學習筆記 基于UML面向對象的設計
本節向大家介紹一下有關基于UML面向對象的設計，主要包括面向對象概述，UML概述和基于UML面向對象設計等內容， 相信通過本節的學習大家對UML面向對象思想有一定的認識。
基于UML面向對象的設計
近年來，面向對象技術是軟件設計的主流設計思想。UML作為一種面向對象的建模方法，一方面可方便地同大多數面向對象的設計語言鏈接；另一方面可運用到除軟件設計以外的其他方面，如商業、信息系統、甚至是面向對象設計語言的開發等。
1面向對象概述
1.1面向對象思想
面向對象思想起源于20世紀70年代，在80年代得到了鞏固與發展。90年代，面向對象技術已經成熟，并進入深入發展階段。面向對象程序設計與傳統的過程式程序設計有著顯著的區別。過程式程序設計是面向功能的，通常使用函數或過程來實現所需要的功能，數據通常作為參數傳遞給函數或過程，這種方式不利于大中型軟件的開發與維護，小部分數據或功能的變動會波及到很多的相關程序。隨著計算機應用需求的不斷擴大，計算機軟件越來越復雜，這種復雜性不僅體現在規模的擴大，而且模塊之間的交互越來越復雜。為此，人們提出了面向對象程序設計的思想，他是一種以對象為中心的程序設計方法。
面向對象程序設計提出了一種新的系統設計模型，他將系統看成通過交互作用來完成任務的對象的集合，每個對象用自己的方法管理數據。他允許抽象化、模塊化的分層結構，具有多態性、繼承性和封裝性。面向對象的程序設計考慮如何通過創建對象來簡化程序設計，提高代碼的可重用性。
1.2面向對象的幾種設計方法
隨著面向對象技術成為研究的熱點，相繼出現了幾十種支持軟件開發的面向對象方法。其中Booch,Coad/Yourdon,OMT和Jacobson的方法在面向對象軟件開發界得到了廣泛的認可。
Booch方法的優點在于其豐富的符號體系；Rumbaugh的OMT方法從3個視角描述系統，相應地提供了3種模型對象模型、動態模型和功能模型；Coad/Yourdon方法嚴格區分了面向對象分析（OOA）和面向對象設計（OOD）。
該方法利用5個層次的活動來定義和記錄系統行為、輸入和輸出；Jacobson方法與上述3種方法有所不同，他涉及到整個軟件生命周期，包括需求分析、設計、實現和測試等4個階段；而統一建模語言UML（UnifiedModelingLanguage），結合了Booch，OMT和Jacobson方法的優點，統一了符號體系，并從其他的方法和工程實踐中吸收了許多經過實際檢驗的概念和技術，UML作為一種標準的建模工具已經得到世界的認可，成為國際標準。UML面向對象設計介紹了面向對象的思想，下面讓我們來看下一UML概述。
2UML概述
2.1UML的出現與發展
面向對象技術作為一種軟件技術有著其優越性，但是由于目前的大多數面向對象分析與設計方法都沒有提供一個定義對象的有力手段，往往是在工作一開始就陷入了一個十分復雜的境地。由于事先定義了過多的對象，使得在進一步確定對象時仍具有很大的隨機性和盲目性。所以，隨著OOP（面向對象編程）向OOD（面向對象設計）和OOA（面向對象分析）的發展，最終形成面向對象的軟件開發方法OMT(反對Modelling技術)。這是一種自底向上和自頂向下相結合的方法，而且他以對象建模為基礎，從而不僅考慮了輸入、輸出數據結構，實際上也包含了所有對象的數據結構。所以OMT徹底實現了PAM沒有實現的目標。不僅如此，OOD技術在需求分析、可維護性和可靠性這3個軟件開發的關鍵環節和質量指標上有了實質性的突破，徹底地解決了在這些方面存在的嚴重問題。
UML是Booch，Objectory和OMT方法的結合，并且是這三者直接的向上兼容的后繼。同時他還吸收了大量方法學家的思想，包括WirfsBrock，Ward，Cunningham，Rubin等等。這些先進的面向對象的思想統一為公共的、穩定的、表達能力強的面向對象方法提供了基礎。
2.2UML的特點
作為一種標準的圖形化建模語言，UML面向對象設計有如下幾個方面的特點：
（1）UML結合了Booch方法、OMT方法和OOSE方法的概念，統一了面向對象方法的基本概念，是一個單一的通用建模語言；
(2)UML的建模能力比其他面向對象方法更強，不僅適合于一般系統的開發，更擅長于并行、分布式系統的建模；
（3）UML是一種標準的建模語言，而不是一個標準的開發過程，他完全獨立于開發過程；
（4）UML提出了許多新的概念，如構造型、職責、擴展機制、模式等等。
所以，UML的出現意味著開發方法統一化、標準化的新發展，標志著軟件自動化進程又邁進了一步。
2.3UML的基本內容
UML語言使用若干個視圖（view）構造模型。每個視圖代表系統的一個方面。UML共包括5類視圖：
