摘要：在基于構(gòu)件的計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)管理軟件開發(fā)中，利用UML圖的良好溝通特性，促進(jìn)用戶、設(shè)計(jì)人員、分析人員、編碼及測試人員對所開發(fā)系統(tǒng)的統(tǒng)一認(rèn)識，將UML建模貫穿整個過程。在構(gòu)件開發(fā)的過程中用UML把對單例模型的描述統(tǒng)一起來，才能達(dá)到構(gòu)件的最大程度重用的目的。但目前還沒有把兩者的優(yōu)勢充分結(jié)合起來，計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)服務(wù)模型接口設(shè)計(jì)在項(xiàng)目開發(fā)中進(jìn)行了嘗試。

關(guān)鍵詞：UML;構(gòu)件;計(jì)算機(jī)軟件

一、引言

UML（Unified Modeling Language）是業(yè)內(nèi)統(tǒng)一的建模語言，有著豐富的基于面向?qū)ο蟾拍畹哪Ｐ驮丶皥D形表示元素，還具有強(qiáng)大的描述能力以及廣泛的描述范圍，其為不同領(lǐng)域的用戶提供統(tǒng)一的交流標(biāo)準(zhǔn)。基于UML 的工作流建?？梢赃\(yùn)用用戶例圖捕獲用戶需求，使用活動圖闡述業(yè)務(wù)邏輯，使用狀態(tài)圖描述工作流邏輯中實(shí)體狀態(tài)的變化?；赨ML 的工作流建模具有如下優(yōu)點(diǎn)[1]：

1.具有定義明確的通用的語義及表示法，便于理解與溝通。工作流管理系統(tǒng)往往是大型的、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的，需要眾多人員協(xié)同工作，因此參與者之間能否對彼此在各階段設(shè)計(jì)與開發(fā)的成果進(jìn)行有效的無歧義的交流尤為重要，采用UML建模便能很好地解決這個問題。

2.具有種類繁多的概念與模型，對模型的描述更加全面。

3.對用戶友好。然而，用UML 用例圖、活動圖、狀態(tài)圖對工作流建模，無法直觀地區(qū)分業(yè)務(wù)邏輯與工作流邏輯，限制了對外部事件如事件的表達(dá)，并且不支持模型驗(yàn)證與優(yōu)化。在基于UML 的建模過程中，常使用活動圖對流程的動態(tài)行為進(jìn)行建模。它支持對信息流的描述，體現(xiàn)活動時(shí)序，支持對選擇路由與并發(fā)路由的描述。與基于Petri 網(wǎng)的建模方法相比，二者各有所長。

二、UML計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法

（一）UML工廠建模設(shè)計(jì)

UML工廠方法模式是一種常用的創(chuàng)建型設(shè)計(jì)模式。該模式將各對象的共同屬性抽取出來，構(gòu)造一個抽象類，將各實(shí)例的特有屬性抽取出來生成不同的子類，子類繼承共同屬性對應(yīng)的抽象類。它為用戶提供了創(chuàng)建對象的接口[2]。工廠模式符合并體現(xiàn)了面向?qū)ο笾蟹庋b、分派等思想。常見的工廠模式有：簡單工廠模式、工廠方法模式及抽象工廠模式三種。

工廠方法模式的優(yōu)點(diǎn)：

1.隱藏實(shí)例化細(xì)節(jié)

在工廠方法模式中，客戶不需要關(guān)心創(chuàng)建具體產(chǎn)品類的過程與細(xì)節(jié)（所有的實(shí)例化細(xì)節(jié)都將被隱藏），甚至無需知道具體產(chǎn)品類的類名，只要獲取需對應(yīng)的工廠方法，就能創(chuàng)建所需要的具體類（即使用戶對該具體類一無所知）。

2.角色的多態(tài)性

在工廠方法模式中，無論是產(chǎn)品類還是工廠方法都具有多態(tài)性，這也是該模式又稱之為多態(tài)工廠模式的原因。由于多態(tài)性，具體產(chǎn)品類的生成細(xì)節(jié)完好的封裝在具體的生成方法內(nèi)。使用戶可以自主確定創(chuàng)建哪一種產(chǎn)品對象，然而如何創(chuàng)建這個對象的細(xì)節(jié)，則完全封裝在具體工廠內(nèi)部。

3.符合“開閉原則”

當(dāng)應(yīng)用系統(tǒng)引入新產(chǎn)品時(shí)，工廠方法模式可以在不影響現(xiàn)有的具體工廠與具體產(chǎn)品類，也不修改現(xiàn)有的客戶端代碼的情況下實(shí)現(xiàn)新功能的添加。只要添加一個新的具體方法和特定的產(chǎn)品類，添加新的用戶界面（如果需要的話），就能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能擴(kuò)展。對修改關(guān)閉，對擴(kuò)展開放，完全符合“開閉原則”。

