UML建模与Android应用程式开发.doc

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前言
    就一个完整的软体系统而言，程式码只是系统(本体)的一个观点(View)而已，而模型(Model)也是系统(本体)的一个观点。当Android应用开发者来说，若既能从程式码看应用系统，又能从模型看它，就相当于人们都有两只眼睛来看前方的一切事物。一旦发现两者有不一致的情形，就表示两者可能有所失真(即远离本体)了。这样的讯息，可让开发者提前知道未来开发路子上，可能发生的错误，以便防患未然。同样地，在模型大观点里，也含有许多小观点，例如：
l 架构观点：一般采用UML 类别图(Class Diagram)
l 使用观点：一般采用UML 用例图(Use Case Diagram)
l 顺序观点：​​一般采用UML 顺序图(Sequence Diagram)
l 状态观点：一般采用UML 状态图(Statechart Diagram)

    在本文里，将说明如何就上述的4个小观点，来构成模型大观点，然后再与程式码观点汇合，成为一个稳定可靠、简洁高雅的Andr​​oid应用系统。然而，特别留意的是：模型观点与程式码观点两者不一定要有明确的先后顺序关系。两者之间，到底何者先，而何者后，并非重点。因为最好的状态是：在脑海里先两者并存，先领悟构思，然后才画出UML模型图，也写出程式码，但都不一定是完美的。随着两个观点的对比，发现不一致现象，就像两只眼睛发现前方物体的呈像不一致时，两者自然而然会逐渐修正(Iterative & Incremental)，止于至善。

本文范例
    本文举一个简单范例：一个Activity的子类别，以及一个远程的(Remote)的Service 子类别。两者透过 Android的IPC机制相互沟通。

多种UML 类别图呈现各种架构观点
    所有的模型图都是人们对某项事物本体认知的心智观点，随着观点和抽象的角度之不同而改变其所呈现之面貌。例如，当我们觉得Android框架里的基类(即抽象类)是最重要的，只要呈现它即可，此时类别图就呈现如下：

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 图1 独尊Android框架的类别图

    如果觉得应用子类别也是架构里的重要元素，需要与框架里的基类别一起呈现出来，则此时类别图就呈现如下：

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 图2 兼具框架与应用的类别图

    当然也有许多人习惯于独尊应用子类别，而认为不需要呈现幕后的框架基类别，则此时类别图就呈现如下：

 ‍

 图3 独尊应用子类别的类别图

    此外，还有人习惯于独尊介面(即接口)，而对幕后实作类别视而不见，则此时类别图就呈现如下：

  ‍
 图4 强调介面(即接口)的类别图

    以上都只强调架构里的元素(如类别和介面)，还有人认为这些元素之间的互动(Interaction)与合作(Collaboration)是非常重要的，需要表现出来，此时类别图就呈现如下：

 ‍

 图5 强调互动的类别图

UML 用例图呈现使用观点
    类别图是基于架构师的观点，偏向系统的内观(Internal View)。至于用例图(Use Case Diagram)则是基于使用者(即用户)的观点，偏向系统的外观(External View)。许多人坚持需求至上(Requirement-based)的开发者，非常重视这项UML图，终究用户是买家，就行销的角度来看，用户观点当然非常重要啰。例如，针对上述范例的UML用例图呈现如下：

  ‍

 图6 强调用户观点的UML用例图

UML 顺序图呈现各项活动发生顺序
    如何去实现上述的用例呢? 为了实现上述的用例，系统必须执行一连串的活动(Action)。有人认为这些用例幕后的活动执行顺序是很重要的，就使用UML顺序图来表达之，例如，针对用例「Run」可绘制其幕后活动的执行顺序，如下述的UML顺序图：

  Use Case: Run
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 图7 Run用例幕后的活动顺序图

   再如，针对用例「Exit」可绘制其幕后活动的执行顺序，如下述的UML顺序图：

 Use Case: Exit
 ‍

 图8 Exit用例幕后的活动顺序图

UML 状态图呈现UI 画面的千变万化
    由于Android是属于事件驱动(Event-Driven)的平台系统，有许多人主张善用UML状态图可对众多事件分而治之，于是在清晰的状态之下，会执行明确的活动。例如，下述的画面可接受来自Android和用户所引发的事件。

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此时，可以采用UML状态图呈现UI变化之观点，如下图：

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  图 9 呈现UI画面状态变化的UML状态图

以Java 语言表达程式码的观点
    至今天，还是有许多人维持传统的观点：
l 画UML模型图在先，撰写程式码在后。
l 程式码是UML模型的实践。
l UML模型较为抽象，程式码较为具体。

这项传统观点并没有对与错。但是，近年来，愈来愈多的人们持着新的观点：
l UML模型图与Java程式码是两个同位阶的观点。
l 两个观点的一致性是确保系统稳定可靠、简洁高雅的重要途径。
l 杰出的Andr​​oid开发者应该兼具两个观点。
经过两个观点的互相核对与逐步修正后，的确呈现出极为完美的程式码，如下：

