怎樣從Java代碼逆向工程生成UML類圖和序列圖

今天就跟大家聊聊有關怎樣從Java代碼逆向工程生成UML類圖和序列圖，可能很多人都不太了解，為了讓大家更加了解，小編給大家總結了以下內容，希望大家根據這篇文章可以有所收獲。

軟件結構師、開發人員及測試人員都熟知統一建模語言（UML），該語言適用于文檔化用例、類圖、序列圖和其他圖表。也可以通過其他許多軟件輔助工具來幫助軟件工程師來完成這些工作，或者是
正向工程 或者是 逆向工程的。

• 正向工程是對一個系統物理結構實現的高層抽象性、邏輯性及獨立性設計的傳統處理過程。

• 逆向工程是對一個已存在系統的分析處理，以鑒別它的組成部分及它們的內在聯系，從而以高層抽象性來構建一個系統的框架。在大多數情況下，逆向工程用于以抽象的模型 UML 格式從已存在的源代碼中，提取已丟失的設計文件，從而同時可得知一個系統的靜態結構及動態行為。

類及序列圖問題的實質

IBM? Rational? Software Architect 在很多工業中得以廣泛采用，因為它提供了很多的特性以幫助逆向工程師。 問題是當您以 Java? 代碼逆向構建 UML 類及序列圖時，Rational Software Architect 不能自動地產生有用的 UML 類及序列圖。 但是已經存在改善 Rational Software Architect 輸出產物的技術。本篇文章論證了怎樣使用這里介紹的技術技巧，從 Java 代碼中識別其組成部分及對 UML 種類和序列圖進行高層的抽象。

使用逆向工程，您可以很容易就從正向工程中得到您想要的，本篇文章將介紹在逆向工程以下領域中存在的問題：

• 發現其抽象類及識別它們的等級結構

• 產生具有聚合及關聯關系的高層抽象性的類圖

• 構建序列圖

接下來的部分為每個問題提供一個解決方案，并論證了怎樣產生有意義的類及序列圖。例子向您展示了怎樣從一個已給 Java 項目的源代碼中，識別一個系統的繼承關系及組成部分，以對 UML 類圖及序列圖進行高層的抽象。

注意：
本篇文章中的例子產生于 Rational Software Architect 7.0 版本

識別一個 UML 類圖的繼承樹

繼承關系是一種普遍的對象型的模式。它允許一組類共享共同的狀態和行為，從而子類可以從父類那里繼承共同的狀態和行為。從一個已存在系統中發現整個的繼承樹結構是相當有用的，因為它能向您揭露在樹中什么是頂級類以及什么是子類。而且，您可以識別一個繼承樹中有哪些共同狀態及行為，以及這些共同行為怎樣起作用。您可以在探索過程中以以下三種方式使用 Rational Software Architect。

• 從一個工作場所或工作集中發現其抽象結構

• 從抽象結構表中選擇一個類從而顯示其抽象類圖

• 在一個瀏覽表中研究樹狀結構，您會發現顯示在 Abstraction之下的一系列抽象類。

第一步是在一個已存在系統中自動得到其頂級類。這樣您就能使用這些類作為切入點以研究繼承樹中的類。您可以按以下步驟來完成此項。

1. 打開 Rational Software Architect 中 Diagram Navigation視圖。

2. 在 Object-oriented Pattern下，右鍵點擊 Abstraction，然后點擊
   Discover Architecture（如圖 1 所示）。

