UML类和类之间的关系详解

UML类

在Class类中，一般都封装了属性和行为方法，是面向对象的重要组成部分，它是具有相同属性、操作、关系的对象集合的总称。在系统中，每个类都具有一定的功能职责¹，一个类可以有多种职责，设计得好的类一般只有一种职责，即符合单一职责原则。

• 在定义类的时候，将类的职责分解成为类的属性和行为操作（即方法）。类的属性即类的数据职责，类的操作即类的行为职责。设计类是面向对象设计中最重要的组成部分，也是最复杂和最耗时的部分。

• 在软件系统运行时，类将被实例化成对象(Object)，对象对应于某个具体的事物，是类的实例(Instance)。

• 类图(Class Diagram)使用出现在系统中的不同类来描述系统的静态结构，它用来描述不同的类以及它们之间的关系。

  在系统分析与设计阶段，类通常可以分为三种，分别是实体类(Entity Class)、控制类(Control Class)和边界类(Boundary Class)，下面对这三种类加以简要说明：
  (1) 实体类：实体类对应系统需求中的每个实体，它们通常需要保存在永久存储体中，一般使用数据库表或文件来记录，实体类既包括存储和传递数据的类，还包括操作数据的类。实体类来源于需求说明中的名词，如学生、商品等。

  (2) 控制类：控制类用于体现应用程序的执行逻辑，提供相应的业务操作，将控制类抽象出来可以降低界面和数据库之间的耦合度。控制类一般是由动宾结构的短语（动词+名词）转化来的名词，如增加商品对应有一个商品增加类，注册对应有一个用户注册类等

  (3) 边界类：边界类用于对外部用户与系统之间的交互对象进行抽象，主要包括界面类，如对话框、窗口、菜单等。

• 在面向对象分析和设计的初级阶段，通常首先识别出实体类，绘制初始类图，此时的类图也可称为领域模型，包括实体类及其它们之间的相互关系。

• 在UML类图中，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。

• 在软件系统中，类并不是孤立存在的，类与类之间存在各种关系，对于不同类型的关系，UML提供了不同的表示方式，下面将逐步详细介绍。参考链接

类的属性的表示方式

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User类，它包含createTime，userName、userPhone和sex这4个属性，以及getUserInfo(Long id)和getAllUserInfo()方法。

那么属性或者方法名称前加的加号和减号是什么意思呢？它们表示了这个属性或方法的可见性，UML类图中表示可见性的符号有三种：

• + ：表示public
• - ：表示private
• #：表示protected（friendly也归入这类）

因此，上图中的User类具有3个私有属性，一个公开属性和两个公有方法。当然啦，不同的建模工具，可能有细微的差别，比如Rational Rose建模工具里，可见性不是用加好和减号表示的，用图标表示的。

实际上，类的属性的完整表示方式是这样的：

可见性  名称 ：类型 [ = 缺省值]

中括号中的内容表示是可选的。

类的方法的表示方式

方法的完整表示方式如下：

可见性  名称(参数列表) [ ： 返回类型]

同样，中括号中的内容是可选的。

比如在下图的Dept类中，定义了3个方法：

这三个方法的可见性详解：

• getDeptInfoById方法可见性为public类型，接收一个Long类型的id参数，返回值类型为Dept
• getAllDeptInfoList方法可见性为private，该方法无形参，返回值类型为List
• checkParam方法为可见性protected类型，接收参数类型为Dept，返回值类型为void

类与类之间关系

类和类之间的6种关系：
泛化（Generalization），实现（Realization），关联（Association)，聚合（Aggregation），组合（Composition），依赖（Dependency）。

各种关系的强弱顺序： 泛化 = 实现 > 组合 > 聚合 > 关联 > 依赖。

类之间6种关系汇总：

关系	关系如何使用UML图表达
泛化	使用带空心三角形的实线表示泛化(继承)关系
实现	使用带空心三角形的虚线表示实现关系
关联	单向关联使用一个带箭头的实线表示，双向关联使用一个不带箭头的实线表示，自关联使用一个带有箭头且指向自身的实线表示
聚合	聚合关系用带空心菱形和箭头的实线表示
组合	组合关系用一个带实心菱形和箭头的实线表示
依赖	依赖关系用一条带有箭头的虚线表示

下面使用类图，详细介绍每一种关系。

1.1 泛化关系

泛化关系，指的就是：类和类、接口与接口之间的继承关系。继承关系可以用IS-A 表示。

举例：
人是一种高级动物，就可以表示为：Person是一个（IS-A）高级动物，这就是一种继承关系。

继承使用的是extends关键字，在UML类图中，使用带空心三角形的实线表示泛化(继承)关系，如下图所示中，Person类与Cat类都继承了Animal类。Person和Cat都会继承到Animal的公有方法eat()方法。

1.2 实现关系

接口是一种特殊的抽象类，实现关系(like a)使用的是implements关键字，在UML类图中，使用带空心三角形的虚线表示实现关系。如下图中，定义了一个抽象动物接口，里面有个公开的eat()方法。使用Dog类实现了Animal接口的eat()方法。

1.3 关联关系

关联关系指的是，一个类与另一个类之间有某种关联。这种关联关系可以使用HAS-A表示。
关联关系如果进行详细的划分，又可进一步分为单向关联、双向关联和自关联。

• 单向关联

  我们可以看到，在UML类图中，单向关联使用一个带箭头的实线表示。
  

• 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，双向关联使用一个不带箭头的实线表示。上图中在Dept类中维护一个User类型的成员变量，在User类中，也维护了一个Dept类型的成员变量，这种就属于双向关联。

• 自关联

  自关联在UML类图中，自关联使用一个带有箭头且指向自身的实线表示。
  
  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”。

1.4 聚合关系

聚合关系描述的是整体和部分的关系，是一种比较特殊的关联关系。在聚合关系中，整体的生命周期，不会决定部分的生命周期。

比如：
汽车和发动机引擎之间的关系、老师和学生之间的关系，就是整体和部分的关系。

上图中的Car类与Engine类就是聚合关系（Car类中包含一个Engine类型的成员变量）。由上图我们可以看到，在UML类图中，聚合关系用带空心菱形和箭头的实线表示。聚合关系强调是“整体”包含“部分”，但是“部分”可以脱离“整体”而单独存在。比如上图中汽车包含了发动机引擎，汽车脱离了发动机是可以单独存在的，而发动机引擎脱离了汽车也能单独存在。

1.5 组合关系

组合关系也可以看作是一种特殊的聚合关系，是一种比聚合关系还要强的关系。整体的生命周期决定部分的生命周期，部分是依附在整体上面的，有时候也有人称为合成关系。
组合关系与聚合关系最大的不同在于：组合关系这里的“部分”脱离了“整体”是无法存活的，部分就不复存在。比如下图人体和细胞的关系：

细胞组成人的一部分，显然，细胞脱离了人，是不能单独存在的。在UML类图中，组合关系用一个带实心菱形和箭头的实线表示。

1.6 依赖关系

依赖关系是比关联关系弱的一种关系，是所有关系中最弱的一种，在java语言中体现为返回值，参数，局部变量和静态方法调用。

从上图我们可以看到，汽车驾驶员CarDriver的drive方法只有传入了一个Car对象才能发挥作用，因此我们说CarDriver类依赖于Car类。在UML类图中，依赖关系用一条带有箭头的虚线表示。

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好啦，UML类之间的6种关系介绍完了，如果这篇文章对你有帮助，欢迎给个赞，您的支持，是博主创作最大的动力！

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1. 职责指的是一个类要完成什么样的功能，要承担什么样的义务。 ↩︎