工廠模式的缺點(diǎn)：

1.增加了系統(tǒng)復(fù)雜度

對于每個產(chǎn)品，不僅要提供一個具體的產(chǎn)品類，還要提供與之對應(yīng)的具體工廠類，系統(tǒng)中類的個數(shù)將成對增加，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，會給系統(tǒng)帶來一些額外的開銷。

2.增加了系統(tǒng)的抽象性和理解難度。

（二）UML軟件工作流系統(tǒng)對象設(shè)計(jì)

工作流的業(yè)務(wù)過程中存在各種業(yè)務(wù)對象，即實(shí)體。以CRCC 標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)維平臺為例，平臺中有立項(xiàng)申請、標(biāo)準(zhǔn)制定、標(biāo)準(zhǔn)修訂、標(biāo)準(zhǔn)廢止、添加分類、數(shù)據(jù)元管理等多個流程。每個流程中都有隨著工作流一起流動的對象實(shí)體[3]。不同類型的實(shí)體之間既有共性，如需求申請?zhí)?、流程ID 等信息，又有各自特定屬性。利用工廠方法模式，首先，將不同類型的實(shí)體共性抽取出來作為一個抽象的Product;然后，再構(gòu)建對應(yīng)的ConcreteProduct 實(shí)現(xiàn)類（如立項(xiàng)申請實(shí)體、標(biāo)準(zhǔn)制定實(shí)體等），各實(shí)現(xiàn)類繼承上述Product 抽象類，并實(shí)現(xiàn)Product 接口，或者重寫Product 中定義的虛函數(shù);再者，構(gòu)建一個抽象工廠類Factory，聲明創(chuàng)建對象的工廠方法;最后，構(gòu)建對應(yīng)的產(chǎn)品工廠（如立項(xiàng)申請實(shí)體生產(chǎn)工廠、標(biāo)準(zhǔn)制定實(shí)體生產(chǎn)工廠等），即ConcreteFactory 類，各具體工廠返回對應(yīng)的具體產(chǎn)品實(shí)體。

采用這種方案，由核心工廠類負(fù)責(zé)定義創(chuàng)建對象的公共接口，具體工廠（如立項(xiàng)申請工廠）繼承核心工廠類，實(shí)現(xiàn)CreateEntity 方法，用于創(chuàng)建具體類。具體類是否實(shí)例化、實(shí)例化哪個類的判斷與操作中延遲到子類完成。并且，當(dāng)新的產(chǎn)品類被增加時(shí)，只需要新增一個產(chǎn)品類和一個工廠類，無需對其他子類進(jìn)行修改。這意味著當(dāng)一個新的業(yè)務(wù)流程被引進(jìn)時(shí)，如在實(shí)現(xiàn)了立項(xiàng)申請功能的基礎(chǔ)上增加標(biāo)準(zhǔn)制定的業(yè)務(wù)流程，只需要增加一個標(biāo)準(zhǔn)制定的流程實(shí)體類和一個對應(yīng)的工廠類（其中標(biāo)準(zhǔn)制定實(shí)體繼承流程實(shí)體類，標(biāo)準(zhǔn)制定工廠繼承核心工廠類并實(shí)現(xiàn)CreateEntity 方法），無需對立項(xiàng)申請模塊進(jìn)行任何修改，就能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的擴(kuò)展，符合面向?qū)ο蟮拈_閉原則。此外，一個大型項(xiàng)目的實(shí)施需要多名開發(fā)人員協(xié)同工作，采用工廠方法模式，可以使功能模塊之間相對獨(dú)立，有效地避免了代碼版本沖突的問題。

（三）UML軟件系統(tǒng)過程設(shè)計(jì)

過程定義（Process Definition）： 過程定義即過程建模。本功能模塊通過對Workflow（工作流模板）和Activity（活動節(jié)點(diǎn)）對象的操作，成功實(shí)現(xiàn)了過程定義、過程管理的功能[4]。

過程定義——新建一個業(yè)務(wù)過程時(shí)：

首先，創(chuàng)建一個新的Workflow 對象，定義業(yè)務(wù)過程名稱、標(biāo)識符等信息，每個Workflow 實(shí)例相當(dāng)于一個業(yè)務(wù)過程實(shí)例（Process）的模板。

