回顧20世紀(jì)晚期--準(zhǔn)確地說是1997年，OMG組織（Object Management Group對象管理組織）發(fā)布了統(tǒng)一建模語言（Unified Modeling Language，UML）。UML的目標(biāo)之一就是為開發(fā)團(tuán)隊(duì)提供標(biāo)準(zhǔn)通用的設(shè)計(jì)語言來開發(fā)和構(gòu)建計(jì)算機(jī)應(yīng)用。UML提出了一套IT專業(yè)人員期待多年的統(tǒng) 一的標(biāo)準(zhǔn)建模符號。通過使用UML，這些人員能夠閱讀和交流系統(tǒng)架構(gòu)和設(shè)計(jì)規(guī)劃--就像建筑工人多年來所使用的建筑設(shè)計(jì)圖一樣。

到 了21世紀(jì)--準(zhǔn)確地說是2003年，UML已經(jīng)獲得了業(yè)界的認(rèn)同。在我所見過的專業(yè)人員的簡歷中，75%都聲稱具備UML的知識。然而，在同絕大多數(shù)求 職人員面談之后，可以明顯地看出他們并不真正了解UML。通常地，他們將UML用作一個(gè)術(shù)語，或?qū)ML一知半解。大家對UML缺乏理解的這種狀況，促進(jìn) 我撰寫這篇關(guān)于UML 1.4的快速入門文章。當(dāng)閱讀完本文時(shí)，您還不具備足夠的知識可以在簡歷上聲稱自己掌握了UML，但是您已具有了進(jìn)一步鉆研該語言的良好起點(diǎn)。

一些背景知識

正如前面曾提到過的，UML的本意是要成為一種標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一語言，使得IT專業(yè)人員能夠進(jìn)行計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序的建模。UML的主要?jiǎng)?chuàng)始人是Jim Rumbaugh、Ivar Jacobson和Grady Booch，他們最初都有自己的建模方法（OMT、OOSE和Booch），彼此之間存在著競爭。最終，他們聯(lián)合起來創(chuàng)造了一種開放的標(biāo)準(zhǔn)。（聽起來是不 是很熟悉？這個(gè)現(xiàn)象類似J2EE、SOAP和Linux的誕生。）UML成為"標(biāo)準(zhǔn)"建模語言的原因之一在于，它與程序設(shè)計(jì)語言無關(guān)。（IBM Rational的UML建模工具被廣泛應(yīng)用于J2EE和.NET開發(fā)。）而且，UML符號集只是一種語言而不是一種方法學(xué)。這點(diǎn)很重要，因?yàn)檎Z言與方法 學(xué)不同，它可以在不做任何更改的情況下很容易地適應(yīng)任何公司的業(yè)務(wù)運(yùn)作方式。

既 然UML不是一種方法學(xué)，它就不需要任何正式的工作產(chǎn)品（即IBM Rational Unified Process?術(shù)語中所定義的"工件"）。而且它還提供了多種類型的模型描述圖（diagram），當(dāng)在某種給定的方法學(xué)中使用這些圖時(shí)，它使得開發(fā)中 的應(yīng)用程序的更易理解。UML的內(nèi)涵遠(yuǎn)不只是這些模型描述圖，但是對于入門來說，這些圖對這門語言及其用法背后的基本原理提供了很好的介紹。通過把標(biāo)準(zhǔn)的 UML圖放進(jìn)您的工作產(chǎn)品中，精通UML的人員就更加容易加入您的項(xiàng)目并迅速進(jìn)入角色。最常用的UML圖包括：用例圖、類圖、序列圖、狀態(tài)圖、活動(dòng)圖、組 件圖和部署圖。

深入討論每類圖的細(xì)節(jié)問題已超出了這篇入門文章的范圍。因此，下面僅給出了每類圖的簡要說明，更詳細(xì)的信息將在以后的文章中探討。

用例圖

用例圖描述了系統(tǒng)提供的一個(gè)功能單元。用例圖的主要目的是幫助開發(fā)團(tuán)隊(duì)以一種可視化的方式理解系統(tǒng)的功能需求，包括基于基本流程的"角色" （actors，也就是與系統(tǒng)交互的其他實(shí)體）關(guān)系，以及系統(tǒng)內(nèi)用例之間的關(guān)系。用例圖一般表示出用例的組織關(guān)系--要么是整個(gè)系統(tǒng)的全部用例，要么是完 成具有功能（例如，所有安全管理相關(guān)的用例）的一組用例。要在用例圖上顯示某個(gè)用例，可繪制一個(gè)橢圓，然后將用例的名稱放在橢圓的中心或橢圓下面的中間位 置。要在用例圖上繪制一個(gè)角色（表示一個(gè)系統(tǒng)用戶），可繪制一個(gè)人形符號。角色和用例之間的關(guān)系使用簡單的線段來描述，如圖1所示。

