《读懂设计模式中的UML类图》

淡淡的烟草味﹌ 2022-03-02 05:18 314阅读 0赞

### 《 UML类图 学习笔记》 ###

*  类的UML图示
 *  类与类之间的关系
 *   *  单向关联
     *  双向关联
     *  自关联
     *  聚合关系
     *  组合关系
     *  依赖关系
     *  泛化关系
     *  接口与实现关系

# 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：  
                    ![在这里插入图片描述][2019031919442390.png]  
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：  
                 ![在这里插入图片描述][20190319195026247.png]

# 类与类之间的关系 #

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

## 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：  
        ![在这里插入图片描述][20190319195426434.png]  
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。  
        ![在这里插入图片描述][20190319195733669.png]  
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。  
                ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MTI2MjQ1Mw_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
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：  
        ![在这里插入图片描述][20190319200119806.png]  
  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：  
        ![在这里插入图片描述][20190319200339444.png]  
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][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MTI2MjQ1Mw_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
   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：  
         ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MTI2MjQ1Mw_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]  
图2对应的Java代码片段如下：

//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：  
            ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MTI2MjQ1Mw_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]  
代码：

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

[2019031919442390.png]: /images/20220302/3d01381d82d0460596745a3735ff77f4.png
[20190319195026247.png]: /images/20220302/b4b803cfed2a428b81d02a6ebbd68fb6.png
[20190319195426434.png]: /images/20220302/e7c5956b78e848c59aaf3f37599b62dc.png
[20190319195733669.png]: /images/20220302/ff294cc9ef9349609ebd667592b8eaff.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MTI2MjQ1Mw_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20220302/e534fb6810174e92a5ea57ff20328715.png
[20190319200119806.png]: /images/20220302/b96ba51299ca47e08477e294b502cb80.png
[20190319200339444.png]: /images/20220302/825d6906e92944628f878b4e447d36c1.png
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