一、习题知识梳理

1、UML的4种事物分类

结构事物：模型的静态骨架（类、组件、节点等）。
行为事物：模型的动态部分（交互、状态机、活动）。
分组事物：用于组织模型（包）。
注释事物：用于说明和约束（注释）。

2、用例图

核心概念：系统功能的抽象，通过场景（Scenario）来描述具体的交互步骤。

3、泛化关系：

描述了一般事物与特殊事物之间的继承关系，即 “is-a” 关系。接口和实现类之间是实现关系，类之间的静态连接是关联关系。

4、UML4种核心关系

泛化：空心三角实线，指向父类 / 接口。
依赖：虚线箭头，指向被依赖者。
关联：实线，类之间的结构化连接。
实现：空心三角虚线，指向接口。

5、做题时涉及到的概念

关联关系它描述了类之间的结构化联系，是最常见的类间关系。

接口和实现该接口的类之间的关系是实现关系

对象图属于结构图（静态图），用于展示某一时刻类的实例（对象）及它们之间的链接。类图、组件图、顺序图均为 UML 标准结构图 / 行为图。

组合结构图是 UML 2.0 新增的图，用于描述复杂元素（如类 / 组件）的内部内部结构及协作关系。类图、交互概览图、时序图均为 UML 2.0 规范内的图种。

UML 的扩展机制包括构造型、标记值、约束。构造块是 UML 的核心组成元素（如类、关系），并非扩展机制。

标记值用于为元素添加特性信息（如版本、作者、属性）。构造型扩展语义，约束限定规则，注释是独立元素。

UML 由构造块（事物、关系、图）、公共机制和规则三部分组成。

行为图（如序列图、状态机图）专注于描述系统随时间的动态行为和对象交互，即模型的动态部分。（行为图的定义）

关系的作用：用于建立元素之间的语义联系。

UML 是一种图形化的建模语言，其符号仅表达语义，不依赖于绘制的大小和位置。（UML的语义规则）

UML 中的约束（Constraint）通常使用花括号 { } 内的文本来表示，例如 {只读}、{长度 > 0}。（约束的表示法）

6、UML的扩展机制：

构造型（<<>>）：扩展元素语义。
标记值（{tag=value}）：添加元数据属性。
约束（{ }）：限定语义规则。

7、UML 4+1 视图模型

逻辑视图：系统功能设计（类图、对象图）。
开发视图：代码与组件组织（组件图）。
进程视图：并发与通信（序列图、通信图）。
物理视图：硬件部署（部署图）。
用例视图：需求驱动。

二、软件工程及其面向方法

1、软件危机

进度、成本、质量

2、软件工程目标

进度控制、成本控制、质量控制

3、面向对象概念

一种运用一系列面向对象的指导软件构造的概念和原则（如类、对象、抽象、封装、继承、多态等）来构造软件系统的开发方法。

4、面向过程------步骤化

分析出实现需求所需要的步骤，通过函数（方法）一步一步实现这些步骤，接着依次调用。

5、面向对象------行为化

把整个需求按照特点、功能划分，将存在共性的部分封装成类 （类实例化后是对象），创建对象不是为了完成某一个步骤，而 是描述某个事物在解决问题的步骤中的行为。

6、面向对象-------对象

◼自治性：独立处理问题
◼ 封闭性：外部对象只能发送消息对其施加影响，无法直接对对象修改
◼ 通信性：与其他对象通信
◼ 被动性：存在和状态转换由外界驱动，接收到外界消息后才进行某种转换

7、面向对象-------类

◼拥有共同的结构、行为和语义的一组对象，一组对象的公共属 性和公共行为。类也具有属性、操作和标识符。

◼面向对象程序中的构造单位，面向对象程序设计语言的基本成分

8、面向对象------抽象

◼去除不重要的细节，揭示一个事物的本质特征。

◼抽象取决于使用者的目的，同一实体在不同场景中可有不同抽象。

9、面相对象-------封装

◼ 隐藏对象的属性和实现细节，仅对外公开接口，并控制在程序中属性的 读和修改的访问级别。 ◼ 封装强调两个概念，封闭和独立。

10、面向对象--------泛化

◼ 一般描述和具体描述之间的关系，具体描述在一般描述基础上对其进行了扩展。
◼ 实现泛化关系的机制为继承。一个子类继承一个父类，就实现两者之间的泛化关系。

11、面向对象-------多态

◼ 多态是在同一接口下表现多种行为的能力。
◼ 多态允许不同类的对象对同一消息做出不同响应。
◼ 当一个对象接收到进行某项操作的消息时，多态机制将根据对象所属的类，动态地选用该类中定义的操作。