其次，為新業(yè)務(wù)過程創(chuàng)建并添加新的Activity，Activity 即是工作流程中的一個邏輯節(jié)點(diǎn)。在Activity 中，定義該節(jié)點(diǎn)是否為起始節(jié)點(diǎn)或者終止節(jié)點(diǎn);定義該節(jié)點(diǎn)的當(dāng)前狀態(tài)、順序操作狀態(tài)、駁回狀態(tài)，以及節(jié)點(diǎn)的上級節(jié)點(diǎn)與下級節(jié)點(diǎn);并定義在當(dāng)前節(jié)點(diǎn)上的流程操作（e.g.：順序操作、駁回操作，或者并行操作等）Process 和Task 分別作為Workflow 與Activity 的實(shí)例。當(dāng)一個實(shí)例流程被發(fā)起時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)對應(yīng)的流程模板，創(chuàng)建相應(yīng)的Process 和Task 實(shí)例。過程編輯——修改一個已有的業(yè)務(wù)流程時(shí)，只需要更改相對應(yīng)的流程對象與它的邏輯節(jié)點(diǎn)對象的相關(guān)信息即可。除非要為流程設(shè)定默認(rèn)任務(wù)處理角色，否則任務(wù)分配不會在過程定義中進(jìn)行。

三、UML軟件系統(tǒng)模型設(shè)計(jì)

（一）單例模型設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)中，單例模式是確保類只生成一個實(shí)例對象的一種模式。這是一種十分有用的設(shè)計(jì)模式，如果在系統(tǒng)中只能有一個對象出現(xiàn)時(shí)，單例模式可以很好地發(fā)揮作用。這種模式對于某些系統(tǒng)來說，效率是很高的，因?yàn)橄拗屏藢ο笊傻膫€數(shù)，系統(tǒng)的開銷大大降低了。一些人認(rèn)為這是一種不符合設(shè)計(jì)模式思想的設(shè)計(jì)方法，認(rèn)為這種用法完全沒必要，它只是增加了一些沒必要了限制，完全可以使用全局變量來代替[5]。然而經(jīng)過多年實(shí)踐的考驗(yàn)，這種模式的確給編程帶來了極大的方便，在Java 的JDK 實(shí)現(xiàn)中也多處使用了單例模式來實(shí)現(xiàn)，比如：Calendar類，java.lang.Runtime 類等。

單例模式的實(shí)現(xiàn)必須滿足，只生成一個實(shí)例并且是可以全局訪問的。這就需要一種機(jī)制來保證其他的類不能創(chuàng)建該類的實(shí)例，其訪問方式也不能通過創(chuàng)建對象的方式來訪問。對于這兩點(diǎn)限制，可以通過創(chuàng)建一個靜態(tài)實(shí)例的方法和限制構(gòu)造方法為私有的方式來實(shí)現(xiàn)。因?yàn)槊恳粋€類中靜態(tài)變量在內(nèi)存中的實(shí)例只有一個，另外構(gòu)造方法為私有的，并且自己構(gòu)造了自己的實(shí)例，其他的類沒有權(quán)限調(diào)用其構(gòu)造方法創(chuàng)建實(shí)例，這樣就實(shí)現(xiàn)了單例模式。

單例和類中靜態(tài)實(shí)例成員經(jīng)常容易被人們混淆，下面闡述一下這兩者的區(qū)別。類中的靜態(tài)實(shí)例成員，是類的靜態(tài)成員，使用static 修飾符修飾，在類對象實(shí)例化時(shí)，靜態(tài)成員被初始化，一個類實(shí)例只對應(yīng)一個靜態(tài)成員。多個類實(shí)例會對應(yīng)多個不同的靜態(tài)成員。而單例只會有一個實(shí)例，其中的靜態(tài)成員也理所當(dāng)然只有一個。

如果是多線程訪問單例時(shí)，需要十分小心。當(dāng)兩個線程同時(shí)調(diào)用其生成實(shí)例的方法創(chuàng)建實(shí)例對象，他們都需要檢查單例是否已經(jīng)存在，并且只有一個能夠創(chuàng)建新的實(shí)例。這就要求在多并發(fā)處理時(shí)，應(yīng)該使用互斥訪問的機(jī)制來創(chuàng)建實(shí)例。一個比較傳統(tǒng)的方式就是在類上使用互斥機(jī)制，來表明對象正在被實(shí)例化。Java 語言提供了多種多線程安全訪問單例的方法，對于不同的Java 版本，實(shí)現(xiàn)的方式也不一樣，從Java5.0 開始，最簡單的方式是使用enum 類型的方法，后面會對其進(jìn)行說明。傳統(tǒng)的多線程安全的解決方式不需要語言結(jié)構(gòu)的支持，但是這種方式不能實(shí)現(xiàn)懶加載。

很多專家提出的雙檢鎖機(jī)制，曾經(jīng)一度被認(rèn)為是解決單例多線程安全問題的最好方法，而被廣泛地使用。后來推翻了雙檢鎖策略，指出其在Java語言中是不能使用雙檢鎖來解決多線程安全問題。對于雙檢鎖的單例實(shí)現(xiàn)，本文就不贅述，下面介紹一種簡單的單例實(shí)現(xiàn)方式，是Joshua Bloch 推薦的一種方式，代碼如下：

public enum Singleton {INSTANCE;//唯一實(shí)例

public static Singleton getInstance（）{return INSTANCE;}

使用enum 來實(shí)現(xiàn)單例的好處很明顯，簡潔并且無償提供了序列化，即使是在面對復(fù)雜的序列化或者反射攻擊的時(shí)候，也能絕對防止多次實(shí)例化。

