UML面向对象建模与设计阅读笔记-第二章

第二章：建模是一种设计技术

一、建模：

建模是对某个事物的抽象，目的是在构建这个事物之前先来理解它。忽略事物的具体细节，关注到事物的本质，来处理复杂的问题。

二、模型的用途：

1、在构建物理实体之前先进行测试，建筑师在建造建筑之前，会通过模型来测试结构的受力，工程师在风洞中测试飞机和汽车模型以及在水箱中测试轮船模型，以改进他们的动力学特征。建模可以在构造具体事物之前，发现潜在的问题，并在前期进行修改。

2、与客户交流，架构师和产品设计师通过构建模型来为客户演示。

3、可视化，艺术家在正式绘制画作和雕塑的时候，会先绘制一幅草图，并进行修改。我的理解是，可以使用图形来描述具体的构造结构，并可以随时找出错误与缺陷，在开始构建具体事物之前，把这些错误与缺陷修正。

4、降低复杂度，建模最主要的目的是为了处理过于复杂而难以理解的系统，人在认识复杂事物的时候容易只关注到细节上，例如为一个门建立模型，可以忽略它的门栓是铁制的还是铜制的，油漆是喷涂还是刷子涂刷的等等非常具体的细节，而只需要关注他的抽象（门）以及行为（开/关）。

三、三种模型：

类模型表示系统静态的、结构化的“数据”层面，状态模型表示系统时序的、行为的“控制”层面，交互模型表示各个对象的协作，是系统的“交互层面”。

类模型：类模型描述系统中对象的结构（它们的标识）、与其他对象的关系、属性和操作。类模型提供了状态和交互模型的上下文。类模型在构建的时候应包含具体事物的领域内的术语，比如构建的是商业问题模型，应该使用商业术语。如果构建的是建筑方面的模型，就应该使用建筑领域的术语。

状态模型：状态模型描述了，操作时间与操作顺序相关的对象层面，标记变化的事件，界定事件上下文的状态，状态捕获控制，描述操作出现顺序的系统层面，不用考虑操作做了什么。使用状态图来标识状态模型。状态图会引用其他的模型，状态图中的事件都变成了类模型中的对象的操作，状态图之间的引用，包含了交互模型。

交互模型：交互模型描述对象之间的交互，各个对象如何协作，用例图、时序图、活动图用来描述交互模型。

四、模型间的关系：

类模型描述了状态模型和交互模型操作的数据结构。类模型中的操作对应事件和动作。状态模型描述控制结构，它显示了依赖于对象取值的决策，并引发动作来改变对象取值和状态。交互模型专注于对象之间的信息互换，并提供了系统操作的整体视图。

五、小结：

模型就是对现实事物的抽象，构建模型是为了在实现解决方案之前，关注事物的本质，忽略具体细节，达到更好和更深入的理解问题。

六、习题：

1、第一种情况，如果要模拟计算机控制的汽车防滑系统的性能，与材料、内部结构（斜纹层、钢带）等因素是相关的。

第二种情况，如果要使用轮胎做一个秋千，那么 与尺寸和重量因素是相关的。

2、选择金属丝通马桶，坚硬度、强度、重量、可用性，首先不能太脆，一碰就断的，不能太细，不能太重等等，其他的特性在这个使用场景中，根本不需要关注。

3、根据场景来选择具体的金属丝

a、建造横跨大西洋的电缆的金属丝，第一个特性就需要绝缘耐盐水，海水是盐碱性质的，其他的坚硬度、强度、抗拉伸等。

b、用来创作彩色艺术品的金属线，只需要关注绝缘色。

c、设计飞机的电气系统，关注绝缘防火特性。

d、在树上挂一个喂鸟灌，需要关注重量、可用性，不能太粗和太重

e、制作钢琴，需要关注抗电噪声特性。

f、生成灯泡的灯丝，肯定是需要关注耐高温的特性的，灯泡很烫、很热。

4、使用电话线，从一台计算机向另外一台计算机传输文件，需要关注哪些细节。

a、传输线上的电噪声，这个很明显不需要关注它，它的噪声大不大，对文件的传输没有任何影响。

b、串行数据传输速度（串行传输：使用一条数据线，将数据一位一位地依次传输，每一位数据占据一个固定的时间长度。只需要少数几条线就可以在系统间交换信息，特别适用于计算机与计算机、外设之间的远距离通信），毫无疑问，这条细节肯定是要关注的，如果传输一份文件需要一年，我想是谁都会抓狂的。

c、数据库可用性，这个也和传输扯不上关系。

d、良好的全屏幕编辑器的可用性，这和传输文件有啥关系呢？

e、缓冲和流控制，例如调节到达数据流的XON/XOFF协议（XON/XOFF 是一种流控制协议（通信速率匹配协议），用于数据传输速率大于等于1200b/s时进行速率匹配，方法是控制发送方的发速率以匹配双方的速率），而且这个协议还是串口传输的握手协议，当然需要关注的细节。

f、磁盘驱动器上的磁道和扇区数，这条细节在传输的场景中也不需要关注，并且现在磁盘的读写都被系统抽象成了文件系统，而开发人员并不需要关注这些底层细节。

g、字符解释，例如控制字符的特殊处理。控制字符的用途为：打印和显示、数据结构化、传输控制、其他零散用途。打印和显示使用最多的是换行控制符。数据结构化，主要用到分隔符。传输控制，传输控制符是设计用来将数据包结构化以及在传输发生错误时，何时进行重传控制的，报头开始（SOH）、转义符（ESC）、替换符（SUB）、取消符（CAN）。所以这个细节也需要关注。

h、文件组织结构，例如线性字节流与面向记录的组织结构，面向字节流（TCP）是有缓冲区的，当传输的数据过长，TCP传输会进行拆分，当传输的数据过断，会进行积累，等待足够多的数据时，进行发送。面向报文（UDP）传输，没有缓冲区，在传输数据时，无论数据的长短，都不会进行任何的拆分或者积累，原样发送。所以这条细节也需要关注。

i、数学协处理器（一种芯片，用于减轻系统微处理器的特定处理任务。例如，数学协处理器可以控制数字处理；图形协处理器可以处理视频绘制。）这条细节也不需要关注。

5、在分析和设计电动机的时候，可以使用好几种模型。电气模型涉及电压、电流、电磁场、电导和阻抗。机械模型要考虑硬度、密度、运动、力和力矩。温度模型

处理热扩散和热传导。流体模型描述制冷空气的流通。

a、预转电动机需要多大功率？其中多少是因为发热而浪费掉了？这里需要使用机械模型和温度模型。

b、电动机有多重？需要用到机械模型。

c、电动机会有多热？需要用到温度模型。

d、电动机会产生多大震动？需要使用机械模型。

e、电动机轴承使用多长时间会磨损？需要使用机械模型。

6、描述哪种模型（类模型、状态模型、交互模型）与下列情景哪个特征相关？

a、显示计算机下棋和接受选手下棋的用户界面，状态模型，表示操作后的对象的状态。

b、表示棋盘上旗子的格局， 类模型，描述对象的结构，以及与其他对象的关系、属性和操作。

c、考虑一系列可能的合法走子，交互模型，描述对象之间的交互，各个对象如何协作。

d、检验选手所请求的走子，状态模型，标记上下文的状态。