设计模式之——UML 类图学习

前言

UML 图有很多种，一般掌握类图、用例图、时序图的使用，就能完成大部分的工作。其中，类图主要显示系统中的类、接口以及它们之间的静态结构和关系的一种静态模型。

类的 UML 展示

UML 类一般由三部分组成：

类名
类的属性
类的操作

一个具体类的示例：

具体类

抽象类、接口的表示法

抽象类：类名以及抽象方法都用斜体字表示
接口：在类图中的第一层顶端用构造型<<interface>>表示，下面是接口的名字。此外，还有一种表示方法，就是类上面的一根棒棒糖（圆圈+实线），圆圈旁为接口名称。

接口示例：

类的属性

属性表示方式：

1	可见性名称:类型[=默认值]

可见性

public : 用 + 表示
protected: 用 # 表示
defult : 无符号表示
private : 用 - 表示

类的操作/方法

操作表示方式：

1	可见性名称([参数列表])[:返回类型]

其中：

参数列表的表示，语法和属性的定义相似，参数个数是任意的，多个参数之间用 , 隔开
返回类型是一个可选项，可以是基本数据类型，也可以是用户自定义类型，还可以是空类型(void)。如果是构造方法，则无返回类型。

类之间的关系

关联关系 associtaion

用于表示一类对象与另一类对象之间有联系。在 Java 中，通常将一个类的对象作为另一个类的成员变量，比如汽车和轮胎。

在 UML 类图中，用直线连接有关联关系的对象所对应的类。

双向关联

关联关系默认不强调方向，表示对象之间互相知道。—— 两个类中，互相有对方类型的成员变量。

单向关联

如果特别强调方向，就加上箭头。比如是 A -> B，则表示 A 知道 B，但 B 不知道 A。—— A 类中有 B 类型的成员变量，而 B 中则没有 A 类型的成员变量。

单向关联

自关联

类的属性对象类型为该类本身。比如。树节点的左右子节点的类型依然是树节点。

自关联

聚合关系(aggregation)

has a 的关系，表示整体与部分的关系。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独立存在的。部分可以属于多个整体对象，也可以为多个整体对象共享，所以，聚合关系也称为共享关系。例如，公司部门与员工的关系，汽车和发动机的关系。在 UML 中，聚合关系用空心菱形的直线表示（空心菱形在整体的一方，箭头指向部分一方）。在代码实现聚合关系时，成员对象通常作为构造方法、Setter 方法或业务方法的参数注入到整体对象中。

聚合关系

代码示例：

public class  Car {
    private Engine e;
    // 构造注入
    public Car(Engine e) {
        this.e = e;
    }

    // 设值注入
    public void setEngine(Engine e) {
        this.e = e;
    }
}

组合关系(composition)

contains a 的关系，它同样也表示整体与部分的关系，但是组合关系中，整体对象可以控制成员变量的生命周期（皮之不存毛将焉附）。例如人的头和嘴巴。在 UML 中，组合关系用实心菱形的直线表示（实心菱形在整体的一方，箭头指向部分一方）。在代码实现组合关系时，通常在整体类的构造方法中，直接实例化成员类。

组合关系

`java
public class Head {
private Mouth mouth;

public Head() {
    // 实例化成员类
    mouth = new Mouth();
}
……

}

依赖关系 dependency

依赖关系是一种使用关系，在需要表示一个事物需要使用另一个事物时使用依赖关系。在大多数情况，依赖关系体现在某个类的方法使用另一个类的对象作为参数。

在 UML 中，依赖关系使用带箭头的虚线表示，由依赖的一方指向被依赖的一方。例如，驾驶员开车，在 Driver 类的 drive() 方法中，将 Car 类型的对象 car 作为一个参数传递，以便在 drive() 方法中能够调用 Car 类的 move()方法，且驾驶员的 drive() 方法依赖车的 move() 方法，因此类 Driver 依赖类 Car

实际系统开发阶段，依赖关系通常有 3 种方式来实现：

最常见的就是将一个类的对象作为另一个类中方法的参数
在一个类的方法中将另一个类的对象作为其局部变量
在一个类的方法中调用另一个类的静态方法

泛化关系 generalization

泛化关系也就是继承关系，用于描述父类和子类之间的关系，其中，父类又被称为基类或超类。如果对象 A 和对象 B 之间的 is a 关系成立，那么二者之间就存在继承关系。例如，一个年薪制员工 is a 员工，那么，年薪制员工 Salary 对象和员工 Employee 对象之间存在继承关系，Employee 是父对象，Salary 对象是子对象。

在 UML 中，泛化关系用带空心三角形的直线来表示。

在代码实现时，使用面向对象的继承机制来实现泛化关系。Java 语言中使用 extends 关键字来实现继承。例如，Student 类和 Teacher 类都是 Person 的子类。