UML基礎(chǔ)與建模實(shí)踐

第五章包圖

主講人：

內(nèi)容摘要包和包圖的概念1包的表示和包的傳遞性2包圖中的關(guān)系3創(chuàng)建包的方法及其應(yīng)用4小結(jié)與習(xí)題55.1包的概念什么是包?

包是用于分組的符號(hào)，常用來(lái)對(duì)一組相同的UML元素進(jìn)行分組存放和管理。UML中的包相當(dāng)于文件系統(tǒng)中的文件夾，UML中的一個(gè)包直接對(duì)應(yīng)于Java中的一個(gè)包。在Java中，一個(gè)包可能含有其他包、類或者同時(shí)含有這兩者。5.1包的概念

5.1.1包的示例圖5-1是一個(gè)典型的包，該包中包含的元素是類。如類OrderForm、類Order。該包中還有沒(méi)有列出的類。該包的名稱是Client。圖5-1包5.1包的概念

5.1.2包中的元素每一個(gè)包就意味著一個(gè)獨(dú)立的命名空間，因此，兩個(gè)不同的包可以具有相同的元素名，但由于所位于的包名不同，因此其全名仍然是不同的。在包中表示元素時(shí)，兩種方法：一種是在第二欄中列出所屬元素名，另一種是在第二欄中畫出所屬元素的圖形表示。5.1包的概念

5.1.3包的作用（1）對(duì)語(yǔ)義上相關(guān)的元素進(jìn)行分組。如把功能相關(guān)的用例放在一個(gè)包中。（2）提供配置管理單元。如以包為單位，對(duì)軟件進(jìn)行安裝和配置。（3）在設(shè)計(jì)時(shí)，提供并行工作的單元。如在設(shè)計(jì)階段，多個(gè)設(shè)計(jì)小組可以同時(shí)對(duì)幾個(gè)相互獨(dú)立包中的類進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。（4）包提供了一個(gè)封裝空間。在同一空間中，元素的名稱必須唯一。5.2包圖的概念

什么是包圖？

包圖就是通過(guò)關(guān)系將多個(gè)包連接在一起構(gòu)成的圖。與所有UML的其他圖一樣，包圖可以包括注釋、約束和其它圖。包間的關(guān)系有依賴關(guān)系和泛化關(guān)系。5.2包圖的概念

圖5-2就是一個(gè)典型的包圖，它表示了綜合信息管理系統(tǒng)所包含的子系統(tǒng)組成，以及子系統(tǒng)間的依賴關(guān)系。5.3包的表示

什么是包圖？

在UML中用文件夾符號(hào)來(lái)表示一個(gè)包。即一個(gè)包由2個(gè)矩組成，上面是一個(gè)小矩形，下面是一個(gè)大矩形。圖5-3就是最常見(jiàn)的包表示法。圖5-3常見(jiàn)的包表示方法5.3包的表示

5.3.1包命名

每個(gè)包必須有一個(gè)與其他包相區(qū)別的名稱。包名稱可以有兩種書寫位置。同時(shí)，包名稱的書寫格式有兩種，即簡(jiǎn)單名和全名。5.3包的表示

5.3.1包命名

每個(gè)包必須有一個(gè)與其他包相區(qū)別的名稱。包名稱可以有兩種書寫位置。同時(shí)，包名稱的書寫格式有兩種，即簡(jiǎn)單名和全名。圖5-4包名的2種書寫位置5.3包的表示

1、包名稱的位置

包名稱可以有兩種書寫位置：包名稱可以寫在第一欄中，或者寫在第二欄中。如圖5-4所示，表示了包名稱的2種書寫位置。5.3包的表示

2、包名稱的書寫格式

包名稱的書寫格式有兩種，即簡(jiǎn)單名和全名。其中，簡(jiǎn)單名僅包含包一個(gè)簡(jiǎn)單的名稱；全名是用該包的外圍包的名字作為前綴，加上包本身的名字。例如，Rose常用表示方法中，其包名UI就是一個(gè)簡(jiǎn)單名。而包System.Web.UI才是一個(gè)完整帶路徑的名稱，表示UI這個(gè)包是位于System.Web包中的，如圖5-5所示。圖5-5包稱的2種書寫格式5.3包的表示

5.3.2包中的元素

一個(gè)包中包含的元素可能是子包、用例、接口和類。下面介紹包中元素的表示方法和元素的可見(jiàn)性。5.3包的表示

1、包中元素是類和接口

當(dāng)包中的元素是類和接口時(shí)，可以有兩種表示類和接口的方法：一種是在第二欄中列出包的所有元素名；另一種是在第二欄中畫出包中所有元素的圖形和關(guān)系（參見(jiàn)圖5-6）。圖5-6元素在包中的2種表示方法5.3包的表示

