Java中的组合、聚合和关联关系

Myth丶恋晨 2024-04-18 15:53 54阅读 0赞

## 1.介绍 ##

对象之间在现实生活和编程中都有关系。有时很难理解或实现这些关系。 在本教程中，我们将重点介绍 `Java` 的三种关系类型，这些关系有时很容易混合：组合、聚合和关联。

## 2.组合 ##

组成是一种`"belong-to"`的关系类型。这意味着其中一个对象是逻辑上较大的结构，其中包含另一个对象。  
换句话说，它是其他对象的一部分或成员。 或者，我们通常称之为`"has-a"`关系（而不是`"is-a"`关系，即继承关系）。  
例如，房间属于建筑物，换句话说，建筑物里有一个房间。因此，基本上，无论是称之为`"belong-to"`还是`"has-a"`只是一个观点的问题。  
组合是一种强烈的`"has-a"`关系，因为包含对象拥有它。因此，对象的生命周期是绑定的。  
这意味着，如果我们销毁所有者对象，其成员也将销毁它。例如，在上一个示例中，房间会因建筑物而被摧毁。  
请注意，这并不意味着，没有其任何部分，包含对象就无法存在。例如，我们可以拆掉建筑物内的所有墙壁，  
从而摧毁房间。但是这栋建筑仍然存在。 就基数而言，容器可以具有我们想要的尽可能多的部件。  
但是，所有部件都需要有一个容器。

### 2.1 UML ###

在 UML 中，我们使用以下符号表示组合：

![图0001][0001]

请注意，菱形位于包含对象处，是线的基础，而不是箭头。为了清楚起见，我们经常也画箭头：

![图0002][0002]

因此，我们可以将此 UML 构造用于Building-Room的示例：

![图0003][0003]

### 2.2 源码 ###

在 Java 中，我们可以使用非静态内部类对此进行建模：

class Building { 
        class Room { }   
    }

或者，我们也可以在方法体中声明该类。不管它是命名类、匿名类还是 `lambda`：

class Building { 
        Room createAnonymousRoom() { 
            return new Room() { 
                @Override
                void doInRoom() { }
            };
        }
     
        Room createInlineRoom() { 
            class InlineRoom implements Room { 
                @Override
                void doInRoom() { }
            }
            return new InlineRoom();
        }
         
        Room createLambdaRoom() { 
            return () -> { };
        }
     
        interface Room { 
            void doInRoom();
        }
    }

请注意，这一点至关重要，我们的内部类应该是非静态的，因为它将其所有实例绑定到包含类。

通常，包含对象想要访问其成员。因此，我们应该存储它们的引用：

class Building { 
        List<Room> rooms;
        class Room { }   
    }

请注意，所有内部类对象都存储对其包含对象的隐式引用。因此，我们不需要手动存储它来访问它：

class Building { 
        String address;
         
        class Room { 
            String getBuildingAddress() { 
                return Building.this.address;
            }   
        }   
    }

## 3.聚合 ##

聚合也是一种`"has-a"`关系。它与组合的区别是：它不涉及拥有。  
因此，对象的生命周期没有绑定：每个对象的生命周期可以彼此独立存在。  
例如，汽车及其车轮。我们可以摘下轮子，它们仍然存在。我们可以安装其他（预先存在的）车轮，  
或安装这些到另一辆车，一切都会工作得很好。 当然，没有轮子或分离的车轮的汽车不会像有轮子的汽车那样有用。  
但这就是为什么这种关系首先存在：组装零件到一个更大的结构，这是能够比它的零件更多的东西。  
由于聚合不涉及拥有，因此成员不需要仅绑定到一个容器。例如，三角形由线段组成。但三角形可以共享段作为它们的边。

### 3.1 UML ###

聚合与组合非常相似。唯一的逻辑区别是聚合是较弱的关系。 因此，`UML` 表示也非常相似。唯一的区别是菱形块是空的：

![图4][4]

对于汽车和车轮，那么，我们会做：

![图5][5]

