对象图简介

       对象图是 UML 中的一种 ‌ 静态图 ‌ ，用于展示系统在某一特定时刻的对象实例及其之间的关系。对象图可以看作是实例级的类图，它反映了系统运行时的状态快照，帮助开发人员理解对象如何交互以及类模型在实际应用中的合理性。

为了让读者易于理解，我们使用 建模工具EA ，基于无人车系统案例进行了建模示例。

图例

       如下是 UML 对象图的图例，小车避障的对象实例。一辆名为“ Car1” 的小车，速度为 2m/s 。它有两个传感器：“ Sensor1” 和 “Sensor2” ，分别安装在小车的前部和左部。一个控制器：“ Controller1” ，正在处理传感器数据。两个障碍物：“ Obstacle1” 和 “Obstacle2” ，位于小车前方。图中列出了对象的名称（包括所属类型名称），对象的属性，对象及对象之间的关联关系。

元素

如下是根据《 UML2.5.1 建模规范》 编译的 UML 对象图的元素说明：

元素	图例	说明
Actor		Actor （参与者）是 UML 用例图中的元素，代表与系统交互的外部实体（如用户、其他系统） 图例操作者作为用户可以远程控制无人小车。
Object		Object （对象）是类的实例，代表系统中的具体实体。在对象图中，对象通常用矩形框表示，格式为“对象名 : 类名”。图例对象名称为 Car1, 是无人小车类的一个实例，它的位置是（ 0 ， 0 ），速度为 2m/s 。
Collaboration		Collaboration （协作）描述一组对象 / 角色如何协作来完成特定功能或交互的模式。它定义了角色、连接器和交互。协作被表示为一个带有名称的虚线椭圆形。一个协作的内部结构（由协作角色和连接器组成）可以显示在虚线椭圆形内的一个区域中。 图例协作避障是由 2 个协作角色 - 小车和障碍物之间的一种协作。
Collaboration Use		Collaboration Use （协作使用）在特定情境下使用协作模式的方式，将协作中的角色绑定到具体的分类器或实例。它是对协作的一种特定应用，用于解释一组元素之间的关系。 图例 协作使用 - 红外线避障，是避障协作的一种特定应用。它通过无人小车的红外线传感器进行探测障碍物。
Boundary		Boundary（边界） 是系统与外部参与者的交互接口（如 UI 、 API ）。它用于对外部用户与系统之间的交互对象进行抽象，主要包括界面类，如对话框、窗口、菜单等。 图例是无人小车边界类。用来与物理世界交互并将模拟 / 数字信号与系统内部数据格式相互转换。
Control		Control （控制）是协调边界和实体之间交互的控制逻辑或业务规则。它用于体现应用程序的执行逻辑，提供相应的业务操作，将控制类抽象出来可以降低界面和数据库之间的耦合度。 图例是无人小车的避障控制核心包含的控制类。用来协调多个传感器和地图信息；执行核心避障算法；生成最终控制指令。其中融合多个边界对象传来的感知数据；查询实体对象（地图、状态）获取上下文；执行算法（如 VFF 、 DWA 、基于深度学习），计算安全路径和速度；发送指令给电机控制器。
Entity		Entity （实体） 代表持久化业务数据或领域模型对象。它对应系统需求中的每个实体，它们通常需要保存在永久存储体中，一般使用数据库表或文件来记录。 图例是无人小车的避障的实体对象。用来存储系统的核心状态、地图和规则等。局部实时地图，存储由传感器数据融合生成的障碍物信息，可能是一个网格地图或代价地图。小车实时位姿（位置、朝向），由定位模块更新。障碍物实体，可能有位置、大小、速度（对动态障碍物）等属性。速度指令实体，包含线速度和角速度，是控制对象的输出，也是边界对象的输入。
Association		>N 元关联（ N-Ary Association ） n 元关联元素用于对三个或更多个元素之间的复杂关系进行建模，通常在几个元素之间存在依赖关系的情况下使用，它通常和关联关系一起使用。如下是 N 元关联的外观和实例。 图例当小车执行“沿黑线前进并避开障碍”这个任务时，它需要任务调度器、 红外循迹模块、超声波传感器 和 运动控制器 几者共同参与，形成一个不可分割的协作整体。

关系

如下是根据《 UML2.5.1 建模规范》 编译的 UML 对象图的关系说明：

关系	图例	说明
Associate		关联（ Association ）是分类器之间的一种关系，用来表示分类器的实例可以相互连接，也可以在逻辑上或物理上组合成某种聚合。 图例是传感器和障碍物之间的关联关系。
Dependency		依赖（ Dependency ）表示一个对象临时使用另一个对象，通常通过方法参数或局部变量实现 ‌ 。依赖关系较弱，且通常是单向的。 图例无人车循迹算法依赖红外传感器传输的路径信息。避障算法依赖超声波传感器传输的障碍物信息。

元模型

       要充分的理解对象图的建模语法规范，需要充分了解 UML 类图的元模型，如下是 UML 对象图中协作的元模型。

       说明：协作（ Collaboration ）的主要目的是说明一组相互交流的元素如何共同完成特定的任务或一系列任务，而无需包含与解释无关的细节。协作是 UML 用于捕获设计模式的一种方式。协作使用（ Collaboration Use ）表示将由协作描述的模式应用于涉及特定元素扮演其协作角色的特定情况。协作属于一种结构分类器（ StructuredClassifier ）、行为分类器（ BehavioredClassifier ）。