UML图
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。
这里我们只介绍类图.
我们要去研究一个设计模式的时候,是需要借助UML类图更加准确的描述所使用的设计模式,和设计模式下类与类之间的关系
2.1 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。
2.2 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。
2.3 类图表示法
UML类图中具体类、抽象类、接口和包有不同的表示方法。
2.3.1 在UML类图中表示具体类
具体类在类图中用矩形框表示,矩形框分为三层:第一层是类名字。第二层是类的成员变量;第三层是类的方法。成员变量以及方法前的访问修饰符用符号来表示:
- “+” 表示
public
; - “-” 表示
private
; - “#” 表示
protected
; - 不带符号表示
default
。
2.3.2 在UML类图中表示抽象类
抽象类在UML类图中同样用矩形框表示,但是抽象类的类名以及抽象方法的名字都用斜体字表示,如图所示。
2.3.3 在UML类图中表示接口
接口在类图中也是用矩形框表示,但是与类的表示法不同的是,接口在类图中的第一层顶端用构造型 <>表示,下面是接口的名字,第二层是方法。
此外,接口还有另一种表示法,俗称棒棒糖表示法,就是类上面的一根棒棒糖(圆圈+实线)。圆圈旁为接口名称,接口方法在实现类中出现。
2.3.4 在类图中表示关系
类和类、类和接口、接口和接口之间存在一定关系,UML类图中一般会有连线指明它们之间的关系。
关系共有六种类型 ,如下图:
3.3.4.1 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。
在 UML 类图中,实现关系使用带空心三角箭头的虚线来表示,箭头从实现类指向接口。
例如,汽车和船实现了交通工具,其类图:
2.3.4.2 泛化关系
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。
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:
2.3.4.3 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系, 一般关联关系又可以分为单向关联,双向关联,自关联。
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。
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。
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”。
2.3.4.4 聚合关系
聚合关系是关联关系的一种,表示一种弱的‘拥有’关系,体现的是A对象可以包含B对象,但是B对象不是A对象的一部分
在代码中: 比如A 类对象包含 B 类对象,B 类对象的生命周期可以不依赖 A 类对象的生命周期,也就是说可以单独销毁 A 类对象而不影响 B 对象
public class A{
private B b;
public A(B b){
this.b = b;
}
}
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:
2.3.4.5 组合关系
组合关系是一种强‘拥有’关系,体现了严格的部分和整体的关系,部分和整体的声明周期一样
在代码中: 比如A 类对象包含 B 类对象,B 类对象的生命周期依赖A 类对象的生命周期,B 类对象不可以单独存在
public class A{
private B b;
public A(){
this.b = new B();
}
}
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:
2.3.4.6 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:
2.4 UML类图总结
之前我们一共学习了六种类关系的表示方式
- 实现关系
- 泛化关系
- 关联关系
- 聚合关系
- 组合关系
- 依赖关系
为了节省学习成本, 方便记忆,我们可以将类和类之间的关系重新调整一下,使其更加贴近编程的角度:
- 实现关系
- 泛化关系
- 依赖关系
- 组合关系 (组合关系+关联关系+聚合关系)
我们也没有必要去区分组合与聚合这两个概念,只需要记住一点就是: 多用组合少用继承
也就是说只要 B 类对象是 A 类对象的成员变量,那我们就称,A 类跟 B 类是组合关 系.