Android应用程式Project

这包含了1个IA.java介面定义档，及两个应用子类定义档：  

 应用程式码
一致化的程式码如下所示：

// IA.java接口

package com.misoo.pk01;
import android.os.Binder;
import android.os.IBinder;
import android.os.Parcel;
import android.os.RemoteException;

public interface IA {

    int f1(int x)throws RemoteException;

    public static abstract class Stub extends Binder implements IA {

            @Override
                public boolean onTransact(int code, Parcel data, Parcel reply, int flags)
                               throws android.os.RemoteException {
                   int x = data.readInt();
                   int y = this.f1(x);
                   reply.writeInt(y);
                   return true;
                }

       public abstract int f1(int x) throws RemoteException;

       public static IA asInterface(IBinder obj){
                   return new Proxy(obj);
      }

          //--------------------------------------------- 

    private static class Proxy implements IA{

       private IBinder mRemote;

               public Proxy(IBinder ibinder) {
                       mRemote = ibinder;
               }

       public int f1(int x) throws RemoteException {

                    // TODO Auto-generated method stub

                    Parcel data = Parcel.obtain();
                    data.writeInt(x);
                    Parcel reply = Parcel.obtain();
                    mRemote.transact(0, data, reply, 0);
                    return reply.readInt();
            }
    }
  }
}

 // myService.java

package com.misoo.pk01;
import android.app.Service;
import android.content.Intent;
import android.os.IBinder;
import android.os.RemoteException;

public class myService extends Service {

        @Override
        public IBinder onBind(Intent intent) {
                return mBinder;
        }

        public int mySf1(int x){
                return x + 1000;
        }

        //---------------------------------------------

        private final IA.Stub mBinder = new IA.Stub() {

                @Override
                public int f1(int x) throws RemoteException {
                        return mySf1(x);
                }
    };
}

// myActivity.java

package com.misoo.pk01;
import android.app.Activity;
import android.content.ComponentName;
import android.content.Context;
import android.content.Intent;
import android.content.ServiceConnection;
import android.graphics.Color;
import android.os.Bundle;
import android.os.IBinder;
import android.view.View;
import android.view.View.OnClickListener;
import android.widget.Button;
import android.widget.LinearLayout;
import android.widget.TextView;

public class myActivity extends Activity implements OnClickListener {

        private final int WC = LinearLayout.LayoutParams.WRAP_CONTENT;
        private final int FP = LinearLayout.LayoutParams.FILL_PARENT;

        private Button btn, btn2;
        private TextView tv;

        private IA ia;
        private int state_var_A = 0;

    public void onCreate(Bundle icicle) {

                super.onCreate(icicle);

                if(state_var_A == 0){
                        show_layout_01();
                        goto_state_01();
                }
    }

    private void show_layout_01(){
                LinearLayout layout = new LinearLayout(this);
                layout.setOrientation(LinearLayout.VERTICAL);
                btn = new Button(this);
                btn.setBackgroundResource(R.drawable.heart);

                btn.setId(101);
                btn.setText("Run");

                btn.setOnClickListener(this);
                LinearLayout.LayoutParams param = new LinearLayout.LayoutParams(120, 55);
                param.topMargin = 10;
                layout.addView(btn, param);

                btn2 = new Button(this);
                btn2.setBackgroundResource(R.drawable.heart);
                btn2.setId(102);
                btn2.setText("Exit");
                btn2.setOnClickListener(this);
                layout.addView(btn2, param);

                tv = new TextView(this);
                tv.setTextColor(Color.WHITE);
                tv.setText("");
                LinearLayout.LayoutParams param2 = new LinearLayout.LayoutParams(FP, WC);
                param2.topMargin = 10;
                layout.addView(tv, param2);
                setContentView(layout);
          }

   private void goto_state_01(){
       state_var_A = 1;
       bindService(new Intent("com.misoo.pk01.REMOTE_SERVICE"), mConnection, Context.BIND_AUTO_CREATE);
   }

   private ServiceConnection mConnection = new ServiceConnection() {

         public void onServiceConnected(ComponentName className, IBinder ibinder) {
                        ia = IA.Stub.asInterface(ibinder);
         }

          public void onServiceDisconnected(ComponentName className) { }
    };

    public void onClick(View v) {
         int ret=0;
                switch(v.getId()){
                  case 101:
                          if(state_var_A == 1){
                              try {
                                       ret = ia.f1(188);
                              } catch (Exception e) {
                                       e.printStackTrace();
                              }
                          tv.setText(String.valueOf(ret));
                          }
                  break;

                  case 102:
                          if(state_var_A == 1) {
                             stopService(new Intent("com.misoo.pk01.REMOTE_SERVICE"));
                             finish();
                          }
                  break;
                }
        }
   }

结语
在传统观点里，大多先绘制UML模型图，然后才开始构思程式码的撰写，使得UML建模成为撰写程式码的前置工作，因此许多程式员将UML建模视为多余的负担。为了节省开发成本，就将省略掉UML建模的工作了。

在新潮的观点里，UML模型与程式码是软体系统本体的两个观点(或面向)，两者没有先后顺序关系，而是并存和兼具于同一个人的脑海里。这就像两只眼睛看到的景象并存于一个人的脑海里一般，如此才能看到更真实的世界，也能做出更完美的软体系统来。从本文的范例，你可看到当UML模型与程式码两个观点一致时，真的能让软体系统既可靠又高雅，不亦美哉!

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