（二） UML系統(tǒng)服務(wù)框架設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)層地應(yīng)用集成（data-level）：簡單來說，可以把各種不同的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲并且實(shí)現(xiàn)有效的移動。一般情況下就是將信息從源數(shù)據(jù)庫中抽取出來，進(jìn)行需要的格式轉(zhuǎn)換，并對目標(biāo)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行更新。在對所有的數(shù)據(jù)進(jìn)行集成的過程中，其最大優(yōu)勢在于付出的多少，對數(shù)據(jù)進(jìn)行集成并不需要對所有的代碼進(jìn)行更換，只需要對代碼進(jìn)行開發(fā)：測試和重新部署。通常將數(shù)據(jù)集成看作其他集成技術(shù)與手段的基礎(chǔ)。

應(yīng)用程序接口層地應(yīng)用集成（application-interface level）：將應(yīng)用程序的內(nèi)部接口暴露出來，作為集成開發(fā)者可以有效地利用這些不同的接口，對所有參與系統(tǒng)相關(guān)的業(yè)務(wù)進(jìn)行處理，能夠獲取大量且簡單的信息。采用應(yīng)用程序技術(shù)，開發(fā)者可以將各種不同應(yīng)用程序綁定在一處，并且將所有的程序和系統(tǒng)有效地進(jìn)行集成，確保這些信息能夠被應(yīng)用。但是這種集成方式所獲取的信息內(nèi)容取決于應(yīng)用程序所暴露接口的質(zhì)量和數(shù)量。

方法層地應(yīng)用集成（method-level）：在企業(yè)的內(nèi)部業(yè)務(wù)邏輯中共享是十分重要的一個邏輯環(huán)節(jié)，目前很多企業(yè)都在選擇共享的方式進(jìn)行經(jīng)營管理。而在企業(yè)發(fā)展的過程中，各類不同的共享方法層出不窮，其中包括了：分布式對象、業(yè)務(wù)處理監(jiān)控、應(yīng)用服務(wù)器、框架等等。在這樣的過程中，選擇共享的模式不僅僅是創(chuàng)建某一個應(yīng)用程序，而是需要兩個或多個以上的程序，才能提高應(yīng)用集成的效果。當(dāng)前在企業(yè)共存應(yīng)用過程中，有兩種不同的方式：第一，基于同一個共享物理器上進(jìn)行應(yīng)用程序的創(chuàng)建。第二，在企業(yè)中可以將共享放在應(yīng)用程序之中，使得在應(yīng)用程序之內(nèi)的用戶變成分布對象，比如SOA。

用戶界面層地應(yīng)用集成（user-interface level）：是把用戶界面作為整個應(yīng)用過程中各個不同界面最為重要的公共點(diǎn)，其目的是通過這種方式，將各個不同的系統(tǒng)集成在一起。是一種相對原始，但十分必要的集成方法。界面集成不涉及軟件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和功能這兩個方面。至少能夠在用戶使用角度產(chǎn)生一個“整體”的概念。用戶界面集成的特點(diǎn)：技術(shù)難度不大，更多地需要考慮用戶的感觀和使用習(xí)慣。一般應(yīng)用集成必須要做的集成方式。

四、服務(wù)模型創(chuàng)建與接口實(shí)現(xiàn)

1. 服務(wù)的創(chuàng)建：創(chuàng)建服務(wù)分為兩種情況，分別是對原有業(yè)務(wù)進(jìn)行封裝暴露成服務(wù)，以及新建服務(wù)。而服務(wù)具體的實(shí)現(xiàn)是采用WebServices技術(shù)對業(yè)務(wù)代碼進(jìn)行封裝。

2. 服務(wù)的描述：服務(wù)創(chuàng)建后，調(diào)用者如何獲得相應(yīng)的服務(wù)，需要獲取服務(wù)的相關(guān)描述信息。為用戶提供詳細(xì)的接口說明書。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

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[3] 陳佳，吳安青，張建華，劉連忠.基于國際通用流程建模標(biāo)準(zhǔn)的高校儀器設(shè)備管理流程[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2018，v.37;No.272（10）：297-300.

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[4] 皇威，曾蘊(yùn)波，謝政.基于SOA構(gòu)建集成化企業(yè)應(yīng)用門戶[J].中國制造業(yè)信息化， 2010，39（05）：15-18+23.

作者單位：孫志明? ? 江蘇省淮陰商業(yè)學(xué)校