用例視圖（Usecaseview）用于描述系統應該具有的功能集，并指出各功能的操作者，主要為用戶、設計人員、開發人員和測試人員而設置。
邏輯視圖用來顯示系統內部的功能是如何設計的。
組件視圖（Componentview）用來顯示代碼組件的組織方式。他描述了實現模型（implementationmodule）和他們之間的依賴關系，主要供開發者使用。
并發視圖（Concurrencyview）用來顯示系統的開發工作狀況。供系統開發者和集成者使用。
展開視圖（Deploymentview）用來顯示系統的物理架構，即系統的物理展開。供開發者、集成者和測試者使用。
視圖用圖描述，而圖用模型元素的符號表示。圖中包含的元素可以有類、對象、組件、關系等，這些模型具有具體的含義并且用圖形符號表示。UML圖包括：類圖、對象圖、用例圖、狀態圖、序列圖、協作圖、活動圖、組件圖和展開圖。#p#
3基于UML面向對象設計
3.1UML的應用
標準建模語言UML適用于以面向對象技術來描述任何類型的系統，而且適用于系統開發的不同階段，從需求規格描述直至系統完成后的測試和維護。但需要注意的是，UML是一種建模語言而不是方法，這是因為UML中沒有過程的概念，而過程正是方法的一個重要組成部分。UML面向對象概念本身獨立于過程，這意味著用戶在使用UML進行建模時，可以選用任何適合的過程。然而，使用UML建模仍然有著大致統一的過程框架，該框架包含了UML建模過程中的共同要素，同時又為用戶選用與其所開發的工程相適合的建模技術提供了很大的自由度。
同時，UML建模過程是一個迭代遞增的開發過程。使用此方法，不是在項目結束時一次性提交軟件，而是分塊逐次開發和提交。構造階段由多次迭代組成，每一次迭代都包含編碼、測試和集成，所得產品應滿足項目需求的某一子集，或提交給用戶，或純粹是內部提交。每次迭代都包含了軟件生命周期的所有階段。同時，每次迭代都要增加一些新的功能，解決一些新的問題。以類圖為例，在需求分析階段，類圖是研究領域的概念，是概念層描述；在設計階段，類圖描述類與類之間的接口，是說明層描述；而在實現階段，類圖描述軟件系統中類的實現，是實現層描述。實現層描述更接近于軟件實現中具體的描述，但概念層和說明層描述更易于不同領域專家之間的理解和交流。
3.2基于UML的RationalROSE面向對象設計過程
現以某金融貿易系統為例說明UML建模的具體過程。該過程主要包括：理解需求、分析、設計、實現、測試和配置。
首先進行需求分析，這是一個決定系統能否符合用戶需求的關鍵步驟，該階段的好壞直接影響到設計的進度以及質量。需求分析主要是定義用例，對該系統的主要功能進行描述，從而確定系統的功能需求，在這部分主要應用的是用例圖，用例圖要詳盡地表示系統的各種關系。在該系統中各角色的關系如圖1所示。
從中我們可以清楚地看出各個角色之間的關系，所以在進行系統的設計、實現時可以減少盲目性。在需求分析時，要注意領域分析以及類與對象的定義。
其次進行的是設計，設計一般分為架構設計和詳細設計。這部分主要包括定義包、描述包間的相關性和基本的通信機制。注意要減少相關的二義性以及與用戶的接口設計。
再進行的是實現，在這個過程中UML的優點可以得到長足的體現：運用RationalROSE提供的環境將前幾步設計的圖進行分析，然后可以轉換成自己所熟悉的高級語言，并在高級語言中進行編輯，在高級語言的環境中我們可以看到UML面向對象把圖轉換成系統的程序設計的結構框架。并且，在進行該系統擴展時只需要在前兩步設計的圖中進行更改，從而改變程序框架，徹底改變了傳統設計中更改所帶來的復雜性與潛在的危險性。
在進行測試的時候同樣可以運用UML，將整個系統分為不同的單元，然后將各個單元作為一個“黑盒”，運用不同的圖進行“黑盒”測試。將測試后的結果再返回到設計實現中進行分析。將完整無誤的軟件與需求說明結合，從而可以順利地進行配置。
可以看出：UML的圖運用于整個系統設計的全過程，減少了設計盲目性，提高了設計效率。
4結語
要想實現軟件生產自動化，基本的一條是實現開發方法的統一化、標準化。實現面向對象開發方法的標準化以后，就可以避免不同方法的差異，提高軟件重用效率。另外，統一面向對象開發方法也就是綜合每個面向對象方法的優點，最大限度地發揮各種方法的長處。UML作為一種建模語言，應用于各種系統的設計與分析，改變了傳統的軟件設計思想，降低了系統設計的盲目性，也更有利于系統的擴展與測試。但是由于他自身發展的程度決定了目前他還不能取代現有的各種面向對象的分析與設計方法。但是，隨著UML面向對象進一步發展，必將有助于實現軟件自動化。
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