一、前言

談到面向?qū)ο蠹夹g(shù)的分析和設(shè)計(jì)，自然就離不開 UML。對(duì)于 UML 這個(gè)概念，很多程序員朋友耳熟能詳，也有在用，但在工作中，一些朋友其實(shí)并不擅長(zhǎng)使用 UML 甚至對(duì) UML 這個(gè)東西模棱兩可，也包括我自己。因此我希望可以結(jié)合自己的經(jīng)驗(yàn)和實(shí)踐，寫一篇 UML 的入門文章，幫助做面向?qū)ο蟮某绦騿T朋友能更好的利用它，從而順利完成自己的編程設(shè)計(jì)工作。

以下是本文大綱。

二、從一個(gè)示例開始

先舉個(gè)現(xiàn)實(shí)世界的例子。我們上大學(xué)的時(shí)候，作為學(xué)生，每人都有一張學(xué)生證，會(huì)歸屬到一個(gè)班級(jí)，上學(xué)時(shí)可能會(huì)用到自行車。很多同學(xué)還會(huì)考駕照，挑放假時(shí)間練車，車可能是轎車也可能是皮卡。

如果想通過(guò)在線的方式記錄以上的信息和行為，在軟件世界中如何表達(dá)呢？

相信很多朋友的操作是，找到這段話里的主語(yǔ)和賓語(yǔ)，也就找到了這個(gè)例子中涉及的角色，然后通過(guò)動(dòng)詞來(lái)判斷各個(gè)角色之間的關(guān)系和能力，最后用代碼的方式來(lái)表達(dá)，產(chǎn)出可執(zhí)行的程序。

像下圖這樣，識(shí)別出關(guān)鍵的實(shí)體和它們之間的關(guān)系。

用軟件工程的方式，解決現(xiàn)實(shí)中的問(wèn)題，是信息時(shí)代最明顯的特點(diǎn)，這讓我們的生活和工作變得更加便利。

但現(xiàn)實(shí)世界錯(cuò)綜復(fù)雜，靈活多變，每個(gè)人的理解可能會(huì)有不同，從現(xiàn)實(shí)世界到軟件世界的映射，就變得困難重重，一團(tuán)亂麻。

如何讓現(xiàn)實(shí)世界到軟件世界映射變的簡(jiǎn)單容易，這就是 UML 要解決的問(wèn)題。

三、什么是 UML？

UML 全稱是 Unified Modeling Language（統(tǒng)一建模語(yǔ)言），它以圖形的方式來(lái)描述軟件的概念。

3.1 為什么稱為語(yǔ)言

先說(shuō)語(yǔ)言，為什么稱為語(yǔ)言？

名稱的落腳點(diǎn)是語(yǔ)言。既然是語(yǔ)言，那么它就會(huì)具備語(yǔ)言的特性，比如結(jié)構(gòu)上它由詞匯和語(yǔ)法構(gòu)成，功能上它能解決溝通問(wèn)題。

你熟知的語(yǔ)言里比較多的應(yīng)該是漢語(yǔ)和英語(yǔ)，如果從事軟件行業(yè)，C 語(yǔ)言和 Java 語(yǔ)言你應(yīng)該也不會(huì)陌生。英語(yǔ)和 Java 語(yǔ)言明顯都是語(yǔ)言，卻常常不被放在一起討論，為什么？因?yàn)樗鼈兪遣煌S度的語(yǔ)言。英語(yǔ)是解決現(xiàn)實(shí)世界中人與人之間溝通問(wèn)題的人類語(yǔ)言，Java 是解決軟件世界中程序員與計(jì)算機(jī)之間溝通問(wèn)題的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言。

人類語(yǔ)言本質(zhì)上是事實(shí)和觀點(diǎn)的表達(dá)，計(jì)算機(jī)語(yǔ)言本質(zhì)上是0 和 1 的表達(dá)。前者的表達(dá)形式是難以確定的，而且可能會(huì)產(chǎn)生歧義，所以才會(huì)有「被誤解是表達(dá)者的宿命」這樣的觀點(diǎn)， 但后者就是確定性無(wú)歧義的 0 1 表達(dá)。

這么看來(lái)，UML 的目標(biāo)是通過(guò)一定結(jié)構(gòu)的表達(dá)，來(lái)解決現(xiàn)實(shí)世界到軟件世界的溝通問(wèn)題。

3.2 什么是建模

再說(shuō)建模，模是什么，需要怎么建？

建模簡(jiǎn)單講，是指通過(guò)抽象的方式解決某個(gè)領(lǐng)域的問(wèn)題。各個(gè)抽象角度共同組成了一個(gè)問(wèn)題領(lǐng)域。

