5.1 對象圖

對象是類的實例，對象圖也可看作是類圖的實例。對象是面向?qū)ο笙到y(tǒng)運行時的核心，因為設(shè)計的系統(tǒng)在實現(xiàn)使用時，組成系統(tǒng)的各個類將分別創(chuàng)建對象。使用對象圖可以根據(jù)需要建立特定的示例或者測試用例，然后通過示例研究如何完善類圖；或者使用測試用例對類圖中的規(guī)則進行測試，以求發(fā)現(xiàn)類圖中的錯誤或者漏掉的需求，進而修正類圖。

5.1.1 對象和類

對象圖和類圖一樣反映系統(tǒng)的靜態(tài)過程，但它是從實際的或原型化的情景來表達的。對象圖顯示某時刻對象和對象之間的關(guān)系。一個對象圖可以看成一個類圖的特殊用例，實例和類可在其中顯示。

對象表示一個單獨的、可確認(rèn)的物體、單元或?qū)嶓w。它可以是具體的，也可以是抽象的，在問題領(lǐng)域里有確切的角色。換句話說，對象是邊界非常清楚的任何事物。它通常包括狀態(tài)、行為和標(biāo)識等。

1．狀態(tài)

狀態(tài)也叫屬性，對象的狀態(tài)包括對象的所有屬性（通常是靜態(tài)的）和這些屬性的當(dāng)前值（通常是動態(tài)的）。

2．行為

對象的方法和事件可以統(tǒng)稱為對象的行為，沒有一個對象是孤立存在的。對象可以被操作，也可以操作別的對象。而行為就是一個對象根據(jù)它的狀態(tài)改變和消息傳送所采取的行動和所做出的反應(yīng)。

3．標(biāo)識

為了將一個對象與其他所有的對象區(qū)分開來，通常會給它起個名稱，該名稱也可以叫作標(biāo)識。

類是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計語言中的一個概念，它實際上是對某種類型的對象定義變量和方法的原型。它表示對現(xiàn)實生活中一類具有共同特征的事物的抽象，是面向?qū)ο缶幊痰幕A(chǔ)。一個類定義了一組對象。類具有行為，它描述一個能夠做出什么以及如何做的方法，它們是可以對這個對象進行操作的程序和過程。

簡單了解對象和類的概念后，如下列出了對象和類的主要區(qū)別。

□　對象是一個存在于時間和空間中的具體實體，而類僅代表一個抽象，抽象出對象的“本質(zhì)”。

□　類是共享一個公用結(jié)構(gòu)和一個公共行為的對象集合。

□　類是靜態(tài)的，而對象是動態(tài)的。

□　類是一般化，而對象是個性化。

□　類是定義，而對象是實例。

□　類是抽象的，而對象是具體的。

5.1.2 對象和鏈

對象圖描述了參與交互的各個對象在交互過程中某一時刻的狀態(tài)。可以認(rèn)為對象圖是類圖在某一時刻的實例。為了繪制對象圖，首先需要添加的第一個內(nèi)容就是實際對象本身。

對象是真實的事物，如特定的用戶、大堂或演出。對象表示符號需要兩個元素，即對象的名稱和描述對象的類的名稱。其語法格式如下：

      object-name : class-name;

上述語法中使用類名的目的是避免產(chǎn)生誤解，因為不同類型的對象可能具有相同的名稱。另外從語法中也可以看出：表示對象的方式與類幾乎是一樣的，其主要區(qū)別是：對象名下面要有下畫線。對象名有3種表示格式，如下圖所示。

上圖中顯示了對象名的3種表示方式，使用其中任何一種都可以。其中，第二種表示方式只有類名、冒號和下畫線，該表示方式說明建立的模型適用于該類的所有實例，這種表示方式被稱為匿名對象，是建模中常用的一種技術(shù)。第三種表示方式僅給出了對象名，而隱藏了屬性。

另外還有一種合法的表示方式，即省略冒號和類名（換句話說，只使用對象的名稱而不告知其類型），但保留了屬性，該方法通過上下文可以很容易地判別出對象的類型。如下圖所示演示了學(xué)生類與學(xué)生對象stu。

在上圖中表示學(xué)生類的stu對象時不僅給出了對象名，還給出了該對象的屬性和相應(yīng)的值。

對于每個屬性，類的實例都有自己特定的值，它們表示了實例的狀態(tài)，在UML圖中顯示這些值有助于對類圖和測試用例進行驗證。在UML的對象表示法中，對象的屬性位于對象名稱下面的分欄中，這與類的表示法是類似的。屬性的合法取值范圍由屬性的定義確定，如果類的定義允許，屬性的取值為空也是合法的。

