UML 详解
本篇整理 UML 中各类图的作用、组成与符号，顺序为： UML 概念→ 用例图 → 类图与对象图 → 交互图 → 行为图 → 包图 → 实现图 → UML图分类总结。
文章目录
- UML 详解
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- 一、UML 概念
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- 1. UML 是什么
- 2. 三大组成部分
- 3. 四种事务
- 4. 四种连线关系
- 5. UML 的特点
- 6. UML 图的分类
- 二、用例图
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- 1. 定义与组成
- 2. 用例之间的关系
- 3. 用例图符号对照表
- 三、类图与对象图
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- 1. 类图
- 2. 类之间的关系
- 3. 六种关系的线型符号
- 4. 关联数目表示
- 5. 抽象类与具体类
- 6. 对象图
- 四、交互图：顺序图与通信图
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- 1. 概述
- 2. 顺序图的核心元素
- 3. 消息类型
- 4. 通信图
- 5. 顺序图与通信图的区别
- 五、行为图：状态图与活动图
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- 1. 状态图
- 2. 活动图
- 六、包图
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- 1. 定义
- 2. 包的表示与依赖
- 七、实现图：构件图与部署图
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- 1. 构件图
- 2. 部署图
- 八、UML 图分类总结
软工导论相关文章可看（持续创作ing）： 软工导论（一）：基础概念与开发模型 软工导论（二）：需求工程 软工导论（三）：UML图 软工导论（四）：体系结构与设计模式 软工导论（五）：软件测试
一、UML 概念
1. UML 是什么
UML（统一建模语言）是一种标准建模语言，不是编程语言，也不是一套图形符号的简单集合：
- 独立于软件开发过程，可用于软件开发的各个阶段；
- 是一种语言，语言的使用者可以对其进行扩展；
- 不局限于系统的分析与设计阶段，全生命周期都能使用。
2. 三大组成部分
UML 体系由三部分组成：基本构造块、规则、公共机制。
3. 四种事务
UML 中的事务分为四类：
4. 四种连线关系
| 关联 | 实线 |
| 依赖 | 虚线 + 实心箭头 |
| 泛化（继承） | 实线 + 空心三角箭头 |
| 实现 | 虚线 + 空心三角箭头 |
5. UML 的特点
- UML 的模型图分为静态模型图（用例图、类图等）和动态模型图（活动图、顺序图、状态图、协作图等）；
- 支持从需求到实现的完整建模过程。
6. UML 图的分类
UML 图按用途分为五大类：
二、用例图
1. 定义与组成
用例图从用户角度描述系统的功能，由四类元素组成：
- 系统边界：矩形框，系统名称位于顶部（可有可无）。
- 参与者（Actor）：与系统交互的外部用户，用火柴人表示。
- 用例（Use Case）：系统提供的一项功能，用椭圆形表示。
- 注释（Note）：对元素的补充说明，用便签表示。
2. 用例之间的关系
用例之间只有三种关系：包含、扩展、泛化（关联不是用例之间的关系）。
| 包含 include | 带箭头虚线，箭头指向被包含用例 | 基用例必须调用被包含用例 |
| 扩展 extend | 带箭头虚线，箭头指向基础用例 | 扩展用例是可选的附加行为 |
| 泛化 | 带空心箭头实线，箭头指向父用例 | 子用例继承父用例（少见但合法） |
参与者与用例之间用实线关联；参与者与参与者之间用泛化（继承）表示，如"管理员、普通用户都继承用户"。 
3. 用例图符号对照表
三、类图与对象图
