深刻淺出UML類圖（一）

在UML 2.0的13種圖形中，類圖是使用頻率最高的UML圖之一。Martin Fowler在其著做《UML Distilled: A Brief Guide to the Standard Object Modeling Language, Third Edition》（《UML精粹：標準對象建模語言簡明指南（第3版）》）中有這麼一段：「If someone were to come up to you in a dark alley and say, 'Psst, wanna see a UML diagram?' that diagram would probably be a class diagram. The majority of UML diagrams I see are class diagrams.」（「若是有人在黑暗的小巷中向你走來並對你說：‘嘿，想不想看一張UML圖？’那麼這張圖頗有可能就是一張類圖，我所見過的大部分的UML圖都是類圖」），因而可知類圖的重要性。     

       類圖用於描述系統中所包含的類以及它們之間的相互關係，幫助人們簡化對系統的理解，它是系統分析和設計階段的重要產物，也是系統編碼和測試的重要模型依據。

      1. 類

      類(Class)封裝了數據和行爲，是面向對象的重要組成部分，它是具備相同屬性、操做、關係的對象集合的總稱。在系統中，每一個類都具備必定的職責，職責指的是類要完成什麼樣的功能，要承擔什麼樣的義務。一個類能夠有多種職責，設計得好的類通常只有一種職責。在定義類的時候，將類的職責分解成爲類的屬性和操做（即方法）。類的屬性即類的數據職責，類的操做即類的行爲職責。設計類是面向對象設計中最重要的組成部分，也是最複雜和最耗時的部分。

      在軟件系統運行時，類將被實例化成對象(Object)，對象對應於某個具體的事物，是類的實例(Instance)。

      類圖(Class Diagram)使用出如今系統中的不一樣類來描述系統的靜態結構，它用來描述不一樣的類以及它們之間的關係。

      在系統分析與設計階段，類一般能夠分爲三種，分別是實體類(Entity Class)、控制類(Control Class)和邊界類(Boundary Class)，下面對這三種類加以簡要說明：

      (1) 實體類：實體類對應系統需求中的每一個實體，它們一般須要保存在永久存儲體中，通常使用數據庫表或文件來記錄，實體類既包括存儲和傳遞數據的類，還包括操做數據的類。實體類來源於需求說明中的名詞，如學生、商品等。

      (2) 控制類：控制類用於體現應用程序的執行邏輯，提供相應的業務操做，將控制類抽象出來能夠下降界面和數據庫之間的耦合度。控制類通常是由動賓結構的短語（動詞+名詞）轉化來的名詞，如增長商品對應有一個商品增長類，註冊對應有一個用戶註冊類等。

      (3) 邊界類：邊界類用於對外部用戶與系統之間的交互對象進行抽象，主要包括界面類，如對話框、窗口、菜單等。

      在面向對象分析和設計的初級階段，一般首先識別出實體類，繪製初始類圖，此時的類圖也可稱爲領域模型，包括實體類及其它們之間的相互關係。

      2. 類的UML圖示

      在UML中，類使用包含類名、屬性和操做且帶有分隔線的長方形來表示，如定義一個Employee類，它包含屬性name、age和email，以及操做modifyInfo()，在UML類圖中該類如圖1所示：

圖1 類的UML圖示

      圖1對應的Java代碼片斷以下：

public class Employee {
    private String name;
    private int age;
    private String email;

    public void modifyInfo() {
        ......
    }
}

      在UML類圖中，類通常由三部分組成：

      (1) 第一部分是類名：每一個類都必須有一個名字，類名是一個字符串。

      (2) 第二部分是類的屬性(Attributes)：屬性是指類的性質，即類的成員變量。一個類能夠有任意多個屬性，也能夠沒有屬性。

      UML規定屬性的表示方式爲：

 

可見性  名稱:類型 [ = 缺省值 ]

 

      其中：

•       「可見性」表示該屬性對於類外的元素而言是否可見，包括公有(public)、私有(private)和受保護(protected)三種，在類圖中分別用符號+、-和#表示。
• ‚      「名稱」表示屬性名，用一個字符串表示。
• ƒ      「類型」表示屬性的數據類型，能夠是基本數據類型，也能夠是用戶自定義類型。
• „      「缺省值」是一個可選項，即屬性的初始值。

      (3) 第三部分是類的操做(Operations)：操做是類的任意一個實例對象均可以使用的行爲，是類的成員方法。

      UML規定操做的表示方式爲：

 

可見性  名稱(參數列表) [ : 返回類型]

 

      其中：

•       「可見性」的定義與屬性的可見性定義相同。
•       ‚「名稱」即方法名，用一個字符串表示。
•       ƒ「參數列表」表示方法的參數，其語法與屬性的定義類似，參數個數是任意的，多個參數之間用逗號「，」隔開。
• „      「返回類型」是一個可選項，表示方法的返回值類型，依賴於具體的編程語言，能夠是基本數據類型，也能夠是用戶自定義類型，還能夠是空類型(void)，若是是構造方法，則無返回類型。

      在類圖2中，操做method1的可見性爲public(+)，帶入了一個Object類型的參數par，返回值爲空(void)；操做method2的可見性爲protected(#)，無參數，返回值爲String類型；操做method3的可見性爲private(-)，包含兩個參數，其中一個參數爲int類型，另外一個爲int[]類型，返回值爲int類型。

圖2 類圖操做說明示意圖

      因爲在Java語言中容許出現內部類，所以可能會出現包含四個部分的類圖，如圖3所示：

圖3 包含內部類的類圖