需求与静态结构
从需求分析入手，掌握用例图、类图和包图的用途、组成元素与核心关系。
内容整理自 new_uml/UML.md。
二、软件开发步骤与需求分析
软件开发步骤：
需求分析
系统设计
原型设计
UI 设计
编码实现
测试
部署
维护
其中，需求分析是软件开发的第一步，也是最重要的一步。用例图通常用于需求分析阶段，用来帮助理解系统要完成什么功能。
三、用例图
1. 用例图的作用
用例图用于描述系统的功能需求，说明参与者通过系统可以完成哪些业务目标。
2. 用例图元素
参与者：可以是人、系统、子系统、类。
用例：软件使用者希望借助系统完成的愿望，或者系统需要完成的业务目标。
3. 用例图关系
用例之间的关系：
泛化关系
包含关系：
<<include>>扩展关系：
<<extend>>
参与者之间的关系：
- 泛化关系
参与者和用例之间：
- 关联关系
4. 关系理解
包含关系 include：一个用例必然包含另一个用例，是必须执行的公共功能。
扩展关系 extend：某些条件下才会发生，是可选功能。
泛化关系：类似继承，子用例或子参与者继承父用例或父参与者的特征。
关联关系：参与者和用例之间的普通联系。
四、类图
1. 如何描述一个类
一个类通常包括三部分：
类名
属性，也叫成员变量
方法，也叫成员函数、成员方法
属性和方法的可见性：
private：私有public：公有protected：受保护
2. 类之间的关系
类图中常见关系：
泛化，也就是继承
实现
关联
聚合
组合
依赖
3. 关联关系
关联关系是最弱、最普通、最粗浅的一种关系。
只要两个类之间有联系，就可以认为它们存在关联关系。
4. 聚合与组合
判断聚合和组合的核心方法：看整体消亡时，部分是否还能存在。
聚合关系：整体消亡，部分仍然可以存在。
例如：班级和学生，班级没了，学生还存在。组合关系：整体消亡，部分也随之消亡。
例如：人和心脏，人不存在了，心脏也失去意义。
5. 数量关系
类图中还可以添加数量关系，例如：
一对一
一对多
多对一
多对多
在 Rational Rose 中可以通过关系线的属性设置 Multiplicity。
五、包图
1. 包图的作用
在大型软件系统中，类和接口数量很多，关系复杂，因此引入“包”来组织和管理元素。
包的作用：
对元素进行分组，方便维护和管理。
包是版本控制和管理的基本单元。
在设计阶段，包是任务分配的基本单元。
在实现阶段，包是逻辑空间划分的基本单元，方便编程。
2. 包的例子
例如 Java 中：
package org.gdrw.entity;
package org.gdrw.service;在 Rational Rose 的类图工具栏中，可以使用 Package 创建包图。
课后题补充：UML 基础、用例图与类图
第二章：UML 基础
填空题答案
- UML 中常见的 5 种关系是关联、实现、泛化、依赖、聚合。组合通常视为关联的特殊形式。
- UML 的扩展机制是构造型、标记值、约束。
- UML 的公共机制是规格说明（详述）、修饰、通用划分、扩展机制。
选择题答案与辨析
- UML 事物包括结构事物、行为事物、分组事物和注释事物。课后题选项写“控制事物”，标准术语应记为行为事物。
- 在“依赖、泛化、关联、扩展、实现”的选项中，答案是实现；扩展是用例之间的关系。
- 不是静态视图的是用例图，因为用例图属于行为图。
第三章：用例图
简答题
- 用例图的主要元素：参与者、用例、系统边界、用例之间的包含/扩展/泛化关系，以及参与者与用例之间的关联关系。
- 参与者是否属于系统成员：不属于。参与者是系统外部与系统交互的实体，可以是用户或其他系统。
- 用例与场景：用例是一组相关场景的集合，场景是用例的一次具体执行实例。例如“登录 APP”包含登录成功、密码错误、账号未注册等场景。
- 用例之间的三种关系：包含、扩展、泛化。例如下单包含支付；点餐可扩展加购餐具；支付可泛化为微信支付和支付宝支付。
- 组织用例的过程：确定系统边界 → 识别参与者 → 识别用例 → 梳理用例关系 → 验证核心功能是否被覆盖。以图书馆系统为例，参与者包括读者、图书管理员和系统管理员，“借阅图书”可包含“验证读者身份”。
- 寻找参与者和用例：先问“谁或什么与系统交互”，再问“参与者需要系统提供什么功能”。外卖系统可识别点单用户、商家、骑手、平台管理员，以及浏览商家、下单支付、接收订单、出餐、接单、配送等用例。
填空题答案
- 用例图描述参与者、用例以及它们之间的关系。
- 用例图主要用于系统的功能建模。
- 参与者名称应表示角色，不能使用具体对象名。
- 场景是用例的一次完整执行实例。
- 用例之间的关系包括包含、扩展、泛化。
- 包含关系的构造型是
<<include>>，扩展关系的构造型是<<extend>>。 - 包含关系的箭头由基本用例指向被包含用例。
- 基本用例独立于扩展用例存在，满足条件时才调用扩展用例。
- 参与者与用例之间是双向关联关系，用实线表示通信。
第四章：类图
填空题答案
- 类之间的主要关系有关联、泛化、依赖、实现。
- 类用一个矩形表示，矩形由类名、属性、方法三部分构成。
- 可见性包括公有（+）、私有（-）、受保护（#）。
问答题
1. 用实际例子表示一个类，并说明三个组成部分。
+---------------------+
| Student | 类名
+---------------------+
| - studentId: String | 属性：私有
| + name: String | 属性：公有
| # age: int | 属性：受保护
+---------------------+
| + attendClass():void| 方法：公有
| - doHomework():void | 方法：私有
+---------------------+- 类名：标识一类具有共同特征的实体。
- 属性：描述实体的静态特征。
- 方法：描述实体可以执行的动态行为。
2. 命名规则。类名使用大驼峰，如 Book、UserInfo；属性和方法使用小驼峰，如 bookName、borrowBook()。名称应见名知意，方法通常使用“动词 + 名词”。