1. 类图
类图描述系统中类的静态结构，包括类的属性、操作以及类之间的关系，是使用最广泛的 UML 图。
2. 类之间的关系
类关系分两大类：
- 实现关系：接口与类之间。
- 对象与对象之间：
- 泛化关系（is-a）：继承，空心三角实线；
- 关联关系：又细分为聚合（has-a，空心菱形）、组合（contains-a，实心菱形）、依赖（use-a，虚线箭头）。
3. 六种关系的线型符号
关联关系： 
依赖关系：
泛化关系（空心三角实线）： 
实现关系（空心三角虚线）： 
聚合关系（空心菱形）： 
组合关系（实心菱形）： 
4. 关联数目表示
关联关系的数目用 0…1、0…*、1…1、1…*、* 等表示：
5. 抽象类与具体类
- 抽象类：继承父类的抽象操作但未提供实现；没有任何直接实例；UML 中用斜体类名表示。
- 具体类：可以直接实例化的类。注意：有父类并不代表该类就是具体类。
6. 对象图
对象图描述系统中的多个对象在某一时刻的状态，是类图的实例化快照。对象的表示：矩形框中写对象名（或类名），名字下加下划线。
四、交互图：顺序图与通信图
1. 概述
交互图描述一组对象之间消息的传递顺序，主要用于用例图中控制流的建模。
2. 顺序图的核心元素
- 参与者：与系统交互的外部用户。
- 对象：顺序图横轴上与序列有关的对象，矩形框中写对象名或类名，名字下有下划线。
- 生命线：纵轴方向的虚线，表示对象在序列中的执行情况（发送和接收消息、对象活动）。
- 消息符号：从一个对象生命线到另一个对象生命线的箭头，按时间顺序从上到下排列。
3. 消息类型
| 同步消息 | 实心箭头 | 发送后等待接收方处理完毕 |
| 异步消息 | 开放箭头 | 发送后不等待，继续执行 |
| 简单消息 | 普通箭头 | 不区分同步异步 |
| 自调用 | 指向自身的箭头 | 对象调用自己的操作 |
| 创建/销毁 | new() / delete() | 创建对象、结束对象生命线 |
4. 通信图
通信图（协作图）同样描述对象间的交互，但侧重对象之间的协作关系，而不像顺序图那样强调消息的时间顺序。
5. 顺序图与通信图的区别
- 顺序图：强调消息传递的时间顺序。
- 通信图：强调对象之间的协作关系（消息编号体现顺序）。
五、行为图：状态图与活动图
1. 状态图
状态图描述一个对象从状态到状态的控制流，用于对系统的动态特性建模。
- 状态的组成部分包括：名称、转移。
- 历史状态：用带 H 的小圆圈表示，记录离开前的状态，用于返回时恢复。
- 状态图可以有结束状态，也可以没有（状态循环）。
2. 活动图
活动图描述业务实现用例的工作流程，常用于业务流程建模。
- 分叉 / 汇合：用粗横线表示并发分支的拆分与合并。
- 泳道：按参与者划分活动区域，标明每个活动由谁负责。
- 对象流：动作 / 活动状态与对象之间的依赖关系，表示动作使用对象或动作对对象的影响。 对象流中的对象表示对象在过程中的一种状态，如"订单[未付款] → 支付 → 订单[已付款]"。
六、包图
1. 定义
包图描述系统的体系层次结构，把模型元素按逻辑分组组织。系统需求分析阶段产生的包图描述了系统的体系层次结构。
2. 包的表示与依赖
- 包用文件夹形状表示。
- 包之间的依赖关系用虚线箭头表示，常见的是 <<use>> 依赖。
七、实现图：构件图与部署图
1. 构件图
构件图（Component Diagram）描述系统的静态实现视图，支持系统构件的配置管理，通常从四方面建模：
2. 部署图
部署图定义系统中软硬件的物理体系结构，描述节点（硬件设备）及节点上部署的构件。
- 节点：立方体图形，表示硬件设备或运行环境；
- 节点之间用连接线表示通信（如 TCP/IP）。
八、UML 图分类总结
UML 图按结构/行为可分为两大类：
结构行为图（描述系统静态结构）：
- 类图：描述系统中类的静态结构
- 对象图：系统中多个对象在某一时刻的状态
- 组件图：描述系统的静态实现视图
- 部署图：定义系统中软硬件的物理体系结构
- 用例图：从用户角度描述系统功能
动态行为图（描述系统动态行为）：
- 序列图：对象之间的动态合作关系，强调消息发送的顺序
- 协作图：描述对象之间的协作关系
- 状态图：描述状态到状态的控制流
- 活动图：描述业务实现用例的工作流程
