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30分鐘學會UML類圖

肖繼潮

? ? ? ?UML圖有很多種，但是并非必須掌握所有的UML圖，才能完整系統分析和設計工作。一般說來，在UML圖中，只要掌握類圖、用例圖、時序圖的使用，就能完成大部分的工作。也就是說，掌握UML的20%，就能做80%的事情。對于程序員來說，最頻繁使用的莫過于類圖。因此，這里我們只講解UML類圖。至于其它UML圖，請在以后的工作中參閱更多UML學習資料繼續學習。

? ? ? ? 類圖是面向對象系統建模中最常用和最重要的圖，是定義其它圖的基礎。類圖主要是用來顯示系統中的類、接口以及它們之間的靜態結構和關系的一種靜態模型。類圖中最基本的元素是類、接口。軟件設計師設計出類圖后，程序員就可以用代碼實現類圖中包含的內容。

類圖中具體類、抽象、接口和包的表示法

UML類圖中具體類、抽象類、接口和包有不同的表示方法。

1）在UML類圖中表示具體類

具體類在類圖中用矩形框表示，矩形框分為三層：第一層是類名字。第二層是類的成員變量；第三層是類的方法。成員變量以及方法前的訪問修飾符用符號來表示：

• “+”表示?public；
• “-”表示?private；
• “#”表示?protected；
• 不帶符號表示?default。

2）在UML類圖中表示抽象類

抽象類在UML類圖中同樣用矩形框表示，但是抽象類的類名以及抽象方法的名字都用斜體字表示，如圖2所示。

3）在UML類圖中表示接口

接口在類圖中也是用矩形框表示，但是與類的表示法不同的是，接口在類圖中的第一層頂端用構造型 <<interface>>表示，下面是接口的名字，第二層是方法，如圖3所示。此外，接口還有另一種表示法，俗稱棒棒糖表示法，就是類上面的一根棒棒糖（圓圈+實線）。圓圈旁為接口名稱，接口方法在實現類中出現。

4）在UML類圖中表示包

類和接口一般都出現在包中，UML類圖中包的表示形式如圖4所示。

在類圖中表示關系

類和類、類和接口、接口和接口之間存在一定關系，UML類圖中一般會有連線指明它們之間的關系。關系共有六種類型，分別是實現關系、泛化關系、關聯關系、依賴關系、聚合關系、組合關系，如圖6所示。

下面我們詳細講述這些關系，以及在UML類圖中如何表示這些關系。

1）實現關系

實現關系是指接口及其實現類之間的關系。在UML類圖中，實現關系用空心三角和虛線組成的箭頭來表示，從實現類指向接口，如圖1.9所示。在Java代碼中，實現關系可以直接翻譯為關鍵字?implements。

2）泛化關系

泛化關系（Generalization）是指對象與對象之間的繼承關系。如果對象A和對象B之間的“is a”關系成立，那么二者之間就存在繼承關系，對象B是父對象，對象A是子對象。例如，一個年薪制員工“is a”員工，很顯然年薪制員工Salary對象和員工Employee對象之間存在繼承關系，Employee對象是父對象，Salary對象是子對象。

在UML類圖中，泛化關系用空心三角和實線組成的箭頭表示，從子類指向父類，如圖8所示。在Java代碼中，對象之間的泛化關系可以直接翻譯為關鍵字?extends。

3）關聯關系

關聯關系（Association）是指對象和對象之間的連接，它使一個對象知道另一個對象的屬性和方法。在Java中，關聯關系的代碼表現形式為一個對象含有另一個對象的引用。也就是說，如果一個對象的類代碼中，包含有另一個對象的引用，那么這兩個對象之間就是關聯關系。

關聯關系有單向關聯和雙向關聯。如果兩個對象都知道（即可以調用）對方的公共屬性和操作，那么二者就是雙向關聯。如果只有一個對象知道（即可以調用）另一個對象的公共屬性和操作，那么就是單向關聯。大多數關聯都是單向關聯，單向關聯關系更容易建立和維護，有助于尋找可重用的類。

在UML圖中，雙向關聯關系用帶雙箭頭的實線或者無箭頭的實線雙線表示。單向關聯用一個帶箭頭的實線表示，箭頭指向被關聯的對象，如圖9所示。這就是導航性（Navigatity）。

一個對象可以持有其它對象的數組或者集合。在UML中，通過放置多重性（multipicity）表達式在關聯線的末端來表示。多重性表達式可以是一個數字、一段范圍或者是它們的組合。多重性允許的表達式示例如下：