圖1：示例用例圖

圖字（從上到下）：CD銷售系統(tǒng)；查看樂隊(duì)CD的銷售統(tǒng)計(jì)；樂隊(duì)經(jīng)理；查看Billboard 200排行榜報(bào)告；唱片經(jīng)理；查看特定CD的銷售統(tǒng)計(jì)；檢索最新的Billboard 200排行榜報(bào)告；排行榜報(bào)告服務(wù)

用例圖通常用于表達(dá)系統(tǒng)或者系統(tǒng)范疇的高級功能。如圖1所示，可以很容易看出該系統(tǒng)所提供的功能。這個(gè)系統(tǒng)允許樂隊(duì)經(jīng)理查看樂隊(duì)CD的銷售統(tǒng)計(jì)報(bào)告以及Billboard 200排行榜報(bào)告。它也允許唱片經(jīng)理查看特定CD的銷售統(tǒng)計(jì)報(bào)告和這些CD在Billboard 200排行榜的報(bào)告。這個(gè)圖還告訴我們，系統(tǒng)將通過一個(gè)名為"排行榜報(bào)告服務(wù)"的外部系統(tǒng)提供Billboard排行榜報(bào)告。

此外，在用例圖中，沒有列出的用例表明了該系統(tǒng)不能完成的功能。例如，它不能提供給樂隊(duì)經(jīng)理收聽Billboard 200上不同專輯中的歌曲的途徑 -- 也就是說，系統(tǒng)沒有引用一個(gè)叫做"收聽Billboard 200上的歌曲"的用例。這種缺少不是一件小事。在用例圖中提供清楚的、簡要的用例描述，項(xiàng)目贊助商就很容易看出系統(tǒng)是否提供了必須的功能。

類圖

類圖表示不同的實(shí)體（人、事物和數(shù)據(jù)）如何彼此相關(guān)；換句話說，它顯示了系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)。類圖可用于表示邏輯類，邏輯類通常就是業(yè)務(wù)人員所談及的事物種類 --搖滾樂隊(duì)、CD、廣播劇；或者貸款、住房抵押、汽車信貸以及利率。類圖還可用于表示實(shí)現(xiàn)類，實(shí)現(xiàn)類就是程序員處理的實(shí)體。實(shí)現(xiàn)類圖或許會與邏輯類圖顯 示一些相同的類。然而，實(shí)現(xiàn)類圖不會使用相同的屬性來描述，因?yàn)樗芸赡芫哂袑χT如Vector和HashMap這種事物的引用。

類在類圖上使用包含三個(gè)部分的矩形來描述，如圖2所示。最上面的部分顯示類的名稱，中間部分包含類的屬性，最下面的部分包含類的操作（或者說"方法"）。

圖2：類圖中的示例類對象

根 據(jù)我的經(jīng)驗(yàn)，幾乎每個(gè)開發(fā)人員都知道這個(gè)類圖是什么，但是我發(fā)現(xiàn)大多數(shù)程序員都不能正確地描述類的關(guān)系。對于像圖3這樣的類圖，您應(yīng)該使用帶有頂點(diǎn)指向父 類的箭頭的線段來繪制繼承關(guān)系1，并且箭頭應(yīng)該是一個(gè)完全的三角形。如果兩個(gè)類都彼此知道對方，則應(yīng)該使用實(shí)線來表示關(guān)聯(lián)關(guān)系；如果只有其中一個(gè)類知道該 關(guān)聯(lián)關(guān)系，則使用開箭頭表示。

圖3：一個(gè)完整的類圖，包括了圖2所示的類對象

在 圖3中，我們同時(shí)看到了繼承關(guān)系和兩個(gè)關(guān)聯(lián)關(guān)系。CDSalesReport類繼承自Report類。一個(gè)CDSalesReport類與一個(gè)CD類關(guān) 聯(lián)，但是CD類并不知道關(guān)于CDSalesReport類的任何信息。CD類和Band類都彼此知道對方，兩個(gè)類彼此都可以與一個(gè)或者多個(gè)對方類相關(guān)聯(lián)。

