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UMLet的使用与类图的设计

本实验是为后续实验做准备的。在本书中,各个程序实例都要画类图,所以读者必须掌握用某种UML建模工具来画类图,本书选择 UMLet 作为 UML 的建模工具。

实验目的

本实验的主要目的如下。
  • 理解类的基本概念,掌握如何从需求分析中抽象出类的方法。
  • 理解类之间关系,掌握如何分析具体实例中的类之间的关系。
  • 掌握在 UMLet 中绘制类图的基本操作方法。

实验原理

1. UMLet的使用

UMLet 是一款免费且开源的 UML 建模工具,它可以将原型导出为 bmp、eps、gif、jpg、pdf、png、svg 等格式,还可以集成到 Eclipse 中,作为 Eclipse 的插件在 Windows、Mac OS 和 Linux 等平台上运行。它可在 UMLet 官网下载安装。

用 UMLet 建模非常简单,方法如下:首先打开 UMLet,然后在窗体右上侧区域内双击想要添加的对象,该对象将被自动添加到面板中;再选中刚刚添加进来的对象,并在右下角的属性面板中修改该对象的属性;最后保存创建完成的 UML 模型图。如果需要还可将结果导出为其他格式的文件,如图 1 所示。

UMLet 14.2的运行界面
图1 UMLet 14.2的运行界面

如果要在 Eclipse 中安装 UMLet 插件,其方法如下。
  1. 下载相关版本的 UMLet 插件的压缩包,然后将解压的文件 com.umlet.plugin-14.2.jar 复制到 Eclipse 下的 plugins 目录下。
  2. 重启 Eclipse,选择“文件(F)” — 新建(N) ” — “其他(0)…” —“UMlet Diagram”,建立 UML 模型,如图 2 所示。

在Eclipse中安装UMLet插件
图2 在Eclipse中安装UMLet插件

UMLet 在 Eclipse 中的使用方法同前面介绍的一样。

2. 类图的UML表示

UML 中定义了用例图、类图、对象图、状态图、活动图、时序图、协作图、构件图、部署图等 9 种图形,在“软件设计模式”中经常用到的是类图,所以本实验主要介绍类图的画法,以及类与类之间的关系。

(1) 类

类是面向对象系统组织结构的核心,它是对一组具有相同属性、操作、关系和语义的对象的抽象。在 UML 中,类使用带有分隔线的矩形来表示,它包括名称部分(Name)、属性部分(Attribute)和操作部分(Operation)。

其中,属性的表示形式是:[可见性]属性名:类型[=默认值]

操作的表示形式是:[可见性]名称(参数列表)[:返回类型]

注意:“可见性”包括公有(public)、私有(private)、受保护(protected)和朋友(fiiendly)等 4 种,在类图中分别用符号+、-、#、~来表示。

图 3 所示是类的 UML 图形表示方式。

类的UML画法
图3 类的UML画法

(2) 类之间的关系

在软件系统中,类不是孤立存在的,类与类之间存在各种关系。根据类与类之间的耦合度从弱到强排列,有依赖关系、关联关系、聚合关系、组合关系、泛化关系和实现关系等 6 种,它们的功能在UML中的类图及类图之间的关系一文中已经介绍,下面介绍它们在 UML 中的表示方式。
  1. 依赖关系(Dependency),使用带箭头的虚线来表示,箭头从使用类指向被依赖的类。
  2. 关联关系(Association),分为双向关联和单向关联两种。其中,双向关联可以用带两个箭头或者没有箭头的实线来表示,单向关联用带一个箭头的实线来表示,箭头从使用类指向被关联的类。还可以在关联线的两端标注角色名,补充说明它们的角色。
  3. 聚合关系(Aggregation),用带空心菱形的实线来表示,菱形指向整体。
  4. 组合关系(Composition),用带实心菱形的实线来表示,菱形指向整体。
  5. 泛化关系(Generalization),用带空心三角箭头的实线来表示,箭头从子类指向父类。
  6. 实现关系(Realization),用带空心三角箭头的虚线来表示,箭头从实现类指向接口。

图 4 所示是类之间的关系在 UML 中的图形表示方式。

UML中的类的关系图
图4 UML中的类的关系图

实验内容

(1) 通过对“类之间的关系”的学习,在生活中找到相关实例。

(2) 用 UMLet 对以上实例中的类的关系建模。

实验要求

所设计的实验必须满足以下两点。
  1. 类图中至少有一个类包含相关属性和方法,目的是掌握属性和方法的画法。
  2. 所举的若干实例要包含前面介绍的 UML 类与类之间的 6 种关系,并正确画出其相互关系图。

实验步骤

(1)进行需求分析,从生活中提取出相关实例。

(2)分析以上实例,找到相关类并确定它们之间的关系,然后利用 UMLet 画出类以及类之间的关系图,图 5 以对理学家朱熹的介绍为例介绍类图的画法。

UML中的类之间关系实例图
图5 UML中的类之间关系实例图

(3)整理实验结果,写出实验的心得体会。

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