1 类图概述
- UML(Unified Modeling Language),即统一建模语言,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。
- 类图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。类图是面向对象建模的主要组成部分,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。
2 类图中类的表示方法
- 介绍一个绘制类图的在线工具 draw
- 也可以去draw官网下载安装客户端
2.1 普通类
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在UML类图中,类使用包含类名、属性和方法且带有分割线的矩形来表示。
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比如有这样一个类
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class Student {public:int study(std::string name);private:std::string m_name;int m_code;};
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可以如下表示
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访问权限
- + 表示public
- - 表示private
- # 表示protect
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属性的完整表示方式
- 可见性 名称: 类型
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方法的完整表示方式
- 可见性 名称(参数列表): 返回类型
2.2 抽象类
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有这样一个抽象类
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class Animal {public:virtual void makeSound() = 0;std::string getName() ;private:std::string m_name;};
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可以如下表示
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抽象类类名称用斜体表示,抽象方法用斜体表示
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类图边框用虚线表示(建议)
3 类与类的关系
3.1 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,比如老师和学生等。关联关系是类与类之间最常用的一种关系,一般引用的对象,会作为另外一个类的成员变量来使用。
- 关联关系又可以分为单向关联、双向关联和自关联。
3.1.1 单向关联
- 有以下两个类Address和Person,其中Person有一个属性为Address,这种就称为单向关联关系。
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// Address类class Address {public:// 获取街道信息std::string getStreet() { return m_street; }// 获取城市信息std::string getCity() { return m_city; }private:std::string m_street; // 街道信息std::string m_city; //城市信息};// Person类,其中包含一个Address对象的指针class Person {public:// 设置某人地址void setAddress(Address* address) { m_address = address; }// 获取某人姓名std::string getName() { return m_name; };// 获取某人对应地址Address* getAddress() { return m_address; };private:std::string m_name;Address* m_address; // 关联关系,Person类包含一个Address类的指针};
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- 在UML类图中单向关联用一个带箭头的实线表示。
3.1.2 双向关联
- 双向关联就是双方各自含有对方类型的成员变量
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// 课程类class Course {public:void setTeacher(Teacher* teacher) { m_teacher = teacher;}std::string getName() { return m_name; }Teacher* getTeacher() { return m_teacher; }private:std::string m_name;Teacher* m_teacher; // 课程属于哪个教师};// 教师类class Teacher {public:// 获取教师姓名std::string getName() const { return m_name; }// 给教师设置课程void setCourse(Course* course) { m_courses = course; };// 获取该教师教授的所有课程Course* getCourses() { return m_courses; }private:std::string m_name; // 教师姓名Course* m_courses; // 教师对应的课程};
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- 在UML类图中,双向关联用一个不带箭头的直线表示
3.2 聚合关系
- 这是一种特殊形式的关联,表示类之间整体与部分的关系,其中部分可以独立存在,即使整体不存在。
- 下面实现了一个员工类和部门类,部门类中包含了员工类对象。而员工类可以离开部门类而单独存在。
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// 员工类class Employee {public:std::string getName() const { return m_name; }int getId() const { return m_id; }private:std::string m_name;int m_id;};// 部门类class Department {public:// 添加员工void addEmployee(Employee emp) {m_employees.push_back(emp);}// 展示员工信息void displayEmployees() {std::vector<Employee>::iterator iter = m_employees.begin();for (; iter != m_employees.end(); iter++) {std::cout << "name : " << iter->getName();std::cout << "id : " << iter->getId();}}private:std::vector<Employee> m_employees; // 部门类包含员工对象的容器,形成聚合关系};
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- UML类图中,组合关系用带空心菱形的实线表示,菱形指向整体。
- 聚合关系可以是一对一,也可以是一对多。比如Department中可以包含多个Employee数组,也可以只包含一个Employee对象。
3.3 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声明周期,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。
- 实现一个引擎类和汽车类,引擎属于汽车的一部分,且引擎不能脱离汽车而单独存在。
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// 引擎类,是汽车类的一部分class Engine {public:int getHorsePower() { return m_horsePower; }private:int m_horsePower;};// 汽车类class Car {public:int getCarId() { return m_carId; }int getEngineHorsePower() { return m_engine->getHorsePower(); }private:int m_carId;Engine* m_engine; // Car类组合了一个Engine对象};
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- UML类图中,组合关系用带实心菱形的实线表示,菱形指向整体。
3.4 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。
- 依赖关系指的是一个类依赖于另一个类的功能或服务,但并不直接拥有或包含另一个类的实例。依赖关系通常体现在一个类的方法中通过参数传递、全局函数或静态方法等方式使用另一个类。
- 比如有一个People类和Circle类,People类中并不包含Circle,但是可以调用Circle类对象的draw方法来画一个圆。
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// 圆class Circle {public:// 画圆void draw() { }private:int m_radius;};// 有一个人class People {public:// 调用圆类的画圆方法void drawCircle(Circle circle) { circle.draw(); }private:string m_name;};
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- 在UML类图中,依赖关系用带箭头的虚线表示,箭头从使用类指向被依赖的类。
3.5 继承(泛化)关系
- 继承(泛化)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。
- 比如学生类和教师类都继承于基本类People,有基本方法sleep和eat以及各自独有的方法study和work
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class People {public:void sleep() { }void eat() { }private:int m_name;};class Studet : public People {public:void study() {}private:int m_studentId;};class Teacher : public People {public:void work() {}private:int m_jobNumber;};
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- UML类图中,继承关系用带空心三角箭头的实线表示,箭头从子类指向父类。
3.6 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。
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// 抽象接口类,相当于UML中的Interfaceclass Printable {public:virtual void print() = 0;};// 具体实现类,实现了Printable接口class Document : public Printable {public:// 实现接口中的print()函数void print() {std::cout << "Content of the document: " << m_content << std::endl;}private:std::string m_content;};
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- 在UML类图中,实现关系使用带空心三角箭头的虚线表示