本文筆者將為大家總結(jié)一些在需求分析與設(shè)計階段會常用的到的UML圖，并且對每一個UML圖進行了詳細講解。

最近在學(xué)習(xí)UML相關(guān)的知識，結(jié)合了以往的項目以及之前學(xué)習(xí)編程時的面向?qū)ο笏枷?，瞬間感覺UML真的是產(chǎn)品需求分析和設(shè)計的強大武器（尤其針對于復(fù)雜的2B類項目）！同時，在產(chǎn)品文檔中多融入UML圖也可以很好的增加文檔的可讀性。

本文就來總結(jié)一下UML的相關(guān)知識吧~

一、UML基礎(chǔ)知識

UML的全稱是Unified Modeling Language，翻譯過來就是統(tǒng)一建模語言。

UML是一種開放的方法，用于說明、可視化、構(gòu)建和編寫一個正在開發(fā)的、面向?qū)ο蟮摹④浖芗到y(tǒng)的制品的開放方法。UML展現(xiàn)了一系列最佳工程實踐，這些最佳實踐在對大規(guī)模，復(fù)雜系統(tǒng)進行建模方面，特別是在軟件架構(gòu)層次已經(jīng)被驗證有效（摘自百度百科，真拗口……）。

UML其實就是一系列的圖形，那么為什么說是語言呢？

——因為語言是包括文字和圖形的，在機械工程或建筑領(lǐng)域，設(shè)計圖紙內(nèi)都是包含大量圖形和語言的，在這兩個領(lǐng)域都有各自的標(biāo)準(zhǔn)來描述設(shè)計。

那么同理，在軟件開發(fā)界，就需要UML來幫助我們完成軟件開發(fā)的工作，UML就是軟件領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)然，UML并不是唯一的標(biāo)準(zhǔn)，只不過UML是業(yè)內(nèi)比較推崇的一類罷了。

二、UML有何作用？

很多初學(xué)UML的人會認(rèn)為：UML是開發(fā)人員專門使用的，可以用來生成代碼，可以用來指導(dǎo)編程，如果不是開發(fā)人員會很難理解UML的。

其實不然，我認(rèn)為：UML可以很有效的幫助產(chǎn)品經(jīng)理或產(chǎn)品設(shè)計師進行前期的產(chǎn)品需求分析與產(chǎn)品的設(shè)計。在我們梳理項目的業(yè)務(wù)流程時就會用到活動圖，在我們整理系統(tǒng)功能時就會用到用例圖，在我們與客戶面對面進行溝通調(diào)研時用例圖、活動圖、順序圖等UML可以使得溝通變得更加順暢。

將UML應(yīng)用在項目需求分析和設(shè)計時，會使得它的學(xué)習(xí)門檻大大降低，而且也不一定需要掌握開發(fā)知識。通過學(xué)習(xí)應(yīng)用UML，將會使我們的工作事半功倍。

三、UML圖

廢話不多說了，開始介紹幾種在需求分析和設(shè)計階段會用到的UML圖（在以下的介紹中，我會加入各種UML圖的推薦指數(shù)，這個推薦指數(shù)是針對于在需求分析與設(shè)計階段的一個推薦度）。

1. 活動圖

（1）什么是活動圖?

活動圖強調(diào)從活動到活動的控制流。

這里的活動，可以指企業(yè)的活動，也可以指應(yīng)用程序中的活動。因此，也可說活動圖是用來陳述活動與活動之間的流程控制的遷移。

（2）活動圖的畫法

活動圖的繪制涉及幾個重要的元素：

起始點：是一連串活動的開始點，在一個活動圖中，有且只有一個起始點。

起始點的圖示：

結(jié)束點：是一連串活動的終結(jié)點，在一個活動圖中，可以有多個結(jié)束點。

結(jié)束點的圖示：

活動：是活動圖最核心的元素，指人或系統(tǒng)的一連串執(zhí)行細節(jié)。比如，用戶在淘寶APP內(nèi)的“要求退貨”就是一個活動，在這個活動中，可能會包括用戶的一連串的動作——比如“打開APP、進入訂單頁面”等，但是這些細節(jié)都要通過“要求退貨”這個活動來表達。

