头图

得物技术软件工程与PlantUML实战

得物技术
English

前言

正如任何生物一样,软件也有孕育,诞生,成长,成熟以及衰亡的生命过程,常称为“软件生命周期”。软件生命周期一般分为几个阶段:既制定计划、需求分析、设计、编码、测试、运行和维护。而UML则支持从需求分析到设计再到编码的过程

需求分析和设计占了整个软件生命周期的两个部分,可见其重要性,而很多时候,开发同学常常会跳过这两步,直接进入编码阶段。本文主要使用PlantUML开源项目,结合一些实际项目中的需求进行分析和设计。

PlantUML是一种简单易懂的UML图形绘制语言,几行代码就可以绘制出各种UML图。在熟练之后,可以比一般的绘图工具高效许多。更重要的一点是便于版本管理,在不断迭代的功能需求中,可以持续维护。

需求分析-前奏

前奏,是一个首歌的基调,一定程度上决定了整首歌的风格变化。需求分析是整个软件设计的基础。

有很多开发同学会有疑问:需求分析是产品经理要干的事情啊?关我们开发什么事情?其实不然,需求分析对于开发来说,首要也是重要的目的,就是准确并且简洁的回答“谁用什么系统做什么事”。我们通常可以使用「用例图」来搞清楚这一问题。

用例图

例如在「晒单有礼」这个项目中,有如下用例图:
image - 2021-05-07T181705.416.png

  • “客户端用户使用晒单有礼系统匹配晒单策略”
  • “运营人员使用该系统设置晒单策略”

PlantUML代码

@startuml

left to right direction

actor 运营人员 as D

actor 客户端用户 as user

rectangle 晒单有礼(精简版) {

D --> (晒单策略):设置

user --> (晒单)

(晒单) --> (晒单策略):匹配

}

@enduml

解析

1、@staruml 和 @enduml plantuml预发的起始和结束标识
2、left to right direction //标识图形由左向右绘制

3、actor 用户(小人图形)

4、rectangle 矩形框,内部代码图形都在这个框内

5、 --> 实线箭头

上图简单的表达了,“客户端用户使用晒单有礼系统匹配晒单策略”和“运营人员使用该系统设置晒单策略”,已经能能大概回答“谁用什么系统做什么事”了。但是还不够精细,我们还可以做如下扩展:
image - 2021-05-07T181813.499.png

上图将“晒单”和“晒单策略”进行了补充和解释。

  • “晒单”入口来源于订单列表
  • “晒单策略”分为“设置”和“匹配”两个动作
  • “晒单”包括“发动态”和“匹配晒单策略”
  • “设置晒单策略”包括“设置激励类型”和“设置画像”

PlantUML代码

@startuml

left to right direction

actor 运营人员 as D

actor 客户端用户 as user

rectangle 晒单有礼(扩展版) {

D --> (设置晒单策略)

(设置晒单策略) .> (设置画像):《include》

(设置晒单策略) .> (设置激励类型):《include》

user --> (查看订单列表)

(查看订单列表) --> (晒单)

(晒单) .> (发动态):《include》

(晒单) .> (匹配晒单策略):《include》

}

@enduml

解析

1、用例图除了常用的关联和泛化还有下面两种:
include - 一个功能可以拆分较小的部分)
extend - 一个功能的附加功能
2、(晒单) .> (发动态):《include》
表示“晒单”包含“发动态”这个动作,冒号后面其实可以是随意文本。

实际上,我们还可以将用例图继续细化,但是并没有必要这么做,用例图往往只要做到能够比较清楚的描述两个W,Who-谁来用这系统;What-用这个系统做什么

概要设计-主歌

主歌,是一首歌的中心思想,核心主题,它贯穿于整首歌当中。在概要设计中,我们需要梳理并掌握整个项目的脉络。

有了需求分析的铺垫,我们才能更好地进行概要设计。在上文中我们已经提到,需求分析时,需要回答好Who&What,而概要设计则是需要概要的回答How-如何解决问题。在概要设计时,我通常会使用UML中的活动图,状态图,时序图来描述我的设计。

