PlantUML 快速入门（一） UML 类图

大家平日在写技术文档时，往往都有画 UML 图的需要，很多人使用 PrecessOn 或者 darw.io 等来绘制 UML ，勉强可用但是不够专业。这里为大家推荐一个专门画UML的工具: PlantUML

1. PlantUML

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PlantUML 诞生于 2009 年，知道的人多但是使用的人少。因为它使用特殊的 DSL 进行画图，相较与其他工具，PlantUML 的图不是“画”出来的而是“写”出来的。

虽然有一定学习成本，但是却可以画出更专业的UML图，而且文本格式也便于保存。本文总结 PlantUML 的基本用法，帮助大家快速入门。

安装环境

PlantUML 是一个 java 程序，所以有 JDK 就能跑。可以从官网直接下载 jar 文件执行，当然它也提供了 IDEA 和 VSCode 的插件。

需要注意的是，PlantUML 的本地渲染依赖 Graphviz ，需要提前安装并配置环境变量。如果你使用 VSCode 插件，也可以借助云端渲染，只需要作如下配置：

之后就可以在 VSCode 中一边“写” UML 一边预览了。

接下来我们学习如何写出漂亮的 UML ，像学习其他语言一样 从 Hello World 开始。

2. Hello World

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//hello.pu
@startuml
Hello <|-- World
@enduml

PlantUML 文件通常以 .pu 为后缀，

命令行指定 pu，

java -jar plantuml.jar hello.pu

在当前目录下会将 @startuml 与 @enduml 之间的部分生成生成同名的 png

除了.pu以外，各种源码文件中的 @startuml 与 @enduml 也能识别并生成 png，
例如 .c，.c++, .htm, .java 等等，因此我们可以将源码配套的 UML 写入到注释中：

/**
 * @startuml
 * class JavaSource {
 *   - String message
 * }
 * @enduml
 */
public class JavaSource {}

需要注意，一组@startuml/@enduml 对应一张 png，如果一个文件中有多组，则生成的 png 文件名会添加自增数字后缀。 此外也可以紧跟在 @startuml 之后指定文件名

@startuml foo
class Foo
@enduml

@startuml bar
class Bar
@enduml

@startuml baz
class Baz
@enduml

3. 基本语法

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注释

单引号后面跟随的内容是注释

@startuml no-scale
' 这是注释
Hello <|-- World
@enduml

Title

title后跟标题

@startuml
title Hello Title
Hello <|-- World
@enduml

多行 title

title 与 end title 之间的输入可以换行

@startuml
title
Hello
Title
end title
Hello <|-- World
@enduml

标题样式

PlantUML 支持使用 Creole 这种标记语言，来丰富文字样式，Creole 的用法类似 markdown。

参考 ：https://en.wikipedia.org/wiki/Creole_%28markup%29

@startuml
title
* __Hello__
* **World**
end title
Hello <|-- World
@enduml

图注

caption之后跟的内容显示为图注

@startuml
caption 图１
Hello <|-- World
@enduml

header/footer

@startuml
header Hello
Hello <|-- World
footer World
@enduml

header footer可以在头部和尾部追加注释。 默认 header 右对齐， footer 居中对齐。

对齐方式

@startuml
left header Hello
Hello <|-- World
right footer World
@enduml

在 header footer 前加 left center right 可以设置对齐方式

多行 header/footer

跟 title 一样, header ... end header , footer ... end footer

@startuml
header
Hello
Header
end header

Hello <|-- World

footer
World
Footer
end footer
@enduml

放大率

@startuml no-scale
Hello <|-- World
@enduml

@startuml scale-1.5
scale 1.5
Hello <|-- World
@enduml

@startuml scale-0.5
scale 0.5
Hello <|-- World
@enduml

scale 可以为UML设置防大率

4. 类图

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Class

@startuml
class Hello
class World
@enduml

class 指定类

Interface

@startuml
interface Hello
interface World
@enduml

interface 指定接口

抽象类

@startuml
abstract class Hello
@enduml

abstract class 指定抽象类

枚举

@startuml
enum HelloWorld {
    ONE
    TWO
    THREE
}
@enduml

enum 指定枚举， { ... } 定义枚举值

类型关系

UML中类型之间有六大关系：

• 泛化（Generalization）
• 实现（Realization）
• 关联（Association)
• 聚合（Aggregation）
• 组合(Composition)
• 依赖(Dependency)

接下来逐一说明：

泛化

泛化关系就是类的继承，java 中对应 extends 关键字。

@startuml
Child --|> Parent
Parent2 <|-- Child2
@enduml

<|-- --|> 指定继承关系

实现

实现关系，对应 implements 关键字

@startuml
Plane ..|> Flyable
Flyable <|.. Plane
@enduml

..|>, <|.. ， 圆点表示虚线

依赖

依赖表示使用关系，java中, 被依赖的对象/类, 以方法参数, 局部变量和静态方法调用的形式出现。比如, 厨师在烹饪的时候看了一眼菜谱, 厨师"使用"了菜谱, 照着它炒完菜后，这种使用关系就结束了(临时性).

