新能源车UML–类详解

http://www.ibm.com/developerworks/cn/rational/rationaledge/content/feb05/bell/

基础

如先前所涉嫌的,类图的目标是体现建模系统的档次。在多数的 UML
模型中这么些体系包括:

  • 接口

  • 数据类型

  • 组件

UML
为这个品种起了一个特意的名字:“分类器”。通常地,你可以把分类器当做类,但在技术上,分类器是更为普遍的术语,它仍然引用下边的其他三序列型为好。

类名

类的 UML 表示是一个长方形,垂直地分成两个区,如图 1
所示。顶部区域突显类的名字。中间的区域列出类的性能。底部的区域列出类的操作。当在一个类图上画一个类元素时,你不可能不要有下边的区域,下边的二个区域是可选用的(当图描述仅仅用于突显分类器间事关的高层细节时,下面的多个区域是不必要的)。图
1 出示一个航道班机咋样作为 UML
类建模。正如我们所能见到的,名字是 Flight,我们得以在当中区域看到Flight类的3个特性:flightNumber,departure提姆e

flightDuration。在底部区域中大家得以看出Flight类有五个操作:delayFlight
和 getArrival提姆e。

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图 1: Flight类的类图

类属性列表

类的属性节(中部区域)在分隔线上列出每一个类的习性。属性节是可挑选的,若是一用它,就含有类的列表展现的各样属性。该线用如下格式:

name : attribute type
flightNumber : Integer

后续我们的Flight类的例子,大家得以采用性质类型信息来描述类的特性,如表 1
所示。

表 1:具有关联类型的Flight类的性质名字

属性名称 属性类型
flightNumber Integer
departureTime Date
flightDuration Minutes

在事情类图中,属性类型一般与单位符合,这对于图的恐怕读者是有含义的(例如,秒钟,日元,等等)。可是,用于转移代码的类图,要求类的属性类型必须界定在由程序语言提供的项目之中,或含有于在系统中实现的、模型的品种之中。

在类图上显得所有默认值的一定属性,有时是有效的(例如,在银行账户应用程序中,一个新的银行账户会以零为起先值)。UML
规范允许在属性列表节中,通过行使如下的标记作为默认值的标识:

name : attribute type = default value

举例来说来说:

balance : Dollars = 0

新能源车,呈现属性默认值是可选拔的;图 2
突显一个银行账户类具有一个名为 balance的类型,它的默认值为0。

新能源车 2

图 2:展现默认为0美金的balance属性值的银行账户类图。

类操作列表

类操作记录在类图长方形的第五个(最低的)区域中,它也是可采取的。和总体性一样,类的操作以列表格式呈现,每个操作在它自己线上。操作使用下列记号表现:

    name(parameter list) : type of value returned

上边的表 2 中Flight类操作的映射。

表 2:从图 2 炫耀的Flight类的操作

操作名称 返回参数 值类型
delayFlight
Name Type
numberOfMinutes Minutes
N/A
getArrivalTime N/A Date

图3显示,delayFlight 操作有一个Minutes类型的输入参数 —
numberOfMinutes。可是,delayFlight
操作没有重临值。 1 当一个操作有参数时,参数被放在操作的括号内;每个参数都使用那样的格式:“参数名:参数类型”。

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图 3:Flight类操作参数,包括可挑选的“in”标识。

当文档化操作参数时,你恐怕选择一个可接纳的指示器,以展现参数到操作的输入参数、或输出参数。那多少个可采纳的提示器以“in”或“out”出现,如图3中的操作区域所示。一般的话,除非将应用一种早期的先后编程语言,如Fortran
,这么些指示器可能会怀有帮忙,否则它们是不必要的。但是,在
C++和Java中,所有的参数是“in”参数,而且按照UML规范,既然“in”是参数的默认类型,大多数人将会遗漏输入/输出提示器。

