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UML图

统一建模语言(Unified Modeling Language,UML)是用来设计软件的可视化建模语言。它的特点是简单、统一、图形化、能表达软件设计中的动态与静态信息。

UML 从目标系统的不同角度出发,定义了用例图、类图、对象图、状态图、活动图、时序图、协作图、构件图、部署图等 9 种图。

1 类图概述

类图(Class diagram)是显示了模型的静态结构,特别是模型中存在的类、类的内部结构以及它们与其他类的关系等。类图不显示暂时性的信息。类图是面向对象建模的主要组成部分。

2 类图的作用

  • 在软件工程中,类图是一种静态的结构图,描述了系统的类的集合,类的属性和类之间的关系,可以简化了人们对系统的理解;
  • 类图是系统分析和设计阶段的重要产物,是系统编码和测试的重要模型。

3 类图表示法

3.1 类的表示方式

在UML类图中,类使用包含类名、属性(field) 和方法(method) 且带有分割线的矩形来表示,比如下图表示一个Employee类,它包含name,age和address这3个属性,以及work()方法。

属性/方法名称前加的加号和减号表示了这个属性/方法的可见性,UML类图中表示可见性的符号有三种:

  • +:表示public
  • -:表示private
  • :表示protected

属性的完整表示方式是: 可见性 名称 :类型 [ = 缺省值]

方法的完整表示方式是: 可见性 名称(参数列表) [ : 返回类型]

注意:

​ 1,中括号中的内容表示是可选的

​ 2,也有将类型放在变量名前面,返回值类型放在方法名前面

举个栗子:

上图Demo类定义了三个方法:

  • method()方法:修饰符为public,没有参数,没有返回值。
  • method1()方法:修饰符为private,没有参数,返回值类型为String。
  • method2()方法:修饰符为protected,接收两个参数,第一个参数类型为int,第二个参数类型为String,返回值类型是int。

3.2 类与类之间关系的表示方式

3.2.1 关联关系

关联关系是对象之间的一种引用关系,用于表示一类对象与另一类对象之间的联系,如老师和学生、师傅和徒弟、丈夫和妻子等。关联关系是类与类之间最常用的一种关系,分为一般关联关系、聚合关系和组合关系。我们先介绍一般关联。

关联又可以分为单向关联,双向关联,自关联。

  1. 单向关联

    在UML类图中单向关联用一个带箭头的实线表示。上图表示每个顾客都有一个地址,这通过让Customer类持有一个类型为Address的成员变量类实现。

  2. 双向关联

    从上图中我们很容易看出,所谓的双向关联就是双方各自持有对方类型的成员变量。

    在UML类图中,双向关联用一个不带箭头的直线表示。上图中在Customer类中维护一个List<Product>,表示一个顾客可以购买多个商品;在Product类中维护一个Customer类型的成员变量表示这个产品被哪个顾客所购买。

  3. 自关联

    自关联在UML类图中用一个带有箭头且指向自身的线表示。上图的意思就是Node类包含类型为Node的成员变量,也就是“自己包含自己”。

3.2.2 聚合关系

聚合关系是关联关系的一种,是强关联关系,是整体和部分之间的关系。

聚合关系也是通过成员对象来实现的,其中成员对象是整体对象的一部分,但是成员对象可以脱离整体对象而独立存在。例如,学校与老师的关系,学校包含老师,但如果学校停办了,老师依然存在。

在 UML 类图中,聚合关系可以用带空心菱形的实线来表示,菱形指向整体。下图所示是大学和教师的关系图:

3.2.3 组合关系

组合表示类之间的整体与部分的关系,但它是一种更强烈的聚合关系。

在组合关系中,整体对象可以控制部分对象的生命周期,一旦整体对象不存在,部分对象也将不存在,部分对象不能脱离整体对象而存在。例如,头和嘴的关系,没有了头,嘴也就不存在了。

在 UML 类图中,组合关系用带实心菱形的实线来表示,菱形指向整体。下图所示是头和嘴的关系图:

3.2.4 依赖关系

依赖关系是一种使用关系,它是对象之间耦合度最弱的一种关联方式,是临时性的关联。在代码中,某个类的方法通过局部变量、方法的参数或者对静态方法的调用来访问另一个类(被依赖类)中的某些方法来完成一些职责。

在 UML 类图中,依赖关系使用带箭头的虚线来表示,箭头从使用类指向被依赖的类。下图所示是司机和汽车的关系图,司机驾驶汽车:

3.2.5 继承关系

继承关系是对象之间耦合度最大的一种关系,表示一般与特殊的关系,是父类与子类之间的关系,是一种继承关系。

在 UML 类图中,泛化关系用带空心三角箭头的实线来表示,箭头从子类指向父类。在代码实现时,使用面向对象的继承机制来实现泛化关系。例如,Student 类和 Teacher 类都是 Person 类的子类,其类图如下图所示:

3.2.6 实现关系

实现关系是接口与实现类之间的关系。在这种关系中,类实现了接口,类中的操作实现了接口中所声明的所有的抽象操作。

在 UML 类图中,实现关系使用带空心三角箭头的虚线来表示,箭头从实现类指向接口。例如,汽车和船实现了交通工具,其类图如图 9 所示。

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