UML之类型

类型是对一个元素能够拥有的值的描述。类型可能是一个无限的集合，例如Integers类型（整数），理论上它的值有无限个；也可能是一个有限的集合，例如Boolean类型（布尔），它只有True和False两个值。

定义了属性的类也是类型，因为类的值（即类的实例）也是一个特定的集合，我们自己定义的类可以看作是自定义类型。

1.类 VS 数据类型

有时候我们会难以分清类和数据类型，它们都是类型，但是它们的行为不同，其主要区别在于身份的一致性。

想象一下，你有两本相同的书（同一版次的两册书），它们的所有“属性”都相同，但有两个“实体”，这本和那本，我们会说你有“两本书”。这两本书内在的属性都完全相同，但在现实世界中，你有两本书，而不是一本，在计算机世界中，有两个书的实例，而不是一个。这是类的情况。

而两个数据类型的“实例”如果相同，即数值相同，那它们就是同一个。对于简单的基本数据类型尤为如此。例如“一个”整数99与“另一个”整数99，它们是相等的，整数的集合里并不存在两个99；“一个”2024年和“另一个”2024年也是相同的，年份中也只有一个2024年。对于复杂类型，比如自定义的数据类型，情况是类似的。

2.基本类型

在UML中定义了为数不多的几个基本类型，它们分别是Integer、String、Boolean和Real，部分UML工具中提供的基本类型还包括Date和Time。



UML中的类型不与任何实际的编程语言相匹配。例如，Integer类型的存储长度，在编程语言中可能是2字节、4字节或者8字节，而在UML中它是任意长度；Boolean类型的长度不是1、4或8位，值不是0或者1，它就是True或False；String也是任意长度，不需要用null（0）表示字符串结束。

当然，如果在UML工具中使用了自动生成程序代码的功能，那么通常工具会提供相应编程语言的基本数据类型供使用，或者我们先完成模型设计再选择编程语言，那么UML工具将选择最接近编程语言中定义的数据类型完成代码生成。

3.枚举（Enumeration）

枚举是有限定值的数据类型，这些限定值是一个预先定义好的字面值，它与大多数编程语言中的枚举非常相似。定义枚举时，在图形上部区域需使用《enumeration》表明版型，并指定枚举名称；然后在其下的区域（标准名称为“literals”）中定义枚举中的各个成员。

例如我们定义一个名为VisibilityKind的枚举用于表示UML中相关对象的属性和操作的可见性，如下图所示，它有四个被允许的值Public、Private、Protected和Package，同时我们使用注释说明了这四个值在UML中的符号表示。



再如我们定义一个名为TrafficLightColorKind的枚举用于表示交通信号灯的颜色，如下图所示，它的值的限定范围则是交通信号灯的绿、黄、红三个颜色。



注：在UML规范中，枚举名称应以“Kind”作为后缀，通常我们应遵循这些规范，除非您有充足的理由使用自己定义的规则。

枚举值仅在其所属的枚举类型中有唯一标识且可被识别，不同枚举类型之间的值不具有可比性。例如有一个名为PrimaryColorKind的枚举，如下图所示，它定义了三个值：Red、Green和Blue。尽管PrimaryColorKind和TrafficLightColorKind中都定义了Green和Red，但它们并不相等（即PrimaryColorKind.Green ≠ TrafficLightColorKind.Green），甚至它们不能进行比较，因为它们是不同的类型，故而不具有可比性。



枚举也可以被继承或者泛化，就像类的继承与泛化一样。例如以下枚举DirectionalTrafficLightColorKind继承于前面定义的枚举TrafficLightColorKind。



枚举DirectionalTrafficLightColorKind定义了三个允许的值，而它又继承于定义了三个值的枚举TrafficLightColorKind，因而枚举DirectionalTrafficLightColorKind类型可用的值一共有六个。

枚举中定义的值在使用中应当被视为常量，即它不可以被改变。我们不应将其放在表达式的左侧为其赋值来改变它的值。

在UML中，我们无需关注枚举值的内部表示，它可以是字符串，由0、1或者其他值开始的整数。在代码生成工具中，一般会允许你指定这些值，但是这些并不是UML规约中的内容。

4.自定义类型（DataTypes）

前面我们介绍了基本数据类型和枚举，正如在面向对象的编程中仅使用基本数据类型和枚举是很难体现“面向对象”的，所以我们可以根据需要定义自定义类型。UML提供了这种能力与支持。

自定义类型使用版型《dataType》定义，例如下图表示我们定义表示日期的Date类型。



在Date类型中，我们指定了三个public的字段year、month、day分别用于表示年、月、日，并且通过“{}”给出了这三个字段的取值约束。为了方便Date类型的运算，也同时定义了四个public的操作。

关于自定义类型中字段的约束，更正式的表示是在一个独立的区域中说明，例如Date类型的定义如下图所示。



注：在UML规范中，每个约束用一对“{}”包含，其中“..”表示中间省略的一个区间。