### 3.2 源码 ###

在 `Java` 中，我们可以使用普通旧引用对聚合建模：

class Wheel { }
     
    class Car { 
        List<Wheel> wheels;
    }

成员可以是任何类型的类，非静态内部类除外。

在上面的代码段中，两个类都有各自的源文件。但是，我们也可以使用静态内部类：

class Car { 
        List<Wheel> wheels;
        static class Wheel { }
    }

请注意，`Java` 将仅在非静态内部类中创建隐式引用。因此，我们必须在需要的地方手动维护关系：

class Wheel { 
        Car car;
    }
     
    class Car { 
        List<Wheel> wheels;
    }

## 4.关联 ##

关联是三者之间最弱的关系。它不是`"has-a"`关系，没有一个对象是另一个对象的部分或成员。

关联仅意味着对象"知道"彼此。例如，母亲和她的孩子。

### 4.1 UML ###

在 `UML` 中，我们可以使用箭头标记关联：

![图6][6]

如果关联是双向的，我们可以使用两个箭头，一个两端带有箭头的箭头，或者一条没有任何箭头的线：

![图7][7]

我们可以在 `UML` 中代表母亲和她的孩子，然后：

![图8][8]

### 源码 ###

在 `Java`中，我们可以像对聚合一样对关联建模：

class Child { }
     
    class Mother { 
        List<Child> children;
    }

但是，等等，我们如何判断引用是否意味着聚合或关联？  
嗯，我们不能。只有逻辑上的区别：其中一个对象是否是另一个对象的一部分。

此外，我们必须在两端手动维护引用，就像使用聚合一样：

class Child { 
        Mother mother;
    }
     
    class Mother { 
        List<Child> children;
    }

## 5.UML 侧记 ##

为了清楚起见，有时我们希望在 `UML` 关系图上定义关系的基数。  
我们可以通过将其写入箭头的末端来执行此操作：

![图9][9]

请注意，将零写成基数没有意义，因为它表示没有关系。唯一的例外是，当我们想要使用范围来指示可选关系时：

![图10][10]

另请注意，由于在组合中正好有一个所有者，所以我们在图表上没有指明它。

## 6.一个复杂的例子 ##

让我们看一个（小）更复杂的例子！我们将为一所具有多个院系的大学建模。教授们在各个院系工作，他们互相也是朋友。  
我们关闭大学后，这些院系会存在吗？当然不是，所以这是一个组合。 但是教授们仍然存在（希望如此）。我们必须决定哪个更合乎逻辑：  
我们是否把教授当作院系的一部分。或者：他们是否是部门的成员？是的，是的。因此，它是一个聚合。除此之外，教授可以在多个部门工作。  
教授之间的关系是关联性的，因为说教授是另一个教授的一部分是毫无意义的。 因此，我们可以使用以下 UML 关系图对此示例进行建模：

![在这里插入图片描述][20190821155611217.png]

代码如下所示：

class University { 
        List<Department> department;   
    }
     
    class Department { 
        List<Professor> professors;
    }
     
    class Professor { 
        List<Department> department;
        List<Professor> friends;
    }

请注意，如果我们依赖于术语`"has-a"、"belong-to"、"member-of"和"part-of"`等，我们可以很容易地识别对象之间的关系。

## 7.结论 ##

在本文中，我们看到了组合、聚合和关联的属性和表示形式。我们还在 `UML` 和 `Java` 中看到了如何对这些关系建模。

与往常一样，这些示例可在 [GitHub][] 上找到。

> 原文链接:：https://www.baeldung.com/java-composition-aggregation-association  
> 作 者：Attila Fejér  
> 译 者：lee

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTI5MzQzMjU_size_16_color_FFFFFF_t_70]

[0001]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/18/7a06b121ba9348e4b4b73d8b792557a9.png
[0002]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/18/7968f9abb42f4d20b590c2c96dafc793.png
[0003]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/18/df8bf29033b941e7b7a1ec41dbb22957.png
[4]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/18/3e0c3d7124a740fead9898cd43b36b84.png
[5]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/18/3ee8e1bd24f342fe83d1235e50ac5edd.png
[6]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/18/407ab62b59dd4a0d9569b63646c13c94.png
[7]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/18/af4e089c4b324ac083a190d91ab99d13.png
[8]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/18/5e8ebe6fc86444f5b197de7d2c59b7aa.png
[9]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/18/b1859a64e7c44331b4d8ad0bafa7e85d.png
[10]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/18/3c7e75f9e1cf4373b939321b766d3a8a.png
[20190821155611217.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/18/40a444e4ec3442468995ca13eeca9200.png
[GitHub]: https://github.com/eugenp/tutorials/tree/master/core-java-modules/core-java-lang-oop-2
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