活動的圖示：

遷移：代表流程控制權(quán)的遷移，當(dāng)某一個活動結(jié)束后，流程的控制權(quán)就通過遷移給另一個活動。如下圖：

分支：代表一個判斷的準(zhǔn)則，以菱形塊表示。當(dāng)指定一個分支時，從分支連接出去的遷移必須要有必要條件，這在UML中稱為約束。在UML中，使用“[]”來表示約束：

分叉以及會合：代表對于后續(xù)活動的同步處理，這也是活動圖區(qū)分與流程圖的關(guān)鍵一點。當(dāng)某個活動結(jié)束后，需要同時進行兩個以上的活動，此時需要用分叉來表達；而當(dāng)某個活動必須要等其前置的多個活動完成后方可執(zhí)行，此時會用會合來表達。

分叉與會合的圖示都是：

通常來說，分叉與會合會搭配出現(xiàn)，當(dāng)活動圖中出現(xiàn)了分叉點，那么在后續(xù)的某個特定環(huán)節(jié)必定會有會合點。

泳道：對于產(chǎn)品經(jīng)理來說并不陌生，利用泳道可以分配對應(yīng)的角色，可以幫助我們清晰地知道發(fā)起活動的角色是誰。

泳道的圖示：

活動圖范例：

（3）活動圖的使用場景

由于活動的定義不是十分的明確，因此，在系統(tǒng)設(shè)計時不會利用活動圖來表達應(yīng)用程序的架構(gòu)?；顒訄D通常適用于表達企業(yè)或系統(tǒng)的工作流程關(guān)系，例如：在梳理業(yè)務(wù)流程時，我們通常會使用帶泳道的活動圖。

此外，活動圖非常類似于流程圖，因此也適用于表達程序的內(nèi)部的工作流或結(jié)構(gòu)。

（4）推薦指數(shù)

活動圖在需求分析與規(guī)劃階段是梳理業(yè)務(wù)流程的必備工具，同時在涉及單獨模塊流程時也應(yīng)用頻繁。因此，推薦指數(shù)：★★★★★

2. 用例圖

（1）什么是用例？

根據(jù)用例的創(chuàng)始人Ivar Jacobson的定義：“用例是在一個系統(tǒng)中所進行的一連串的活動，該活動要能夠滿足系統(tǒng)外部的執(zhí)行者對系統(tǒng)的預(yù)期”。

其實說白了，一個產(chǎn)品或系統(tǒng)的用例，就是用戶對于產(chǎn)品或系統(tǒng)的某一個完整的預(yù)期。從另一個角度來說，用例也代表著一個具體的業(yè)務(wù)場景。

（2）用例圖的畫法

用例圖涉及到的幾個重要元素：

用例：如前所述，用例代表著用戶對于產(chǎn)品或系統(tǒng)的完整預(yù)期，也就是用戶在系統(tǒng)內(nèi)期望的事，在完成了該預(yù)期后用戶可以離開產(chǎn)品或系統(tǒng)。是不是有點“用完即走”的意思？微信的一個用例，就可以是“聊天、支付或發(fā)朋友圈”等。

用例通常會用一個橢圓形表示：

執(zhí)行者/角色：即是扮演著某個角色的用戶或系統(tǒng)，執(zhí)行者通常版扮演者對于產(chǎn)品或系統(tǒng)來說有實際作用的用戶或其他系統(tǒng)。

在UML中，執(zhí)行者的圖示如下：

系統(tǒng)邊界：展示了系統(tǒng)的內(nèi)外之分，明確的劃分了開發(fā)過程中需要關(guān)心和不需要關(guān)心的邊界。系統(tǒng)邊界的圖示：

泛化：執(zhí)行者之間可以有泛化關(guān)系，泛化關(guān)系可以簡單理解為繼承關(guān)系——比如：職員擁有“申請開票”功能，經(jīng)理擁有“申請開票、審核”功能，那么經(jīng)理類就可以是職員類泛化生成的。用例之間也會具有泛化關(guān)系，比如“篩選用例”可以泛化出“按播放量”和“按訂閱數(shù)”的用例。