一個(gè)類圖可以整合其他許多概念，這將在本系列文章的后續(xù)文章中介紹。

序列圖

序列圖顯示具體用例（或者是用例的一部分）的詳細(xì)流程。它幾乎是自描述的，并且顯示了流程中中不同對象之間的調(diào)用關(guān)系，同時(shí)還可以很詳細(xì)地顯示對不同對象的不同調(diào)用。

序列圖有兩個(gè)維度：垂直維度以發(fā)生的時(shí)間順序顯示消息/調(diào)用的序列；水平維度顯示消息被發(fā)送到的對象實(shí)例。

序 列圖的繪制非常簡單。橫跨圖的頂部，每個(gè)框（參見圖4）表示每個(gè)類的實(shí)例（對象）。在框中，類實(shí)例名稱和類名稱之間用空格/冒號/空格來分隔，例 如，myReportGenerator : ReportGenerator。如果某個(gè)類實(shí)例向另一個(gè)類實(shí)例發(fā)送一條消息，則繪制一條具有指向接收類實(shí)例的開箭頭的連線，并把消息/方法的名稱放在連 線上面。對于某些特別重要的消息，您可以繪制一條具有指向發(fā)起類實(shí)例的開箭頭的虛線，將返回值標(biāo)注在虛線上。就我而言，我總喜歡繪制出包括返回值的虛線， 這些額外的信息可以使得序列圖更易于閱讀。

閱讀序列圖也非常簡單。從左上角啟動(dòng)序列的"驅(qū)動(dòng)"類實(shí)例開始，然后順著每條消息往下閱讀。記?。弘m然圖4所示的例子序列圖顯示了每條被發(fā)送消息的返回消息，但這只是可選的。

圖4：一個(gè)示例序列圖

通 過閱讀圖4中的示例序列圖，您可以明白如何創(chuàng)建一個(gè)CD銷售報(bào)告（CD Sales Report）。其中的aServlet對象表示驅(qū)動(dòng)類實(shí)例。aServlet向名為gen的ReportGenerator類實(shí)例發(fā)送一條消息。該消息 被標(biāo)為generateCDSalesReport，表示ReportGenerator對象實(shí)現(xiàn)了這個(gè)消息處理程序。進(jìn)一步理解可發(fā) 現(xiàn)，generateCDSalesReport消息標(biāo)簽在括號中包括了一個(gè)cdId，表明aServlet隨該消息傳遞一個(gè)名為cdId的參數(shù)。當(dāng) gen實(shí)例接收到一條generateCDSalesReport消息時(shí)，它會接著調(diào)用CDSalesReport類，并返回一個(gè)aCDReport的實(shí) 例。然后gen實(shí)例對返回的aCDReport實(shí)例進(jìn)行調(diào)用，在每次消息調(diào)用時(shí)向它傳遞參數(shù)。在該序列的結(jié)尾，gen實(shí)例向它的調(diào)用者aServlet返 回一個(gè)aCDReport。

請注意：圖4中的序列圖相對于典型的序列圖來說太詳細(xì)了。然而，我認(rèn)為它才是足夠易于理解的，并且它顯示了如何表示嵌套的調(diào)用。對于初級開發(fā)人員來說，有時(shí)把一個(gè)序列分解到這種詳細(xì)程度是很有必要的，這有助于他們理解相關(guān)的內(nèi)容。

狀態(tài)圖

狀態(tài)圖表示某個(gè)類所處的不同狀態(tài)和該類的狀態(tài)轉(zhuǎn)換信息。有人可能會爭論說每個(gè)類都有狀態(tài)，但不是每個(gè)類都應(yīng)該有一個(gè)狀態(tài)圖。只對"感興趣的"狀態(tài)的類（也就是說，在系統(tǒng)活動(dòng)期間具有三個(gè)或更多潛在狀態(tài)的類）才進(jìn)行狀態(tài)圖描述。

