TikZ：使用并提供 UML 样式

Question

我想用 use 绘制一些组件图，并提供 TikZ 端口。但由于我的需求不同，我希望它们看起来与 tikz-uml 完全不同。我不专注于描述实际应用程序，而是更关注组件之间的结构。

主要有两种情况：一种是我知道我想要的代码的详细程度，另一种是我不确定如何表达它们。

以下是一些简单的案例。

• 当组件足够接近时，U 和圆圈应该接触。

  

  代码就应该像这样简单。

  \begin{tikzpicture}
      \node[component] (A) {A};
      \node[component,right of=A] (B) {B};
      \draw[useprovide] (A) -- (B);
  \end{tikzpicture}
  

• 但当元器件距离太远时，端口保持在元器件边框1cm以内，并且端口之间用线连接。

  

  并且代码应该保持完全相同。

• 此外，两个组件可能通过多对端口连接，因此它们应该被很好地放置。

  

  并且代码应该尽可能简单。例如：

  \begin{tikzpicture}
      \node[component] (A) {A};
      \node[component,above of=A] (B) {B};
      \draw[useprovide] (A) -- (B);
      \draw[useprovide] (A) -- (B);
  \end{tikzpicture}
  

  或者如果它允许我在行上和使用周围放置一些文本并提供端口，那就太好了。

  这里还有一些我需要画的案例，但我不知道该如何写它们。

• 一个“使用”端口用于多个“提供”端口。

  

  请注意“使用”侧的线条之间的小间隔，同时它们仍然接触半圆。

• 一个“提供”端口用于多个“使用”端口。

  

  再次，线条之间有一个小间隙。

• 最后但同样重要的一点是，当组件在复杂的环境中相距很远时，我可能想要决定连接它们的线的路径，但让代码在正确的位置使用并提供形状。

  

  注意 A 和 D 之间的长连接由 3 个部分组成。我可能还希望在使用端口之前在 D 侧进行 90° 转动。（但我可能会尽量避免这种情况。）

问题是：我怎样才能轻松地做到这一点？我应该使用decorated path？箭头提示？完全不同的东西？对于给定的方法，我该如何处理这 6 种情况？

上面示例的代码很丑陋并且充满了小调整。

我尝试过的：

• 我尝试将 U 形定义为新的节点形状。我基本上复制了semi circle预定义的节点形状代码并对其进行了修改，使其处于正确的方向并稍微偏移，以便它终止的路径恰好触及它。但它是 PGF 层的一部分，这一事实使其难以使用。我尤其不明白变换（平移和旋转）是如何工作的。

• 我尝试了to path操作，但当我想处理第二种情况时，事情就变得复杂了，因为没有像 那样的路径长度状态前提条件decorated path。 的自动坐标变换decorated path（使路径始终在右侧笔直绘制）也不存在于操作中to path，迫使我在 2D 而不是 1D 中工作。除此之外，它有时会毫无原因地向后绘制我的半圆。

我愿意接受任何其他解决方案，只要它能让我为每个模式编写尽可能少的“噪音”代码。

如果需要，我可以提供我失败尝试的代码，以及我在此处用于模式的代码。

Answer 1

下一个代码向您展示了一种可能的解决方案。我建议使用一些将 U 形或圆形添加到常规节点的方法，而不是使用新的形状或装饰。.style我更喜欢使用此解决方案，而不是pics因为放置最后一个节点并不容易。

所有component框均定义为

component/.style={draw, rounded corners, minimum width=3cm, minimum height=1.5cm, fill=green}

而u和加o法则基于两个circle节点

u/.style={draw,circle,minimum size=7mm,outer sep=0pt},
o/.style={draw,circle,minimum size=6mm,outer sep=0pt}

这o-arm只是一条带有圆形节点的线：

owest/.style 2 args={append after command={ 
    \pgfextra 
    \draw ([yshift=#1]\tikzlastnode.west)--++(180:6.5mm) 
        node[o,anchor=east] (\tikzlastnode-#2) {}; 
    \endpgfextra}},
owest/.default={0mm}{owest},

也是一条u-arm具有圆形节点的线，但被截断为其一半：

ueast/.style 2 args={append after command={ 
    \pgfextra 
    \begin{scope}  
        \clip ([yshift={#1+4mm}]\tikzlastnode.east) rectangle ++(1cm,-8mm); 
        \draw ([yshift=#1]\tikzlastnode.east)--++(0:6.5mm) 
            node[u,anchor=west] (\tikzlastnode-#2) {}; 
    \end {scope} 
    \endpgfextra}},
ueast/.default={0mm}{ueast},

