《读懂设计模式中的UML类图 》

类的UML图示

  类图用于描述系统中所包含的类以及它们之间的相互关系,帮助人们简化对系统的理解,它是系统分析和设计阶段的重要产物,也是系统编码和测试的重要模型依据。
  在UML中,类使用包含类名、属性和操作且带有分隔线的长方形来表示,如定义一个Employee类,它包含属性name、age和email,以及操作modifyInfo(),在UML类图中该类如图1所示:
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UML规定属性的表示方式为:可见性 名称:类型 [ = 缺省值 ]
其中:

  • “可见性”表示该属性对于类外的元素而言是否可见,包括公有(public)、私有(private)和受保护(protected)三种,在类图中分别用符号+、-和#表示

  由于在Java语言中允许出现内部类,因此可能会出现包含四个部分的类图,如图3所示:
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类与类之间的关系

线条类型 对应关系
普通单向箭头 单向关联 包含
直线 双向关联
带空心菱形的直线 聚合
带实心菱形的直线 组合
用带箭头的虚线 依赖
带空心三角形的直线 泛化关系
带空心三角形的虚线 接口与实现

单向关联

  通常将一个类的对象作为另一个类的成员变量,如在一个登录界面类LoginForm中包含一个JButton类型的注册按钮loginButton,它们之间可以表示为关联关系,代码实现时可以在LoginForm中定义一个名为loginButton的属性对象,
其类型为JButton。如图所示:
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对应代码段:

public class LoginForm {
private JButton loginButton; //定义为成员变量
……
} 
public class JButton {
    ……
}

双向关联

   默认情况下,关联是双向的。例如:顾客(Customer)购买商品(Product)并拥有商品,反之,卖出的商品总有某个顾客与之相关联。因此,Customer类和Product类之间具有双向关联关系。
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对应代码:

public class Customer {
private Product[] products;
……
}

public class Product {
private Customer customer;
……
}

自关联

  在系统中可能会存在一些类的属性对象类型为该类本身,这种特殊的关联关系称为自关联。例如:一个节点类(Node)的成员又是节点Node类型的对象。
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对应代码:

public class Node {
private Node subNode;
……
}

聚合关系

   聚合(Aggregation)关系表示整体与部分的关系。在聚合关系中,成员对象是整体对象的一部分,但是成员对象可以脱离整体对象独立存在。在UML中,聚合关系用带空心菱形的直线表示。例如:汽车发动机(Engine)是汽车(Car)的组成部分,但是汽车发动机可以独立存在,因此,汽车和发动机是聚合关系,如图6所示:
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  在代码实现聚合关系时,成员对象通常作为构造方法、Setter方法或业务方法的参数注入到整体对象中,图6对应的Java代码片段如下:

public class Car {
	private Engine engine; 
    //构造注入
	public Car(Engine engine) {
		this.engine = engine;
	}
    
    //设值注入
public void setEngine(Engine engine) {
    this.engine = engine;
}
}
 
public class Engine {

}

组合关系

   组合(Composition)关系也表示类之间整体和部分的关系,但是在组合关系中整体对象可以控制成员对象的生命周期,一旦整体对象不存在,成员对象也将不存在,成员对象与整体对象之间具有同生共死的关系在UML中,组合关系用带实心菱形的直线表示。例如:人的头(Head)与嘴巴(Mouth),嘴巴是头的组成部分之一,而且如果头没了,嘴巴也就没了,因此头和嘴巴是组合关系,如图7所示:
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在代码实现组合关系时,通常在整体类的构造方法中直接实例化成员类,图7对应的Java代码片段如下:

public class Head {
	private Mouth mouth; 
	public Head() {
		mouth = new Mouth(); //实例化成员类
	}
}
 
public class Mouth {
}

依赖关系

  大多数情况下,依赖关系体现在某个类的方法使用另一个类的对象作为参数。在UML中,依赖关系用带箭头的虚线表示,由依赖的一方指向被依赖的一方。例如:驾驶员开车,在Driver类的drive()方法中将Car类型的对象car作为一个参数传递,以便在drive()方法中能够调用car的move()方法,且驾驶员的drive()方法依赖车的move()方法,因此类Driver依赖类Car,如图1所示:
           在这里插入图片描述
   在系统实施阶段,依赖关系通常通过三种方式来实现,第一种也是最常用的一种方式是如图1所示的将一个类的对象作为另一个类中方法的参数,第二种方式是在一个类的方法中将另一个类的对象作为其局部变量,第三种方式是在一个类的方法中调用另一个类的静态方法。图1对应的Java代码片段如下:

public class Driver {
	public void drive(Car car) {
		car.move();
	}

}
 
public class Car {
	public void move() {
		......
	}
}

泛化关系

   泛化(Generalization)关系也就是继承关系,用于描述父类与子类之间的关系,父类又称作基类或超类,子类又称作派生类。在UML中,泛化关系用带空心三角形的直线来表示。在代码实现时,我们使用面向对象的继承机制来实现泛化关系,如在Java语言中使用extends关键字、在C++/C#中使用冒号“:”来实现。例如:Student类和Teacher类都是Person类的子类,Student类和Teacher类继承了Person类的属性和方法,Person类的属性包含姓名(name)和年龄(age),每一个Student和Teacher也都具有这两个属性,另外Student类增加了属性学号(studentNo),Teacher类增加了属性教师编号(teacherNo),Person类的方法包括行走move()和说话say(),Student类和Teacher类继承了这两个方法,而且Student类还新增方法study(),Teacher类还新增方法teach()。如图2所示:
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图2对应的Java代码片段如下:

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//父类
public class Person {
protected String name;
protected int age; 
public void move() {

}
  public void say() {
 }
}
 
//子类
public class Student extends Person {
private String studentNo;

public void study() {

    }
}
 
//子类
public class Teacher extends Person {
private String teacherNo; 
public void teach() {

    }
}

接口与实现关系

   接口之间也可以有与类之间关系类似的继承关系和依赖关系,但是接口和类之间还存在一种实现(Realization)关系,在这种关系中,类实现了接口,类中的操作实现了接口中所声明的操作。在UML中,类与接口之间的实现关系用带空心三角形的虚线来表示。例如:定义了一个交通工具接口Vehicle,包含一个抽象操作move(),在类Ship和类Car中都实现了该move()操作,不过具体的实现细节将会不一样,如图4所示:
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代码:

public interface Vehicle {
public void move();
} 
public class Ship implements Vehicle {
public void move() {

    }
} 
public class Car implements Vehicle {
public void move() {

    }
}


  
  
  

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