软件工程里面，需求（设计）工程是很重要的一环，不管是传统开发模式还是敏捷开发都需要做一定量的需求设计。

而需求工程主要包括需求的获取和分析、建模设计及需求验证和管理三部分，这里主要整理需求建模设计采用UML语言的使用方法。

UML总说已过时，但在架构设计、复杂需求设计及团队沟通上是非常有用的，另外学习设计模式如能掌握类图的设计方法也是事半功倍的！

虽然现今大厂流行togaf架构设计，用到了业务架构、技术架构、应用架构、部署架构、前后端架构及特定领域的服务架构、数据架构等图形，在做EBA设计、方案书制定上用处大，但UML同样很有借鉴意义！

UML在设计过程中还是有一定作用的，主要体现在类图、时序图、状态图，这些如果不用UML图来表示而用文字来描述的话，大家很难达成一致理解；而如果自创一套表达方式，别人更加难理解；所以用UML还是很有作用的。

除了类图，其它的图UML就显得太丑了，例如部署图，系统架构图

1、简介

UML，Unified Modeling Language，统一建模语言

UML主要用于需求设计阶段进行架构设计、沟通确认之用，输出方案书、详细设计及开发阶段的需求变更环节。

在UML系统开发中有三个主要的模型：

• 功能模型：从用户的角度展示系统的功能，包括用例图。
• 对象模型：采用对象，属性，操作，关联等概念展示系统的结构和基础，包括类别图、对象图。
• 动态模型：展现系统的内部行为。包括序列图，活动图，状态图。

补充：Philippe Kruchten 95年论文提出了4+1视图，也是广为人知的设计，这里暂时不扩展。

UML主要三构件：

• 图，如用例图、类图、活动图、状态图、顺序图等。
• 事物，如类图中的类，用例图中的角色。
• 关系，如类之间的关系，泛化、包含、扩展等。

UML图在需求设计阶段的应用场景

2、七大常用UML图

UML图主要分为静态图和动态图，从不同视角分析对需求进行设计

静态图主要有：

• 类图，包含类、接口、协助及关联关系，常用于设计模式的分析，如果用于编码前设计基本被吐槽得体无完肤。
• 组件图，区分部署图主要是软件，如库之间的依赖，用的较少，如果是中间件产品常合并到部署图
• 部署图，展示硬件、中间件等组件，运维部署之用

动态图主要有：

• 用例图，从用户角度定义了应用场景，这与目前流行的业务架构很相近。
• 时序图，强调按时间顺序，对应的协作图在ROSE可以互换，强调关联关系，也就是空间上的关联
• 活动图，类似ER流程图
• 状态图，关注状态转换变迁

2.1、用例图

从用户角度定义了应用场景，这与目前流行的业务架构很相近，主要用途是划分功能块、定义边界、交互关系！

要素：用户、用例、关系

这里展示简单用例图

难点1：包含关系，用于提取公共模块、分解两大功能用途

难点2：泛化关系，用例之间、用户之间存在共性，也就面向对象中的继承关系，下图做了共性抽象，简化理解

难点3：扩展关系，如修改学生信息需要先查询再操作，有前后关系，那么这个操作就是扩展

注意箭头不要反了！

难点4：各种关系的中文定义，很容易混淆

2.2、类图

类图有两种方式，我们推荐使用第二种，本文主要对第二种进行展开研究：

• 将类的详细设计放在类图中，包括常量、成员变量、方法，包括同级的接口、枚举，可以直接生成代码，但带来的维护量巨大，基本是两倍工作量！
• 在类图中填入类、接口及关键成员及方法、构造，达到用图分析的目的，如分析Gof的23种设计模式

类图主要元素

• 图形：类图、接口（抽象类与类图合并，通过文字标准区分）
• 属性：类中包括属性、方法
• 关系：
  • 依赖关系，所有关系都是依赖，他们只是特例，依赖是关系最弱的，常见单向1:1的使用。
  • 关联关系，特殊依赖关系，属于1对一或1对多的时候才是用，表现为直线，两头带或不带数字
  • 泛化关系，继承反方向，从父类角度出发，描述父类具有一个或多个子类共有属性。
    • 用实线+空心三角箭头表述，箭头指向父类。
  • 实现关系，类似继承关系，描述类实线接口的场景，用虚线+空心三角箭头表述，箭头指向接口。
  • 泛化关系：
    • 聚合关系，has of的关系，可分离，注意箭头方向
    • 组合关系，part of的关系，不可分离，不一定表现在代码上，如级联删除，也是需要注意箭头方向

