1. UML

1.1. 架构图

架构图的工具是 UML，统一建模语言。UML 包含的软件模型有 10 种，其中常用的有 7 种：类图、序列图、组件图、部署图、用例图、状态图和活动图。

下面我们简单了解下这 7 种常用 UML 图的使用场景和基本样例。在专栏后面的设计文档中，你会多次见到它们，看多了，你就懂了，也就自然会画了。当然，如果你想更详细地学习 UML 知识，我也非常鼓励，并且推荐你阅读马丁富勒的《UML 精粹》一书。

1.1.1. 类图

类图是最常见的 UML 图形，用来描述类的特性和类之间的静态关系。

一个类包含三个部分：类的名字、类的属性列表和类的方法列表。类之间有 6 种静态关系：关联、依赖、组合、聚合、继承、泛化。把相关的一组类及其关系用一张图画出来，就是类图。

比如你在后面的课程中会遇到下面这幅图，它就是类图。你可以把我上面说的类图包含元素和图片一一对照，感受类图的用法。

1.1.2. 时序图

类图之外，另一种常用的图是时序图，类图描述类之间的静态关系，时序图则用来描述参与者之间的动态调用关系。 从图中可以看出，每个参与者有一条垂直向下的生命线。而参与者之间的消息从上到下表示其调用的前后顺序关系，这正是“时序图”这个词的由来。每个生命线都有若干个激活条，也就是那些细长的矩形条，只要这个条出现，就表示参与者是激活状态的。

时序图通常用于表示参与者之间的交互，这个参与者可以是类对象，也可以是更大粒度的参与者，比如组件、服务器、子系统等。总之，只要是描述不同参与者之间交互的，都可以使用时序图。

1.1.3. 组件图

组件是比类粒度更大的设计元素，一个组件中通常包含很多个类。组件图有的时候和包图的用途比较接近，组件图通常用来描述物理上的组件，比如一个 JAR、一个 DLL 等等。在实践中，我们进行模块设计的时候，用得更多的就是组件图。

组件图描述组件之间的静态关系，主要是依赖关系，如果你想要描述组件之间的动态调用关系，可以使用组件时序图，以组件作为参与者，描述组件之间的消息调用关系。

1.1.4. 部署图

部署图描述软件系统的最终部署情况，比如需要部署多少服务器，关键组件都部署在哪些服务器上。

部署图是软件系统最终物理呈现的蓝图，根据部署图，所有相关者，诸如客户、老板、工程师都能清晰地了解到最终运行的系统在物理上是什么样子，和现有的系统服务器的关系，和第三方服务器的关系。根据部署图，还可以估算服务器和第三方软件的采购成本。

因此部署图是整个软件设计模型中，比较宏观的一种图，是在设计早期就需要画的一种模型图。根据部署图，各方可以讨论对这个方案是否认可。只有对部署图达成共识，才能继续后面的细节设计。

1.1.5. 用例图

用例图通过反映用户和软件系统的交互，描述系统的功能需求。

图中小人形象的元素，被称为角色，角色可以是人，也可以是其他的系统。系统的功能可能会很复杂，所以一张用例图可能只包含其中一小部分功能，这些功能被一个矩形框框起来，这个矩形框被称为用例的边界。框里的椭圆表示一个一个的功能，功能之间可以调用依赖，也可以进行功能扩展。

1.1.6. 状态图

状态图用来展示单个对象生命周期的状态变迁。

业务系统中，很多重要的领域对象都有比较复杂的状态变迁，比如账号，有创建状态、激活状态、冻结状态、欠费状态等等各种状态。此外，用户、订单、商品、红包这些常见的领域模型都有多种状态。

这些状态的变迁描述可以在用例图中用文字描述，随着角色的各种操作而改变，但是用这种方式描述，状态散乱在各处，不要说开发的时候容易搞错，就是产品经理自己在设计的时候，也容易搞错对象的状态变迁。

UML 的状态图可以很好地解决这一问题，一张状态图描述一个对象生命周期的各种状态，及其变迁的关系。如图所示，门的状态有开 Opened、关 Closed 和锁 Locked 三种，状态与变迁关系用一张状态图就可以搞定。

1.1.7. 活动图

活动图主要用来描述过程逻辑和业务流程。UML 中没有流程图，很多时候，人们用活动图代替流程图。 活动图和早期流程图的图形元素也很接近，实心圆代表流程开始，空心圆代表流程结束，圆角矩形表示活动，菱形表示分支判断。

此外，活动图引入了一个重要的概念——泳道。活动图可以根据活动的范围，将活动根据领域、系统和角色等划分到不同的泳道中，使流程边界更加清晰。

我们上面介绍了 UML 建模常用的 7 种模型，那么这 7 种模型分别应用在软件设计的什么阶段？用来表达什么样的设计意图呢？