活动图

在UML中,活动图会比较宽泛,例如我们常说的流程图,泳道图等都可以算是一种活动图。流程图的主要侧重点在于突出有哪些流程节点,以及节点的走向控制;泳道图则是在流程图的基础上,突出不同角色在整个流程中的位置和作用。通常我们会结合起来绘制。

下面我们看一个自建圈子项目的实例:
image - 2021-05-07T190303.093.png

就绘制泳道图而言,还是推荐使用其他工具绘制。

对比一下使用其他工具绘制的图(完全一样的流程):
image - 2021-05-07T190317.757.png

PlantUML代码

@startuml

|客户端|

|H5前端|

|ServerAPI|

|CRM后台|

|客户端|

start

|ServerAPI|

if(不符合建圈要求) then

|客户端|

:不展示建圈入口;

stop

else

|客户端|

:展示建圈入口;

|H5前端|

:填写建圈表单;

|ServerAPI|

:提交表单等待审核;

|CRM后台|

if(审核不通过) then

|ServerAPI|

:私信通知不通过;

stop

else

|ServerAPI|

:私信通知通过;

|客户端|

:展示建圈任务入口;

:点击任务入口;

|H5前端|

:展示任务列表;

|ServerAPI|

if(未完成任务) then

:私信通知任务失败;

stop

else

:私信通知任务成功;

|客户端|

:保留自建圈子;

stop

@enduml

解析

1、|客户端|

双竖线表示泳道。

2、start 、stop

开始结束节点,是泳道流程图中必须的元素。

3、if ... then ... else

条件判断,一般用菱形表示。

4、一般来说泳道中的流程只能一直往下“游”,而不能往回“游”。

状态图

状态图用来描述一个实体的各种状态,以及状态之间的转化关系。例如电商平台最常见的“订单状态”,状态繁杂多样,用状态图来表达,可以让项目更加清晰。

在晒单有礼中,就有涉及到订单列表按钮状态的变换。在下面的例子中,有几个关键点:

- 必须要有起始状态和终止状态
- 状态是相对静止的
- 状态间的转化一定伴随着动作
- 状态是可以包含状态的
image - 2021-05-07T185708.053.png
PlantUML代码

@startuml

[*] --> 其他订单状态变换

state 其他订单状态变换 {

[*] --> 等待付款

等待付款 --> [*] : 取消支付

等待付款 --> 等待发货 : 支付

等待发货 --> [*] : 取消订单

}

其他订单状态变换 --> 无礼确认收货 : 未命中有礼策略

其他订单状态变换 --> 有礼确认收货 : 命中有礼策略

有礼确认收货 --> 晒单 : 14天后点击确认收货

无礼确认收货 --> 晒单 : 点击确认收货

晒单 --> 查看晒单 : 发布动态

有礼确认收货 --> 晒单有礼 : 点击确认收货

晒单有礼 --> 查看晒单 : 发布动态

查看晒单 --> 有礼查看晒单 : 审核通过发送优惠券

有礼查看晒单 --> 查看晒单 : 领完优惠券

查看晒单 --> [*]

@enduml

解析

1、[] --> 与 -->[]

分表表示起始状态与终止状态。

2、state ... {}

状态是可以包含子状态的。在本例中,晒单有礼不关心订单的其他状态,可以使用此语法做简单描述。

时序图

时序图是本人最喜欢的UML图,在多团队协作时,可以让沟通变得非常高效,所有相关人员都能很快的了解到自己需要负责的地方。

例如下图是品牌列表需求的一个时序图:
image - 2021-05-07T185743.983.png

PlantUML代码

@startuml

hide footbox

autonumber

actor "用户" as user

participant "APP" as app

participant "服务端" as tag

participant "数仓" as sc

participant "算法" as alg

==点击品牌入口==

user -> app: 点击品牌入口卡片

activate user

activate app

app -> tag: 调用自选品牌数据接口

activate tag

tag --> app: 返回「无自选品牌数据」

deactivate tag

app -> app: 弹出自选品牌窗口

app -> tag: 访问品牌数据接口

activate tag

tag -> sc: 访问数仓排序数据

activate tag

activate sc #orange

sc --> tag: 返回品牌排序结果

deactivate tag

deactivate sc

tag -> alg: 查询用户社区偏好品牌

activate tag

activate alg

alg --> tag

deactivate tag

deactivate alg

tag --> app: 品牌数据(包括默认选项2个)

