5分钟让你清楚UML类图

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在UML中,类使用包含类名、属性和操作且带有分隔线的长方形来表示,如定义一个Employee类,它包含属性name、age和email,以及操作modifyInfo(),在UML类图中该类如图1所示:

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图1 类的UML图示

在UML类图中,类一般由三部分组成:

(1) 第一部分是类名:每个类都必须有一个名字,类名是一个字符串。

(2) 第二部分是类的属性(Attributes):属性是指类的性质,即类的成员变量。一个类可以有任意多个属性,也可以没有属性

UML规定属性的表示方式为:

可见性 名称:类型 [ = 缺省值 ]

其中:

  • “可见性”表示该属性对于类外的元素而言是否可见,包括公有(public)、私有(private)和受保护(protected)三种,在类图中分别用符号+、-和#表示。

  • “名称”表示属性名,用一个字符串表示。

  • “类型”表示属性的数据类型,可以是基本数据类型,也可以是用户自定义类型。

  • “缺省值”是一个可选项,即属性的初始值。

(3) 第三部分是类的操作(Operations):操作是类的任意一个实例对象都可以使用的行为,是类的成员方法。


类与类之间的关系

1. 关联关系

关联(Association)关系是类与类之间最常用的一种关系,它是一种结构化关系,用于表示一类对象与另一类对象之间有联系,如汽车和轮胎、师傅和徒弟、班级和学生等等。在UML类图中,用实线连接有关联关系的对象所对应的类,在使用Java、C#和C++等编程语言实现关联关系时,通常将一个类的对象作为另一个类的成员变量。在使用类图表示关联关系时可以在关联线上标注角色名,一般使用一个表示两者之间关系的动词或者名词表示角色名(有时该名词为实例对象名),关系的两端代表两种不同的角色,因此在一个关联关系中可以包含两个角色名,角色名不是必须的,可以根据需要增加,其目的是使类之间的关系更加明确。

如在一个登录界面类LoginForm中包含一个JButton类型的注册按钮loginButton,它们之间可以表示为关联关系,代码实现时可以在LoginForm中定义一个名为loginButton的属性对象,其类型为JButton。如图1所示:

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图1 关联关系实例

(1) 双向关联

默认情况下,关联是双向的。例如:顾客(Customer)购买商品(Product)并拥有商品,反之,卖出的商品总有某个顾客与之相关联。因此,Customer类和Product类之间具有双向关联关系,如图2所示:

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图2 双向关联实例

(2)单向关联

类的关联关系也可以是单向的,单向关联用带箭头的实线表示。例如:顾客(Customer)拥有地址(Address),则Customer类与Address类具有单向关联关系,如图3所示:

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图3

(3) 自关联

在系统中可能会存在一些类的属性对象类型为该类本身,这种特殊的关联关系称为自关联。例如:一个节点类(Node)的成员又是节点Node类型的对象,如图4所示:

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图4 自关联实例

2. 依赖关系

依赖(Dependency)关系是一种使用关系,特定事物的改变有可能会影响到使用该事物的其他事物,在需要表示一个事物使用另一个事物时使用依赖关系。大多数情况下,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,如图1所示:

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图1 依赖关系实例

泛化关系

泛化(Generalization)关系也就是继承关系,用于描述父类与子类之间的关系,父类又称作基类或超类,子类又称作派生类。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,我们使用面向对象的继承机制来实现泛化关系,如在Java语言中使用extends关键字、在C++/C#中使用冒号“:”来实现。例如:Student类和Teacher类都是Person类的子类,Student类和Teacher类继承了Person类的属性和方法,Person类的属性包含姓名(name)和年龄(age),每一个Student和Teacher也都具有这两个属性,另外Student类增加了属性学号(studentNo),Teacher类增加了属性教师编号(teacherNo),Person类的方法包括行走move()和说话say(),Student类和Teacher类继承了这两个方法,而且Student类还新增方法study(),Teacher类还新增方法teach()。如图2所示:

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图2 泛化关系实例

接口与实现关系

在很多面向对象语言中都引入了接口的概念,如Java、C#等,在接口中,通常没有属性,而且所有的操作都是抽象的,只有操作的声明,没有操作的实现。UML中用与类的表示法类似的方式表示接口,如图3所示:

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图3 接口的UML图示

接口之间也可以有与类之间关系类似的继承关系和依赖关系,但是接口和类之间还存在一种实现(Realization)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操作。在UML中,类与接口之间的实现关系用带空心三角形的虚线来表示。例如:定义了一个交通工具接口Vehicle,包含一个抽象操作move(),在类Ship和类Car中都实现了该move()操作,不过具体的实现细节将会不一样,如图4所示:

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图4 实现关系实例


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