类图的基本展示: 类的可见性，符号是重点，不过除非有参与图里的重要关系，一般不填具体的属性和方法

泛化和实现很相似，都是从类发起，做接口实现或类继承

泛化关系（Generalization）：继承反方向，从父类角度出发，描述父类具有一个或多个子类共有属性。用实线+空心三角箭头表述，箭头指向父类。

实现关系（Realization）：类实现接口，标准是虚线+空心三角箭头，箭头指向接口，startuml可能为了跟其他图区分，用了直线

依赖和关联也非常相似，容易混淆，简单地说，采用成员变量形式的关联，其他使用方式是依赖，生命周期长短有别

依赖关系（Dependency）

弱关联关系， 三种表现方式， 形参，临时变量，静态方法执行，提现的是一种使用行为，生命周期短。

关联关系（Association）

强关联关系，有单向和双向、自关联三种，也就是把目标类作为自己的成员变量，这里双向关联没有箭头，生命周期长，一起产生、销毁

聚合、组合都是单向关联关系的加强版，聚合是构造函数形参，组合是空构造里实例化，组合的耦合性更强，用实心菱形表示，箭头指向使用方

聚合关系（Aggregation）：单向关联关系的加强版，聚合是构造函数形参，用实心菱形表示，箭头指向使用方，这是一个has-of，没有也行

注：set方式也是聚合关系的一种展现形式

组合关系（Compostion）： 这是一个part-of的思想，没有会死。。。

小结： 强弱关系, 组合>聚合>关联>依赖，代码的展示仅供参考，遍寻互联网发现思想有统一标准，实操都有差异！

2.3、时序图与协作图

在rose软件中，这两个图形是可以一键转换的，时序图关注的是时间顺序，协作图关注的是对象之间的关系，当然通过序号、备注，还是可以看出所有信息。

时序图：

协作图：

这两个图还是比较简单。

2.4、活动图、状态图

很多工具将这两个图形合并提供。

其中活动图跟传统的流程图类似，主要有1开始、1-N的结束、活动块、判断块、并行点和线条组成。

状态图，是以状态为主的活动图，一般用于TCP/IP网络状态设计等特殊场景

活动图实例：如果环节、角色比较明确，还可以加上泳道、矩阵

状态图实例： 烧水

2.5、组件图、部署图

６.组件图

组件图提供系统的物理视图。它的用途是显示系统中的软件对其他软件组件（例如，库函数）的依赖关系。组件图可以在一个非常高的层次上显示，从而仅显示粗粒度的组件，也可以在组件包层次2上显示。
组件图的建模最适合通过例子来描述。图7显示了4个组件：ReportingTool、BillboardService、Servlet2.2API和JDBCAPI。从ReportingTool组件指向BillboardService、Servlet2.2API和JDBCAPI组件的带箭头的线段，表示ReportingTool依赖于那三个组件。

７.部署图

常用UML图中部署图表示该软件系统如何部署到硬件环境中。它的用途是显示该系统不同的组件将在何处物理地运行，以及它们将如何彼此通信。因为部署图是对物理运行情况进行建模，系统的生产人员就可以很好地利用这种图。
部署图中的符号包括组件图中所使用的符号元素，另外还增加了几个符号，包括节点的概念。一个节点可以代表一台物理机器，或代表一个虚拟机器节点（例如，一个大型机节点）。要对节点进行建模，只需绘制一个三维立方体，节点的名称位于立方体的顶部。所使用的命名约定与序列图中相同：[实例名称]:[实例类型]（例如，”w3reporting.myco.com:ApplicationServer”）。

• 9、IT治理，平台如何全面推广落地，如新旧切换、统一开发等等
• 10、实施路线图，3年，5年套路
• 11、预期成果与价值，著作权、论文、专利，创新点，社会效益及经济效益

3、工具

idea有带一些优秀的插件，具体如下：

• idea自带的类图，可看继承、注解的关系，右键或使用ctrl+alt+u快捷键

• UML Generator，根据所选的类自动生成详细类图，效果不错，不过类多了不好选啊
• Sequence Diagrams，根据鼠标所选的元素生成时序图，还是好棒棒的！
• PlantUML，手写关系，生成各种类图，效果是不错啊，不过手敲风格不是我的想法。。。