對(duì)于傳統(tǒng)模型而言，建造它是為了證明這個(gè)問(wèn)題領(lǐng)域下某件事物能否工作。當(dāng)然它有前提，即建造模型的成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于建造實(shí)物的成本。比如造飛機(jī)或造高樓。

對(duì)于軟件模型而言，建造它是為了與他人溝通，也為了保存這個(gè)問(wèn)題領(lǐng)域下軟件設(shè)計(jì)的最終成果。當(dāng)然它也有前提，就是模型比代碼更說(shuō)明問(wèn)題。

比如購(gòu)物這個(gè)問(wèn)題，甲可以在淘寶上買衣服，乙可以在亞馬遜上買書，丙可以在京東上買手機(jī)。

誰(shuí)買東西？是甲、乙和丙，他們都能抽象成人。

買什么東西？有衣服、書和手機(jī)，它們都能抽象成貨。

在哪里買？在淘寶，亞馬遜和京東，它們都能抽象成場(chǎng)。

整體抽象一下就是人到場(chǎng)里買貨。所以購(gòu)物這個(gè)場(chǎng)景所抽象出來(lái)的人貨場(chǎng)，就用來(lái)解決零售領(lǐng)域的問(wèn)題。當(dāng)然還可能會(huì)有些規(guī)則，比如成為注冊(cè)會(huì)員才能發(fā)生交易。

我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，一個(gè)特定的事件（比如購(gòu)物）里，會(huì)有特定的人的行為（比如甲乙丙要上電商網(wǎng)站），會(huì)有特定的物（比如貨），有特定的規(guī)則（比如注冊(cè)會(huì)員），共同完成購(gòu)物這件事。

特定的事 = 特定的人的行為 + 特定的物 + 特定的規(guī)則

在人貨場(chǎng)這個(gè)抽象角度里，就會(huì)涉及到很多特定的事，包括會(huì)員注冊(cè)，會(huì)員下單，會(huì)員支付，商家發(fā)貨，快遞公司郵寄等等。

模簡(jiǎn)單講，就是人、事、物和規(guī)則。

人是一切的中心，人要做事，做事就會(huì)使用一些物并產(chǎn)生另一些物，同時(shí)做事需要遵循一定的規(guī)則。

人驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，事體現(xiàn)過(guò)程，物記錄結(jié)果，規(guī)則是控制。

建立模型的關(guān)鍵就是弄明白有什么人，什么人做什么事，什么事產(chǎn)生什么物，中間有什么規(guī)則，再把人、事、物之間的關(guān)系定義出來(lái)，一個(gè)模型也就基本成型了。

3.3 統(tǒng)一的意義在哪

統(tǒng)一的普遍意義是形成標(biāo)準(zhǔn)。所謂標(biāo)準(zhǔn)，就是所有人都明白的表述，所有人都遵從的格式。標(biāo)準(zhǔn)可以讓信息在人群中無(wú)障礙地流通，即使這些信息來(lái)自不同地域、不同文化、不同社會(huì)或不同組織。

比如美元作為國(guó)際統(tǒng)一使用的貨幣方便了全球的經(jīng)濟(jì)貿(mào)易，我們國(guó)家普及普通話方便了不同地區(qū)的交流溝通。

在軟件世界，任何一種組件化開發(fā)模式背后都有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)在規(guī)范和指導(dǎo)，比如 Java 的 JSR 標(biāo)準(zhǔn)。有了標(biāo)準(zhǔn)，編程就容易組件化，協(xié)作效率也會(huì)提升很多。對(duì) UML 來(lái)說(shuō)，這就是統(tǒng)一的意義。

四、為什么需要 UML

一個(gè)軟件項(xiàng)目要經(jīng)歷業(yè)務(wù)調(diào)研、立項(xiàng)、需求采集、架構(gòu)設(shè)計(jì)、編碼開發(fā)和測(cè)試驗(yàn)證等多個(gè)環(huán)節(jié)。

每個(gè)環(huán)節(jié)可能角色并不相同，同樣的文檔同樣的話語(yǔ)越向后傳遞就越容易失真。因此就容易出現(xiàn)最終交付的產(chǎn)品不是客戶真正想要的這種情況。

如何避免角色間信息傳遞的失真，保證信息能被準(zhǔn)確的傳達(dá)和準(zhǔn)確的理解？一種好的辦法就是大家使用標(biāo)準(zhǔn)化的語(yǔ)言。

統(tǒng)一建模語(yǔ)言(UML)就試圖用標(biāo)準(zhǔn)化的語(yǔ)言來(lái)覆蓋整個(gè)軟件過(guò)程，讓不同團(tuán)隊(duì)不同角色可以用相同的語(yǔ)言順暢的溝通。

在信息傳播方面，圖形相對(duì)于文字，人腦的接受能力顯然更強(qiáng)。因此，UML 采用了「可視化」的圖形方式來(lái)定義語(yǔ)言。