《程序员》高展专栏——…

撰文/高展

   本文从UML建模连贯性方面存在的问题，以管理软件开发为例，针对与UML模型衔接的上游、下游、模型内部关系三个方面，分析了采用UML建模造成的三大隔阂，希望与众多建模爱好者共同探讨。
   在国内的公开报道中，几乎众口一致地充斥着对统一建模语言UML（Unified Modeling Language）的褒奖，即便有公开抱怨也只是怪自己无法理解三位UML创始人的深不可测，怪自己的水平不够，没有料到UML本身存在着种种问题。本文作者只在北京大学计算机系的同行那里发现了他们撰文对UML的有效性提出了质疑。与公开报道相左，业界私下流行观点形象地说明了UML存在问题为软件开发设置的障碍，那就是“上不着天、下不着地、一盘散沙”：
  （1）“上不着天”这种隔阂使建模结果无法与用户沟通确认所谓的需求，埋下了软件危机的祸根；
  （2）“下不着地”这种隔阂使千辛万苦得到的建模结果无法指挥程序员编码，最后得到的软件与用户期望的结果很远，返工、误工、烦恼无穷；
  （3）“一盘散沙”这种隔阂让建模图形之间的关系凌乱不堪，建模过程千辛万苦，建模结果很难自圆其说。
   这三大隔阂造成的建模硬伤使UML辜负了人们的殷切期望，“高不成、低不就”说明了UML建模在软件生命周期中步履蹒跚，“一盘散沙”说明了UML在建模内容中并未实现Unified的原旨，图 1是UML存在问题的可视化表达。

图 1 采用UML描述的建模结果“分崩离析”

一、UML上不着天——与用户/领域专家无法沟通获得真正的需求
   所谓“上不着天”是指使用UML建模后很难与处于软件开发上游的企业用户沟通，因为UML的表达方式与上游用户的行业知识相差甚远，用户一看见满篇的软件工程术语与符号就发怵，根本无法理解使用UML所描述的业务流程，也难以真正理解UML所陈述的需求，与业务专家交流无工而返，导致软件大厦一开始就建立在沙子上，需求不清不楚，没完没了的胡子工程就此落下病根，这种情况造成了软件开中的第一个隔阂，是UML的第一大硬伤。

   对企业用户来讲，他们关心的是如何在其组织结构、业务流程、业务信息的描述基础上，定位企业的宏观管理水平的需求和微观管理操作的需求。

   图 2是采用全程建模方法组成结构树描述的企业分工组成，它以直观、彻底、一目了然的方式将一个企业按层次地展现为部门、岗位、职责、步骤、直至原子步骤，如“核对数量、核对规格、签字、填写入库日期”等。

图 2 采用全程建模方法描述的分工组成结构可以细化到原子级工作步骤

   图 3是采用UML的Use Case 图来描述组织结构，它只能描述到岗位职责，对岗位职责中的工作步骤无法描述。对业务的描述粗枝大叶，结果需求也是粗枝大叶，但用户往往不知道需要特别重视这一点，更不知道这种粗枝大叶会给项目带来灾难。这是纠缠不清的胡子工程问题点之一。

图 3 采用UML描述的分工组成结构至多只能描述到职责级

2 UML难以从宏观把控业务流程的完整与准确
   图 4是用全程建模方法顺序图描述的业务协作流程——“采购”，它将业务事件序列与业务活动有机地集成在一个图形中，用户可以直观地判断软件开发人员描述的业务流程是否正确、完整。

图 4 采用全程建模方法的顺序图描述业务协作流程

    图 5与图 6分别用UML顺序图和活动图描述的业务协作流程——“采购”，问题其一是用户需要左一眼、右一眼、上一眼、下一眼地对照两张图，费时费力，检查两种图时在所难免地会出现遗漏、不一致；问题其二是UML顺序图缺少条件分支的表达方法，表达内容不完整；问题其三是UML顺序图和活动图从形式上到内容上不存在等价关系。
    使用UML描述业务流程很难让人放心，因为描述业务流程时产生的遗漏、不一致、不完整，同样会给项目带来灾难。这是纠缠不清的胡子工程问题点之二。

3 UML无法从微观把控业务信息的操作过程
    图 7从微观上用全程建模方法PAD图描述了职责细化流程——库管员如何“入库”，它不仅描述了岗位职责展开的具体逻辑步骤，同时也描述了如何对业务信息进行操作，如对“入库单”的 “实际入库数量、入库日期”等栏目进行填写操作，对“入库单”的 “商品规格、采购数量”等栏目及“采购计划”的等“商品规格、计划采购数量”等栏目进行读取操作。

图 7 采用全程建模方法的PAD图描述的职责细化流程

    UML根本无法从微观上描述业务信息的操作过程，只能等到编程时再由有经验、责任心强的程序员去了解，这无疑于边盖楼边考虑在哪里开窗户，最后各种问题盘根错节，摁倒葫芦起了瓢。软件公司练就了不少救火高手，但不容否认的是充满了救火队员项目常常意味着灭顶之灾。这是纠缠不清的胡子工程问题点之三。