三、统一建模语言UML

1、UML特点

UML用来捕获系统静态结构（对象间的属性和方法，对象 间的关系）和动态行为（对象在不同时间、状态下的变 化以及对象间的相互通信）的信息。

UML是独立于过程的，它适用于各种软件开发方法、软件生命周期的各个阶段、各种应用领域以各种开发工具。

UML不是一种程序设计语言，可以使用代码生成器将UML模型转换为多种程序设计语言代码，或者使用逆向工程将程序代码转换为UML。

四、初识UML

1、构造块

构造块指的是UML的基本建模元素，是现实世界中的概念的抽象描述方法。

2、事物

对模型中关键元素的抽象体现

事物的分类：结构事物（UML模型的静态部分）、行为事物（是UML模型的动态部分，即静态元素之间产生的时间和空间上的行为动作）、分组事物（是UML模型的组织部分，是用来组织系统设计的事物。）、注释事物（是UML模型的解释部分，用来描述、说明和标注模型的元素。）

3、关系

事务和事务间联系的方式

关系的分类：关联关系（指一种对象和另一种对象之间存在联系）、依赖关系（如一个元素的某些特性随另一个独立元素的特性的改变而改变）、泛化关系（描述特殊到一般的关系）、实现关系（描述特殊到一般的关系）

4、图

相关的事务及其关系的聚合表现

结构图：捕获事物与事物之间的静态关系。

行为图：捕获事物的交互过程的动态行为。

5、通用机制

规格说明：UML的规格说明用来对系统的细节进行描述，确定系统的更多性质

修饰：对规格说明的基本符号添加一些独特性的修饰（对类名添加斜体修饰表明这是一个抽象类；公有性（public）的操作，保护性(protected)的操作，私有性(private)的操作）

扩展机制：为了扩充描述能力定义的通用性扩展

UML的三种扩展机制：构造型、标记值、约束。

6、4+1架构

在“4+1”视图模型中，软件开发者从五个不同视角描述软件体系结构的一组视图模型。

逻辑视图：

➢将系统功能进行分解，负责反映出系统内部是如何组织和协
作来实现功能的。
➢ 通过揭示类、对象、类与对象之间的静态关系，以及对象之
间如何交互的动态行为来展示各个对象如何实现系统功能.
➢ 逻辑视图主要对应UML的类图。

开发视图：

➢ 面向开发人员，描述软件的各个模块的组织方式，主要考虑软 件编程时的需求，例如模块编写是否容易，是否可以重用，哪 些成熟的框架可以应用。

➢ 由于其描述了静态的软件组织结构，一般对应UML中的组件图。

进程视图：

➢ 描述系统的运行特性，关注进程、线程、对象、并发、同步、通信等运行时概念。
➢ 为逻辑视图中类的具体操作指定进程或线程，并对运行时单元之间的交互加以规划。
➢ 在UML中运行时一般采用状态机图、交互图和活动图完成。

物理视图：

➢描述硬件配置，强调系统的安装、配置、通信、拓扑结构等问题。
➢将软件系统映射到指定的硬件设备上，保证不同的硬件环境给软件性能带来的影响最小，或让物理配置的性能和稳定性达到最高。
➢UML中的部署图基本可以实现物理视图中涉及的部分。

场景视图：

➢ 从项目需求入手，将四个视图结合为一个整体。四个视图中的元素需要协同工作以实现场景视图中给出的用例，它是距离用户需求最近的视图，是软件开发中重要的驱动要素（用例驱动）。
➢ UML中的场景视图主要指用例图。

