UML組合結構圖：建模內部架構與協作

UML組合結構圖是一種強大的結構圖，用於探索內部架構一個結構化分類器（如類、組件或系統）的內部架構。它著重於一個實體如何由相互連接的組件組成，以及它如何透過其埠.

此圖對於定義系統組件的黑箱與白箱視圖至關重要，確保清晰的界線，並促進組件的重用。

核心結構與上下文

此圖繪製於一個分類器（邊界框）的上下文中，用以定義正在分析的整體系統或組件。

A. 分類器角色（邊界）

• 符號：一個大型矩形框。
• 目的：代表正在定義內部結構的整體類別、組件或系統。圖中所有其他元素均包含在此邊界內。

內部視圖的基本元素

內部結構由三個關鍵元素定義：組件、埠與連接器。

B. 組件

組件代表分類器（如類別或組件）實例在整體組合結構中所扮演的角色。基本上，組件是一種內部構建模塊。

• 符號：位於邊界內的一個矩形框，標示其名稱與類型。
• 語法： 組件名稱：組件類型（例如，資料快取：快取模組).
• 關鍵區別： 一個零件並不是物件本身，而是角色 該物件在包含分類器的上下文中所扮演的角色。一個零件本身也可以是一個複合結構，允許深度嵌套。

C. 介面

介面是複合結構（邊界）與其環境之間，或其內部零件之間的明確互動點。介面明確定義了元件所使用或提供的介面。

• 符號： 一個小方塊附著在邊界邊緣或內部零件的邊緣上。
• 介面的類型：
  • 公開介面： 附著於外側邊界；對環境開放。
  • 封裝介面： 附著於內部零件；僅與其他內部零件或系統邊界連接。
• 目的： 介面明確定義所需的與提供的介面，使得內部結構可以隱藏（黑箱觀點），同時仍定義其合約式互動點。

D. 連接器

連接器模擬兩個元件之間的通訊連結或資訊／訊號的傳遞（可以是兩個介面、兩個零件，或一個介面與一個零件之間）。

• 符號： 一條連接兩個連結元件的線。
• 目的： 代表通訊連結的實作，顯示資料或訊息如何在內部傳遞。

介面建模：提供與需求

介面定義了介面的合約義務，對於架構清晰度至關重要。

A. 提供介面（棒棒糖符號）

• 符號： 一個圓形（或「棒棒糖」）連接到一個介面。
• 目的： 顯示分類器（或零件）提供給其環境或內部元件的服務或操作。

B. 所需介面（插座符號）

• 符號： 一個半圓形（或「插座」）連接到一個介面。
• 目的： 顯示分類器（或零件）為正確運作，需要來自環境或其他內部組件的服務或操作。

組裝連接器： 連接線通常將一個所需介面（插座） 零件連接到另一個零件的提供介面（棒棒糖），說明內部組件如何連接以實現系統的功能。

建模協作：角色與協作

組合結構圖也可以建模動態協作——特定的角色與連接組合，共同執行一項任務。

A. 協作使用

• 符號： 包含協作角色名稱的虛線橢圓。
• 目的： 代表在較大組件內使用的協作模式實例（例如，特定的觀察者模式實作）。

逐步建模範例：智慧家庭控制器

讓我們建模一個家庭自動化系統組件的內部結構。

1. 分類器邊界： 將外框定義為家庭自動化系統.
2. 外部埠： 加入一個標記為apiPort 的埠到邊界。附加一個提供介面 （棒棒糖）對 ICommandReceiver （外部世界可以發送的內容）以及一個 必要介面 （插座）對 IExternalWeatherService （系統所需的內容）。
3. 內部零件：
   • 排程器：TaskScheduler （處理定時事件）。
   • 裝置管理器：DeviceCoordinator （與硬體通訊）。
4. 內部連接：
   • 將 apiPort 連接到 裝置管理器 零件，使用連接器。
   • 將 排程器 零件的輸出埠連接到 裝置管理器 零件的輸入埠，顯示排程器會告知裝置管理器何時採取行動。
5. 巢狀結構（可選）： 顯示 裝置管理器 本身包含像 zigbeeAdapter 和 wifiAdapter.

此圖表清楚地顯示了家庭自動化系統由兩個主要內部組件組成，使用特定的 API，並需要外部天氣服務才能運作。

總結

這個UML 組合結構圖超越了類別或組件的黑箱觀點，揭示其白箱架構。透過使用組件來定義角色，介面來定義互動點，以及連接器來定義內部通訊，使架構師和開發人員能夠精確地理解並設計複雜、可重用且明確封裝的組件。

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