4 UML无法彻底全面描述用户的需求
    图 8是采用全程建模方法组成结构树进行功能定义，它可以细致到原子工作步骤级，比如“签字入库”仍然需要手工进行。

图 8 采用全程建模方法组成结构树进行功能定义

    采用UML无法对这种功能需求直观地定位，结果是开发人员好心好意地实现了电子签名，而客户却毫不领情，应为中国用户不相信计算机的签名，去掉这个功能也是一件麻烦事。
    另外常常发生的情况是开发软件遗漏了大量用户需要的功能，如用户需要计算机自动核对“采购计划”中的“计划采购数量”与“入库单”中的“计划采购数量”，如果需求定位没有细致到这种程度，程序员如果没有经验或责任心不强，自然会忘记这些，那么在测试阶段或者系统上线运行后用户肯定会发现要求修改，改来改去的麻烦又会特别多，反反复复修改的工作量极大地加大了软件公司的开发成本。这是纠缠不清的胡子工程问题点之三。

5 UML是造成信息不对称的“功臣”
    可以说UML为用户（甲方）与开发方（乙方）的信息不对称提供了“有力的手段”，双方都互占“便宜”，因为这种信息不对称不但表现在有关信息产品和信息技术的知识上，还表现在乙方对甲方的业务理解上。由于乙方对甲方的业务术语理解不一定全面和准确，有可能在乙方看来含义非常简单的一个业务功能在甲方的经典著作或国家标准中含义非常丰富，需要做大量的工作。这样在使用UML的情况下，乙方按照自己的理解与甲方签了协议，但真正实施时却必须按甲方的国家标准去实施，这种扯皮的事在项目实施过程中大量存在。在信息项目的对策模型中，很难说乙方就一定能在合同中处于优势。
    由于信息化热潮的影响，许多公司纷纷进入IT项目建设市场，这些公司中难免有不少是属于鱼目混珠一类的，他们可以在报价中拚命地压低价格赢得标书，但在实际建设中却以各种手段欺骗用户，使用户蒙受巨大损失。还有一些很有名气的院校和公司承接IT项目建设业务之后，由于各种业务量太大，对其中一些中小项目投入精力不够，雇请一些新手作项目，囫囵吞枣，出了问题要么说用户当时没有说清楚，要么说用户水平太低不会用。
    即使乙方很勤奋，将方案做得很先进、很完美，充分考虑各模块的设置，也重视信息安全等问题，在使用UML的情况下，因为UML存在的种种问题，仍有可能因为乙方对甲方业务信息的理解能力不够，而使得乙方的方案和产品偏离甲方的真实需求。

二、UML下不着地——无法提供直接到位的素材指导程序员编程
    所谓“下不着地”是指费尽心力地使用UML建模后，很难让处于软件开发下游的程序员直接接受去编程，因为UML的表达方式不直接支持详细设计，程序员还得费尽周折地琢磨如何把建模结果转换成程序代码，这种情况造成了软件开中的第二个隔阂，是UML的第二大硬伤。
    与现代编译器对接的是结构化程序设计，如伪代码、PAD（问题分析图），前者为80%的美国公司使用，后者为80%的日本公司使用。伪代码的优点是从语法结构上与通常的高级语言非常接近，PAD由于可视化的特点十分便于人的理解，在图 9中，全程建模方法建立了这两种详细设计的联系，可以轻松地将PAD转换成伪代码。

图 9 采用全程建模方法PAD图描述的模块级流程与伪代码

    另外，UML没有对系统级、模块级接口的考虑，这在大型复杂系统开发重视不可想象的，图 10采用全程建模方法中数据汇总图自动描述的系统之间的接口。

图 10 采用全程建模方法中数据汇总图描述的系统之间的接口

三、UML一盘散沙——没有在细微之处建立建模图形之间的联系
    UML建模图形之间的内部联系十分松散，这种隔阂造成了UML的第三大硬伤，由于篇幅的关系，这种硬伤造成的潜在危害不再讨论，本文只是将“散沙”“罗列”如下：
1 状态转移图中，事件与外部Actor、Class、Package等无关；
2无法从语法上建立状态转移图与顺序图的联系；
3 无法从语法上活动图应与顺序图在流程描述关系；
4 协作图和顺序图中与Message相伴的参数与类图无关。

    虽然UML有这样那样的问题，不过UML也是从版本0.9发展到现在的1.4版，我们期待UML的升级，但在将要发布的2.0版中却没有“改过”的迹象。
    本文对UML攻击颇多，实际上全程建模方法从UML及其前身OMT（Object Modeling Technique）获益匪浅，作者也是经过对OMT、OOSE、UML以及OOA/OOD的深入剖析，取长补短而建立了全程建模方法，所以理所应当向相关的面向对象大师们表示敬意。
    本文在写作过程中得到了战复东先生的热情帮助，在此表示感谢。