五、类图

1、概念

通过系统中的类以及个各类之间的关系来描述系统的静态接口（类图主要包含的7种元素：类、接口、依赖关系、泛化关系、实现关系、关联关系）

2、类名

类名应来自系统问题域，从系统词汇表中提取明确而无歧义的名词或名词短语。

类名必须是合法标识符（字母、数字、下划线，不能数字开头）
命名规范：大驼峰命名法（每个单词首字母大写）
类名是唯一标识，同一作用域不能重复定义

3、属性

实例属性：每个对象自己的，用 self.xxx；类属性：所有对象共享，直接写在类里；私有属性：__xxx，外部不能直接访问；属性就是类 / 对象里的变量。

4、操作

类能做的具体动作 / 函数，对外暴露或内部私有行为。

5、职责

这个类该负责什么、不该管什么（单一职责原则核心），是业务定位，不写在 UML 图形里，是设计说明。

原则：一个类只干一件核心事

举例：

用户类职责：只管理用户信息、登录认证
订单类职责：只管订单创建、付款、状态变更
❌错误：用户类里写「计算运费、生成发票」（越权）

6、接口

是一个被命名的操作集合（不包含属性与方法；所有内容都是公有的；可支持多个接口）。

一套规范 / 契约，只声明操作，不写实现；类去「实现接口」遵守契约。

六、绘制类图

（类图中的关系：关联关系（特殊关系：聚合关系与组合关系）、泛化关系（单继承、多继承）、依赖关系、实现关系）

1、关联关系：类与类之间长期、稳定的引用关系（比如师生、订单 - 用户），是最通用的关系。

连线：实线，可标多重度（1 对 1、1 对多、多对多）
多重度举例：
1：唯一
*：多个
0..*：0 个或多个

（1）聚合（Aggregation，空心菱形）
弱整体 - 部分，生命周期独立
符号：整体端画空心菱形 + 实线
特点：
整体没了，部分还能独立存在；部分可被多个整体共享。
例子：
班级 ↋ 空心菱形→学生
班级解散，学生依然存在，可加入别的班级。
（2）组合 / 合成（Composition，实心菱形）
强整体 - 部分，生命周期绑定
符号：整体端画实心菱形 + 实线
特点：
整体销毁，部分必须一起销毁；部分专属当前整体，不能共享。
例子：
人体 ↋ 实心菱形→心脏 / 大脑
人没了，心脏就失效，不能拆给别人用。

极简口诀：空心聚合可分家，实心组合生死随

2、泛化关系：父子类继承关系，子类复用父类属性 / 方法。

符号：实线 + 空心三角箭头（箭头指向父类）。

分类
单继承：一个子类只继承一个父类（Java/C# 默认支持）
多继承：一个子类同时继承多个父类（C++ 支持，Java 用接口替代规避）

例子
动物 ←泛化← 狗、猫；
学生 ←泛化← 本科生、研究生

语义：子类是一种父类（is-a）

3、依赖关系：临时、偶然的使用关系，用完就断。

符号：虚线 + 普通箭头

例子
司机 依赖 汽车：司机开车时临时用汽车，不开车就没关系；
工具类调用、临时数据校验都属于依赖。

语义：临时用到（use-a）

4、实现关系：类实现接口的契约关系，接口定规范，类写具体代码。

符号：虚线 + 空心三角箭头（箭头指向接口）。

例子 接口：支付 → 实现类：微信支付、支付宝支付

语义：类遵守接口规范（like-a /abide-a）

七、类图的建模技术

1、面向对象的设计原则----开闭原则

软件实体（类、模块、函数等）对扩展开放，对修改关闭。

通俗来说：新增功能时，优先通过「扩展代码（新增子类 / 实现类）」实现，禁止直接修改已稳定运行的核心代码，避免引入新 bug，提升系统可维护性。

速记口诀：
扩能不加改，新加不碰旧；
抽象定规矩，多态来出头。

2、面向对象的设计原则----里氏替换原则

所有使用父类对象的地方，都可以透明地替换为子类对象，且程序逻辑完全正确。
它是继承复用的基石，要求子类严格遵守父类的行为约定，不能破坏父类的逻辑。

核心要点
子类可以扩展父类功能，但不能改变父类原有的功能
子类不能重写父类的非抽象方法，避免破坏继承体系的一致性
子类实现父类的抽象方法时，输入条件可以更宽松，输出结果可以更严格

3、面向对象的设计原则----接口分离原则

使用多个专门的小接口，比使用一个臃肿的总接口更好。
禁止让一个类依赖它不需要的接口方法，避免接口污染，降低耦合度。

核心要点
接口要单一职责，只包含某一类特定的方法
避免设计「万能接口」，防止实现类被迫实现无用的空方法
提升代码的灵活性和可维护性，修改接口时只影响相关实现类

原则	核心目标	解决的问题
开闭原则	系统可扩展、易维护	避免修改旧代码引入 bug
里氏替换原则	保证继承体系的健壮性	避免子类破坏父类逻辑
接口分离原则	降低系统耦合度	避免接口臃肿、依赖无用方法