继承

在面向对象的统筹中一个至极重大的定义,继承,指的是一个类(子类)继承另外的一个类(超类)的如出一辙功用,并增添它和谐的新效率(一个非技术性的比喻,想象自己继续了自己岳母的相似的音乐力量,可是在自家的家里,我是唯一一个玩电吉他的人)的能力。为了在一个类图上建模继承,从子类(要持续行为的类)拉出一条闭合的,单键头(或三角形)的实线指向超类。考虑银行账户的品种:图
4 展现 CheckingAccount 和 SavingsAccount 类怎么样从 BankAccount
类继承而来。

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图 4: 继承通过指向超类的一条闭合的,单箭头的实线表示。

在图 4 中,继承关系由各样超类的独自的线画出,这是在IBM Rational
Rose和IBM Rational
XDE中使用的措施。可是,有一种名叫 树标记的准备情势可以画出继承关系。当存在多少个或更多子类时,如图
4 中所示,除了延续线象树枝一样混在一齐外,你可以应用树形记号。图 5
是重绘的与图 4 一样的存续,不过这一次运用了树形记号。

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图 5: 一个利用树形记号的接续实例

抽象类及操作 
有心人的读者会专注到,在图 4 和 图5
中的图中,类名BankAccount和withdrawal操作使用斜体。这象征,BankAccount
类是一个抽象类,而withdrawal方法是抽象的操作。换句话说,BankAccount
类使用withdrawal规定抽象操作,并且CheckingAccount 和 SavingsAccount
多少个子类都分别地实施它们分别版本的操作。

只是,超类(父类)不肯定假如抽象类。标准类作为超类是例行的。

关联 
当你系统建模时,特定的目的间将会互相关系,而且这一个关乎本身需要被清楚地建模。有五种关系。在这一有些中,我将会谈论它们中的两个– 双向的关联和单向的关联,而且我将会在Beyond the
basics
有些研商剩下的二种关系类型。请留心,关于什么日期该采用每体系型涉及的详细探究,不属于本文的限制。相反的,我将会把紧要集中在每种关系的用处,并证实什么在类图上画出涉嫌。

双向(标准)的关联 
波及是六个类间的联网。关联总是被假定是双向的;那代表,多少个类相互精晓它们间的联络,除非您限定一些别样序列的关系。回顾一下Flight
的例证,图 6 展现了在Flight类和Plane类之间的一个正经项目的涉及。

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图 6:在一个Flight类和Plane类之间的双向关联的实例

一个双向关联用七个类间的实线表示。在线的任一端,你放置一个角色名和多重值。图
6
展现Flight与一个特定的Plane相关联,而且Flight类知道这一个关系。因为角色名以Plane类表示,所以Plane承担关联中的“assignedPlane”角色。紧接于Plane类前边的多重值描述0…1意味着,当一个Flight实体存在时,可以有一个或没有Plane与之提到(也就是,Plane可能还从未被分配)。图
6
也呈现Plane知道它与Flight类的关联。在这个关系中,Flight承担“assignedFlights”角色;图
6
的图告诉咱们,Plane实体可以不与flight关联(例如,它是一架全新的飞机)或与没有上限的flight(例如,一架已经服役5年的飞行器)关联。

出于对那个在涉及尾部可能出现的多重值描述感到困惑,下面的表3列出了一些多重值及它们含义的事例。

表 3: 多重值和它们的代表

莫不的多重值描述

表示

含义

0..1

0个或1个

1

只能1个

0..*

0个或两个

*

0个或三个

1..*

1个或自己个

3

只能3个

0..5

0到5个

5..15

5到15个

单向关系 
在一个单向关系中,两个类是有关的,可是只有一个类知道这种关联的留存。图 7
呈现单向关系的透支财务报告的一个实例。

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图 7: 单向关系一个实例:OverdrawnAccountsReport 类 BankAccount 类,而
BankAccount 类则对关系一无所知。