泛化通常是子類指向基類：

關(guān)聯(lián)：執(zhí)行者與用例之間，只能有關(guān)聯(lián)的關(guān)系。

關(guān)聯(lián)用來連接執(zhí)行者和用例：

擴展：擴展是用例與用例之間的關(guān)系，指的是一個用例的擴展功能——比如：“登錄”用例的擴展用例是“忘記密碼”，這個“忘記密碼”功能不一定會使用。

擴展一般使用extend表示（注意箭頭方向）：

包括：區(qū)別于擴展，包括指的是一個用例內(nèi)，包括的子用例——比如：“角色管理”用例包括“創(chuàng)建角色”、“查詢角色”等用例。

包括使用include表示（注意箭頭方向）：

用例圖范例：

（3）用例圖的使用場景

用例圖表達的是：什么角色通過軟件系統(tǒng)能做什么事情？

從用戶的角度描述了系統(tǒng)的功能，并指出各個功能的執(zhí)行者，強調(diào)用戶的使用者，系統(tǒng)為執(zhí)行者完成哪些功能。因此，我們可以使用用例圖系統(tǒng)地表達軟件系統(tǒng)的絕大部分功能性需求。

（4）推薦指數(shù)

用例圖通常應(yīng)用在需求分析，和產(chǎn)品或系統(tǒng)的功能描述與定義上。因此，對于需求分析與描述是至關(guān)重要的，推薦指數(shù)：★★★★★

3. 序列圖

（1）什么是序列圖？

序列圖也叫順序圖，序列圖最主要的目的就是表達對象與對象之間是如何溝通與協(xié)作的。

用例常常被細化為一個或者更多的序列圖，同時序列圖更有效地描述如何分配各個類的職責(zé)以及各類具有相應(yīng)職責(zé)的原因。

（2）序列圖的畫法

序列圖涉及到的幾個重要元素：

對象：在序列圖中，每個參與部分都是對象。在序列圖中，主要是以“對象名稱”的方式來表述。

圖示：

消息：對象與對象之間只能通過消息來進行聯(lián)系，消息可以理解為對象的某一個操作。消息分為同步消息、異步消息和自關(guān)聯(lián)消息，同步消息需要同步等待消息。

圖示為：

異步發(fā)送消息時不需要等待，圖示為：

自關(guān)聯(lián)消息是對象給自身發(fā)送消息，圖示為：

生命線：對象是有生命周期的，因此對象必須在其生命線中才能彼此交換消息。

序列圖中生命線的圖示如下：

約束：是對象與對象之間進行消息交互式的約束條件，也就是要完成此次消息交互必須需要的條件約束。

約束通常使用“[]”表示，圖示：

注釋：一般是對象行為的解釋性內(nèi)容，圖示為：

序列圖范例：

（3）序列圖的使用場景

序列圖強調(diào)了角色/對象之間的交互，信息傳遞是非常明確的。當(dāng)流程內(nèi)涉及到多種角色或?qū)ο?，并且會?jīng)過這些角色或?qū)ο笳归_交互，并且會有信息進行傳遞時，順序圖就會派上用場了。

比如：在用戶網(wǎng)購時，就會涉及到譬如“用戶、平臺、訂單中心、支付平臺”等對象之間的交互。

再比如：小程序內(nèi)基于微信支付的支付業(yè)務(wù)，也會用序列圖來進行描述。

（4）推薦指數(shù)

在分析對角色或?qū)ο笾g的交互時，會使用到序列圖進行分析交互過程。序列圖通常會搭配活動圖和用例圖進行使用，我個人還是比較喜歡序列圖的，所以推薦指數(shù)：★★★★★

4、狀態(tài)機圖

（1）什么是狀態(tài)機圖？

狀態(tài)機圖從某個對象的狀態(tài)是如何變化的角度來展示流程的，是一種由狀態(tài)、變遷、事件和活動組成的狀態(tài)機，用來描述類的對象所有可能的狀態(tài)以及時間發(fā)生時狀態(tài)的轉(zhuǎn)移條件。

