UML 之 C++类图关系全面剖析

UML的类图关系分为： 关联、聚合/组合、依赖、泛化（继承）。而其中关联又分为双向关联、单向关联、自身关联；下面就让我们一起来看看这些关系究竟是什么，以及它们的区别在哪里。

1、关联


双向关联：
C1-C2：指双方都知道对方的存在，都可以调用对方的公共属性和方法。

在GOF的设计模式书上是这样描述的：虽然在分析阶段这种关系是适用的，但我们觉得它对于描述设计模式内的类关系来说显得太抽象了，因为在设计阶段关联关系必须被映射为对象引用或指针。对象引用本身就是有向的，更适合表达我们所讨论的那种关系。所以这种关系在设计的时候比较少用到，关联一般都是有向的。

使用ROSE 生成的代码是这样的：
class C1
...{
public:
    C2* theC2;

};

class C2
...{
public:
    C1* theC1;

};

双向关联在代码的表现为双方都拥有对方的一个指针，当然也可以是引用或者是值。





单向关联:
C3->C4：表示相识关系，指C3知道C4，C3可以调用C4的公共属性和方法。没有生命期的依赖。一般是表示为一种引用。

生成代码如下：
class C3
...{
public:
    C4* theC4;

};

class C4
...{

};

单向关联的代码就表现为C3有C4的指针，而C4对C3一无所知。





自身关联（反身关联）：
自己引用自己，带着一个自己的引用。

代码如下：
class C14
...{
public:
    C14* theC14;

};

就是在自己的内部有着一个自身的引用。

2、聚合/组合

当类之间有整体-部分关系的时候，我们就可以使用组合或者聚合。



聚合：表示C9聚合C10，但是C10可以离开C9而独立存在（独立存在的意思是在某个应用的问题域中这个类的存在有意义。这句话怎么解，请看下面组合里的解释）。

代码如下：
class C9
...{
public:
    C10 theC10;

};

class C10
...{

};





组合（也有人称为包容）：一般是实心菱形加实线箭头表示，如上图所示，表示的是C8被C7包容，而且C8不能离开C7而独立存在。但这是视问题域而定的，例如在关心汽车的领域里，轮胎是一定要组合在汽车类中的，因为它离开了汽车就没有意义了。但是在卖轮胎的店铺业务里，就算轮胎离开了汽车，它也是有意义的，这就可以用聚合了。在《敏捷开发》中还说到，A组合B，则A需要知道B的生存周期，即可能A负责生成或者释放B，或者A通过某种途径知道B的生成和释放。

他们的代码如下：
class C7
...{
public:
    C8 theC8;

};

class C8
...{
};

可以看到，代码和聚合是一样的。具体如何区别，可能就只能用语义来区分了。

3、依赖



依赖:
指C5可能要用到C6的一些方法，也可以这样说，要完成C5里的所有功能，一定要有C6的方法协助才行。C5依赖于C6的定义，一般是在C5类的头文件中包含了C6的头文件。ROSE对依赖关系不产生属性。

注意，要避免双向依赖。一般来说，不应该存在双向依赖。

ROSE生成的代码如下：

// C5.h
#include "C6.h"

class C5
...{

};

// C6.h
#include "C5.h"

class C6
...{

};


虽然ROSE不生成属性，但在形式上一般是A中的某个方法把B的对象作为参数使用(假设A依赖于B)。如下：
#include "B.h"
class A
...{
          void Func(B &b);
}

那依赖和聚合/组合、关联等有什么不同呢？

关联是类之间的一种关系，例如老师教学生，老公和老婆，水壶装水等就是一种关系。这种关系是非常明显的，在问题领域中通过分析直接就能得出。

依赖是一种弱关联，只要一个类用到另一个类，但是和另一个类的关系不是太明显的时候（可以说是“uses”了那个类），就可以把这种关系看成是依赖，依赖也可说是一种偶然的关系，而不是必然的关系，就是“我在某个方法中偶然用到了它，但在现实中我和它并没多大关系”。例如我和锤子，我和锤子本来是没关系的，但在有一次要钉钉子的时候，我用到了它，这就是一种依赖，依赖锤子完成钉钉子这件事情。
组合是一种整体-部分的关系，在问题域中这种关系很明显，直接分析就可以得出的。例如轮胎是车的一部分，树叶是树的一部分，手脚是身体的一部分这种的关系，非常明显的整体-部分关系。

上述的几种关系（关联、聚合/组合、依赖）在代码中可能以指针、引用、值等的方式在另一个类中出现，不拘于形式，但在逻辑上他们就有以上的区别。

这里还要说明一下，所谓的这些关系只是在某个问题域才有效，离开了这个问题域，可能这些关系就不成立了，例如可能在某个问题域中，我是一个木匠，需要拿着锤子去干活，可能整个问题的描述就是我拿着锤子怎么钉桌子，钉椅子，钉柜子；既然整个问题就是描述这个，我和锤子就不仅是偶然的依赖关系了，我和锤子的关系变得非常的紧密，可能就上升为组合关系（让我突然想起武侠小说的剑不离身，剑亡人亡...）。这个例子可能有点荒谬，但也是为了说明一个道理，就是关系和类一样，它们都是在一个问题领域中才成立的，离开了这个问题域，他们可能就不复存在了。