對象不僅擁有數(shù)據(jù)，還可擁有各種關(guān)系，這些關(guān)系被稱為鏈。對象可以擁有或參與的鏈?zhǔn)怯深悎D中的關(guān)聯(lián)定義的，也就是說，與類定義某種類型的對象一樣，關(guān)聯(lián)也定義了某種類型的鏈。換句話說，對象是類的實例，而鏈?zhǔn)顷P(guān)聯(lián)的實例。

如果兩個對象具有某個關(guān)聯(lián)定義的關(guān)系，則稱它們被鏈接起來。一條連接兩個對象的直線就表示這兩個對象所具有的鏈。鏈有3種命名方法，分別如下。

□　使用相應(yīng)的關(guān)聯(lián)命名。

□　使用關(guān)聯(lián)端點的角色名命名。

□　使用與對應(yīng)類名一致的角色名命名。

在命名對象間的鏈時，可以根據(jù)具體情況使用以上3種方法中的任何一種。例如，下圖中表示Venue對象“holds”和Event對象，除此之外，該圖中還包含兩個Performance對象，這兩個對象和Event之間的鏈?zhǔn)褂门c類名一致的角色名稱描述，另外holds表示關(guān)聯(lián)的名稱。

5.1.3 對象圖概述

對象圖（Object Diagram）就是類圖的實例，它描述的是參與交互的各個對象在交互過程中某一時刻的狀態(tài)，它可以看作是類圖在某一時刻的實例。對象圖提供了系統(tǒng)的一個“快照”，顯示在給定時間實際存在的對象以及它們之間的鏈接，可以為一個系統(tǒng)繪制多個不同的對象圖，每個對象圖都代表系統(tǒng)在一個給定時刻的狀態(tài)。對象圖展示系統(tǒng)在給定時間特有的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以表示各個對象、在這些對象中存儲的屬性值或者這些對象之間的鏈接。

由于對象是類的實例，所以對象圖中使用的符號和關(guān)系與類圖中使用的相同，繪制對象圖有助于理解復(fù)雜的類圖。對象圖不需要提供單獨的形式。類圖中就包含了對象，所以只有對象而無類的類圖就是一個對象圖。

從某種情況來說，對象圖也是一種結(jié)構(gòu)圖。它可以用來呈現(xiàn)系統(tǒng)在特定時刻的對象（Object），以及對象之間的鏈接。在UML中，由于對象為類的實例，所以對象圖可以使用與類圖相同的符號和關(guān)系。如下圖所示為一個對象圖的簡單示例。

在上圖中，Customer類的對象cusOrder擁有兩個訂單對象，本示例中對這3個對象都進行了賦值。從上圖中可以看到，對象圖包含屬性分欄，這是因為對于每個屬性，不同的對象會擁有不同的值；由于類的操作是唯一的，所以擁有該屬性的某個類的對象也會擁有該類的相同操作，如果對象圖中再包含操作，則會顯得多余，因此對象圖中不能包含相關(guān)操作。

1．對象圖的表示方法

對象圖一般包括兩部分：對象名稱和屬性。它們是繪制對象圖的關(guān)鍵。對象名稱和屬性的表示方法如下。

□　對象名稱 如果包含了類名，則必須加上“：”。另外，為了和類名區(qū)分，還必須加上下畫線。

□　屬性 由于對象是一個具體的事件，因此所有的屬性值都已經(jīng)確定，因此通常會在屬性的后面列出其值。

2．閱讀對象圖

上圖中已經(jīng)在UML中繪制了一個對象圖，那么如何對對象圖進行閱讀呢？很簡單，其主要步驟如下。

（1）首先找出對象圖中所有的類，即在“：”之后的名稱。

（2）整理完成后通過對象的名稱來了解其具體含義。

（3）按照類來歸納屬性，然后再通過具體的關(guān)聯(lián)確定其含義。

3．繪制對象圖

前面已經(jīng)繪制了簡單的對象圖，下面來看繪制對象圖的主要步驟。

（1）先找出類和對象，通常類名在“class”“new”和“implements”等關(guān)鍵字之后，而對象名通常在類名之后。

（2）對類和對象進行細(xì)化的關(guān)聯(lián)分析。

（3）繪制相應(yīng)的對象圖。

4．對象圖的應(yīng)用說明

下面從兩個方面對對象圖的繪制過程進行說明。

1）論證類模型的設(shè)計

當(dāng)設(shè)計類模型時，相關(guān)人員可以通過對象圖來模擬出一個運行時的狀態(tài)，這樣就可以研究在運行時設(shè)計的合理性，同時也可以作為開發(fā)人員討論的一個基礎(chǔ)。

