UML 基礎: 元件圖表

                                                   UML 基礎: 元件圖表

                                                   原文：http://www.ibm.com/developerworks/rational/library/dec04/bell/index.html 

圖的目的
元件圖表的主要目的是顯示系統組件間的結構關係。在 UML 1.1 中，一個組件表現了實施項目，如檔案和可啟動並執行程式。不幸地，這與組件這個術語更為普遍的用法、指象COM組件這樣的東西相衝突。隨著時間的推移及UML的連續版本發布， UML 組件已經失去了最初的絕大部分含義。UML 2 正式改變了組件概念的本質意思；在 UML 2 中，組件被認為是獨立的，在一個系統或子系統中的封裝單位，提供一個或多個介面。雖然 UML 2 規範沒有嚴格地聲明它，但是組件是呈現事物的更大的設計單元，這些事物一般將使用可更換的組件來實現。但是，並不象在 UML 1. x中，現在，組件必須有嚴格的邏輯，設計時構造。主要思想是，你能容易地在你的設計中重用及/或替換一個不同的組件實現，因為一個組件封裝了行為，實現了特定介面。1

在以組件為基礎的開發（CBD）中，元件圖表為架構師提供一個開始為解決方案建模的自然形式。元件圖表允許一個架構師驗證系統的必需功能是由組件實現的，這樣確保了最終系統將會被接受。

除此之外，元件圖表對於不同的小組是有用的交流工具。圖可以呈現給關鍵項目發起人及實現人員。通常，當元件圖表將系統的實現人員串連起來的時候，元件圖表通常可以使項目發起人感到輕鬆，因為圖展示了對將要被建立的整個系統的早期理解。

開 發者發現元件圖表是有用的，因為元件圖表給他們提供了將要建立的系統的高層次的架構視圖，這將協助開發人員開始建立實現的路標，並決定關於任務分配及（或）增進 需求技能。系統管理員發現元件圖表是有用的，因為他們可以獲得將運行於他們系統上的邏輯軟體組件的早期視圖。雖然系統管理員將無法從圖上確定物理裝置或物理 的可執行程式，但是，他們仍然歡迎元件圖表，因為它較早地提供了關於組件及其關係的資訊（這允許系統管理員輕鬆地計劃後面的工作）。

符號
在現在，元件圖表符號集使它成為最容易畫的 UML 圖之一。圖 1 顯示了一個使用前 UML 1.4 符號的簡單的元件圖表；這個例子顯示兩個組件之間的關係：一個使用了Inventory System組件的Order System組件。正如你所能見到的，在UML 1.4 中，用一個大方塊，並且在它的左邊有兩個凸出的小方塊，來表示組件。

圖 1：這個簡單的元件圖表使用 UML 1.4 符號顯示Order System的一般性依賴關係

上述的 UML 1.4 符號在 UML 2 中仍然被支援。然而，UML 1.4 符號集在較大的系統中不能很好地調節。關於這一點的理由是，如同我們在這篇文章的其餘部分將會見到一樣，UML 2 顯著地增強了元件圖表的符號集。在維持它易於理解的條件下，UML 2 符號能夠調節得更好，並且符號集也具有更多的資訊。

讓我們依照 UML 2 規範一步步建立元件圖表。

基礎
現在，在 UML 2 中畫一個組件很類似於在一個類圖上畫一個類。事實上，在 UML 2 中，一個組件僅僅是類概念的一個特殊版本。這意味著適用於類分類器的符號規則也適用於組件分類器。（如果你已經讀了並理解了我以前的關於大體上的結構圖和類圖細節的文章 [http:// www. ibm.com/developerworks/cn/rational/rationaledge/content/feb05/bell/index.shtml]，你就會很易理解元件圖表）。

在 UML 2 中，一個組件被畫成堆積著可選擇小塊的一個立著的長方形。UML 2 中，組件的一個高層次的抽象視圖，可以用一個長方形建模，包括組件的名字和組件原型的文字和/或表徵圖。組件原型的文本是“«component»”，而組件原型表徵圖是在左邊有兩個凸出的小長方形的一個大長方形（UML 1.4 中組件的符號元素）。圖 2 顯示，組件可以用UML 2規範中的三種不同方法表示。

                       圖 2：畫組件名字區的不同方法

當在圖上畫一個組件時，重要的是，你總要包括組件原型文本（在雙重角括弧中的那個component， 2 所示）和/或表徵圖。理由呢？在 UML 中，沒有任何原型分類器的一個長方形被解釋為一個類組件。組件原型和/或表徵圖用來區別作為組件元素的長方形。

為組件提供/要求介面建模
在圖 2 中所畫的Order組件表現了所有有效符號元素；然而，一個典型的元件圖表包括更多的資訊。一個組件元素可以在名字區下面附加額外的區。如前面所提到的， 一個組件是提供一個或更多公用介面的獨立單元。提供的介面代表了組件提供給它的使用者/客戶的服務的正式契約。圖 3 顯示了Order組件有第二個區，用來表示Order組件提供和要求的介面

圖 3：這裡額外的區顯示Order組件提供和要求的介面

在圖 3 中的Order組件例子中，組件提供了名為 OrderEntry 和 AccountPayable 的介面。此外，組件也要求另外一個組件提供Person介面.