一个单方面的涉嫌,表示为一条带有指向已知类的开放箭头(不停歇的箭头或三角形,用于标志继承)的实线。如同标准提到,单向关系包括一个角色名和一个多重值描述,但是与规范的双向关联不同的时,单向关系只含有已知类的角色名和多重值描述。在图
7 中的例子中,OverdrawnAccountsReport 知道 BankAccount 类,而且知道
BankAccount
类扮演“overdrawnAccounts”的角色。不过,和规范提到不同,BankAccount
类并不知道它与 OverdrawnAccountsReport
相关联。 2

软件包 
不可制止,假如你正在为一个大的体系或大的事体领域建模,在你的模型大校会有许多不同的分类器。管理所有的类将是一件令人生畏的天职;所以,UML
提供一个称呼 软件包的团社团元素。软件包使建模者可以协会模型分类器到名字空间中,这有些象文件系统中的文件夹。把一个连串分为两个软件包使系统成为容易了解,尤其是在每个软件包都表现系统的一个特定部分时。 3

在图中设有二种方法表示软件包。并没有规则要求使用哪一类标志,除了用你个人的论断:哪一类更便于阅读你画的类图。二种办法都是由一个较小的长方形(用于固定)嵌套在一个大的长方形中初露的,如图
8 所示。不过建模者必须决定包的分子咋样表示,如下:

  • 设若建模者决定在大长方形中展示软件包的积极分子,则具有的这多少个成员 4 需要被停放在长方形里面。此外,所有软件包的名字需要放在软件包的较小长方形之内(如图
    8 的来得)。

  • 一经建模者决定在大的长方形之外呈现软件包成员,则有所将会在图上展现的积极分子都亟需被安放长方形之外。为了展现属于软件包的分类器属于,从各个分类器画一条线到个中有加号的圆圆,这些圆周粘附在软件包之上(图9)。

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图 8:在软件包的长方形内呈现软件包成员的软件包元素例子

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图 9:一个透过连接线表现软件包成员的软件包例子

打听基础首要性

在 UML 2
中,了然类图的基础更为首要。这是因为类图为富有的其他协会图提供基本的构建块。如组件或对象图(仅仅是举了些例子)。


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超过基础

到此停止,我早已介绍了类图的根底,不过请继续往下读!在底下的一部分中,我将会指引你到你会选择的类图的更紧要的地方。这些概括UML
2 业内中的接口,另外的二种关系类型,可见性和此外补偿。

接口 
在本文的先头,我指出你以类来设想分类器。事实上,分类器是一个更为相似的概念,它概括数据类型和接口。

有关几时、以及怎么着神速地在系统结构图中动用数据类型和接口的一体化探究,不在本文的议论范围之内。既然这样,我干吗要在此地提及数据类型和接口呢?你或许想在结构图上模拟这些分类器类型,在这多少个时候,使用正确的标志来代表,或者至少知道这一个分类器类型是至关重要的。不科学地绘制这些分类器,很有可能将使您的构造图读者感到混乱,未来的系统将不可能适应需求。

一个类和一个接口不同:一个类可以有它造型的忠实实例,然则一个接口必须至少有一个类来贯彻它。在
UML 2
中,一个接口被认为是类建模元素的特殊化。由此,接口就象类这样绘制,可是长方形的顶部区域也有文件“interface”,如图
10
所示。 5

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图 10:Professor类和Student类实现Person接口的类图实例

在图 10
中显示的图中,Professor和Student类都落实了Person的接口,但并不从它延续。我们知晓这点是由于下面六个原因:1)
Person对象作为接口被定义 —
它在对象的名字区域中有“interface”文本,而且大家看看由于Professor和Student对象按照画类对象的规则(在它们的名字区域中绝非额外的分类器文本)标示,所以它们是 目的。
2) 我们知晓继承在这里没有被突显,因为与带箭头的线是点线而不是实线。如图
10
所示,一条带有闭合的单向箭头的 线意味着实现(或实施);正如我们在图
4 中所见到的,一条带有闭合单向箭头的线意味着继续。

