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UML在设计模式描述的运用

来源:职称阁分类:电子论文 时间:2020-01-03 10:22热度:

  在计算机普及率不断提高的背景下,如何加强软件开发是行业重点考虑的问题。面向对象方法作为当今软件的主流开发方案,在长期研究和应用中也更加成熟,但在其发展中也产生了很多的复杂开发方案,如OOSE、Booch、OMT等,因此为了进一步推动软件产业发展,提出一个标准化、统一化的开发方法尤为重要。而UML的出现有效缓解了这一困境,集成了传统开发方法的优势,构成了统一通用的建模语言,可以适用于各种开发方法。而设计模式作为一种近20年来软件开发中所运用的模式,采用了统一命名、解释、评价,可以更加了解软件系统情况,实现了相关问题套用,降低了软件开发的工作量。因此,UML和设计模式具有共通之处,将二者结合可以发挥更大的效益。

UML在设计模式描述的运用

  1相关概念阐述

  1.1UML

  UML作为一种表达便捷、定义清楚、功能强大、适用性强、统一的建模语言。融合了软件工程的新方法、新技术、新思想。其不仅能够适用于面向对象的设计,同时还适用于软件开发全过程。从本质上来说,UML结构主要表现各个阶层(图形)之间的关系,如图1所示。UML通过统一语义、符号对面向对象提出了统一规范标准,软件设计中应用更加标准的建模语言,从而提高了软件开发的适用范围,操作更加灵活。整体上UML是由用例图、静态图、行为图、交互图、实现图组成。其主要表现在:(1)用例图。以用户角度为中心描述系统功能,同时明确各功能的操作者。(2)静态图。可以细分为对象图、类型图等,这些图的不同点是可以呈现出多个实例,并非实际的类。(3)行为图。用于急描述组成对象、动态模型之间的交互关系,可以细分为描述图、活动图。描述状态图中对象可能产生的状态以及事件转移条件,活动图描述满足要求所需活动,以及活动之间的约束关系,对活动更好的识别。(4)交互图。表示各个对象之间的交互关系,包括顺序图和合作图。顺序图描述对象间动态合作关系;合作图描述对象之间的协作关系。应用中顺序图更加强调时间关系、合作图强调上下级关系。(5)实现图。表示图中描述代码部件物理结构、部件间的依赖关系,对系统软硬件物体结构进行配置。

  1.2设计模式

  简单来说,设计模式就是记录设计知识的特殊形式,可以在特殊条件下为了营造更好的工作环境而设计出相应环境,并被他人再次应用。对于任何软件开发者来说,设计模式都可以让他们应用更良好的环境,让复杂软件设计简单化,将更多设计精力集中在潜在功能设计上。应用设计模式需要设计人员找到相关对象,并对这些对象进行归类,之后对接口、继承层再定义,从而掌握对象间的基本关系。解决方案要保证有针对性,并且针对未来的问题或需求有通用性。设计模式在应用中还可以帮助设计人员作出有利系统复用选择,保证设计系统的复用性。应用统一、成熟的设计模式开发重复应用系统,并且可以贯穿于软件开发的始终,可以避免新系统开发过于复杂的问题。在面向对象设计模型当中,设计模式可以有效描述构件结构之间的合作关系,从而开发出重用软件。但如果在软件设计中对潜在设计模式缺乏了解,软件重用也难以成功,此时就需要有UML的支持。

  2UML在设计模式描述中的运用

  应用UML可以有效识别对象和类,并描述二者之间的关系,通过描述类的功能定义对象行为。在实际应用中,通过层层递进关系,即问题的描述、解决方案描述、效果描述,实现最终的设计目标。

  2.1问题描述

  问题描述作为设计模式描述的基本环节,设计模式中的问题通过UML用例图描述。问题本身讲述应在何时使用模式,并分析了设计问题、问题存在因果,描述特殊设计问题或设计不当的类与对象结构。当然,问题部分涵盖范围非常广,可能还包括使用模式要满足的先决条件等。是根据实际情况提出问题部分。应用用例图描述软件快发外部功能需求、问题外部环境,同时可以详细表达系统含义,获取系统的需要元素,更加直观得呈现出模式问题部分。用例图中的核心是用例、角色、系统边界。可以对功能需求进行描述,系统边界可以对系统功能范围界定,角色描述系统功能相关的外部实体。

  2.2解决方案描述

  作为设计描述中的重要环节,主要是描述了设计组成部分、对象相互关系、各自职责与合作方式。所谓的模式就好比统一模板,可以在多个场合中同时应用,因此解决方案不能描述某个特定设计方法,而是通过设计问题抽象描述、一般意义元素组合的方式解决问题。设计组成部分可以采用UML类图进行描述,包括类、对象以及二者相互关系,进而展示设计模式解决方案。类图的核心是类、关系。类可以描述对应另一户的方案;关系包括元素关联、继承、作用。类的合作可以实现元素组合,主要采用UML动态模型描述。UML动态模型主要包括活动图、交互图。活动图主要是展示某个计算过程运算活动状态变形,也就是表达某项活动,包括工作流步骤、操作。交互图描述了系统行为角色间的信息互通序列,交互中分类角色可以用作对象描述,让该描述对象和同类对象区别。

  2.3效果描述

  如果说上述问题描述、解决方案描述都是整个软件开发过程,则效果描述就是软件的完善过程。虽然在描述设计决策当中,通常不会提到描述效果,但在设计评价选择、模式使用理解做好效果描述有着重要意义。软件效果主要是对空间、时间进行衡量,描述了语言与现实之间的问题。软件模式设计的复用性主要是面对软件设计、对象设计,所以效果描述要具有扩充性、灵活性、移植性等,并列出对这些效果的理解与评价,有助于软件模式进一步开发。对软件模式优劣势描述可以采用类图、交互图。由于设计模式为了更好的发挥软件设计的重用性,也就是将该模式应用到不同环境中对其整体改变越小,其模式就越好。在UML种对类图、交互图修改、添加、删除量越少,就越具重用性。类图、交互图的应用模式更加简单、明了,还可以将不同模式进行对比。在实际应用中,通过采用以上三个流程,相比其他描述方法更具统一性、规范性。设计模式在软件领域中的地位非常高,但设计模式之所以成功主要还是有良好的工具进行描述。UML集成了Booch、OMT、OOSE等优势,让符号更加统一,不断吸收正确的概念和优秀技术,从而更好的应用到设计模式描述当中。

  3结论

  综上所述,利用UML描述设计模式,可以有效提升模式描述的规范性,从而进一步发挥设计模式在软件工程领域中的作用。再者,UML统一建模语言可以自动生成系统设计到代码过程,让整个编程过程更加简洁,用UML各类图形可视化描述各类模式特点,更加清晰的表明模型间区别和各自优点。

  参考文献

  [1]许涵斌,张学林,郑晓梅.一种基于结构查询的UML设计模式识别方法[J].计算机科学,2014,41(11):50-52.

  [2]魏金津,任女尔,蔡建军.基于相似度计算的UML图匹配算法设计模式检测技术研究[J].电脑知识与技术,2018,14(28):171-173.

  [3]纪兆辉,汪前进,董剑利.基于UML的软件建模概述[J].科教文汇(上旬刊),2011(8):107-109.

  [4]王萍,和海莲.基于RUP的UML建模技术的研究及应用[J].信息与电脑(理论版),2013(4):38-39.

  作者:彭向梅 单位:四川大学锦城学院

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文章名称:UML在设计模式描述的运用

文章地址:http://www.zhichengg.com/dzlw/14703.html

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