（2）狀態(tài)機圖的畫法

狀態(tài)機圖涉及到的幾個重要元素：

起始狀態(tài)：在一個狀態(tài)機圖里，只能有一個起始狀態(tài)，這一點類似于活動圖。

起始狀態(tài)的圖示：

結(jié)束狀態(tài)：結(jié)束狀態(tài)代表整個狀態(tài)到此活動結(jié)束。在一個狀態(tài)機圖中，可以有多個結(jié)束狀態(tài)。

結(jié)束狀態(tài)的圖示：

狀態(tài)：狀態(tài)顯示了狀態(tài)的變化。

圖示為：

復(fù)合狀態(tài)：指的是某個狀態(tài)內(nèi)包括其他的狀態(tài)組合。

例如：

遷移。狀態(tài)之間使用遷移表達期間的關(guān)系，圖示為：

警戒條件：如果某個狀態(tài)需要在某個特殊的條件下才可發(fā)生，可以在遷移條件上標(biāo)注警戒條件。警戒條件用一個“[]”表示。

狀態(tài)機圖范例：

（3）狀態(tài)機圖的使用場景

在產(chǎn)品的需求分析中，如果一個流程是圍繞某一事物/對象的狀態(tài)變化而展開時，我們應(yīng)該優(yōu)先使用狀態(tài)機圖。

比如：常見的訂單流程就可以使用訂單的狀態(tài)圖來表示訂單對象的流程。再比如，在請假系統(tǒng)中，請假條的狀態(tài)變化流程也可以用狀態(tài)機圖來進行分析。

（4）推薦指數(shù)

狀態(tài)機圖通常會搭配活動圖、用例圖和序列圖來共同使用，方便分析事物或?qū)ο蟮臓顟B(tài)變化過程，在需求分析與設(shè)計階段也會用的到。推薦指數(shù)：★★★★

5. 類圖

（1）什么是類圖？

類圖其實更加的貼近于開發(fā)，一些UML的工具可以通過類圖直接生成代碼。我理解的類圖，是根據(jù)之前的用例抽象而成的，一個用例往往就是一個類。類圖描述了類的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和類和類之間的關(guān)系。

對于類，一些沒有面向?qū)ο蠡A(chǔ)的同學(xué)可能很不好理解，其實類就是對一些業(yè)務(wù)對象的抽象。

以游戲為例：在穿越火線游戲中，槍可以是一個類，那么AK、43等型號的槍可是繼承于“槍類”的泛化類。再比如，人是一個類，男人和女人就可以是繼承于“人類”的泛化類。

通過學(xué)習(xí)編程我了解到，類也可以是數(shù)據(jù)表，表中的字段就是這個類的屬性。

（2）類圖的畫法

類機圖涉及到的幾個重要元素：

類：圖中最重要的就是類，類是由名稱、屬性和操作組成。屬性可以簡單理解為這個類包括的字段，操作就是該類可以實現(xiàn)的方法。

圖示如下：

類圖中最為重要的，就是類之間的關(guān)系，UML類圖中有六大關(guān)系。

關(guān)聯(lián)關(guān)系：類與類之間最基本的關(guān)系。關(guān)聯(lián)表達了兩個類的對象之間的結(jié)構(gòu)性關(guān)系，比如老師類與課程類之間有一個關(guān)聯(lián)，那么就代表著一個老師一定會管理著一個學(xué)生（一對一家教或多對多的學(xué)習(xí)）。

關(guān)聯(lián)的圖示：

泛化：在用例圖中我們介紹過泛化，同理，類與類之間的泛化關(guān)系也可以理解為繼承，也就是特殊類與一般類之間的關(guān)系。泛化圖示，通常為子類指向基類：

