【用VS2010動手學UML第17回】快速上手UML類別圖的高級概念：樣版

在UML官方認證的分類中，「樣版」（Template）屬於高級認證的考試主題，也就是說，它是屬於比較少用且難懂的概念。一般在編寫程式的實作上，樣版的編碼同樣是屬於比較高階且難懂的，不過懂得使用樣版的開發者，可能會覺得樣版很好用，因為可以少掉一些因為型別不同而造成的重工吧！

簡單來說，樣版透過設定「參數」（Parameter）的方式，讓開發人員可以藉由繫結（Bind）不同的參數值，產生不同的繫結元素。這樣說起來有點抽象，本來就不是很容易懂得的概念，就更難以理解了。所以，偷懶一點，我們直接來看一個範例，或許就會比較容易理解。

圖1 學員清單
假設，在報名系統中，我們有一個「學員清單」（StudentList）類別，就是用來保存某一班學員的清單，我們主要設計了兩個操作，分別為：新增學員和移除學員，如圖1所示。

接著，我們又發現需要一個課程清單，但是其實課程清單跟學員清單做的事情一模一樣，只是要加入到清單中的元素不一樣；課程清單加入課程，而學員清單加入學員。

當然，我們要怎麼處理上述的情況，以便獲取一些開發彈性、節省一點開發成本，方法一定有很多種啦。比方說，我們可以透過設計一個名為「清單」（List）的樣版類別，然後把要加入到清單的元素設為參數，如圖2所示。

圖2 樣版類別

在VS2010/UML的操作上，直接新增一個類別，然後設定類別性質表中的「樣版參數」（Template Parameters），就會出現雙矩形的樣版圖示了，如圖3、圖4所示。

圖3 樣版參數

圖4 樣版參數的性質表

請仔細看到圖4的樣版參數性質表中，除了參數名稱外，主要得設定參數種類。

一般如果是以我們自訂的類別、介面、列舉型別做為參數的話，那參數種類就要選擇相對應的類別、介面、列舉型別。如果是指定特定的數值的話，就要選擇字串、整數、布林。再者，也可以指定特定的操作和性質（Property），性質包含屬性和結合。

圖5 約束型別不見了
此外，在圖4的樣版參數性質表中還有一個「約束型別」（Constrainted Type），它主要搭配類別和介面參數種類使用。比方說，如果我們選擇「字串」（String）做為參數種類時，約束型別的欄位就會消失不見，正如圖5所示。

約束型別用來限制參數的類別，通常沒有指定，代表未設限。但是，如果有需要的話，我們也是可以指定特殊的類別。比方說，我們可以指定「訪客」做為約束型別，如圖6所示。一旦，我們設定訪客做為約束型別之後，就只能繫結訪客類別或者它底下的子類別，譬如此處的學員。

圖6 約束型別

不過，樣版類別是不能直接誕生個體的，因為我們還沒有指定參數值給它。所以，接下來我們可以設計兩個「繫結類別」（Bound Class），分別將學員和課程做為樣版參數的實值，繫結原先的清單樣版，如圖7所示。如此一來，在編譯（compile）時，編譯器就會以學員或課程替代掉原先的元素。

圖7 樣版類別與繫結類別

在VS2010/UML的操作上，同樣先新增一個類別，然後在類別性質表的「樣版繫結」（Template Binding）欄位，指定我們打算繫結的樣版—清單，然後再指定學員做為「元素」樣版參數的實值，如圖8所示。

圖8 樣版繫結

對了，如果剛才我們有設定「訪客」做為約束型別的話，此處的清單樣版就不能夠繫結「課程」了，因為課程不是訪客的子類別。

類別圖的價值
如果，再額外加上一項重要性的評比的話，我會覺得類別圖比其他圖都要來的重要些。類別圖之所以重要，主要在於它可以提供下列重要的價值：
● 整個系統共用的靜態結構：類別圖最有價值之處，主要是因為它提供了一個整體的靜態架構，讓整個系統可以共用。為了共用，所以必須夠穩定、必須夠彈性、必須夠好用等等，而這些都會讓它的重要性提高，也同時讓它的價值性提高。

● 支援各式用例和物件互動：用例代表著使用者具體的期望，這些都靠著穩定的類別結構在底下支撐著。

● 抽象化問題領域中的事物：類別圖反映了問題領域中重要的事物，抽象得好，系統將容易開發並維護。

● 兼具程式結構和資料結構：開發者會依照類別圖的內容來實作程式結構和資料結構。因此，類別圖設計不佳，將直接影響系統實體。