立的模型清晰完整，便于理解；它所提供的丰富视图从多个视角描述系统的不同侧面，可以有效地运用于从需求分析到系统实现的软件建模，并有助于用户及软件开发人员间的交流和协商。UML是一种定义良好、易于表达、功能强大且普遍适用的建模语言。它溶入了软件工程领域的新思想、新方法和新技术。它的作用域不限于支持面向对象的分析与设计，还支持从需求分析开始的软件开发的全过程。

1、UML在软件工程中的作用

UML的用例试图可以表示客户的需求，对外部的角色以及它们所需要的系统功能建模是通过用例建模来完成的。它们之间的关系建模被用于角色和用例。每个用例都指定了客户的需求，需求分析不仅要对软件系统进行而且对商业过程也要进行。考虑要解决的问题是分析阶段要做的工作，其描述可用UML的逻辑视图和动态视图来进行。系统的静态结构由类图进行描述，系统的动态特征由协作图、状态图、序列图、活动图和状态图进行描述。在分析阶段，不定义软件系统的解决方案的细节，只为问题领域的类建模。把分析阶段的结果扩展成技术解决方案是设计阶段主要的工作，提供技术基础结构用户接口，数据库操作等是采用加入新的类完成的。在这个技术基础结构中，分析阶段的领域问题类被嵌入在其中，构造阶段的详细的规格说明是设计阶段的结果。把设计阶段的类转换成某种面向对象程序设计语言的代码，这是构造阶段的工作。在对UML表述的分析和设计模型进行转换时，最好不要直接把模型转化成代码。在早期阶段，模型是理解系统并对系统进行结构化的手段。单元测试、集成测试、系统测试和接受测试为系统测试的几个不同级别。不同的测试采用不同的UML图作为工作的基础。使用类图和类的规格说明是单元测试，典型地使用组件图和协作图的是集成测试，而系统测试实现用例图来确认系统的行为符合这些图中的定义。在系统测试阶段，UML模型还可以作为测试阶段的依据。软件工程是从结构化程序设计到面向对象程序设计转变的一个过渡。

2、UML的系统建模步骤

2.1系统的需求分析阶段

建立系统需求模型，根据用户初始需求，在用户的参与下，写出问题陈述；定义执行者在用户的参与下定义系统的执行者，利用UML中的角色、用例、关系、注释等表达法，建立系统的用例模型；利用逻辑视图建立系统的静态、动态模型。静态模型是根据用例图建立类图，这里的类图主要关注应用域中实体的概念及结构，此类的表示只给出类名即可，这是类的简单表示。动态模型包括顺序图(协作图)、状态图、活动图，但它们的侧重点各自有所不同。顺序图描述对象之间动态行为的交互关系，着重体现对象之间消息传递的时间顺序；状态图主要描述系统的动态行为和控制结构；活动图既可以描述操作的行为，也可以描述用例和对象内部的工作过程。设计者要根据系统的实际情况来分析，建立一个或多个动态模型来描述系统的动态行为。

2.2系统的设计实现阶段

根据实际问题和建立动态模型，详细分析类，得到类在系统中的基本属性和行为，完善类框图；识别类之间的关系，即识别类结构关系，如类的扩展、组成、泛化等关系；确立类之间存在的协作关系，即类图中各个类之间的交互关系，如传递信息、修改、添加、启动等关系；创建组件并选择某种面向对象编程语言作为开发的工具，将类(或接口)分配给组件。组件可看作是包与类对应的最终子系统模块，逻辑上与包、类对应，实际上是一个文件，可以是源代码组件、二进制组件(库文件)、可执行组件(1exe或1com文件)。建立组件图，描述系统组件间的结构关系，并按对应关系进行连接；建立部署图，用来描述和定义系统中硬件的物理拓扑结构以及在此结构上执行的软件。

3、系统的详细设计分析

3.1 类图设计

类图是描述类、接口、协作以及它们之间的关系的图，用来显示系统中各个类的静态结构。一个类图根据系统中类以及各个类之间的关系描述系统的静态视图。本文以CRM 系统中的售后管理模块类为例说明类图的设计过程。售后管理模块中的类包括：服务信息、售后服务信息、服务跟踪信息、售后处理信息、售后服务图片信息、常见问题信息、产品缺陷信息、咨询信息。

3.2 顺序图设计

顺序图描述对象之间的动态交互关系，描述对象之间传递消息和时间顺序，它用来表示用例中的行为顺序。顺序图描述了类图中类和类之间的关系，时序图中包括4 个元素：对象、生命线、激活和消息。

3.3 组件配置图

组件是定义了良好接口的物理实现单元，是系统中可替换的物理部件。组件图描述了软件的各种组件和它们之间的依赖关系。配置图显示运行系统的物理硬件，以及如何将软件配置到硬件上。配置图描述了系统资源的配置情况以及软件到这些资源上的映射。

4、结束语

从上面的讨论得出的结论是：UML 是功能强大的建模工具。本文通过UML用例图、类图、顺序图、组件图、配置图建立了系统的静态模型和动态模型。UML 可视化建模使得系统的结构更容易理解，降低了系统开发的难度，提高了系统开发效率。下一步主要的工作是研究UML 模型如何精确地描述，以及UML的类图与顺序图自动转换成代码。

参考文献：

[1]唐翠娥.UML建模技术综述[J].电子世界.2013

[2]王景光.信息系统建模与结构复杂性[J].机械技术，2012