實現(xiàn)：是一種類與接口的關(guān)系，表示類是接口所有特征和行為的實現(xiàn)?？梢岳斫鉃?，類通過接口實現(xiàn)了什么功能。

實現(xiàn)的圖示：

依賴：是一種使用關(guān)系，比如司機使用汽車。

依賴的圖示：

聚合：是整體與部分的關(guān)系，且部分可以離開整體而單獨存在。如車和輪胎是整體和部分的關(guān)系，輪胎離開車仍然可以存在。

聚合的圖示：

組合：是整體與部分的關(guān)系，但部分不能離開整體而單獨存在。如公司和部門是整體和部分的關(guān)系，沒有公司就不存在部門。

組合的圖示：

類圖范例：

（3）類圖的使用場景

類圖顯示了類、類的方法、類的接口以及它們之間靜態(tài)結(jié)構(gòu)和關(guān)系。運用類圖可以理清業(yè)務(wù)概念以及它們的關(guān)系，能更加深入地剖析系統(tǒng)/產(chǎn)品業(yè)務(wù)。

類圖可能不容易上手，使用類圖時，盡量從用例圖出發(fā)，每一個用例抽象為一個類。類圖可以初步用來梳理概念性的內(nèi)容，比如：在理清訂單概念時，訂單都會涉及什么字段（屬性），訂單與其他對象類之間的關(guān)系如何，訂單類可以提供哪些方法等。

（4）推薦指數(shù)

相較于上述幾個行為型的UML圖，類圖在使用上不是那么的好上手，對于有面向?qū)ο缶幊袒A(chǔ)的同學(xué)比較好理解，但是個人覺得類之間的這些關(guān)系在梳理業(yè)務(wù)概念時還是很有用的。

推薦指數(shù)：★★★

6. 其他UML圖

在上面介紹類圖中，說到了活動圖、用例圖、序列圖和狀態(tài)機圖都屬于行為型的UML圖。那么，UML圖為什么會分為結(jié)構(gòu)型和行為型兩種呢?

結(jié)構(gòu)型的圖描述的是某種結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)在某段時間內(nèi)應(yīng)該是穩(wěn)定的，“靜態(tài)”的；而結(jié)構(gòu)型的圖描述的是某種行為，是“動態(tài)”的。

分析系統(tǒng)需求時，我們會面對很多業(yè)務(wù)概念，它們之間會有某些關(guān)系，這些內(nèi)容可以看成是“靜態(tài)”的，我們可以利用UML的結(jié)構(gòu)性的圖來分析，比如上述的類圖。

同時，業(yè)務(wù)會涉及大量的流程、過程等，這些內(nèi)容是“動態(tài)”的，此時就可以用行為型的UML圖來分析，比如活動圖、用例圖、序列圖和狀態(tài)機圖。

行為型的UML圖除了活動圖、用例圖、序列圖和狀態(tài)機圖，還包括通信圖和時間圖。結(jié)構(gòu)型的UML圖除了類圖，還包括對象圖，包圖，組件圖和部署圖。

（1）通信圖

通信圖其實和序列圖表達的是同一件事，并且通信圖和序列圖在一些UML工具中二者是可以相互轉(zhuǎn)換的。在涉及多對象或系統(tǒng)的交互描述時，序列圖會比通信圖更加明確。所以，在需求分析與設(shè)計階段，幾乎不會用到通信圖，有此方面的需求使用序列圖就可以了。

通信圖范例：

（2）時間圖

時間圖是表示某對象或系統(tǒng)的狀態(tài)隨時間變化而變化的一種圖，如下圖是一個ATM操作的時間圖：

時間圖是UML2.0新增加的一個圖形，從圖中可以看出時間圖的重要元素包括：生命線、狀態(tài)、時間軸、時間線和事件。

在需求分析與設(shè)計階段，用到時間圖的情況幾乎沒有。

（3）對象圖

在面向?qū)ο蟮木幊讨校瑢ο笫怯深悓嵗玫降?。對象圖和類圖的樣子很相似，對象是類的實例化，“person : Person”表示對象person是類Person的實例。

