Unified Modeling Language，统一建模语言

UML（Unified Modeling Language，统一建模语言）是一种标准化的图形化建模语言，用于可视化、规范和文档化软件系统的设计。UML 提供了一套通用的符号和规则，帮助开发者、架构师和团队成员更好地理解和沟通软件系统的结构和行为。

UML 的主要用途

需求分析：帮助团队理解系统需求。
系统设计：描述系统的结构和行为。
文档化：生成系统设计的文档。
沟通：促进团队成员之间的协作和理解。
代码生成：某些工具可以从 UML 图生成代码。

常见的 UML 图类型

UML 包含 14 种图，分为两大类：

结构图（描述系统的静态结构）
- 类图（Class Diagram）：描述类及其关系。
- 对象图（Object Diagram）：展示对象及其关系。
- 组件图（Component Diagram）：描述系统的组件及其依赖关系。
- 部署图（Deployment Diagram）：展示系统的物理部署结构。
- 包图（Package Diagram）：展示包及其依赖关系。
- 复合结构图（Composite Structure Diagram）：展示类的内部结构。
- 结构对象图（Structural Object Diagram）：展示对象的静态结构。
行为图（描述系统的动态行为）
- 用例图（Use Case Diagram）：描述系统的功能和用户交互。
- 活动图（Activity Diagram）：展示流程和活动。
- 状态图（State Diagram）：描述对象的状态及其转换。
- 时序图（Sequence Diagram）：展示对象之间的交互顺序。
- 通信图（Communication Diagram）：展示对象之间的交互关系。
- 交互概览图（Interaction Overview Diagram）：结合活动图和交互图。
- 时序图（Timing Diagram）：描述对象随时间的变化。

UML 图的特点

标准化：UML 是一种国际标准（ISO/IEC 19505）。
通用性：适用于各种软件开发方法（如面向对象、敏捷开发等）。
可扩展性：支持自定义符号和规则。
工具支持：许多工具（如 Visio、StarUML、PlantUML）支持 UML 图的绘制。

UML 的应用场景

软件开发：需求分析、设计、文档化。
系统架构：描述系统的整体结构。
业务建模：描述业务流程和规则。
教育和培训：帮助学习者理解系统设计。

以下是一些常见的 UML 图的示例，包括类图和 用例图，这些是最常用的 UML 图类型之一。

1. 类图（Class Diagram）示例

类图用于描述系统的静态结构，展示类及其关系（如继承、关联、依赖等）。

示例：图书馆管理系统

+----------------+         +----------------+         +----------------+
|    Library     |         |     Book       |         |    Member      |
+----------------+         +----------------+         +----------------+
| - books: List  |         | - title: String|         | - name: String |
| - members: List|         | - author: String|         | - borrowedBooks: List |
+----------------+        ---------------- ++         +----------------+
| + addBook(book: Book): void |         | + borrowBook(member: Member): void |
| + removeBook(book: Book): void |         | + returnBook(member: Member): void |
+----------------+         +----------------+         +----------------+

关系：

Library 包含多个 Book（一对多关系）。
Library 包含多个 Member（一对多关系）。
Member 可以借阅 Book（关联关系）。

2. 用例图（Use Case Diagram）示例

用例图用于描述系统的功能和用户（参与者）如何与系统交互。

示例：图书馆管理系统

plaintext+----------------+         +----------------+         +----------------+
|    Member      |         |     System     |         |    Librarian    |
+----------------+         +----------------+         +----------------+|                          |                          ||                          |                          ||  +----------------+       |  +----------------+       ||  |  Borrow Book   |<-----+  |  Add Book      |       ||  +----------------+       +----------------+       ||                          |                          ||  +----------------+       |  +----------------+       ||  |  Return Book   |<-----+  |  Remove Book   |       ||  +----------------+       +----------------+       ||                          |                          |+--------------------------+  +----------------+       ||  |  Search Book   |       |+----------------+       ||                          |                          |+--------------------------+  +----------------+       ||  |  View Reports  |       |+----------------+       |

关系：

参与者：
- Member：可以借书和还书。
- Librarian：可以添加书、删除书、搜索书和查看报告。
用例：
- Borrow Book：成员可以借书。
- Return Book：成员可以还书。
- Add Book：管理员可以添加书。
- Remove Book：管理员可以删除书。
- Search Book：管理员和成员都可以搜索书。
- View Reports：管理员可以查看报告。

3. 时序图（Sequence Diagram）示例

时序图用于描述对象之间的交互顺序。

示例：用户登录系统

Participant User
Participant System
Participant DatabaseUser -> System: Enter username and password
System -> Database: Verify credentials
alt Valid credentialsDatabase --> System: Return successSystem --> User: Login successful
else Invalid credentialsDatabase --> System: Return failureSystem --> User: Login failed
end