4、泛化（继承）



泛化关系：如果两个类存在泛化的关系时就使用，例如父和子，动物和老虎，植物和花等。
ROSE生成的代码很简单，如下：
#include "C11.h"

class C12 : public C11
...{
};


5、这里顺便提一下模板



上面的图对应的代码如下：
template<int>
class C13
...{
};


这里再说一下重复度，其实看完了上面的描述之后，我们应该清楚了各个关系间的关系以及具体对应到代码是怎么样的，所谓的重复度，也只不过是上面的扩展，例如A和B有着“1对多”的重复度，那在A中就有一个列表，保存着B对象的N个引用，就是这样而已。

好了，到这里，已经把上面的类图关系说完了，希望你能有所收获了，我也费了不少工夫啊（画图、生成代码、截图、写上，唉，一头大汗）。不过如果能让你彻底理解UML类图的这些关系，也值得了。

 

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评论

# index 发表于2006-08-17 11:42:00  IP: 218.81.82.*

对象（或类）间的关系就两种：引用和继承。 其他关系都是在这两种基础上演化而成。

# jackezou 发表于2006-08-17 22:04:00  IP: 221.216.173.*

聚合和组合那部分好象有些问题，两者生成的代码怎么会是一样的呢？
记得vckase.com有一篇文章《C++编程杂谈之四：漫谈UML
》，里面说聚合是一种相对松散的关系，因此C9应该含有C10的指针而不是C10的对象。

希望作者能继续就这问题解释一下，谢谢！！

# 一雨田 发表于2006-08-17 22:33:00  IP: 219.136.188.*

对，聚合是一种相对松散的关系，文章里也说了，在ROSE里面生成的代码确实和组合是一样的。他们的松散应该不在于是指针、值或者引用，你可以尝试用ROSE画两个图——聚合和组合，你可能发现ROSE不提供“组合关系”这种图形（实心菱形，我用的是ROSE2002），然后你打开关系(Aggregation)的Specification->Role B Detail，你会发现有三项选（By Value, By Reference, Unspecified），在你选上By Value的时候，菱形就变成实心的了，其他两个都是空心菱形，这三种我都试过了，生成的代码都是一样的，所以我想组合和聚合的区别应该是一种语义上的区别，语义上的松散。当然在我们的印象中可能指针是比对象要松散一点，因为如果是对象的话，就要管它的生命期了，所以实际应用时，我觉得可以象你说的那样，聚合用指针，组合用对象。：）

# onestation 发表于2006-08-23 12:49:00  IP: 61.144.175.*

实心菱形我们这里叫强聚合，比如说建一个房子类，里面一定包括门，窗等，而桌子板凳可有可无，门窗这些就用强聚合（实心菱形）表示，桌子板凳就是空心地。所以空心菱形应该用指针，值为实心。

# hehe 发表于2006-08-25 09:12:00  IP: 61.187.54.*

嗯，实心的是强聚合，有人也叫“构成”。整体对象的存在也依赖于部分对象。当它的局部对象析构以后，整体对象也应该析构。

# caodixy 发表于2006-12-22 13:11:20  IP:

“我觉得可以象你说的那样，聚合用指针，组合用对象”

按照 一雨田这样说，那么关联也是用指针，聚合也是指针，那这两者又如何区分呢？

# dylgsy 发表于2006-12-28 00:02:00  IP: 61.144.107.*

caodixy，你好！

其实这些关系不应该从代码去区分，上面很多提到了语义的概念，其实UML里的很多概念应该从语义去区分。聚合是一种“整体-部分”概念，而关联是一种关系的概念。

老公和老婆是一种关联，他们的关系是夫妻关系；

身体和手、汽车和轮胎呈现一种“整体-部分”的概念。

# sunlightasean 发表于2007-01-22 11:00:19  IP: 192.160.10.*

不错！UML更偏向语义。

# d5aaron 发表于2007-04-10 15:55:38  IP: 218.80.192.*

有一点不太明白，对于java而言没有指针的概念，那根据生成的代码来看，聚合和关联是不是就一致了呢？

# 天下无双 发表于2008-01-05 15:56:58  IP: 61.187.64.*

聚合/组合 的区分：

两者都表示 整体－部分 的关系。
但 聚合 的 整体－部分 是可分离的, 如 停车场－汽车

代码如下：

class Park
{
public:
Car MyFerraris [];//这里考虑到停车场可能有多辆车，所以用数组来表示，当然私人车库只能停放一辆法拉利也可以这样表示 Car MyFerrari
};

class Car
{

};


而 组合 的 整体－部分 是不可分离的，两者的生命周期相同，唇齿相依，唇亡齿寒


代码如下：

class Car
{
public:
Tyre tyre1;

Car()
{
tyre1=new Tyre(); //Car的构造函数中创建轮胎tyre1，因为两者共生
}

};

class Tyre // tyre 之意为 轮胎
{

};

对于UML中的类间关系 有时候 两种 不同的关系 所产生的代码是相同的，这就可能从 具体的应用环境 上去区分了。

# xiaoyvr 发表于2008-06-19 02:12:30  IP: 125.33.175.*

不错的总结，思路很清晰。

引用类型该在这里面能扮演什么角色呢？

[作者：一雨田 原帖：http://blog.csdn.net/dylgsy/archive/2006/08/16/1076044.aspx ]