统一建模语言(UML)一直被誉为是软件工程领域的“通用语言”或“事实标准”。虽然UML的应用十分广泛,但是大部分的研究还是依赖于专家的意见而非基于经验的证据,并且近几年依然缺乏对UML进行系统评审的实证研究。同时UML的许多模型图过于复杂,且这些模型图之间没有明确的界限。最新的UML版本说明,现有的模型图,包括活动图,没有提供与安全相关的重要语义,UML符号的构建缺乏用于准确传达和安全相关的语义模型。此外,对UML进行系统评审过程中出现一些延伸符号和替代符号,而相关研究人员在设计延伸可视化符号时大都遵循Moody提出的九项设计原则,但是在可视化符号的实际设计过程中,这些设计原则的实施流程是如何执行的,Moody并没有给出进一步的设计指导。本文主要研究工作和贡献包括:第一,分析UML模型图在不同方面运用的效益。首先,根据软件工程领域的系统评审指南,对2009年至2016年发表的实证文献进行系统的文献评审;随后,依据选择文献的关注点将文献按照五大类别逐个分析;最后根据系统评审的报告结果,总结UML模型图在不同方面的效益的分析和讨论。最终提供的三个分析结果都将可能被用来指导UML的未来发展。第二,提出可视化符号设计原则的实施方法。根据Wieringa等制定的信息系统和软件工程领域的设计方法,可视化符号设计的过程分为确定问题空间、设计符号和优化符号三个阶段,在可视化符号的实际设计过程中,将可视化符号的九项设计原则PoN与三个符号设计阶段进行对应并做详细的阐述。第三,在安全方面扩展UML活动图的符号构造。根据可视化符号设计原则的实施方法,提出一种新的活动图符号集,在需求工程领域的安全方面扩展UML的活动图表示法;随后对该方法进行案例研究,使得扩展延伸的新活动图符号的表示更加具体,验证所设计的新活动图符号的有效性,比较新符号和原始活动图在现实环境中表示安全方面的效果。