對象圖往往只在需要描述復(fù)雜算法時才會使用，畫出來的對象圖往往不會只有一個對象，該圖只畫了一個對象，其目的是盡量簡化以便讀者的理解什么是對象圖。

在需求分析與設(shè)計工作中基本上不需要使用對象圖，通常會用類圖完成相關(guān)工作。

（4）包圖

包圖是一個高階的UML視圖。包圖的主要用途是“打包”類圖。用類圖描述業(yè)務(wù)概念時，很多時候會因為業(yè)務(wù)類太多，而導(dǎo)致類圖非常龐大，不利于閱讀，這時可以將某些類放入“包”中，通過包圖來組織業(yè)務(wù)概念圖。

如下圖所示，包圖包括的元素有包、命名空間（在包的下方加入一個用小括號表達的說明方式）和依賴關(guān)系。

包圖在需求分析與設(shè)計階段很少會使用到。

（5）組件圖

組件圖也叫構(gòu)件圖。一個軟件往往是由很多“物理部件”(如：控件、重用構(gòu)件等)組成的，構(gòu)件圖就是用來描述軟件內(nèi)部物理組成的一種圖。

如下圖所示，組件圖涉及的元素包括組件、提供接口、需求接口和依賴關(guān)系。

在需求分析和設(shè)計工作中，需要用到組件圖的情況不是很多，除以下情況：

• 待開發(fā)的系統(tǒng)需要與第三方的系統(tǒng)、原有系統(tǒng)、某些老系統(tǒng)等交互，這時可用構(gòu)件圖描述交互要求。
• 客戶對軟件設(shè)計有某些特殊要求，這時可用構(gòu)件圖來描述要求。

構(gòu)件圖有時不會單獨使用，還會和部署圖一起結(jié)合使用。

（6）部署圖

部署圖是用來描述系統(tǒng)如何部署、本系統(tǒng)與其他系統(tǒng)是怎樣的關(guān)系的一種圖。

從下圖可以看出，部署圖包括的要素有：節(jié)點（代表某個物理資源，如存儲設(shè)備或計算機）、組件、關(guān)聯(lián)關(guān)系和依賴關(guān)系。

在為客戶開發(fā)項目時，有的客戶場地會具備一定的IT基礎(chǔ)環(huán)境，比如：局域網(wǎng)、服務(wù)器等。我們的系統(tǒng)需要基于當(dāng)前的IT環(huán)境來進行規(guī)劃和設(shè)計，比如：電視臺的客戶，通常都會有自己的服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫，是不允許外網(wǎng)訪問的。此時就可以使用部署圖來描述IT環(huán)境。

分析系統(tǒng)軟件的需求，不能忽略系統(tǒng)架構(gòu)、部署、IT架構(gòu)等方面的要求，我們要基于客戶當(dāng)前的IT基礎(chǔ)環(huán)境，做出一個最符合客戶利益的規(guī)劃設(shè)計。

組件圖和部署圖的應(yīng)用，通常需要具備一定的IT技術(shù)架構(gòu)以及軟件設(shè)計知識。在業(yè)務(wù)需求分析與設(shè)計階段更多的還是分析業(yè)務(wù)，提煉功能需求，用到組件圖和部署圖的情況還是比較少的。但是，作為有抱負的青年，我還是希望自己能逐步積累，慢慢了解IT架構(gòu)方面的知識。

四、總結(jié)

本文我們總結(jié)了一些在需求分析與設(shè)計階段會常用的到的UML圖，并且對每一個UML圖進行了詳細講解。對于那些我覺得不太會常用到的UML圖就沒有做過多的表述。希望可以利用好UML圖，讓UML圖成為支持我們工作的得力助手。

系統(tǒng)學(xué)寫了UML后，對比自己之前項目中繪制的一些流程圖，確實不是特別的規(guī)范。在未來的項目中，我打算要充分利用好UML了。

最后推薦給大家繪制UML的工具——ProcessOn，用著還不錯~

#專欄作家#

流年，人人都是產(chǎn)品經(jīng)理專欄作家?；ヂ?lián)網(wǎng)產(chǎn)品設(shè)計師，4年互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品設(shè)計經(jīng)驗。擅長用戶體驗設(shè)計，喜歡鉆研需求功能背后的技術(shù)實現(xiàn)方式；在成為綜合型產(chǎn)品設(shè)計師的道路上不斷努力前進！

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