更多的涉嫌 
在地点,我谈谈了双向关联和单向关系。现在,我将会介绍剩下的二种档次的涉及。

关联类 
在事关建模中,存在一些景色下,你需要包括其他类,因为它富含了关于关联的有价值的信息。对于这种意况,你会使用 关联类 来绑定你的骨干关系。关联类和一般类一样表示。不同的是,主类和关联类之间用一条相交的点线连接。图
11 呈现一个航空工业实例的关联类。

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图 11:扩张关联类 MileageCredit

在图 11 中体现的类图中,在Flight类和 FrequentFlyer
类之间的涉嫌,爆发了号称
MileageCredit的涉及类。这意味着当Flight类的一个实例关联到 FrequentFlyer
类的一个实例时,将会发生 MileageCredit 类的一个实例。

聚合 
聚集是一种专门类型的关联,用于描述“总体到有的”的关系。在要旨的聚集关系中, 部分类 的生命周期独立于 整体类 的生命周期。

举例来说,我们得以想象, 是一个整机实体,而 车轮 轮胎是整辆车的一部分。轮胎能够在安顿到车时的前多少个礼拜被打造,并放置于仓库中。在这么些实例中,Wheel类实例清楚地单独地Car类实例而留存。但是,有些情形下, 部分 类的生命周期并  独立于 整体 类的生命周期

这叫做合成聚合。举例来说,考虑集团与机构的关联。 商店和部门 都建模成类,在公司存在以前,部门无法存在。这里Department类的实例依赖于Company类的实例而留存。

让大家更进一步探索基本聚合和构成聚合。

主干聚合 
有汇集关系的关系指出,某个类是此外某个类的一局部。在一个会聚关系中,子类实例可以比父类存在更长的年华。为了突显一个聚集关系,你画一条从父类到有的类的实线,并在父类的涉嫌末端画一个未填充棱形。图
12 展现车和轮胎间的成团关系的例子。

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图 12: 一个凑合关联的事例

构成聚合 
整合聚合关系是汇聚关系的另一种样式,不过子类实例的生命周期依赖于父类实例的生命周期。在图13中,显示了Company类和Department类之间的三结合关系,注意组合关系如聚合关系一样绘制,不过本次菱形是被填充的。

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图 13: 一个整合关系的事例

在图 13
中的关系建模中,一个Company类实例至少总有一个Department类实例。因为涉嫌是结合关系,当Company实例被移除/销毁时,Department实例也将自动地被移除/销毁。组合聚合的另一个根本效用是一些类只好与父类的实例相关(举例来说,我们例子中的Company类)。

反射关联 
当今大家已经啄磨了富有的关联类型。就如您可能注意到的,我们的装有例子已经显示了五个不同类之间的涉嫌。然则,类也能够使用反射关联与它自身相关联。开始,这或许没有意思,不过切记,类是架空的。图
14 显示一个Employee类怎么着通过manager /
manages角色与它自己有关。当一个类关联到它自身时,这并不表示类的实例与它本身有关,而是类的一个实例与类的另一个实例相关。

新能源车 14

图 14:一个反光关联关系的实例

图 14
描绘的涉及表明一个Employee实例可能是其余一个Employee实例的经纪。可是,因为“manages”的关系角色有
0..*的多重性描述;一个雇员可能不受任何此外雇员管理。

可见性 
在面向对象的宏图中,存在属性及操作可见性的记号。UML
识别四种档次的可见性:public,protected,private及package。

UML
规范并不要求性能及操作可见性必须出示在类图上,不过它要求为各样属性及操作定义可见性。为了在类图上的显得可见性,放置可见性标志于属性或操作的名字以前。即使UML 指定四种可见性类型,可是其实的编程语言可能扩展额外的可见性,或不帮助UML 定义的可见性。表4突显了 UML 扶助的可见性类型的不等标志。

表 4:UML 匡助的可见性类型的讲明

标志 可见性类型
+ Public
# Protected
Private
~ Package

如今,让我们看一个类,以证实属性及操作的可见性类型。在图 15
中,所有的习性及操作都是public,除了 updateBalance 操作。updateBalance
操作是protected。

