【设计模式】UML类图

前言

一、类图概述

二、类图的作用

三、类图表示法

四、类之间关系的表示方法

1. 关联关系

1.1 单向关联

1.2 双向关联

1.3 自关联

2. 聚合关系

3. 组合关系

4. 依赖关系

5. 继承关系

6. 实现关系

总结

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。学习UML类图有助于理解设计模式中画出来的各种类图。

一、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。

二、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。

三、类图表示法

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

四、类之间关系的表示方法

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。

1.1 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。

1.2 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。

1.3 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 ” 。

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. 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：

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：

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：