如您所见，两种样式都有两个参数，第一个是围绕主锚点（北、西、南、东）的 ax/y 偏移，第二个是名称后缀。这两个参数将有助于在组件之间绘制双重连接。默认情况下，它们的值为 0mm 偏移和后缀 {u|o}{north|east|south|west}。

u和组件都是o圆形节点而不仅仅是圆形，因为这样更容易绘制到任何位置的路径，就像在最后三个例子中一样。

如您所见，所有尺寸都是固定的，但您可以根据自己的喜好进行更改。使用提供的代码，u-arm长度为 1 厘米，o-arm长度为 1.25 厘米，节点之间的距离应为 2 厘米，以模拟连接两者。如果您更改，您可能需要小心这些值line width。

\node[component,ueast,onorth] (A) {A};
\node[component, right=2cm of A, owest,unorth] (B) {B};
\draw[|<->|,red] ([yshift=-3mm]A.north east)--++(0:2cm) node[above,midway]{\SI{2}{\centi\meter}};
\draw[|<->|,red] ([xshift=5mm]B.north)--++(90:{1cm}) node[right,midway]{\SI{1}{\centi\meter}};
\draw[|<->|,red] ([xshift=-5mm]A.north)--node[left]{\SI{1.25}{\centi\meter}} ++(90:{1.25cm});

当component节点分离时，你可以在它们或节点draw的任意位置之间画线。uo

注意。B-owest在引用节点时，可以使用类似 的表达式o-arm，因为 的B-owest真正含义是“绘制直到B-owest.center并停止在其边界处”，但是如果您将此表达式与 一起使用u-arm，则会发生相同的情况。下一个示例中的蓝线显示了这一点。下一个代码显示了如何使用显式边界锚点（如A-ueast.west或 ）解决此问题B-owest.130。最后一个是与节点边界成 130 度角的锚点，第一个是 的别名A-ueast.180。

\node[component,ueast] (A) {A};
\node[component, right=5cm of A, owest] (B) {B};
\draw (A-ueast.west)--(B-owest);
\draw[red] (A-ueast.170)--(B-owest.130);
\draw[red] (A-ueast.-120)--(B-owest.south);

使用这种语法很容易得到像第三个例子那样的关节：

当你需要在同一组件端绘制多个连接时，你可以使用相应的样式，但要提供相应的参数。例如：

\node[component,onorth={-5mm}{-5},onorth={5mm}{5}] (A) {A};
\node[component, above=2cm of A,usouth={-5mm}{-5},usouth={5mm}{5}] (B) {B};

或者

\node[component,oeast={-4mm}{-4},ueast={4mm}{4}] (A) {A};
\node[component,right=4cm of A,uwest={-4mm}{-4},owest={4mm}{4}] (B) {B};
\draw (A--4)--(B--4.east);
\draw (A-4.west)--(B-4);

就这样。现在完整的代码是：

\documentclass[tikz,border=2mm]{standalone}
\usetikzlibrary{positioning}
\usepackage{siunitx}

