设计模式 （4）类图一

导言

学习类图，无一例外得学习类，以及类之间的关系和类图的绘制。
一般是采用UML类图表示法描绘静态模型。

类

类的定义

类(Class)封装了数据和行为，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，每个类具有一定的职责，职责指的是类所担任的任务，即类要完成什么样的功能，要承担什么样的义务。

一个类可以有多种职责，设计得好的类一般只有一种职责（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。

在软件系统运行时，类被实例化成对象（Object），对象对应于某个具体的事物。类是一组具有相同属性、表现相同行为的对象的抽象，对象是类的实例（Instance）。

类的介绍

类是面向对象程序设计中的概念，是面向对象编程的基础。

类的实质是一种数据类型，类似于int、char等基本类型，不同的是它是一种复杂的数据类型。因为它的本质是类型，而不是数据，所以不存在于内存中，不能被直接操作，只有被实例化为对象时，才会变得可操作。

类是对现实生活中一类具有共同特征的事物的抽象。如果一个程序里提供的类型与应用中的概念有直接的对应，这个程序就会更容易理解，也更容易修改。一组经过很好选择的用户定义的类会使程序更简洁。此外，它还能使各种形式的代码分析更容易进行。特别地，它还会使编译器有可能检查对象的非法使用。

类的内部封装了方法，用于操作自身的成员。类是对某种对象的定义，具有行为(be-havior)，它描述一个对象能够做什么以及做的方法(method)，它们是可以对这个对象进行操作的程序和过程。它包含有关对象动作方式的信息，包括它的名称、方法、属性和事件。

类的构成包括数据成员和成员函数。数据成员对应类的属性，类的数据成员也是一种数据类型，并不需要分配内存。成员函数则用于操作类的各项属性，是一个类具有的特有的操作，比如“学生”可以“上课”，而“水果”则不能。类和外界发生交互的操作称为接口。

类图

类图的定义

类图使用需要出现在系统内的不同的类来描述系统的静态结构，类图包含类和它们之间的关系，它描述系统内所声明的类，但它没有描述系统运行时类的行为。

类图显示了一组类、接口、协作以及他们之间的关系。

类图的表示

在UML中，类使用具有类名称、属性、操作分割的长方形来表示。

类和对象表示示例图

类图示例

类对应的Java代码

该类对应的java代码

/*********************************************************************** * Module: Employee.java * Author: tqw * Purpose: Defines the Class Employee ***********************************************************************/

import java.util.*;

public class Employee {

   private String name;
   private int age;
   private String email;

   public Employee() {
      // TODO: implement
   }

   public String getemail() {
      return email;
   }

   public void setemail(String newEmail) {
      email = newEmail;
   }

   public int getage() {
      return age;
   }

   public void setage(int newAge) {
      age = newAge;
   }

   public String getname() {
      return name;
   }

   public void setname(String newName) {
      name = newName;
   }

}

类名

每个类都必须有一个名字，类名是一个字符串。例如Order、Customer都是合法的类名，按照Java语言的命名规范，类名中每一个单词的首字母都需要大写。

在UML类图中，表示类的方框的顶部区域放置类名。

{abstract}表示类是抽象类
用《…》表示类的属性表示类型
用一个类指向另一个类，指定《bind》表明是边界类

类名示例

本图显示了7种不同类型的类

类名为Class的类为抽象类
类名为Class2的类为泛型类
类名为Class3的泛型类Class的边界类
类名为Class4的类为JavaBean类型的类
类名为Class5的类是AnnotationType（注释）类型的类
类名为Class6的类是Enum（枚举）类型的类
类名为Class7是一个普通类。可以是公有，私有，或者保护类型。

属性（Atttributes）

属性是指类的性质，即类的成员变量。类可以有任意多个属性，也可以没有属性。

UML中规定属性的表示方法

可见性 名称：类型[= 默认值]

其中

（1）可见性表示该属性对类外元素是否可见，包括了公有（public）、私有（private）和受保护（protected）三种，在类图中分别用符号”+”、”-“、”#”表示。Java语言增加一种包内可见性（package）。在UML中用符号“*”表示。为了保证数据的封装性，属性的可见性一般为private，通过公有的Getter方法和Setter方法供外界使用。

（2）名称表示属性名，用一个字符串表示，按照Java语言的命名规范，属性名第一个单词首字母一般小写，之后每个单词首字母大写。

（3）类型表示定义属性的数据类型，可以是基本数据类型，也可以是用户自定义类型。

（4）默认值是一个可选项，即属性的初始值。

示例

本图的例子，类名为Student，有四个属性；

name属性可见性为private（-）,类型为字符串型(String)，没有默认值；
age属性可见性为public（+），类型为整型（int），默认值为18;
address属性可见性为protected（#），类型为字符串型（String），没有默认值；
email属性可见性为package（*），类型为字符串型（String），没有默认值；

类的操作

操作是类的任意一个实例对象都可以使用的行为，操作是类的成员方法。

UML规定操作的表示方式

可见性 名称（参数列表）：返回类型

其中:

（1）可见性的定义与属性定义相同。

（2）名称即操作名或方法名，用一个字符串表示，按照Java语言的命名规范，方法名第一个单词首字母一般小写，之后每个单词首字母大写。

（3）参数列表表示操作的参数，其语法与属性的表示相同，参数个数是任意的，多个参数之间用逗号“，”隔开。

（4）返回类型表示操作的返回值类型，依赖于具体的编程语言，可以是基本数据类型，也可以是用户自定义类型，还可以是空类型（void），如果是构造方法，则无返回值类型。

示例

本图类名为Demo，其有四个操作方法：

操作method的可见性为private（-），带入了一个Object类型的参数par，返回值为int型；
操作method1可见性为public（+），无参数，返回值为String类型；
操作method2可见性为package（*），包含两个参数，一个参数为int类型，另一个为int[]型，返回值为boolean类型；
操作method3可见性为protect（#），无参数，返回值为float型；

类之内部类表示

Java语言允许出现内部类，因此可能会出现包含四个部分的类图。一个Java可以有多个内部类。

示例

这是一个类名为Container的类：

有属性data，可见性为private（-），数据类型为int；
有操作方法method，无参，可见性为public（+），返回值类型为int；
有两个内部类，Member和Member2；

结语

本节是介绍类图的绘制，下一节介绍类的类型以及类之间的关系~~