软件设计模式--UML和类图

1、为什么要使用UML?

       UML为统一建模语言(Unified Modeling Language),UML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。在我们学习软件设计模式的过程中需要用的UML中的类图进行辅助理解学习,并且主要用到的类图是静态信息。在现在主流的编译器idea中有制作UML类图的插件–PlantUML Integration,在之后的学习中我们将使用Java语言以及上述软件进行相应的代码编写以加深对二十三中设计模式的理解。

2、什么是类图?

       类图(Class diagram)显示了模型的静态结构,特别是模型中存在的类、类内部结构以及它们与其他类的关系等。

注意: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。

3、类图的作用

(1)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,可以简化了人们对系统的理解;
(2)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。

4、类图表示法

4.1、类的表示方式

       在UML类图中,类使用包含类名、属性和方法且带有分割线的矩形来表示。
       类图
       这张图为class a,包含3个变量,其中绿色代表public、红色代表private、黄色代表protected,而相应的实心颜色图标代表public、private、protected的方法。在UML中分别代表的符号为(+、-、#)。这是类图的基本的结构。

4.2、类与类之间关系的表示方式

       4.2.1、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,比如老师和学生等。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。关联又可以分为单向关联、双向关联、自关联。接下来为一般关联关系。

       4.2.1.1、一般关联关系

              1°单向关联

      单向关联
在UML类图中单向关联用一个带箭头的实线表示。上图表示每一个student都有一个id,这通过student类带有一个int类型的成员变量来实现。

              2°双向关联

       双向关联
从上图得知,双向关联就是双方各自持有对方类型的成员变量。在UML类图中,双向关联用一个不带箭头的直线表示。上图中在school中public了一个List<student>,表示一个学校可以有多个学生;在student类中public了一个school类型的成员变量表示这个学生所在学校。

              3°自关联

       自关联

自关联在UML类图中用一个带有箭头且指向自身的线表示。上图的意思是Node类中包含类型为Node的成员变量。

4.2.1.2、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。

聚合关系通过成员对象来实现,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队形而独立存在。比如学校与老师,如果学校停办,而老师依然存在,可以选择去别的学校。

在UMl图中,聚合关系可以用带空心的菱形的实线来表示,菱形指向整体。

       聚合关系

4.2.1.3、组合关系

组合表示类之间的整体与部分关系,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,部分对象也不存在,部分对象不能狗脱离整体对象而存在。比如头和眼睛。

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。
       组合关系

4.2.1.4、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。
       依赖关系
上图表示司机和汽车的关系。

4.2.1.5、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。

在UML类图中,继承关系(泛化关系)用带空心的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继承关系。

例如人类包括学生和老师。

继承关系

4.2.1.6、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。比如出行的方式。

实现关系

小结:耦合性最低的是依赖关系,耦合性最高的是继承关系。

       那么下一篇我将开始学习6种软件设计原则。大家有什么问题可以指出,一起讨论。

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