• 數字：精確的數量
• *或者0..*：表示0到多個
• 0..1：表示0或者1個，在Java中經常用一個空引用來實現
• 1..*：表示1到多個

關聯關系又分為依賴關聯、聚合關聯和組合關聯三種類型。

4）依賴關系

依賴（Dependency）關系是一種弱關聯關系。如果對象A用到對象B，但是和B的關系不是太明顯的時候，就可以把這種關系看作是依賴關系。如果對象A依賴于對象B，則 A “use a” B。比如駕駛員和汽車的關系，駕駛員使用汽車，二者之間就是依賴關系。

在UML類圖中，依賴關系用一個帶虛線的箭頭表示，由使用方指向被使用方，表示使用方對象持有被使用方對象的引用，如圖10所示。

依賴關系在Java中的具體代碼表現形式為B為A的構造器或方法中的局部變量、方法或構造器的參數、方法的返回值，或者A調用B的靜態方法。

下面我們用代碼清單1和代碼清單2所示的Java代碼來演示對象和對象之間的依賴關系。

代碼清單1所示的B類定義了一個成員變量?field1，一個普通方法?method1()?和一個靜態方法?method2()。

//代碼清單1 B.java public class B {public String field1; //成員變量public void method1() {System.println("在類B的方法1中");}public static void method2() { //靜態方法System.out.println("在類B的靜態方法2中");} }

代碼清單2所示的A類依賴于B類，在A類中定義了四個方法，分別演示四種依賴形式。

/* 代碼清單2 A.javaA依賴于B */public class A {public void method1() {//A依賴于B的第一種表現形式：B為A的局部變量B b = new B();b.method1();}public void method2() {//A依賴于B的第二種表現形式： 調用B的靜態方法B.method2();}public void method3(B b) {//A依賴于B的第三種表現形式：B作為A的方法參數String s = b.field1;}//A依賴于B的第四種表現形式：B作為A的方法的返回值public B method4() {return new B();} }

5）聚合關系與組合關系

聚合（Aggregation）是關聯關系的一種特例，它體現的是整體與部分的擁有關系，即 “has a” 的關系。此時整體與部分之間是可分離的，它們可以具有各自的生命周期，部分可以屬于多個整體對象，也可以為多個整體對象共享，所以聚合關系也常稱為共享關系。例如，公司部門與員工的關系，一個員工可以屬于多個部門，一個部門撤消了，員工可以轉到其它部門。

在UML圖中，聚合關系用空心菱形加實線箭頭表示，空心菱形在整體一方，箭頭指向部分一方，如圖11所示。

組合（Composition）也是關聯關系的一種特例，它同樣體現整體與部分間的包含關系，即 “contains a” 的關系。但此時整體與部分是不可分的，部分也不能給其它整體共享，作為整體的對象負責部分的對象的生命周期。這種關系比聚合更強，也稱為強聚合。如果A組合B，則A需要知道B的生存周期，即可能A負責生成或者釋放B，或者A通過某種途徑知道B的生成和釋放。

例如，人包含頭、軀干、四肢，它們的生命周期一致。當人出生時，頭、軀干、四肢同時誕生。當人死亡時，作為人體組成部分的頭、軀干、四肢同時死亡。

在UML圖中，組合關系用實心菱形加實線箭頭表示，實心菱形在整體一方，箭頭指向部分一方，如圖12所示。

在Java代碼形式上，聚合和組合關系中的部分對象是整體對象的一個成員變量。但是，在實際應用開發時，兩個對象之間的關系到底是聚合還是組合，有時候很難區別。在Java中，僅從類代碼本身是區分不了聚合和組合的。如果一定要區分，那么如果在刪除整體對象的時候，必須刪掉部分對象，那么就是組合關系，否則可能就是聚合關系。從業務角度上來看，如果作為整體的對象必須要部分對象的參與，才能完成自己的職責，那么二者之間就是組合關系，否則就是聚合關系。

例如，汽車與輪胎，汽車作為整體，輪胎作為部分。如果用在二手車銷售業務環境下，二者之間就是聚合關系。因為輪胎作為汽車的一個組成部分，它和汽車可以分別生產以后裝配起來使用，但汽車可以換新輪胎，輪胎也可以卸下來給其它汽車使用。如果用在駕駛系統業務環境上，汽車如果沒有輪胎，就無法完成行駛任務，二者之間就是一個組合關系。再比如網上書店業務中的訂單和訂單項之間的關系，如果訂單沒有訂單項，也就無法完成訂單的業務，所以二者之間是組合關系。而購物車和商品之間的關系，因為商品的生命周期并不被購物車控制，商品可以被多個購物車共享，因此，二者之間是聚合關系。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的【转】30分钟学会UML类图的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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