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UML驱动的智能手机开发:提升人工智人家居设计应用
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更新于2024-07-02
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本文主要探讨了"人工智人-家居设计"领域下,UML(统一建模语言)在智能手机开发中的关键应用。随着智能手机成为移动通信终端的主导,其市场占有率的高低取决于其开发方法和技术质量。作为嵌入式系统的一种典型实例,智能手机开发面临诸多挑战,因此本文旨在设计一种基于UML的智能手机开发方法论,特别应用于短信应用(SMS)的开发。 首先,作者深入分析了UML在嵌入式系统开发中的优势和不足。UML作为一种面向对象的设计工具,能够有效地可视化系统结构、模块化设计以及进行交互建模,这对于复杂系统的管理和维护具有显著价值。然而,对于资源受限的移动设备,如何平衡模型的复杂性和执行效率是一个需要解决的关键问题。 本文结合了面向对象设计模式,针对智能手机应用程序的需求,提出了一个定制化的智能手机模型。作者将这个模型实例化于Android手机开发平台,并对其进行了实际测试,验证了所建立的UML模型的有效性。接着,根据验证的类图和组件图,生成了短信应用的代码框架,这为短信功能的实现提供了清晰的逻辑结构。 通过活动图(Activity Diagram),文章详细描述了短信应用程序的实现步骤,包括用户界面交互、数据处理和发送过程等。作者还展示了在Android模拟器上运行的短信应用程序的实际渲染,以展示UML方法论在实践中的操作流程。 这项研究不仅提升了智能手机开发的系统化和可维护性,而且展示了如何通过UML在人工智能家居设计的背景下,优化了智能手机应用程序的开发效率和用户体验。通过对UML的有效运用,本文为智能家居与智能手机领域的交叉研究提供了一个实用且高效的方法论参考。
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2.2.1 UML 的组成
UML 的系统构架及其组成元素如表 2.1 所示,UML 的组成架构揭示了使用其对问题
域进行建模的机制。
表 2.1 UML 视图
Tab. 2.1 UML view
名称 组成元素 功能
视图 UML 图 从不同侧面对系统进行描述
图 模型元素 构成不同的视图
模型元素 类、对象、关联关系、转移… 组成 UML 图的基本元素
通用机制 注释… 对模型起到补充细化作用
从表 2.1 中看到,UML 视图由 UML 图组成,图则由模型元素经由一定的语法和语义
组合而成,最后展示给用户和开发人员的正是从不同角度对系统描述的 UML 视图。
(一)UML 视图
用例视图:从用户的角度出发,描述用户期望系统应具有的功能,并不关注其内部如
何实现,是对系统的最高级抽象表示,是其他视图的基础,也为验证系统的正确性和有效
性提供图形化的表示。主要包括用例图。
逻辑视图:根据用例视图中描述的系统功能,在这里分析设计功能实现的过程和条件,
即实现这些功能应具有的静态结构和动态行为,他们都是通过 UML 提供的图、关系等描
述。UML 图有类图、时序图、状态图、活动图、协作图等,这些图的作用有好多材料可供
查阅这里我就不一一说明了。
组件视图:描述实现系统功能的各个组件以及他们之间的关系,由组件图组成,组件
是代码模块,代码的类型不同就构成了不同的组件类型,如可执行 exe、源代码文件、动
态链接库等等。组件之间的关系一般是依赖关系,表示一个组件功能的实现需要依赖另一
个组件所提供的功能。
部署视图:描述的是系统实现运行时的物理构成,由部署图组成。部署图显示的是系
统具有的硬件、硬件中运行哪个组件以及中间件等。通过这个视图,无论是开发人员还是
用户,都会清楚看到系统的整个构造,有据可依。
UML 视图使用其不同的 UML 图从不同侧面描述系统的用例、活动序列、动作序列以
及类等,目的是让开发团队和用户可以清楚的看到系统的开发过程和结构,方便他们的交
流。设计一个大家认可的系统模型就为系统的实现提供一个有效的正确的可视化依据。
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(二)UML 图
用例图:是对目标系统预期功能的图形化表示。由用例、角色以及关联关系构成。角
色是使用系统的人或其他系统,不同角色对系统的使用权限以及功能不一,这也是系统设
计时需要考虑的安全问题。
类图:即将具有同样操作、属性、功能的一类事物抽象为类,系统的实现就由这些类
共同完成。它由各个类及类之间的关系组合而成,而类被实例化成对象。
状态图:描述系统中的对象、子系统或是系统在其生命周期内具有的所有状态,以及
某个事件被触发或某个条件成立时状态的转移,即状态图由状态和转移组成。一个状态包
括三个部分,状态名称、状态变量以及活动表。活动表中包含三个标准的事件,entry、do、
exit,当然开发者也可以根据需要添加自定义的事件。
活动图:描述系统中多个对象为完成某个用例而进行的所有可能的交互活动,即动作
序列,可使用分支、并行元素描述复杂的活动过程。活动图是特殊的状态图,活动图中的
所有状态的改变都是由动作触发的故称之为活动图。
时序图:它强调的是对象之间传递信息的时间顺序,每个消息都是对象具有的操作。
协作图:它强调的是对象的协作关系,UML 建模中协作图与时序图可相互转换,只是
他们描述内容的侧重点不同而已。
组件图和部署图的作用即是上述组件视图和部署视图的功能。
2.2.2 UML 的扩展机制
文献[3]中介绍为了使 UML 被更广泛的应用在不同技术领域,同时又不会增加使用者
操作 UML 的难度,将其对不同领域中特定描述能力集成到 UML 扩展机制中,通过增加新
的属性值、或是增加约束限制条件、或是更改元素语义
[3]
等方式表达出了 UML 的扩展能
力。我们知道 UML 的语法由 UML 图表示,语义则是由 UML 元模型定义,元模型是 UML
体系结构中由低到高的第二层,其包括类、操作、属性、关联、组件等。
UML 扩展是以 UML 内置元素为基础的,元模型层包含 UML 的元素,并且元模型是
元-元模型(UML 体系结构的最低层)的实例化,同时也为模型以及用户模型提供描述的
语言,可见其在 UML 结构中的核心地位。UML 提供的扩展方法包括定义构造型、加标签
值、约束三种
[3][15]
。为了提高建模效率,UML 中集成了许多常用的扩展元素,如接口
Interface、关联关系中的包含 include 以及扩展 extend、组件视图中的 ActiveX、EXE、Applet
等组件,用户更可以根据需要自行定义。下面分别介绍这三种扩展机制的功能和使用条件。
1)构造型:其重新定义了 UML 已有元素的原语义,是最不易掌握的一种扩展方式,
若一个 UML 元素被定义为构造型,则其失去原有语义,拥有了全新的语义和表达方式,
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programmh
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