\begin{document}
\tikzset{
    component/.style={draw, rounded corners, minimum width=3cm, minimum height=1.5cm, fill=green},
    u/.style={draw,circle,minimum size=7mm,outer sep=0pt},
    o/.style={draw,circle,minimum size=6mm,outer sep=0pt},
    ueast/.style 2 args={append after command={ 
        \pgfextra 
        \begin{scope}  
            \clip ([yshift={#1+4mm}]\tikzlastnode.east) rectangle ++(1cm,-8mm); 
            \draw ([yshift=#1]\tikzlastnode.east)--++(0:6.5mm) 
                node[u,anchor=west] (\tikzlastnode-#2) {}; 
        \end {scope} 
        \endpgfextra}},
    ueast/.default={0mm}{ueast},
    uwest/.style 2 args={append after command={ 
        \pgfextra 
        \begin{scope} 
            \clip ([yshift={#1+4mm}]\tikzlastnode.west) rectangle ++(-1cm,-8mm); 
            \draw ([yshift=#1]\tikzlastnode.west)--++(180:6.5mm)  
                node[u,anchor=east] (\tikzlastnode-#2) {}; 
        \end {scope} 
        \endpgfextra}},
    uwest/.default={0mm}{uwest},
    unorth/.style 2 args={append after command={ 
        \pgfextra 
        \begin{scope} 
            \clip ([xshift={#1+4mm}]\tikzlastnode.north) rectangle ++(-8mm,1cm); 
            \draw ([xshift=#1]\tikzlastnode.north)--++(90:6.5mm)  
                node[u,anchor=south] (\tikzlastnode-#2) {};
         \end {scope} 
         \endpgfextra}},
    unorth/.default={0mm}{unorth},
    usouth/.style 2 args={append after command={ 
        \pgfextra 
        \begin{scope}  
            \clip ([xshift={#1+4mm}]\tikzlastnode.south) rectangle ++(-8mm,-1cm); 
            \draw ([xshift=#1]\tikzlastnode.south)--++(-90:6.5mm)  
                node[u,anchor=north] (\tikzlastnode-#2) {}; 
        \end {scope} 
        \endpgfextra}},
    usouth/.default={0mm}{usouth},
    oeast/.style 2 args={append after command={ 
        \pgfextra 
        \draw ([yshift=#1]\tikzlastnode.east)--++(0:6.5mm) 
            node[o,anchor=west] (\tikzlastnode-#2) {}; 
        \endpgfextra}},
    oeast/.default={0mm}{oeast},
    owest/.style 2 args={append after command={ 
        \pgfextra 
        \draw ([yshift=#1]\tikzlastnode.west)--++(180:6.5mm) 
            node[o,anchor=east] (\tikzlastnode-#2) {}; 
        \endpgfextra}},
    owest/.default={0mm}{owest},
    onorth/.style 2 args={append after command={ 
        \pgfextra 
        \draw ([xshift=#1]\tikzlastnode.north)--++(90:6.5mm) 
            node[o,anchor=south] (\tikzlastnode-#2) {}; 
        \endpgfextra}},
    onorth/.default={0mm}{onorth},
    osouth/.style 2 args={append after command={ 
        \pgfextra 
        \draw ([xshift=#1]\tikzlastnode.south)--++(-90:6.5mm) 
            node[o,anchor=north] (\tikzlastnode-#2) {}; 
        \endpgfextra}},
    osouth/.default={0mm}{osouth},
}

\begin{tikzpicture}
\node[component,ueast,onorth] (A) {A};
\node[component, right=2cm of A, owest,unorth] (B) {B};
\draw[|<->|,red] ([yshift=-3mm]A.north east)--++(0:2cm) node[above,midway]{\SI{2}{\centi\meter}};
\draw[|<->|,red] ([xshift=5mm]B.north)--++(90:{1cm}) node[right,midway]{\SI{1}{\centi\meter}};
\draw[|<->|,red] ([xshift=-5mm]A.north)--node[left]{\SI{1.25}{\centi\meter}} ++(90:{1.25cm});
\end{tikzpicture}


\begin{tikzpicture}
\node[component,ueast] (A) {A};
\node[component, right=5cm of A, owest] (B) {B};
\draw[line width=1mm, blue, opacity=.5] (A-ueast)--(B-owest);
\draw (A-ueast.west)--(B-owest);
\draw[red] (A-ueast.170)--(B-owest.130);
\draw[red] (A-ueast.-120)--(B-owest.south);
\end{tikzpicture}

\begin{tikzpicture}
\node[component,unorth] (A) {A};
\node[component, above right=3cm and -5mm of A, osouth] (C) {C};
\node[component, above left=3cm and -5mm of A, osouth] (B) {B};
\draw (A-unorth.-85)|-(C-osouth);
\draw (A-unorth.-95)|-(B-osouth);
\end{tikzpicture}

\begin{tikzpicture}
\node[component,onorth={-5mm}{-5},onorth={5mm}{5}] (A) {A};
\node[component, above=2cm of A,usouth={-5mm}{-5},usouth={5mm}{5}] (B) {B};
\end{tikzpicture}

\begin{tikzpicture}
\node[component,oeast={-4mm}{-4},ueast={4mm}{4}] (A) {A};
\node[component,right=4cm of A,uwest={-4mm}{-4},owest={4mm}{4}] (B) {B};
\draw (A--4)--(B--4.east);
\draw (A-4.west)--(B-4);
\end{tikzpicture}
\end{document}