deactivate tag

app --> user

deactivate app

deactivate user

@enduml

解析

1、autonumber

指定显示序号,方便沟通交流,推荐使用。

2、actor,participant

表示用户和对象。

3、activate user,deactivate user

激活一个对象,终止一个对象。

4、activate sc #orange

这里是个小技巧,可以给一个对象的激活态标注不同颜色,用于强调。

5、左侧小图中,序号6,7步骤,是在一个激活态上再次激活了一次。这里可以强调是开启线程,进行并发调用。

详细设计-副歌

副歌,所谓重要的部分再多细唱两遍,是一首歌的高潮部分,可以升华中心思想。在详细设计中,我们从概要设计中选取一些细节和核心部分做进一步的设计。

详细设计就像一首歌的副歌部分(也常常被我们称为高潮部分),虽然在主歌里有涉及,但是需要重点强调。一般而言,详细设计也是用来回答How-如何解决问题,但是需要抓到整个系统的难点进行重点设计。在UML中我通常会使用时序图、类图和组件图来描述。

时序图

看到这个小标题,有同学会问了,“诶,怎么又是时序图?”。其实,时序图可以上到系统级别的调用过程,也可以下到方法级别的调用过程,甚至可以非常接近代码逻辑。在详细设计中也常常使用,来个示例,大家感受一下:
image - 2021-05-07T185843.422.png

PlantUML代码

...//省略

loop 循环订单ids

server -> extend:查询trend_extend是否存在订单

activate server

activate extend

extend -> server: 返回是否已经绑定订单

deactivate extend

...//省略

alt 命中晒单有礼

server->cserver:查询优惠券信息

activate cserver

cserver -> server: 返回优惠券信息

deactivate cserver

server->result:「晒单有礼(最高XX元)」

else 未命中晒单有礼

server->result:「晒单」

end

end

...//省略

代码解析

左侧代码只保留了核心逻辑,如下:

1、loop ... end 表示循环,类似各开发语言中的while语句。

2、alt ... else ... end 表示逻辑判断,类似各开发语言中的if else。

类图

类图是常用的UML图,显示出类、接口以及它们之间的静态结构和关系;它用于描述系统的结构化设计。
image - 2021-05-07T190016.653.png

PlantUML代码

@startuml

interface DuDataFlow {

InfoPosts()

InfoAd()

}

class duDataFlow {

grpc.ClientConn

phpservice.Service

context.Context

InfoPosts()

InfoAd()

}

class grpc.ClientConn{}

class phpservice.Service{}

class context.Context{}

DuDataFlow <|-down- duDataFlow

duDataFlow .> grpc.ClientConn

duDataFlow .> phpservice.Service

duDataFlow .> context.Context

@enduml

代码解析

左侧代码已经非常接近开发语言的类定义和接口定义了。

1、 <|-down- 继承关系

2、.> 依赖关系

其他部分

详细设计不仅仅只有时序图、类图,还可以包括DDL、接口文档、任务分工等模块,这里就不再展开细说了。

至此设计文档至此离编写代码仅剩一步之遥了!!

结语

如果将编写软件设计文档比作写一首歌。那么需求分析就是一首歌的前奏,前奏是一首歌的基调,一定程度上决定了整首歌的风格;概要设计则是主歌,是一首歌的中心思想,核心主题;详细设计则是一首歌的高潮部分,好听的,重要的部分,当然就得再多唱两遍,加深一下记忆点。

最后,再用几句话概况一下几个UML图的特点:

- 用例图-回答“谁用这个系统做什么事情”
- 活动图-突出流程中的事务扭转,以及每个泳道的位置与作用
- 状态图-描述一个实体的各种状态,以及状态之间的转化关系
- 时序图-在多团队协作时,让沟通非常高效,也可以是代码逻辑的详细结构
- 类图-代码如何组织,各个类之间的关系

文|BeeOML

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