 

組件介面建模的其它方法

UML 2 也引入另外一種方法來顯示組件提供並要求的介面。這個方法是建立一個裡面有組件名的大長方形，並在長方形的外面放置在 UML 2 規範中稱為介面符號的東西。這第二種方法在圖 4 中舉例說明。

圖 4: 一種可選擇的方法（與圖3相比）：使用介面符號顯示組件提供/要求的介面

在這第二種方法中，在末端有一個完整的圓周的介面符號代表組件提供的介面 -- “棒棒糖”是這個介面分類器實現關係符號的速記法。在末端只有半個圓的介面（又稱插座）符號代表組件要求的介面（在兩種情況下，介面的名字被放置在介面符號本身的附近）。即使圖 4 看起來與圖 3 有很大的不同，但兩個圖都提供了相同的資訊 -- 例如，Order組件提供兩個介面：OrderEntry 和 AccountPayable，而且Order組件 要求 Person介面。

 

組件關係的建模

當表現組件與其他的組件的關係時，棒棒糖和插座符號也必須包括一支依存箭頭（如類圖中所用的）。在有棒棒糖和插座的元件圖表上，注意，依存箭從強烈的（要求的）插座引出，並且它的箭頭指向供應者的棒棒糖， 5 所示。

 
圖 5：顯示Order系統組件如何依賴於其他組件的元件圖表

圖 5 顯示，Order系統組件依賴於客戶資產庫和庫存系統組件。注意在圖 5 中複製出的介面名 CustomerLookup 和 ProductAccessor。 在這個例子中，這看起來可能是不必要的重複，不過符號確實允許在每個依賴於實現差別的組件中有不同的介面（和不同的名字）（舉例來說，一個組件提供一個較小的必需的介面子類）。

 

子系統

在 UML 2 中，子系統分類器是組件分類器的一個特別版本。因為這一點，子系統符號元素象組件符號元素一樣繼承所有的組件符號集規則。唯一的差別是，一個子系統符號元素由subsystem關鍵字代替了component， 6 所示。

圖 6：子系統元素的一個例子

UML 2 規範在如何區別子系統與組件方面相當含糊。從建模的觀點，規範並不認為組件與子系統有任何區別。與 UML 1. x 相比較，這個 UML 2 模型歧義是新的。但是有一個理由。在 UML 1. x 中，一個子系統被認為是一個軟體包，而且這個軟體包符號正對許多 UML 實踐者造成困惑；因此，UML 2中把子系統作為特殊的組件，因為這是最多的 UML 1. x 使用者瞭解它的方式。這一改變確實把模糊引入圖中，但是這一模糊更多的是 UML 2 規範中對抗錯誤的一個現實反射。

到這裡，你可能正在抓著頭皮並感到疑惑，什麼時候該用組件元素，什麼時候又該用子系統元素。相當坦率地說，我沒有一個直接的答案給你。我可以告訴你，UML 2 規範中說，何時該使用組件或子系統決定於建模者的方法論。我個人很喜歡這個答案，因為它協助確保UML與方法論相互獨立，這在軟體開發中將協助保持它的普遍可使用。

 

超越基礎

元件圖表是比較容易理解的圖之一，因此沒有很多超越基礎的內容。然而，有一個方面你可以認為是略微困難的。

顯示組件的內部結構

有時候顯示組件的內部結構是有意義的。在關於類圖的我的前面的文章中，我顯示了該如何為類的內部結構建模；這裡，當它由其他組件組成的時候，我將會關注如何為組件的內部結構建模。
為了顯示組件的內部結構，你只需把組件畫得比平常大一些並在名字區內放置內部的部分。圖 7 顯示Store組件的內部結構。

 
用在圖 7 中顯示的例子，Store組件提供了 OrderEntry 介面並要求Account介面。Store組件由三個組件組成：Order，Customer和Product組件。注意Store的 OrderEntry 和Account介面符號在組件的邊緣上為何有一個方塊。這一個方塊被稱為一個連接埠。單純感覺來說，連接埠提供一種方法，它顯示建模組件所 提供/要求 的介面如何與它裡面的部分相關聯。 通過使用連接埠，我們可以從外部執行個體中分離出Store組件的內部組件。在圖 7 中，對於過程而言，OrderEntry 連接埠代表Order組件的 OrderEntry 介面。同時，內部的Customer組件要求的Account介面被分配到Store組件的必需的Account連接埠。通過串連Account端 口，Store組件內部組件（例如Customer組件）可以有代表執行連接埠介面的未知外部實體的本地特徵。必需的Account介面將會由Store組 件的外部組件實現。5

在圖 7 中，你可能也注意到了，在內部的組件之間的內部串連與圖 5 中顯示的那些不同。這是因為內部結構的這些描繪事實是嵌套在分類器（在我們的例子中是一個組件)裡的共同作業圖表，因為共同作業圖表顯示分類器中的實體或角色。在內部的組件之間建模的關係以 UML 稱為的一個組合連接器表示。一個組合連接器綁定一個組件 提供 的介面到另外的一個組件的 必需 介面。組合連接器用緊緊相連的棒棒糖和插座符號表示。以這種方式畫這些組合連接器使棒棒糖和插座成為很容易理解的符號。

 

另外，這個PPT不錯：基於UML的構件建模