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统一建模语言(Unified Modeling Language,UML) 是用来设计软件的可视化建模语言。它的特点是简单、统一、图形化、能表达软件设计中的动态与静态信息。
UML 从目标系统的不同角度出发,定义了用例图、类图、对象图、状态图、活动图、时序图、协作图、构件图、部署图等 9 种图。
1、类图概念
类图(Class diagram)是显示了模型的静态结构,特别是模型中存在的类、类的内部结构以及它们与其他类的关系等。类图不显示暂时性的信息。类图是面向对象建模的主要组成部分。
2、类图的作用
- 在软件工程中,类图是一种静态的结构图,描述了系统的
类的集合
,类的属性
和类之间的关系
,可以简化人们对系统的理解 - 类图是
系统分析
和设计阶段
的重要产物,是系统编码
和测试
的重要模型
3、类图表示法
3.1、类的表示方法
- 在UML类图中,类使用包含
类名
、属性(field)
** 和**方法(method)
且带有分割线的矩形来表示,比如下图表示一个Employee类,它包含name,age和address这3个属性,以及work()方法。
- 属性/方法名称前加号和减号表示了这个属性/方法的可见性,UML类图中表示可见性的符号有三种:
- +:表示public
- -:表示private
- #:表示protected
- 属性的完整表示方式是:可见性 名称 : 类型 [= 缺省值]
- 方法的完整表示方式是:可见性 名称(参数列表)[ : 返回类型]
中括号里面的内容是可选的,也有将类型放在变量名前面,返回值放在方法名前面的
3.2、类与类之间关系的表示方法
3.2.1、关联关系
- 关联关系是对象之间的一种
引用关系
,用于表示一类对象与另一类对象之间的联系,如老师和学生、师傅和徒弟、丈夫和妻子等。关联关系是类与类之间最常用的一种关系,分为一般关联关系、聚合关系和组合关系。 - 我们先介绍一般关联。关联又可以分为单向关联,双向关联,自关联
- 单向关联:
在UMI类图中单向关联用一个带箭头的实线
表示。上图表示每个顾客都有一个地址,这通过让Customer类持有一个类型为Address的成员变量类实现。
- 双向关联:
从上图中我们很容易看出,所谓的双向关联就是双方各自持有对方类型的成员变量。
在UMI类图中,双向关联用一个不带箭头的直线表示。上图中在Customer类中维护一个ListProduct>,表示一个顾客可以购买多个商品;在Product类中维护一个customer类型的成员变量表示这个产品被哪个顾客所购买。
- 自关联
自关联在UMI类图中用一个带有箭头且指向自身的线表示。上图的意思就是Node类包含类型为Node的成员变量,也就是"自己包含自己
3.2.2、聚合关系
- 聚合关系是关联关系的一种,是
强关联关系
,是整体和部分之间的关系。聚合关系也是通过成员对象来实现的,其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而独立存在
。 - 例如,学校与老师的关系,学校包含老师,但如果学校停办了,老师依然存在在UML 类图中,聚合关系可以用
带空心菱形
的实线来表示,菱形指向整体。下图所示是大学和教师的关系图:
3.2.3、组合关系
- 组合表示类之间的整体与部分的关系,但它是一种
更强烈的聚合关系
- 在组合关系中,整体对象可以控制部分对象的生命周期,
一旦整体对象不存在,部分对象也将不存在
,部分对象不能脱离整体对象而存在。例如,头和嘴的关系,没有了头,嘴也就不存在了。 - 在 UML 类图中,组合关系用
带实心菱形
的实线来表示,菱形指向整体。下图所示是头和嘴的关系图:
3.2.4、依赖关系
- 依赖关系是一种使用关系,它是对象之间
耦合度最弱
的一种关联方式,是临时性的关联
。在代码中,某个类的方法通过局部变量、方法的参数或者对静态方法的调用来访问另一个类(被依赖类)中的某些方法
来完成一些职责。 - 在UML 类图中,依赖关系使用
带箭头的虚线
来表示,箭头从使用类指向被依赖的类
。下图所示是司机和汽车的关系图,司机驾驶汽车:
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3.2.5、继承关系
- 继承关系是对象之间
耦合度最大
的一种关系,表示一般与特殊的关系,是父类与子类之间的关系,是一种继承关系。 - 在UML类图中,泛化关系用
带空心三角箭头的实线
来表示,箭头从子类指向父类。在代码实现时,使用面向对象的继承机制来实现泛化关系。例如,Student 类和 Teacher 类都是 Person 类的子类,其类图如下图所示:
3.2.6、实现关系
- 实现关系是接口与实现类之间的关系。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所有的抽象操作。
- 在 UML 类图中,实现关系使用
带空心三角箭头的虚线
来表示,箭头从实现类指向接口。例如,汽车和船实现了交通工具,如下图所示