這可以揭示整個工作空間的架構。

圖 1.發現整個工作空間的架構

圖 2 顯示了得到一個抽象類圖的樹狀結構所需的剩余步驟：

3. 通過右鍵點擊位于 Abstraction之下的類 Car來打開內容菜單。

4. 顯示右邊面板中 Car類圖，通過選擇菜單中的 Show Diagram選項。

5. 通過選擇并右鍵點擊右邊面板中類圖 Car來打開內容菜單。

6. 通過選擇內容菜單中 Explore in Browse Diagram選項來產生抽象類圖的樹狀結構。

做完第六步，您將在右邊面板中見到 Car類圖的樹狀結構。

圖 2. 從整個工作場所中發現其抽象結構

結果有以下缺陷：

• 結構樹中被發現類的同類及子類可能被丟失。

• 除去被發現的抽象類之外，其他類沒有屬性及操作。

要得到第六步產生的樹狀結構，還需其他的步驟。您需要增加分離度（如圖 3 所示），這決定了從被發現類擴展的層。

圖 3. 改變分離度

默認度是 1，這就是為什么在繼承樹中一些子類會丟失的原因。在本例中，分離度被增加至 2。

第二個問題是除了在樹狀結構中被發現的類，其他類沒有屬性和操作。這不利于使用者出于再使用的目的來研究已存在的普遍模式。

接下來的例子將向您展示，怎樣識別具有任意屬性及操作的整個繼承樹。

3. 向 Rational Software Architect 載入一個 Java 項目。

4. 切換至 Diagram Navigation視圖，按以上步驟所述，從工作場所中發現其抽象結構。

5. 從您感興趣的第二步中找出一個抽象類。

6. 通過尋找模型搜索器中的類，找出等級樹狀結構類 ，雙擊打開編輯器中的類，按下 F4以打開等級樹。確保 type hierarchy已被選擇。

7. 右鍵點擊類，并將其轉變為一個可視的類圖，通過選擇 Visualize > Add to New Diagram File > Class Diagram，如圖4所示。

8. 通過右鍵點擊并選擇 Visualize > Add to Current Diagram來向當前的圖添加剩余的類。

圖 4 . 將類可視化為新的類圖

圖 5 展示了產生一個繼承樹類圖的過程：

9. 打開并按下 F4以顯示類的等級。

10. 選擇每一個類并將其添加到類圖中。

11. 檢查并完成右邊的圖。

圖 5. 產生一個繼承樹類圖的機理

類圖以 Rational Software Architect 默認格式產生。有幾個有用的修改可以幫助您將圖表進行可視化。例如，您可以修改連接路徑樣式以使用樹狀樣式路徑 ，并且您可以通過在工作區右鍵點擊來打開內容菜單然后點擊 Arrange all。到此產生的類圖要比自動產生的看上去更好。如圖 6 所示。

圖 6. 帶有屬性的繼承樹狀圖及樹狀路徑連接

圖6中的類既顯示了屬性又顯示了操作。屬性及操作顯示的好處在于，您可以研究它們共同的狀態及行為，從而進一步了解一個已存在系統是如何被實現的，這將有助于系統的再使用。

產生一個高層的 UML 類圖

Rational Software Architect 能讓您通過從一個Java項目中，選擇多個 Java 文件，來產生類圖。

1. 在模型搜索器中，使用 Visualize來將它們添加到一個新圖或當前的類圖中。

如果多個類已經被添加到當前的圖中，那么它們之間的關系也將被顯示。

圖 7 是一個從 Java 代碼中自動產生的類圖的例子

圖 7. 一個自動產生的類圖

如圖 7 所示，您可以從模型搜索器中選擇多個 Java 文件 來將它們在新的類圖中可視化。如果您想添加更多的類，您可以選擇更多的 Java 源代碼來將它們在當前的類圖中可視化。本圖顯示類包括在項目及它們的基本關系中。這有利于在項目中自動發現 UML 類，但是自動發現的關系在這里用處不大。

在圖 7 中，幾乎所有的關系是 use除去繼承關系。使用關系太過平常以至于不能給出有用的設計信息，越來越多的特別的聚集及組成關系被隱藏了甚至當所有的關系在圖中都出現過。聚集關系表現為一對多關系當一個類含有其他類的很多項目時，組成關系用于描述一多一關系當一個類僅含有其他類的一個例子時。這個高層的抽象意味著對類之間更精確的關系發現，并為本設計的執行提供了有用的信息。這個類圖如果沒有抽象關系的細節將不再像以前那樣有用。

這里，我們嘗試并探索了，以半自動方法產生UML類圖的高層抽象方案。 UML 類以和以前同樣的技術發現，并且類間的關系由人為指定。高層的抽象方案基于研究已有源代碼所必須的知識。

