前言

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，它统一规范了各种图形的
含义，设计者按照 UML 规范去画图，看图者就能迅速掌握设计者的思路

UML 以不同的角度，将图形归类为，用例图、类图、对象图、状态图、活动图、顺序图、协作图、构件图、部署
图、包图、组合结构图、交互概览图共 13 种图形，学习设计模式主要用到的是类图，所以本文会记录类图的用法

UML 类图

类图是一种静态的结构图，它能描述类或接口自身的结构（类名，类的属性，类的方法），也能描述类与类之间的
关系（关联关系、聚合关系、组合关系、依赖关系、继承关系、实现关系）

关联关系、聚合关系、组合关系，这三个是非常容易混淆的概念，因为这三个关系都是以类成员属性的方式实现，
实现它们的语法是相同的，只能从概念进行区分，后面会详细介绍每个关系的特点，注意总结它们的区别

1. 类图的自身结构

类图自身的结构由三部分组成（名称区域、属性区域、方法区域 ）（下面 中括号 里的内容属于可选项）：

1. 名称区域： 类名或接口名，接口时，要分为两行，第一行写 <<Interface>>，在第二行写接口名
2. 属性区域： 成员访问级别 属性名称 : 属性类型 [ = 属性缺省默认值 ]
3. 方法区域： 成员访问级别 方法名称(参数列表) [ : 方法返回类型 ]

成员访问级别分为：

• 公共 (public)：+
• 私有 (private)：-
• 父子类或相同包下 (protected)：#
  
  

1. 示例：类图的自身结构

通过上图我们可以得到信息：

1. 这是一个名字为 Person 的类
2. 包含一个成员属性 name，该属性的访问级别为公共、属性的类型是 String、 属性的默认值是 “ares5k”
3. 包含一个成员属性 age，该属性的访问级别为私有、属性的类型是 int
4. 包含一个成员方法 setName，该方法的访问级别为公共、方法需要一个 String 类型的参数
5. 包含一个成员方法 getName，该方法的访问级别为公共、方法的返回值是 String 类型
   
   

2. 示例：接口的完整表示方式

接口和类的结构同理，我们可以得到如下信息：

1. 这是一个名字为 Runnable 的接口
2. 包含一个方法 run，该方法的访问级别为公共、方法的返回值是 String 类型
   
   

2. 关联关系

关联关系又分为自关联、单向关联，双向关联，实际代码中，这种关系通过成员属性的方式实现

关联关系的特点：这种包含关系更强调两个类是使用关系，而非整体与部分的关系，比如人和车，从事物本身来
讲，车不属于人的一部分，人只是单纯要使用车

2.1. 自关联

表示自关联关系需要满足两点：

1. 拥有一个带有实心三角箭头的实线
2. 该实线的箭头和线尾部都指向自身

上图是一个自关联关系，容器是一个单独的物体，从事物本身来讲，另一个容器 subContainer 并不应该是它的一部
分， 容器中包含另一个容器 subContainer 单纯是为了使用

用 Java 代码实现上图关系：

/*** 容器类*/
class Container {/*** 容器中要使用其他容器*/public Container subContainer;
}

2.2. 单向关联

表示单向关联关系需要满足三点：

1. 拥有一个带有实心三角箭头的实线
2. 该实线的箭头指向其关联的另一个类图
3. 该实线的线尾部指向自身

上图是一个单向关联关系，从事物本身来讲，车不属于人的一部分，人只是单纯要使用车

用 Java 代码实现上图关系：

/*** 汽车类*/
class Car {
}/*** 人类*/
class Person {/*** 人要使用小汽车*/public Car car;
}

2.3. 双向关联

表示双向关联关系需要满足两点：

1. 拥有一个没有箭头的实线
2. 该实线连接两个相互关联的类图

上图是一个双向关联关系，从事物本身来讲，鱼不属于猫的一部分，猫也不属于鱼的一部分，它们两个关联，
完全是吃与被吃的关系

用 Java 代码实现上图关系：

/*** 猫类*/
class Cat {/*** 猫要吃鱼*/public Fish fish;
}/*** 鱼类*/
class Fish {/*** 鱼想知道被哪个猫吃了*/public Cat cat;
}

3. 聚合关系

聚合关系通过成员属性的方式实现，它的特点：从事物本身的角度看，成员类可以单独存在，而主类必须依赖成员
类，比如，商品可以单独存在，而订单必须包含商品，否则就没有意义