@startuml
Chef ..> Recipe
@enduml

关联

关联关系，表示"拥有"。 相比依赖关系的临时性和单向性，关联关系具有长期性、平等性(可双向)，所以关联表示的关系比依赖更强。比如现实生活中的夫妻, 师生等关系。长期存在并且是相互的关系。 此外关联可以表示一对一，一对多，多对一，多对多等各种关系。

@startuml
Address <-- Husband
Husband <--> Wife
Husband2 -- Wife2
@enduml

因为比依赖关系更强, 所以是实线+箭头。 双向关联可以省略箭头。

后面两种关系 “聚合” 和 “组合”，都属于关联关系， 用来表示关联关系中整体与部分的关系。java 中 一个 Class 与其成员变量 Class 类型之间就是这种整体与部分的关联关系。

聚合

聚合关系相对于组合弱一些，整体与部分是可分离的。 比如部门与员工，部门有许多员工，员工离职了部门仍然存在，不受影响。反之部门解散了，员工可以去其他部门(整体与部分可分离)

@startuml
Department o-- Employee
@enduml

o 表示空心菱形

组合

组合关系中，整体与部分是不可分离的，整体与部分的生命周期保持一致，少了对方自己的存在无意义。例如人体是有四肢组成的，四肢不能脱离人体存在，人体少了四肢也难言完整

@startuml
Body "1" *-- "2" Arm
Body "1" *-- "2" Leg
@enduml

* 表示实心菱形

同时也看到了一对多时的数字表示方法，双引号" 包裹，放在线段与Class之间。 多对多也同样。

最后再总结一下六大关系

	继承	实现	依赖	关联	聚合	组合
关系含义	功能扩展	功能实现	使用	拥有	整体-部分（has-a）	整体-部分（contains-a）
关系特性	-	-	临时性，单向性	长期性，可双向（平等性）	整体与部分可分离	整体与部分不可分离，生命周期一致
java语法	extends	implements	方法参数，局部变量，静态方法调用	成员变量	成员变量	成员变量
关系强弱	强	强	弱	较强	较强	非常强
现实事例	父子	飞机/鸟可以飞	厨师使用菜谱	夫妻，师生	部门-员工	人体-四肢
图形指向	箭头指向父类	箭头指向接口	箭头指向被使用者	指向被拥有者，可双向	箭头指向部分， 菱形指向整体	箭头指向部分，菱形指向整体

综合运用

@startuml
interface One
interface Two
interface Three extends Two
interface Four
class Five implements One, Three
class Six extends Five implements Four {
    field: String
    method(): void
}
@enduml

成员变量、成员方法

@startuml
class Hello {
    one: String
    three(param1: String, param2: int): boolean
    String two
    int four(List param)
}
@enduml

class定义后跟大括号，声明成员，然后按照 变量名：类型 的顺序声明，类型后置。方法和成员的顺序上可以混在一起，最终成图是，会自动分为两组

成员可见性

UML 使用以下符号表示可见性

Character	Visibility
-	private
#	protected
~	package private
+	public

但是 PlantUML 将这种文字符合进一步图形化：

@startuml
class Hello {
    - privateField: int
    # protectedField: int
    ~ packagePrivateField: int
    + publicField: int

    - privateMethod(): void
    # protectedMethod(): void
    ~ packagePrivateMethod(): void
    + publicMethod(): void
}
@enduml

当然，也可以关闭这种图形化符合，继续使用文字符号

@startuml
skinparam classAttributeIconSize 0
class Hello {
    - privateField: int
    # protectedField: int
    ~ packagePrivateField: int
    + publicField: int

    - privateMethod(): void
    # protectedMethod(): void
    ~ packagePrivateMethod(): void
    + publicMethod(): void
}
@enduml

通过 skinparam classAttributeIconSize 0 关闭图形化符号

抽象方法

@startuml
class Hello {
    {abstract} one: int
    {abstract} two(): int
}
@enduml

成员前面加 {abstract} 标记位抽象成员

静态方法

@startuml
class Hello {
    {static} ONE: int
    {static} two(): int
}
@enduml

添加 {static} 表示静态方法

泛型

@startuml
class Hello
class World 
@enduml

类名后跟<泛型>

包图

@startuml
package one.two {
    class Hello
}

package three.four {
    World -- Hello
}
@enduml

package {...} 中可以写类 UML 图

包图中的声明顺序

@startuml
package three.four {
    World -- Hello
}

package one.two {
    class Hello
}
@enduml

包图的顺序很重要，如上图 one.two 中的类被 three.four 依赖，所以应该写到先面， 以为 Hello 会声明在第一个出现的包中。

备注（note）

@startuml
class Fizz
note left: fizz

class Buzz
note right: buzz

class Foo
note top: foo

class Bar
note bottom: bar
@enduml

使用 note : <备注> 为 UML 图添加备注， 备注内容可以是 Creole 语法

指定目标类

@startuml
Fizz -- Buzz
note left of Fizz: fizz
note right of Buzz: buzz
@enduml

note <位置> of <目标>: <备注>用来为指定目标 Class 生成备注

为类关系进行备注

@startuml
Fizz -- Buzz
note on link: fizz-buzz
note left: buzz
@enduml

note on link: <备注> 可以在类图的关系中添加备注

给备注加名字

@startuml
note "Hello World" as n1
Hello -- n1
World .. n1

note "Fizz Buzz" as n2
@enduml

note "<备注>" as <名字>用来给备注设置名字，有了名字后，可以通过名字将一个备注关联到多个Class

多行备注

@startuml
class Hello
note left
Hello
World
end note

Fizz -- Buzz
note on link
Fizz
Buzz
end note
note left of Fizz
fizz
buzz
end note

note as n1
Foo
Bar
end note
@enduml

end note 用来结束多行的备注