UML--类图

设计模式—UML类图

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UML

UML是一种开放的方法，用于说明、可视化、构建和编写一个正在开发的、面向对象的、软件密集系统的制品的开放方法。UML展现了一系列最佳工程实践，这些最佳实践在对大规模，复杂系统进行建模方面，特别是在软件架构层次已经被验证有效。

UML 2.2中一共定义了14种图示。为方便了解，可分类成右侧的结构。

结构性图形（Structure diagrams）强调的是系统式的建模：

• 静态图（static diagram）
  • 类图
  • 对象图
  • 包图
• 实现图（implementation diagram）
  • 组件图
  • 部署图
• 剖面图
• 复合结构图

行为式图形（Behavior diagrams）强调系统模型中触发的事件：

• 活动图
• 状态图
• 用例图

交互性图形（Interaction diagrams），属于行为图形的子集合，强调系统模型中的资料流程：

• 通信图
• 交互概述图（UML 2.0）
• 时序图（UML 2.0）
• 时间图（UML 2.0）

类图

类图是什么？

用于描述系统中的类(对象)本身的组成和类(对象)之间的各种静态关系。

类图的表示

+    公共 public
-     私有 private
#    保护（即对子类可见）protected
~    包（对包内其他成员可见）
/     推导（即由其他属性推导得出，不需要直接给定其值）

例如：有一个Person类

@Data	// lombok框架提供的注解，可以不显示定义getter, setter
public class Person {
    private Integer age;
    private String name;
    protected Date birthday;
}

其类图为：

类之间的关系

类之间的关系：依赖、泛化（继承）、实现、关联、聚合与组合。

依赖

依赖关系（Dependency）可以简单的理解为一个类A使用到了另一个类B，" … uses a …"，被依赖的对象只是作为一种工具在使用，而并不持有对它的引用。而这种使用关系是具有偶然性、临时性的、非常弱的，但是B类的变化会影响到A；表现在代码层面，为类B作为参数被类A在某个method（方法）中使用。用带燕尾箭头的虚线表示。表示一个类依赖于另外一个类的定义；依赖关系仅仅描述了类与类之间的一种使用与被使用的关系。

图例:

有这样一个类：

public class PersonService {
    private PersonDao personDao;

    public void save(Person person) {
    }
    public IDCard getIDCard(Integer personid) {
        return new IDCard();
    }

    public void modify() {
        Department department = new Department();
    }
}

对应的类图：

小结

• 类中用到了对方
• 如果是类的成员属性
• 如果是方法的返回类型
• 是方法接收的参数类型
• 方法中使用到

泛化

泛化（Generalization），即继承的反方向，指的是一个类（称为父类、父接口）具有另外的一个（或一些）类（称为子类、子接口）的共有功能。子类可视为其父类的特例，并可以增加新功能。用带空心三角形箭头的实线表示。

图例：

抽象类-Animal：

public abstract class Animal {
    /**
     * 颜色
     * @return
     */
    String color() {
        return "RED";
    }

    /**
     * 有几只脚
     * @return
     */
    Integer feetNum() {
        return 2;
    }
}

子类-Pig:

public class Pig extends Animal {

    @Override
    String color() {
        return "BLUE";
    }

    @Override
    Integer feetNum() {
        return 4;
    }
}

对应的类图：

小结:

• 泛化关系实际上就是继承关系
• 如果 A 类继承了 B 类，我们就说 A 和 B 存在泛化关系

实现

实现（Realization）指的是一个class类实现interface接口（可以是多个）的功能；在Java中此类关系通过关键字implements明确标识。用带空心三角形箭头的虚线表示。

图例：

接口-UserService:

public interface UserService {

    List<User> findAll();

    void deleteAll();
}

实现类-UserServiceImpl：

public class UserServiceImpl implements UserService {

    public List<User> findAll() {
        return null;
    }

    public void deleteAll() {

    }
}

对应的类图：

小结：

实现关系实际上就是 A 类实现 B 接口，他是依赖关系的特例

关联

一个关联（Association）代表一个家族的联系。关联可以命名，可以饰以角色名称，有权指针，多重性，可视性，以及其他属性（如相互关联和有方向的（带燕尾箭头的实线表示）关联）。在语义上是两个类之间、或类与接口之间一种强依赖关系，是一种长期的稳定的关系，" … has a …" 。关联关系使一个类知道另外一个类的属性和方法；通常含有“知道”、“了解”的含义。某个对象会长期的持有另一个对象的引用，关联的两个对象彼此间没有任何强制性的约束，只要二者同意，可以随时解除关系或是进行关联，它们在生命期问题上没有任何约定。被关联的对象还可以再被别的对象关联，所以关联是可以共享的。 在代码层面上，被关联类以类属性的形式出现在关联类中，也可能是关联类引用了一个类型为被关联类的全局变量。当前定义有五种不同类型的关联。双向（Bi-directional）和单向（uni-directional）的关联是最常见的。

图例：

以下例子说明每个人都有一辆汽车

public class Car {
}

@Data
public class Person {
    private Car car;
}

对应的类图：

聚合

聚合（Aggregate）是表示整体与部分的一类特殊的关联关系，是“弱”的包含（" … owns a …" ）关系，成分类可以不依靠聚合类而单独存在，可以具有各自的生命周期，部分可以属于多个整体对象，也可以为多个整体对象共享（sharable）。例如，池塘与（池塘中的）鸭子。再例如教授与课程就是一种聚合关系。又例如图书馆包含(owns a) 学生和书籍。即使没有图书馆，学生亦可以存在，学生和图书馆之间的关系是聚集。聚集可能不涉及两个以上的类。图形以空心的菱形箭尾与实线来表示。

图例：

以下例子说明学生都拥有课本，但是学生与课本是可以单独存在的，其存在与否并不依赖对方的状态

课本-Book:

public class Book {
}

学生-Student:

@Data
public class Student {
    private Book book;
}

对应的类图：

组合

组成（Composition）关系，是一类“强”的整体与部分的包含关系（" … is a part of …"）。成分类必须依靠合成类而存在。整体与部分是不可分的，整体的生命周期结束也就意味着部分的生命周期结束。合成类别完全拥有成分类别，负责创建、销毁成分类别。例如汽车与化油器，又例如公司与公司部门就是一种组成关系。图形以实心的菱形箭尾与实线表示。

图例：

以下例子说明每个人都有大脑，心脏，腿等器官，若一个人存在则大脑，心脏，腿等器官就存在，若一个人死亡则大脑，心脏，腿等器官也消亡

public class Heart {
}

public class Brain {
}

public class Foot {
}

@Data
public class Man {
    private Brain brain;
    private Heart heart;
    private Foot foot;
}

对应的类图：

总结