圖 8 的例子顯示了，怎樣應用這個方法來得到高層的 UML 類圖。

圖 8. 使用 UML 模型向導建立一個空白模型

為了得到一個高層的類圖，您必須首先建立一個空白模型。

2. 按圖 8 所述步驟建立一個新的空白模型：

1. 在文件種類下，選擇 UML Modeling。

2. 在模板下，選擇 Blank Model。

3. 在文件名區域，輸入 Blank Model。

4. 對于目的文件夾，輸入 example。

5. 默認的圖檢查框 "Create a default diagram in the new model" 應該被檢查。

6. 對于默認的圖種類，選擇 Freeform. Diagram。

7. 點擊 Finish。

接下來的一步是從自動生產類圖中總結選擇的類。 Rational Software Architect 中的總結，能讓您從一個類中拷貝一個類并粘貼到另一個類圖中，這必須在一個空白模型中完成。如果您將總結的類粘貼到同一個類圖，或本空白模型以外另一個類圖中時，那么該類的屬性和功能將丟失。

3. 通過圖 9 所示的步驟，從自動生成的類圖中總結已選擇的 Java 類：

1. 從 classdiagram2.dnx 中選擇類 FuelTank，Engine，Passenger以及
   Car

2. 在一個已選類上右鍵點擊以打開內容菜單

3. 選擇 Harvest菜單

4. 將已總結的類粘貼至分離的創建于步 2 的類圖中。

5. 在類間創建聚集及組成關系。

圖 9. 一個類圖中的總結類

下一步，在類間創建關聯關系，這使您能夠在聚集及組成關系中選擇一個。圖 10 顯示了一個高層的類圖。

圖 10. 半自動方法產生的 UML 類圖的高層抽象

通過將圖 10 與圖 9 進行比較，您可以發現半自動方法能精確顯示類間關系。本圖可用于獨立設計執行文件，或已有系統遠期改善。

著重點：
如果不經過總結，聚集及組成關系將不能應用于 Rational Software Architect 。

創建一個序列圖

序列圖是應用最為廣泛的 UML 動態建模方法。它致力于識別一個系統的行為。一個序列圖通常應用于建模用例，以顯示一個系統的方法及功能。

Rational Software Architect 不能從 Java 代碼中自動創建一個序列圖。下面的步驟會告訴您怎樣去創建一個：

1. 創建一個空白模型。

2. 創建一個序列圖：

1. 在 Blank Model上右鍵點擊。

2. 從 drop-down (context) 菜單中，選擇 Add Diagram然后選擇 Sequence Diagram（如圖 11 所示）。

3. 向序列圖添加類。

4. 在兩個類間對方法標記進行排序。

5. 保存序列圖。

圖 11. 創建一個序列圖

當您完成創建一個序列圖，一個序列文件產生于 Collaboration: Interaction 標簽下。 您可以從 Java 代碼中向序列圖添加類。二者均見于圖 12 。

圖 12 的主要工作區顯示了一個序列圖的例子。

圖 12. 產生于 Java 源文件的序列圖

一個方法調用意味著信息從召集者傳向被召集者。被召集者是方法所有人，它從方法召集者那里收到信息。信息可以是單道的也可以是雙道的。一個序列圖由在處于一組方法所有者及一個初始發起者之間的，一系列方法標記組成。第一個標記必須從發起第一個方法標記的地方開始。

層級類圖代表著一種方式，該方式能發現在一個項目或工作集中，發現整個類間的層次關系。這將有助于開發人員向一個已有系統擴展或添加新功能。高層的類圖能直觀顯示類間的聚集及組成關系。這有助于開發人員擴展或修改一個已有設計。這對開發人員們開發大型應用系統意義非凡。序列圖顯示了在執行特定任務時類間的動態方法標記。這為系統中提供了清晰的運行原理圖。

看完上述內容，你們對怎樣從Java代碼逆向工程生成UML類圖和序列圖有進一步的了解嗎？如果還想了解更多知識或者相關內容，請關注億速云行業資訊頻道，感謝大家的支持。