UML系列内容之十二：包图

今天，本号将给各位伙伴们介绍一下UML中的包图。

什么是包和包图

包是对UML中各模型元素进行组织管理的一种机制，它把概念上相似、有关联的模型元素（包括静态的和动态的）组织到一个包中，形成具有各种功能或用途的模块，并可以控制包中元素的可见性，以方便人们更好的理解复杂的系统。

包图由包之间的关系组成，通过包之间关系的描述来展现系统各个模块之间的依赖关系。

包的表示图形

它类似于操作系统中的文件夹，因此，它在UML中也使用类似的文件夹符号来表示。

包的名称

在同一层级内，每个包应有一个与其它包不同的名称。

包的名称有两种形式：

（1）简单名称（Simple Name）

简单名称仅包含包的名称字符串，如下面的例子：

（2）路径名称（Path Name）

在很多情况下，包内又包含其它包，则在外围使用包内的某个包时可以使用路径名称来指明包的路径，其基本语法是：

外部包名称::本包名称

如下图所示的情形：

上图中表明“Borrow”这个包位于“SystemInterface”包内。

但在Rose中使用了另外一种表示方法，即：本包名称(from外部包名称)。

如下图所示的情形：

其含义是“Borrow”包是来自“SystemInterface”包内的。

包内的元素

包是一种分组机制，所以包内可以包含UML中任何元素，如类、用例、接口、组件、节点等，也可以包含其它包、用例图、协作图、序列图等。

包内元素的可见性

包中的元素可见性主要包含三种：

（1）公有的(public)

通过在元素前添加“+”符号来表示，则该元素对所有引入该包的元素可见。

（2）私有的(private)

通过在元素前添加“-”符号来表示，则该元素只能被同一个包内的元素可见。

（3）保护的(protected)

通过在元素前添加“#”符号来表示，则该元素对继承该包的包中元素可见。

下图给出了包内元素的三种可见性的表示方法：

上图中的三个类“class A”、"class B"和“class C”的可见性分别是公有的、私有的和保护的。

包之间的关系

包之间的关系主要有依赖关系和泛化关系。

（1）依赖关系

包之间的依赖关系是指两个包内的若干元素之间存在着依赖。

依赖使用虚线箭头表示。箭头由依赖包指向被依赖的包。

下图表示的是两个包之间的依赖关系。

包之间的依赖关系可以是泛化、实现、导入等。

导入依赖（import dependency）是指允许一个包中的元素存取另外一个包中的元素，可以在虚线箭头上添加<<import>>构造型来表示。

在Rose中不支持给依赖添加构造型。

导入依赖不具有传递性。

（2）泛化关系

包之间的泛化关系类似于类之间的泛化关系。

包之间的这种泛化关系是指其中的特殊包可以替换一般包中的元素，并可以添加新的元素。

在Rose中不支持给包添加泛化关系，实际上包之间的泛化也是一种依赖关系。

包的构造型

在Rose中，给出了包的一些构造型，并使用不同的图形或标记来表示。

下图给出了Rose中提供的一些包的构造型。

在上图中，从上到下，从左到右分别表示业务分析模型（Business Analysis Model）、业务系统（Buesiness System）、业务用例分析模型（Business Use Case Analysis Model）、域包（Domain Package）、层（Layer）和子系统（Subsystem）。

根据需要可以选择相应的构造型，能够快速识别出包的作用。

包的设计原则

在实际建模中可以遵循以下原则：

（1）重用等价原则

对于同类可重用的模型元素尽量放到一个包中，不要把可重用模型元素和不可重用的模型元素混到一个包中。

（2）共同重用原则

把同一个应用要重用的多个模型元素放到同一个包中，以减少包间的依赖，提高包的独立性。

（3）共同封闭原则

把可能同时修改，同时维护的模型元素放到一个包中，以便于今后维护和升级。

（4）非循环依赖原则

包之间的依赖关系不要形成循环：即不要出现A依赖B，B又依赖于A的现象，或者多个包形成循环依赖。

包图建模技术

严格来讲，包图并不是真正意义上的UML图，但在模型元素分类、模型结构和程序命名空间中扮演者重要的作用。

在实际建模过程中，可以使用下面的做法来绘制包图：

（1）分析系统的模型元素，把概念上或语义上相近的模型元素纳入到一个包中；

（2）对包中的每个元素标识其可见性；

（3）确定包与包之间的依赖关系；

（4）绘制包图，并对包图进行优化。

Rose中绘制包图的方法

在Rose中的用例视图、逻辑视图和组件视图中都可以创建包。

（1）创建包

创建包可以通过以下三种方式来完成：

①使用菜单栏中的“Tools”（工具）->“Create”（新建）->“Package”（包）来创建一个包，选择该菜单后，鼠标形状将变成“+”，这时在绘图区的任意位置点击一下，则完成了包的创建。

②在左侧对象浏览器的某个节点上（如逻辑视图），右击该节点，然后选择“New”（新建）->“Package”（包），则完成了一个包的创建，如果要在绘图中使用这个包，则直接把它拖拽到绘图区即可。

③在对象浏览器和绘图区中间的工具箱中选择包工具后，在绘图区中点击一下即完成了一个包的创建。

Rose中，每创建一个包，都会在左侧对象浏览器中创建一个文件夹节点，所以，在Rose中，包更偏向于对模型的组织和分类。

（2）包的重命名

在左侧对象浏览器的包上右击，然后选择“Rename”则可以对包重新命名。

也可以在绘图区的包上，右击然后选择“Open Specification...”，在弹出的如下图所示的对话框中的“Name”项中对其重命名。

（3）设置包的构造型

右击一个包，然后在弹出的菜单中选择“Open Specification...”，则打开如下图所示的对话框，在“Stereotype”的下拉列表中选择Rose中已经设定的一些构造型。

用户根据需要也可以直接在下拉列表中输入构造型的名称。

用户输入的构造型，将以“<<用户输入的名称>>”的形式进行显示。

下面给出了用户输入的构造型的情形。

（4）给包添加元素

用户创建完包后，可以双击打开包，在包中直接建立相关模型，如用例图、状态图、活动图、类图等。

用户也可以通过下面两种方式为包添加元素。

①右击包，然后选择“Open Specification...”,在打开的对话框中，选择“Detail”选项卡，在下面的“Diagrams”中会列出包中已有的元素，用户在列表中右击，可以选择插入新的建模图形，创建的同时可以给新建的图形命名。

如下图所示：

完成创建并命名后的效果如下图所示：

在上面的图中，双击新建的元素标题，就可以打开它，并在里面进行相关的建模。

②在左侧浏览器中的对应包节点上右击，然后选择“New”（新建），然后在下级菜单中选择相应的元素类型即可。如下图所示的情形。

（5）添加包之间的联系

上面已经说过，在Rose中，只支持包之间的依赖联系，同时不支持给联系添加构造型。

如果添加依赖联系，则在工具箱中选择“Dependency”箭头，从“依赖包”上点击后按住鼠标左键到“被依赖包”上松开鼠标后，即完成了一个依赖关系的建立。

建模实例

下面给出包图的两个例子来说明包图的具体使用方法。

第一个例子反映的是在建模过程中各模型元素的组织情况，使用包按照系统分析设计的阶段来组织各种模型。

下面的包图例子描述了系统开发中各元素的组织情况。

UI中包含了使用的各种用户界面，BLL中包含了业务逻辑处理的各种类或接口，DAL中包含了数据访问层的相关类，Common中存放的是系统各个模块共用的一些组件或类是内容。

以上内容介绍了UML中包图的相关知识及在Rose中绘制包图的方法，如有问题，请留言说明。