如 圖5所示，狀態(tài)圖的符號集包括5個(gè)基本元素：初始起點(diǎn)，它使用實(shí)心圓來繪制；狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換，它使用具有開箭頭的線段來繪制；狀態(tài)，它使用圓角矩形來繪 制；判斷點(diǎn)，它使用空心圓來繪制；以及一個(gè)或者多個(gè)終止點(diǎn)，它們使用內(nèi)部包含實(shí)心圓的圓來繪制。要繪制狀態(tài)圖，首先繪制起點(diǎn)和一條指向該類的初始狀態(tài)的轉(zhuǎn) 換線段。狀態(tài)本身可以在圖上的任意位置繪制，然后只需使用狀態(tài)轉(zhuǎn)換線條將它們連接起來。

圖5：顯示類通過某個(gè)功能系統(tǒng)的各種狀態(tài)的狀態(tài)圖

圖5中的狀態(tài)圖顯示了它們可以表達(dá)的一些潛在信息。例如，從中可以看出貸款處理系統(tǒng)最初處于Loan Application狀態(tài)。當(dāng)批準(zhǔn)前（pre-approval）過程完成時(shí)，根據(jù)該過程的結(jié)果，或者轉(zhuǎn)到Loan Pre-approved狀態(tài)，或者轉(zhuǎn)到Loan Rejected狀態(tài)。這個(gè)判斷（它是在轉(zhuǎn)換過程期間做出的）使用一個(gè)判斷點(diǎn)來表示--即轉(zhuǎn)換線條間的空心圓。通過該狀態(tài)圖可知，如果沒有經(jīng)過Loan Closing狀態(tài)，貸款不可能從Loan Pre-Approved狀態(tài)進(jìn)入Loan in Maintenance狀態(tài)。而且，所有貸款都將結(jié)束于Loan Rejected或者Loan in Maintenance狀態(tài)。

活動(dòng)圖

活動(dòng)圖表示在處理某個(gè)活動(dòng)時(shí)，兩個(gè)或者更多類對象之間的過程控制流?；顒?dòng)圖可用于在業(yè)務(wù)單元的級別上對更高級別的業(yè)務(wù)過程進(jìn)行建模，或者對低級別的內(nèi)部類 操作進(jìn)行建模。根據(jù)我的經(jīng)驗(yàn)，活動(dòng)圖最適合用于對較高級別的過程建模，比如公司當(dāng)前在如何運(yùn)作業(yè)務(wù)，或者業(yè)務(wù)如何運(yùn)作等。這是因?yàn)榕c序列圖相比，活動(dòng)圖在 表示上"不夠技術(shù)性的"，但有業(yè)務(wù)頭腦的人們往往能夠更快速地理解它們。

活 動(dòng)圖的符號集與狀態(tài)圖中使用的符號集類似。像狀態(tài)圖一樣，活動(dòng)圖也從一個(gè)連接到初始活動(dòng)的實(shí)心圓開始?；顒?dòng)是通過一個(gè)圓角矩形（活動(dòng)的名稱包含在其內(nèi)）來 表示的?；顒?dòng)可以通過轉(zhuǎn)換線段連接到其他活動(dòng)，或者連接到判斷點(diǎn)，這些判斷點(diǎn)連接到由判斷點(diǎn)的條件所保護(hù)的不同活動(dòng)。結(jié)束過程的活動(dòng)連接到一個(gè)終止點(diǎn)（就 像在狀態(tài)圖中一樣）。作為一種選擇，活動(dòng)可以分組為泳道（swimlane），泳道用于表示實(shí)際執(zhí)行活動(dòng)的對象，如圖6所示。

圖6：活動(dòng)圖，具有兩個(gè)泳道，表示兩個(gè)對象的活動(dòng)控制：樂隊(duì)經(jīng)理，以及報(bào)告工具

圖字（沿箭頭方向）：樂隊(duì)經(jīng)理；報(bào)告工具；選擇"查看樂隊(duì)的銷售報(bào)告"；檢索該樂隊(duì)經(jīng)理所管理的樂隊(duì)；顯示報(bào)告條件選擇屏幕；選擇要查看其銷售報(bào)告的樂隊(duì)；從銷售數(shù)據(jù)庫檢索銷售數(shù)據(jù)；顯示銷售報(bào)告。