2、包中的元素是用例

圖5-7包中的元素是用例5.3包的表示

3、包中元素是包

包中元素是包時(shí)，就是包嵌套。圖5-8所示，就是包嵌套的例子。外部包System:Web里面嵌入了一個(gè)包UI,UI包中有一個(gè)類Page。圖5-8嵌套包示例注意：每一個(gè)包就是一個(gè)獨(dú)立的命名空間，同一個(gè)包中任意2個(gè)元素的名稱不能相同。5.3包的表示

4、包中元素的可見(jiàn)性包中元素的可見(jiàn)性有以下3種：（1）用“+”表示public，即該元素是共有的。（2）用“#”表示protected，即該元素是保護(hù)的。（3）用“-”表示private，即該元素是私有的。5.3包的表示

5、訪問(wèn)權(quán)限假設(shè)包X中的元素要訪問(wèn)包Y中的元素，則，表5-1列出了包間關(guān)系、被訪問(wèn)元素的可見(jiàn)性與訪問(wèn)權(quán)限的關(guān)系。包Y中元素的可見(jiàn)性包X中元素訪問(wèn)包Y中元素的條件+若X引用了Y，則X中的任何元素可以訪問(wèn)Y中可見(jiàn)性是+的元素#若X繼承了Y，則X中的任何元素可以訪問(wèn)Y中可見(jiàn)性是#的元素-可見(jiàn)性是-的元素，只能被同一個(gè)包中的其他元素訪問(wèn)表5-1包X訪問(wèn)包Y中元素的條件5.3包的表示

5.3.3用構(gòu)造型表示包UML提供了5種構(gòu)造型來(lái)描述包的新特征。包的構(gòu)造型有5種：（1）《system》符號(hào)：表示包代表一個(gè)系統(tǒng)。（2）《subsystem》符號(hào)：表示包代表某個(gè)子系統(tǒng)。（3）《facade》符號(hào)：表示包是由其他包構(gòu)成的一個(gè)視圖。（4）《stub》符號(hào)：表示包是一個(gè)代理包，該代理包為其他包提供公共服務(wù)。（5）《framework》符號(hào)：表示包代表一個(gè)框架。5.4包圖中的關(guān)系

包圖中包間的關(guān)系有兩種：（1）依賴關(guān)系（2）泛化關(guān)系5.4包圖中的關(guān)系

5.4.1依賴關(guān)系

兩個(gè)包間的依賴關(guān)系又可以分為5種，下面分別說(shuō)明一下4種依賴的語(yǔ)義： （1）《use》關(guān)系 （2）《import》關(guān)系 （3）《access》關(guān)系 （4）《trace》關(guān)系5.4包圖中的關(guān)系

1、《use》關(guān)系

例如，在圖5-9中，C包《use》依賴于S包，因此，C包中的任何元素能訪問(wèn)S包可見(jiàn)性是+的所有元素。圖5-9use依賴5.4包圖中的關(guān)系

2、《import》關(guān)系《import》關(guān)系使客戶包和提供者包的命名空間合并成一個(gè)包，當(dāng)提供者包中的元素與客戶包中的元素具有相同的名稱時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致命名空間的沖突。例如，在圖5-10中，C包《import》依賴于S包，因此，C包中的任何元素能訪問(wèn)S包可見(jiàn)性是+的所有元素。圖5-10import依賴5.4包圖中的關(guān)系

3、《access》關(guān)系

例如，在圖5-11中，C包《access》依賴于S包，因此，C包中的任何元素能訪問(wèn)S包可見(jiàn)性是+的所有元素。圖5-11access依賴5.4包圖中的關(guān)系

4、《trace》關(guān)系例如，在圖5-12中，C包《trace》依賴于S包，即設(shè)計(jì)模型依賴于分析模型，所有的設(shè)計(jì)模型產(chǎn)品都是從分析模型產(chǎn)品進(jìn)化而來(lái)的。圖5-12trace依賴5.4包圖中的關(guān)系

5.4.2泛化關(guān)系圖5-13中，父包是GUI,它有兩個(gè)子包，分別是G1和G2。圖5-13包泛化5.5包的傳遞性

包間的傳遞性是指：如果包X與包Y存在關(guān)系，包Y與包Z存在關(guān)系，那么，包X與包Z也存在關(guān)系。

《import》依賴是可傳遞的，

《access》依賴是不可傳遞的。5.5包的傳遞性

如圖5-14所示，Z包中的公共元素成為Y包的公共元素，同時(shí)，Y包中的公共元素成為X包中的公共元素，因此，Z包中的公共元素能被X包訪問(wèn)。因此，X,Y,Z包間的《import》關(guān)系存在傳遞性。圖5-14《import》關(guān)系可傳遞5.5包的傳遞性