2）分析和說明源代碼

由于類圖只展示了程序的靜態(tài)類結(jié)構(gòu)，因此通過類圖看懂代碼的意圖是很困難的。因此，在分析源代碼時，可以通過對象圖來細(xì)化分析，而開發(fā)人員處理邏輯比較復(fù)雜的類交互時可以繪制一些對象圖進行補充說明。

5．對象圖用途

對象圖的用途有很多，其主要用途如下所示。

□　捕獲實例和連接。

□　捕獲交互的靜態(tài)部分。

□　在分析和設(shè)計階段進行創(chuàng)建。

□　舉例說明數(shù)據(jù)/對象結(jié)構(gòu)。

□　詳細(xì)描述瞬態(tài)圖。

□　由分析人員、設(shè)計人員和代碼實現(xiàn)人員開發(fā)。

5.1.4 對象圖和類圖的區(qū)別

類圖是描述類、接口、協(xié)作以及它們之間關(guān)系的圖，用來顯示系統(tǒng)中各個類的靜態(tài)結(jié)構(gòu)。對象圖描述的是參與交互的各個對象在交互過程中某一時刻的狀態(tài)。對象圖是類圖的實例，它幾乎使用與類圖相同的標(biāo)識。類圖和對象圖之間有多個不同點，其具體說明如下表所示。

5.1.5 使用對象圖測試類圖

對于比較復(fù)雜的類圖來說，它很有可能是不正確的，因此需要使用另外的UML圖對其進行測試，如對象圖。使用對象圖對其測試的過程中有可能會發(fā)現(xiàn)一些錯誤，然后可以針對這些錯誤對類圖的修改提出建議。

本節(jié)以一個簡單的電影售票系統(tǒng)為例，首先繪制最基本的類圖，然后通過構(gòu)造對象圖作為對類圖的測試。從測試過程中可以看到構(gòu)成對象圖的模型元素以及對象圖是如何被作為測試用例來使用的。下圖演示了該系統(tǒng)中關(guān)于售票協(xié)議與座位的一個簡單類圖。

在上圖中可以看出每個售票協(xié)議可以分配不少于一個座位，而每個座位只能和一個銷售協(xié)議進行關(guān)聯(lián)。根據(jù)上圖的類圖來繪制對象圖，首先創(chuàng)建一個新的SalesAgreement對象以及兩個Seat對象，每個Seat對象都由SalesAgreement對象來支配，如下圖所示。

1．未分配的Seat對象

從上面的2個圖中可以看出，每個Seat對象都會被一個SalesAgreement對象所支配，但是通過調(diào)查后發(fā)現(xiàn)有些座位沒有被工作人員銷售出去過，而是直接給觀眾的。重新繪制對象圖，在該圖中添加一個新的Seat對象，該對象不會被任何的SalesAgreement對象所支配，如下圖所示。

如果上圖中所繪制的對象圖是正確的，則需要更改基本類圖，更改后的類圖如下圖所示。

在上圖中允許一個Seat對象被0個或1個SalesAgreement對象支配。

2．多份銷售協(xié)議對應(yīng)一個座位

一個座位是否可以被多個銷售協(xié)議所分配呢？如果查看系統(tǒng)的相關(guān)銷售數(shù)據(jù)，大家可以發(fā)現(xiàn)這是可能的。例如2012年10月1號這一天，座位3502被分配過，那么2012年10月2號或其他時間該座位也可以被分配。重新繪制對象圖，在該對象圖中允許Seat對象被多個SalesAgreement對象所支配，如下圖所示。

從上圖中可以看出，SalesAgreement對象的屬性值是日期，這兩個SalesAgreement對象的日期是互不重疊的，即在同一個時間分配相同的座位是不合法的。另外，從上圖中也可以得到其他信息，如一個座位可以被多個而非僅僅一個銷售協(xié)議支配。

重新更改該系統(tǒng)的類圖，更改后的效果如下圖所示。

從上圖中可以看出0個或多個SalesAgreement對象可以分配相同的Seat對象，同時也對SalesAgreement對象添加了約束，該約束規(guī)定SalesAgreement對象支配Seat對象的時間必須是不重疊的。