該 活動(dòng)圖中有兩個(gè)泳道，因?yàn)橛袃蓚€(gè)對象控制著各自的活動(dòng)：樂隊(duì)經(jīng)理和報(bào)告工具。整個(gè)過程首先從樂隊(duì)經(jīng)理選擇查看他的樂隊(duì)銷售報(bào)告開始。然后報(bào)告工具檢索并顯 示他管理的所有樂隊(duì)，并要求他從中選擇一個(gè)樂隊(duì)。在樂隊(duì)經(jīng)理選擇一個(gè)樂隊(duì)之后，報(bào)告工具就檢索銷售信息并顯示銷售報(bào)告。該活動(dòng)圖表明，顯示報(bào)告是整個(gè)過程 中的最后一步。

組件圖

組件圖提供系統(tǒng)的物理視圖。它的用途是顯示系統(tǒng)中的軟件對其他軟件組件（例如，庫函數(shù)）的依賴關(guān)系。組件圖可以在一個(gè)非常高的層次上顯示，從而僅顯示粗粒度的組件，也可以在組件包層次2上顯示。

組件圖的建模最適合通過例子來描述。圖7顯示了4個(gè)組件：Reporting Tool、Billboard Service、Servlet 2.2 API和JDBC API。從Reporting Tool組件指向Billboard Service、Servlet 2.2 API和JDBC API組件的帶箭頭的線段，表示Reporting Tool依賴于那三個(gè)組件。

圖7：組件圖顯示了系統(tǒng)中各種軟件組件的依賴關(guān)系

部署圖

部署圖表示該軟件系統(tǒng)如何部署到硬件環(huán)境中。它的用途是顯示該系統(tǒng)不同的組件將在何處物理地運(yùn)行，以及它們將如何彼此通信。因?yàn)椴渴饒D是對物理運(yùn)行情況進(jìn)行建模，系統(tǒng)的生產(chǎn)人員就可以很好地利用這種圖。

部 署圖中的符號包括組件圖中所使用的符號元素，另外還增加了幾個(gè)符號，包括節(jié)點(diǎn)的概念。一個(gè)節(jié)點(diǎn)可以代表一臺物理機(jī)器，或代表一個(gè)虛擬機(jī)器節(jié)點(diǎn)（例如，一個(gè) 大型機(jī)節(jié)點(diǎn)）。要對節(jié)點(diǎn)進(jìn)行建模，只需繪制一個(gè)三維立方體，節(jié)點(diǎn)的名稱位于立方體的頂部。所使用的命名約定與序列圖中相同：[實(shí)例名稱] : [實(shí)例類型]（例如，"w3reporting.myco.com : Application Server"）。

圖8：部署圖。由于Reporting Tool組件繪制在IBM WebSphere內(nèi)部，后者又繪制在節(jié)點(diǎn)w3.reporting.myco.com內(nèi)部，因而我們知道，用戶將通過運(yùn)行在本地機(jī)器上的瀏覽器來訪問Reporting Tool，瀏覽器通過公司intranet上的HTTP協(xié)議與Reporting Tool建立連接

圖8中的部署圖表明，用戶使用運(yùn)行在本地機(jī)器上的瀏覽器訪問Reporting Tool，并通過公司intranet上的HTTP協(xié)議連接到Reporting Tool組件。這個(gè)工具實(shí)際運(yùn)行在名為w3reporting.myco.com的Application Server上。這個(gè)圖還表明Reporting Tool組件繪制在IBM WebSphere內(nèi)部，后者又繪制在w3.reporting.myco.com節(jié)點(diǎn)內(nèi)部。Reporting Tool使用Java語言通過IBM DB2數(shù)據(jù)庫的JDBC接口連接到它的報(bào)告數(shù)據(jù)庫上，然后該接口又使用本地DB2通信方式，與運(yùn)行在名為db1.myco.com的服務(wù)器上實(shí)際的DB2數(shù)據(jù)庫通信。除了與報(bào)告數(shù)據(jù)庫通信外，Report Tool組件還通過HTTPS上的SOAP與Billboard Service進(jìn)行通信。

結(jié)束語

盡管本文僅提供了對統(tǒng)一建模語言UML的簡要介紹，但還是鼓勵(lì)大家把從這里學(xué)到的基本信息應(yīng)用到自己的項(xiàng)目中，同時(shí)更深入地鉆研UML。已經(jīng)有多種軟件工 具可以幫助您把UML圖集成到軟件開發(fā)過程中，不過即使沒有自動(dòng)化的工具，您也可以使用白板上的標(biāo)記或者紙和筆來手工繪制UML圖，仍然會獲益匪淺。

統(tǒng)一建模語言