uml-类图书写指南

时间：2024-02-01 19:32:03

说明

类图是最常用的UML图，面向对象建模的主要组成部分。它用于描述系统的结构化设计，显示出类、接口以及它们之间的静态结构和关系。

 

类图主要产出于面向对象设计的分析和设计阶段，用来描述系统的静态结构。

 

 

基本元素

类图的基本组成元素是类、接口以及关系三种。

类

image.png

类由三部分组成：

 

classname：类的名字；

 

field：类的属性/成员变量，field由三部分组成，第一部分表示可见型（+public，-private，#protected)，第二部分表示属性名词，第三部分表示属性类型；

 

method/operate：类的操作/方法。由四部分组成，第一部分表示可见性，第二部分表示方法名，第三部分表示参数类型，第四部分表示返回值类型。

 

具体示例：

image.png

 

抽象类于普通类基本一样，name上方有<<abstrace>>标志。

 

接口

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接口与类十分类似，就是name上方有<<interface>>标志，没有field。

 

 

 

关系

泛化（Generalization）

泛化对应到代码里就是具体的父类的继承关系。表示方式是空心三角形的直线。

image.png

 

 

实现(realize)

 

实现是描述子类对抽象类/接口的实现关系。

 

image.png

 

 

依赖(dependency)

依赖关系表示一个类依赖于另一个类的定义，不过这个关系比较弱，仅表示一个类在运行时需要另一个类的定义，而不需要在内部持有另一个类（use a）。简单点儿说就是类A的临时变量、方法参数等依赖类B。

依赖关系是用一套带箭头的虚线表示的。

 

 

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关联(Association）


关系是类与类之间的联接，它使一个类知道另一个类的属性和方法。在代码里一般表现形式为成员变量。

 

自然语言描述的例子：我和我的好朋友，就可以认为是关联关系。

 

 

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聚合(Aggregation)

聚合是一种带有特殊语义的关联关系，关联关系双方并不强调层级关系（我和朋友是同级的），但是聚合关系是强调层级关系的。

聚合关系用一条带空心菱形箭头的直线表示。

 

自然语言描述的例子：公司和员工就是聚合关系，有明确的层级。

 

聚合关系在代码中的体现也是成员变量。

 

 

image.png

 

组合关系(composition)

组合关系也是一种特殊的关联关系，组合关系表示整体和部分的生命周期都是相同的，而聚合和关联都不关注生命周期。

例如，公司和部门，部门不会独立于公司存在，公司也不会没有部门，一个部门也不会属于不同的公司。

组合关系用一条带实心菱形箭头直线表示。

 

image.png

 

 

 

 

 

实例

image.png

 

  • 车的类图结构为<<abstract>>，表示车是一个抽象类；
  • 它有两个继承类：小汽车和自行车；它们之间的关系为实现关系，使用带空心箭头的虚线表示；
  • 小汽车为与SUV之间也是继承关系，它们之间的关系为泛化关系，使用带空心箭头的实线表示；
  • 小汽车与发动机之间是组合关系，使用带实心箭头的实线表示；
  • 学生与班级之间是聚合关系，使用带空心箭头的实线表示；
  • 学生与身份证之间为关联关系，使用一根实线表示；
  • 学生上学需要用到自行车，与自行车是一种依赖关系，使用带箭头的虚线表示；

 

 

工程实践

 

类图的概念上面已经说完了，这里说一下在具体的面向对象建模过程中，类图应该如何产出（参考《软件工程(第四版)》）。

 

注意不要教条主义，这只是一个参考的指导思想，具体实践还是需要结合实际。

 

0.前期设计准备

这一块比较大，包含需求分析、领域划分等，一时也没法说清楚，这里就略过了。

 

1.识别系统名词

标识出来自问题域的相关对象类，对象类包括物理实体和概念。所有类在应用中都必须有意义。

 

首先是从需求陈述中找出所有的名词，将它们作为类—对象的初步候选者，根据以下标准，去掉不正确和不必要的类：冗余类、不相关的类、模糊类等。

 

最终识别到的每个名词都可以作为一个类。

 

将识别出的所有名词整理到系统名词表，就可以作为类图的大纲来使用。

 

2.准备数据字典

为所有建模实体准备一个数据词典，准确描述各个对象类的精确含义，描述当前问题中的类的范围，包括对类的成员、用法方面的假设或限制等。

 

其实也就是识别每一个类的成员和方法。

 

3.确定关系

识别完毕类和数据字典之后，再根据系统设计，识别类之间的相互关系。这个关系就是指上述的依赖、关联、聚合、组合等关系。

注意这里并不包含泛化、实现等关系

 

4.使用继承来细化对象类

这一步就是在上一步的基础上，分析类之间的关联，进行一些抽象设计。

通常可以用下面两种方式来进行：

 

一是自底向上通过把现有类的共同性质一般化为父类，寻找具有相似的属性、关联或操作的类来发现继承。

 

二是自顶向下将现有类细化为更具体的子类。

 

5.完善对象模型


对象模型不可能一次就能保证模型是完全正确的，软件开发的整个过程是一个不断完善的过程。模型的不同组成部分多半是在不同阶段完成的。如果发现模型的缺陷，就必须返回前期阶段进行修改。

 

 

实际情况

代码写完了，照着类图的基本元素的说明，画出类图，over。

 

 

书写工具

plantuml

https://plantuml.com/zh/class-diagram

 

一种文本化的uml书写工具，可以用类似写代码的方式画出uml图。

实例：

 

@startuml
class Car

Driver - Car : drives >
Car *- Wheel : have 4 >
Car -- Person : < owns

@enduml

 

实际效果

 

 

 

Draw.io

免费、开源的绘图工具，可以方便的画各种uml图。

https://www.draw.io/

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