表示聚合关系需要满足三点：

1. 拥有一个带有空心菱形箭头的实线
2. 该实线的箭头指向自身
3. 该实线的尾部指向其需要聚合的另一个类图

上图是一个聚合关系，它展示了订单必须聚合商品

用 Java 代码实现上图关系：

/*** 商品类 - 该类可以单独存在*/
class Goods {/*** 商品名称*/public String goodsName;
}/*** 订单类*/
class Order {/*** 订单需要包含商品，否则订单就没意义*/public List<Goods> goodsList;
}

4. 组合关系

组合关系通过成员属性的方式实现，它的特点：从事物关系的角度讲，主类必须依赖成员类，而成员类也不能单独
存在，它单独存在没有意义，必须被包含在主类中，比如，嘴巴单独存在就没有意义，它必须包含在头中

表示组合关系需要满足三点：

1. 拥有一个带有实心菱形箭头的实线
2. 该实线的箭头指向自身
3. 该实线的尾部指向其需要组合的另一个类图

上图是一个组合关系，发动机单独存在没有意义，必须包含在汽车内才可以

用 Java 代码实现上图关系：

/*** 发动机类 - 该类不能单独存在，因为发动机如果不在汽车中就没有意义*/
class Engine {/*** 发动机马力*/public int power;
}/*** 汽车类*/
class Car {/*** 需要引擎才能组合成一个汽车*/public Engine engine;
}

5. 依赖关系

依赖关系会被定义在方法参数或局部变量中，它的特点：偶然参与性，从事物本身来讲，被依赖的类并不属于主
类的一部分，但是在主类的某些行为中，可能会需要其参与，比如，车子并不是人的一部分，但人有很多行为，当
中开车的行为就需要车子的参与

表示依赖关系需要满足三点：

1. 拥有一个带有三角箭头的的虚线
2. 该虚线的箭头指向其依赖的另一个类图
3. 该虚线的线尾部指向自身

上图是一个依赖关系，车子并不是人的一部分，但人有很多行为，当中开车的行为就需要车子的参与

用 Java 代码实现上图关系：

/*** 汽车类*/
class Car {
}/*** 人类*/
class Person {/*** 驾驶** @param car 人要驾驶汽车*/public void drive(Car car) {}/*** 走路*/public void walk() {}/*** 说话*/public void talk() {}
}

6. 继承关系

继承关系是指父子类，通过开发语言的关键字实现，比如 Java 中使用 extends 来实现继承关系，继承属于耦合度
很高的关联，子类会继承父类的所有非私有的属性和方法

表示继承关系需要满足三点：

1. 拥有一个带有空心三角箭头的的实线
2. 该实线的线尾部指向子类
3. 该实线的箭头指向父类
4. 子类从父类中继承的属性和方法，不需要列举在子类的类图中

上图是一个继承关系，父类 Person 中定义了公共的成员属性 name, Teacher 和 Student 的类图中虽然没有定义
name 属性，但是因为它们都继承于 Person，所以它们也都默认拥有 name 属性

用 Java 代码实现上图关系：

/*** 人类*/
class Person {/*** 名字*/public String name;
}/*** 教师类*/
class Teacher extends Person {/*** 教师编号*/public String teacherNo;
}/*** 学生类*/
class Student extends Person {/*** 学生编号*/public String studentNo;
}

7. 实现关系

实现关系是指接口和实现类，是通过开发语言的关键字完成，比如 Java 中使用 implements 来完成接口和实现类
关系，接口中定义的方法和属性，其实现类会默认拥有，如果接口中的方法没有默认方法体，则实现类必须将方法体完成

表示实现关系需要满足三点：

1. 拥有一个带有空心三角箭头的的虚线
2. 该虚线的线尾部指向实现类
3. 该虚线的箭头指向接口

上图是一个实现关系，Person 和 Dog 实现了 Action 接口，那么 Person 和 Dog 就都默认拥有 run 方法，如果
接口 Action 中的 run 方法没有定义默认方法体，那么 Person 和 Dog 就必须完成 run 方法

用 Java 代码实现上图关系：

/*** 动作类*/
interface Action {/*** 跑 - 没有定义默认方法体*/public void run();
}/*** 人类 - 要实现动作接口*/
class Person implements Action {/*** 跑-完成方法体*/public void run() {}
}/*** 狗类 - 要实现动作接口*/
class Dog implements Action {/*** 跑-完成方法体*/public void run() {}
}