到了21世紀(jì)——準(zhǔn)確地說(shuō)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(jiǎn)歷中，75%都聲稱具備uml的知識(shí)。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(yǔ)，或?qū)ml一知半解。大家對(duì)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(shí)可以在簡(jiǎn)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(yǔ)言的良好起點(diǎn)。

　　背景知識(shí)

　　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(yǔ)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(jìng)爭(zhēng)。最終，他們聯(lián)合起來(lái)創(chuàng)造了一種開放的標(biāo)準(zhǔn)。（聽起來(lái)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(yǔ)言的原因之一在于，它與程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言無(wú)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(hào)集只是一種語(yǔ)言而不是一種方法學(xué)。這點(diǎn)很重要，因?yàn)檎Z(yǔ)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(yǔ)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(duì)于入門來(lái)說(shuō)，這些圖對(duì)這門語(yǔ)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(jiǎn)要說(shuō)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(hào)。角色和用例之間的關(guān)系使用簡(jiǎn)單的線段來(lái)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(jí)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(shuō)，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(jiǎn)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(shuō)，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(huì)與邏輯類圖顯示一些相同的類。然而，實(shí)現(xiàn)類圖不會(huì)使用相同的屬性來(lái)描述，因?yàn)樗芸赡芫哂袑?duì)諸如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(lái)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(shuō)"方法"）。

圖2：類圖中的示例類對(duì)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(duì)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(lái)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(duì)方，則應(yīng)該使用實(shí)線來(lái)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(duì)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(duì)方，兩個(gè)類彼此都可以與一個(gè)或者多個(gè)對(duì)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，并且顯示了流程中不同對(duì)象之間的調(diào)用關(guān)系，同時(shí)還可以很詳細(xì)地顯示對(duì)不同對(duì)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(duì)象實(shí)例。

　　序列圖的繪制非常簡(jiǎn)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(duì)象）。在框中，類實(shí)例名稱和類名稱之間用空格/冒號(hào)/空格來(lái)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(duì)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(jiǎn)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。記住：雖然圖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(duì)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(duì)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(hào)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(huì)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(duì)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(qǐng)注意：圖4中的序列圖相對(duì)于典型的序列圖來(lái)說(shuō)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(duì)于初級(jí)開發(fā)人員來(lái)說(shuō)，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(huì)爭(zhēng)論說(shuō)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(duì)"感興趣的"狀態(tài)的類（也就是說(shuō)，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(hào)集包括5個(gè)基本元素：初始起點(diǎn)，它使用實(shí)心圓來(lái)繪制；狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換，它使用具有開箭頭的線段來(lái)繪制；狀態(tài)，它使用圓角矩形來(lái)繪制；判斷點(diǎn)，它使用空心圓來(lái)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(lái)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(lái)。

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(lái)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(duì)象之間的過程控制流。活動(dòng)圖可用于在業(yè)務(wù)單元的級(jí)別上對(duì)更高級(jí)別的業(yè)務(wù)過程進(jìn)行建模，或者對(duì)低級(jí)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(duì)較高級(jí)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(hào)集與狀態(tài)圖中使用的符號(hào)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。活動(dòng)是通過一個(gè)圓角矩形（活動(dòng)的名稱包含在其內(nèi)）來(lái)表示的。活動(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(duì)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(duì)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(kù)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(duì)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(duì)其他軟件組件（例如，庫(kù)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(lái)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(duì)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(hào)包括組件圖中所使用的符號(hào)元素，另外還增加了幾個(gè)符號(hào)，包括節(jié)點(diǎn)的概念。一個(gè)節(jié)點(diǎn)可以代表一臺(tái)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(duì)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

　　圖字：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(lái)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(yǔ)言通過ibm db2數(shù)據(jù)庫(kù)的jdbc接口連接到它的報(bào)告數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)通信。除了與報(bào)告數(shù)據(jù)庫(kù)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(yǔ)

　　盡管本文僅提供了對(duì)統(tǒng)一建模語(yǔ)言u(píng)ml的簡(jiǎn)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(lái)手工繪制uml圖，仍然會(huì)獲益匪淺。