面向对象编程中类之间的关系

在面向对象的程序设计中，理清楚类和类之间的关系，画出清晰的类图，有助于能极大地提高程序开发的效率。
类和类之间的关系主要有继承(inheritance)、实现(realization)、依赖(dependency)、关联(association)、聚合(aggregation)和组合(composition)。下面用PlantUML画各种关系的类图，并分别介绍。

1、继承(inheritance)和实现(realization)

继承和实现可以放在一起来了解，区别就在于上层是父类还是一个接口。

在UML中，继承用带三角箭头的实线表示，箭头从子类指向父类；实现用带三角箭头的虚线表示，箭头从实现类指向接口。如下：

继承和实现

对应的PlantUML代码如下：

@startuml
Title "继承和实现"
Car <|-- Ferrari
note as N1
    Ferrari类继承Car类
end note

InterI <|.. ClassC
note as N2
  类ClassC实现了InterI接口
end note
@enduml

2、依赖关系(dependency)

依赖就是一个类A使用到了另一个类B，所以，有些英文的材料中将这种关系表述为引用(using)。这种关系具有偶然性、临时性，也非常弱，但是，类B的变化会影响到类A。代码中，一般表现为，类A中的某个成员函数用到了某个类B类型的参数，或者类A中的某个成员函数，用到了类B类型的某个临时变量，等等。
在UML中，依赖关系用带箭头的虚线表示，箭头从使用类指向被依赖的类。如下：

依赖关系

@startuml
Title "依赖"
note as N1
    Person类的eat方法中
    用到了Food类，
    Person类依赖于Food类
end note
class Person {
    + void eat(Food f);
    }
Person ..> Food: using
@enduml

3、关联关系(Association)

关联体现的是两个类之间语义级别的一种强依赖关系，是一种对象之间的引用关系，比如商品类和订单类。这种关系比依赖关系要密切很多，不偶然，也不临时。一般地，程序实现中，类A中的某个属性的类型是类B，我们称类A和类B的关系是关联关系，其中类A称为关联类，类B称为被关联类。关联可以是单向、双向的。
在UML中，关联关系用由关联类A指向被关联类B的带箭头实线表示，在关联的两端可以标注关联双方的多重性标记。如下：

关联关系

@startuml
Title "关联"
note as N1
    单个订单可包含多个商品
end note
class Order {
    - List proList;
    }
Order "1"-->"n" Product
@enduml

4、聚合关系(Aggregation)

聚合关系是关联关系的一种特例，聚合关系表示的是一种整体和部分的关系，has-a。比如，Family和Child，Child是Family的一部分，再比如Company和Staff。聚合关系在程序中的体现和上面的关联关系是一样的，只能在语义层面进行区分。可以看出，聚合时一种比一般关联关系更强的关系，需要有整体和部分的联系。

聚合关系

@startuml
Title "聚合"
note as N1
    一个家庭可能
    有0..n个孩子
end note
class Family {
    - List children;
    }
Family "1" o-- "0..n" Child:Contains
@enduml

5、组合(composition)

组合关系亦是一种特殊的关联关系，和上面的聚合关系一样，也表示一种整体和部分的关系。不同于聚合组合关系中的部分，离开整体没有意义，只能依附于整体存在。比如，汽车和汽车的引擎，引擎是汽车的一部分，离开汽车，引擎在当前的建模语境中没有意义。可以看出，组合是比聚合更强的关联关系。程序实现中，组合关系和一般的关联关系也没有区别，只能从语义层面区分。
在UML中，组合关系以实心菱形加实线箭头表示。

组合关系

@startuml
Title "组合"
note as N1
    一辆车有且
    只有一个引擎
    引擎离开车没有意义
end note
class Car {
    - Engine e;
    }
Car "1" *-- "1" Engine:Has
@enduml

5、总结

上面提到的集中关联关系中，继承和实现是纵向的。其它的集中关系，都是类之间横向的关系。关联、聚合和组合在程序实现上，没有区分，只是语义上的差别。然而，通过这几种关系能帮助我们在设计类时能够理顺思路，实现上少走弯路。

参考链接

• 类和类之间的依赖、关联、聚合、组合关系
• UML类图
• PlantUML网站：类图的语法和功能
• OO class relationship