新能源车 15

图 15:一个 BankAccount 类表达它的性质及操作的可见性


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UML
2 补充

既然大家已经覆盖了根基和高级主题,我们将掩盖一些由UML 1.
x日增的类图的新标志。

实例 
当一个系统结构建模时,突显例子类实例有时候是卓有功用的。为了这种结构建模,UML
2
提供 实例规范 元素,它呈现在系统中利用例子(或具体)实例的值得注意的音讯。

实例的符号和类一样,不过代表顶端区域中仅部分类名,它的名字是通过拼接的:

Instance Name : Class Name

比喻来说:

Donald : Person

因为显示实例的目标是展现值得注意的或相关的音信,没必要在您的模子中涵盖全部实体性质及操作。相反地,仅仅呈现感兴趣的习性及其值是截然适用的。如图16所讲述。

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图 16:Plane类的一个实例例子(只显示感兴趣的属性值)

但是,仅仅显示有些实例而从不它们的关系不太实用;因而,UML 2
也同目的在于实体层的涉及/关联建模。绘制关联与一般的类关系的平整平等,除了在建模关联时有一个叠加的要求。附加的限量是,关联关系必须与类图的涉嫌相平等,而且涉嫌的角色名字也无法不与类图相平等。它的一个例证展现于图
17 中。在这个事例中,实例是图 6 中类图的例子实例。

新能源车 17

图 17:图 6 中用实例代替类的例证

图 17
有Flight类的二个实例,因为类图提议了在Plane类和Flight类之间的关系是 0或多。因而,大家的例子给出了两个与NX0337
Plane实例相关的Flight实例。

角色 
建模类的实例有时比期望的更为详细。有时,你或许只有想要在一个较多的貌似层次做类关系的模子。在这种状态下,你应有使用 角色 记号。角色记号类似于实例记号。为了成立类的角色模型,你画一个方格,并在里头放置类的角色名及类名,作为实体记号,可是在本场馆你不可能加下划线。图
18 呈现一个由图 14 中图描述的雇员类扮演的角色实例。在图 18
中,我们得以认为,尽管雇员类与它自身有关,关系真正是关于雇员之间扮演总监及集体成员的角色。

新能源车 18

图 18:一个类图显示图14中扮演不同角色的类

留意,你不可能在纯粹类图中做类角色的建模,即便图
18出示你可以如此做。为了拔取角色记号,你将会需要使用下边啄磨的内部结构记号。

其中的布局 
UML 2
结构图的更实惠的效益之一是新的内部结构记号。它同意你来得一个类或此外的一个分类器如何在中间整合。这在
UML 1. x
中是无法的,因为记号限制你不得不彰显一个类所怀有的会面关系。现在,在 UML
2 中,内部的社团记号让你更明了地显示类的相继部分怎样保持关系。

让大家看一个实例。在图 18
中我们有一个类图以表现一个Plane类如何由五个引擎和多少个控制软件对象组成。从这么些图中省略的事物是突显关于飞机部件怎么样被装配的一部分音信。从图
18
的图,你不可能表达,是各种控制软件对象说了算多个引擎,仍旧一个控制软件对象说了算五个引擎,而另一个决定一个发动机。

新能源车 19

图 19: 只呈现对象之间关系的类图

绘制类的内在结构将会立异这种境况。起初时,你通过用二个区域画一个方格。最上方的区域包含类名字,而较低的区域包含类的内部结构,展现在它们父类中承受不同角色的一部分类,角色中的每个部分类也事关到其它类。图
19 显示了Plane类的内部结构;注意内部结构咋样澄清混乱性。

新能源车 20

图 20:Plane类的内部结构例子。

在图 20 中Plane有两个ControlSoftware 对象,而且每个控制二个引擎。在图左边上的
ControlSoftware(control1)控制引擎 1 和 2 。在图右侧的
ControlSoftware(control2)控制引擎 3 和 4 。 

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