UML(一) 類圖及類間關係

原創文章，同步發自做者我的博客，http://www.jasongj.com/uml/class_diagram/

UML類圖

UML類圖介紹

在UML 2.*的13種圖形中，類圖是使用頻率最高的UML圖之一。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，幫助開發人員理解系統，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。

類的UML圖示

在UML類圖中，類使用包含類名、屬性和方法且帶有分隔線的長方形來表示。如一個Employee類，它包含private屬性age，protected屬性name，public屬性email，package屬性gender，public方法work()。其UML類圖表示以下圖所示。

屬性及方法表示形式

UML規定類圖中屬性的表示方式爲

可見性 名稱 : 類型 [=缺省值]

方法表示形式爲

可見性 方法名 [參數名 : 參數類型] : 返回值類型

方法的多個參數間用逗號隔開，無返回值時，其類型爲void

屬性及方法可見性

• public 用+表示
• private 用-表示
• protected 用#表示
• package 用~表示

接口的UML圖示

接口的表示形式與類相似，區別在於接口名須以尖括號包裹，同時接口無屬性框，方法可見性只可能爲public，這是由接口自己的特性決定的。

類間關係

依賴關係

依賴關係說明

依賴關係是一種偶然的、較弱的使用關係，特定事物的改變可能影響到使用該事情的其它事物，在須要表示一個事物使用另外一個事物時使用依賴關係。

依賴關係UML表示

UML中使用帶箭頭的虛線表示類間的依賴（Dependency）關係，箭頭由依賴類指向被依賴類。下圖表示Dirver類依賴於Car類

依賴關係的表現形式

• B類的實例做爲A類方法的參數
• B類的實例做爲A類方法的局部變量
• A類調用B類的靜態方法

關聯關係

關聯（Association）關係是一種結構化關係，用於表示一類對象與另外一類對象之間的聯繫。在Java中實現關聯關係時，一般將一個類的對象做爲另外一個類的成員變量。

在UML類圖中，用實線鏈接有關聯關係的類，並可在關聯線上標註角色名或關係名。

在UML中，關聯關係包含以下四種形式

雙向關聯

默認狀況下，關聯是雙向的。例如數據庫管理員（DBA）管理數據庫（DB），同時每一個數據庫都被某位管理員管理。所以，DBA和DB之間具備雙向關聯關係，以下圖所示。

從上圖可看出，雙向關聯的類的實例，互相持有對方的實例，而且可在關聯線上註明兩者的關係，必須同時註明兩種關係（如上圖中的manage和managed by）。

單向關聯

單向關聯用帶箭頭的實線表示，同時一方持有另外一方的實例，而且因爲是單向關聯，若是在關聯線上註明關係，則只可註明單向的關係，以下圖所示。

自關聯

自關聯是指屬性類型爲該類自己。例如在鏈表中，每一個節點持有下一個節點的實例，以下圖所示。

多重性關聯

多重性（Multiplicity）關聯關係，表示兩個對象在數量上的對應關係。在UML類圖中，對象間的多重性可在關聯線上用一個數字或數字範圍表示。常見的多重性表示方式以下表所示。

表示方式
1..1
0..*
1..*
0..1
m..n

例如一個網頁可能沒有可點擊按鈕，也可能有多個按鈕，可是該頁面中的一個按鈕只屬於該頁面，其關聯多重性以下圖所示。

聚合關係

聚合（Aggregation）關係表示總體與部分的關係。在聚合關係中，部分對象是總體對象的一部分，可是部分對象能夠脫離總體對象獨立存在，也即總體對象並不控制部分對象的生命週期。從代碼實現上來說，部分對象不禁總體對象建立，通常經過總體類的帶參構造方法或者Setter方法或其它業務方法傳入到總體對象，而且有總體對象之外的對象持有部分對象的引用。

在UML類圖中，聚合關係由帶箭頭的實線表示，而且實線的起點處以空心菱形表示，以下圖所示。

《Java設計模式（六）代理模式 vs. 裝飾模式》一文中所述裝飾模式中，裝飾類的對象與被裝飾類的對象即爲聚合關係。

組合關係

組合（Composition）關係也表示類之間總體和部分的關係，可是在組合關係中總體對象控制成員對象的生命週期，一旦總體對象不存在了，成員對象也即隨之消亡。

從代碼實現上看，通常在總體類的構造方法中直接實例化成員類，而且除總體類對象外，其它類的對象沒法獲取該對象的引用。

在UML類圖中，組合關係的表示方式與聚合關係相似，區別在於實線以實心菱形表示。

《Java設計模式（六）代理模式 vs. 裝飾模式》一文中所述代理模式中，代理類的對象與被代理類的對象即爲組合關係。

泛化關係/繼承關係

泛化（Generalization）關係，用於描述父類與子類之間的關係，父類又稱做超類或者其類，子類又稱爲派生類。注意，父類和子類均可爲抽象類或者具體類。

在Java中，咱們使用面向對象的三大特性之一——繼承來實現泛化關係，具體來講會用到extends關鍵字。

在UML類圖中，泛化關係用帶空心三角形（指向父類）的實線表示。而且子類中不須要標明其從父類繼承下來的屬性和方法，只須註明其新增的屬性和方法便可。

實現關係

不少面向對象編程語言（如Java）中都引入了接口的概念。接口與接口之間能夠有類與類之間相似的繼承和依賴關係。同時接口與類之間還存在一種實現（Realization）關係，在這種關係中，類實現了接口中聲明的方法。

在UML類圖中，類與接口間的實現關係用帶空心三角形的虛線表示。同時類中也須要列出接口中所聲明的全部方法（這一點與類間的繼承關係表示不一樣）。

UML類圖十萬個爲何

聚合關係與組合關係都表示總體與部分的關係，有何區別？
聚合關係中，部分對象的生命週期獨立於總體對象的生命週期，或者總體對象消亡後部分對象仍然能夠獨立存在，同時在代碼中通常經過總體類的帶參構造方法或Setter方法將部分類對象傳入總體類的對象，UML中表示聚合關係的實線以空心菱形開始。
組合關係中，部分類對象的生命週期由總體對象控制，一旦總體對象消亡，部分類的對象隨即消亡。代碼中通常在總體類的構造方法內建立部分類的對象，UML中表示組合關係的實線以實心菱形開始。
同時在組合關係中，部分類的對象只屬於某一個肯定的總體類對象；而在聚合關係中，部分類對象能夠屬於一個或多個總體類對象。
如同《Java設計模式（六）代理模式 vs. 裝飾模式》一文中所述代理模式中，代理類的對象與被代理類的對象即爲組合關係。裝飾模式中，裝飾類的對象與被裝飾類的對象即爲聚合關係。

聚合關係、組合關係與關聯關係有何區別和聯繫？
聚合關係、組合關係和關聯關係實質上是對象間的關係（繼承和實現是類與類和類與接口間的關係）。從語意上講，關聯關係中兩種對象間通常是平等的，而聚合和組合則表明總體和部分間的關係。而聚合與組合的區別主要體如今實現上和生命週期的管理上。

依賴關係與關聯關係的區別是？ 依賴關係是較弱的關係，通常表現爲在局部變量中使用被依賴類的對象、以被依賴類的對象做爲方法參數以及使用被依賴類的靜態方法。而關聯關係是相對較強的關係，通常表現爲一個類包含一個類型爲另一個類的屬性。