當(dāng)客戶包與提供者包之間是《access》依賴時(shí)，這樣，提供者包中的公共元素就成為客戶包中的私有元素，這些私有元素在包外是不可以訪問(wèn)的。如圖5-15所示，Z包中的公共元素成為Y包的私有元素，而X包只能訪問(wèn)Y包中的公共元素，因此，X包不能訪問(wèn)Z包中的公共元素。因此，X,Y,Z包間的《access》關(guān)系不存在傳遞性。圖5-15《access》關(guān)系不可傳遞5.6創(chuàng)建包圖的方法

繪制包圖的基本過(guò)程主要有以下3個(gè)步驟：（1）尋找包。（2）確定包之間的關(guān)系。（3）確定包內(nèi)元素的可見(jiàn)性。5.6創(chuàng)建包圖的方法

5.6.1標(biāo)識(shí)候選包

在分析階段，我們以對(duì)象模型和用例模型為依據(jù)，把關(guān)系緊密的類分到同一個(gè)包中，把關(guān)系松散的類分到不同的包中。創(chuàng)建包圖的程包含3個(gè)步驟：第一步是，以類圖為依據(jù)，尋找候選包；第二步是，對(duì)候選包進(jìn)行調(diào)整；第三步，消除包的循環(huán)依賴。標(biāo)識(shí)候選包的原則如下：（1）把類圖中關(guān)系緊密的類放到一個(gè)包中。（2）在類層次結(jié)構(gòu)中，把同一層次中的類放在同一包中，不同層次中的類放在不同的包中。5.6創(chuàng)建包圖的方法

5.6.2調(diào)整候選包

在已經(jīng)識(shí)別出候選包后，為了減少包間依賴，最小化每個(gè)包的public、protected元素的個(gè)數(shù)，最大化每個(gè)包中private元素的個(gè)數(shù)，還必須對(duì)候選包進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整方法是：

（1）在包間移動(dòng)類。（2）添加包、分解包、合并包或刪除包。5.6創(chuàng)建包圖的方法

5.6.3消除包的循環(huán)依賴

應(yīng)該盡量避免包模型中的循環(huán)依賴。如果包A以某種方式依賴包B，并且包B以某種方式依賴包A，就應(yīng)該合并這兩個(gè)包，這是消除循環(huán)依賴非常有效的方法。但是經(jīng)常起作用的、更好的方法是，從A,B兩個(gè)包中提起公共元素，把它們封裝為第三個(gè)包C。消除循環(huán)包的過(guò)程是一個(gè)多次迭代的過(guò)程。示例顯示在圖5-11中。5.6創(chuàng)建包圖的方法

圖5-11

圖5-11消除循環(huán)依賴的示例5.7包圖應(yīng)用

包圖主要用于兩種不同層次的用途：一是對(duì)成組元素建模，以便把對(duì)緊密相關(guān)的類封裝到同一個(gè)包中，方便使用、管理和維護(hù)；二是對(duì)體系結(jié)構(gòu)建模，用包圖來(lái)表示軟件的宏觀結(jié)構(gòu)。5.7包圖應(yīng)用

5.7.1對(duì)成組元素建模對(duì)成組元素進(jìn)行建?？梢哉f(shuō)是包圖最常見(jiàn)的用途，它把相關(guān)的元素分組，然后把每一組封裝為一個(gè)包。在對(duì)成組元素建模時(shí)，應(yīng)遵循以下幾個(gè)策略：（1）每個(gè)包都應(yīng)該是由在概念上、語(yǔ)義上相互接近的元素組成。（2）標(biāo)出每個(gè)包中可見(jiàn)性是公共的元素，并且，每個(gè)包中的公共元素應(yīng)盡可能地少。（3）再構(gòu)建包圖時(shí)，一般使用默認(rèn)的《use》構(gòu)造型來(lái)標(biāo)識(shí)包間關(guān)系。（4）采用泛化標(biāo)識(shí)通用包與特殊包間的關(guān)系。5.7包圖應(yīng)用

5.7.2對(duì)體系結(jié)構(gòu)建模

我們常把軟件系統(tǒng)分解為三層或四層，每一層用一個(gè)包來(lái)表示。圖5-14所示，是一個(gè)典型的三層結(jié)構(gòu)的軟件系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括3層。每一層由多個(gè)對(duì)象組成。圖5-14用包表示的三層體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格（1）接口層。（2）應(yīng)用邏輯層。（3）存儲(chǔ)層。5.8小結(jié)本章首先解釋了幾種常見(jiàn)的包圖表示法，并通過(guò)了一個(gè)簡(jiǎn)單的例子來(lái)說(shuō)明包的可見(jiàn)性、依賴關(guān)系、泛化等概念。其次，概要地說(shuō)明了5種包的構(gòu)造型。最后說(shuō)明如何尋找包、確