UML类图
Author: Ying ZHANG
Status: 草稿
1 类的UML图示
在UML中，类使用包含类名、字段和方法且带有分隔线的长方形来表示，如定义一个Employee类，它包含字段name、age和email，以及方法modifyInfo()，在UML类图中该类如下图所示：
public class Employee {
private String name;
private int age;
private String email;
public void modifyInfo() {
......
}
}在UML类图中，类一般由三部分组成
1.1 类名
每个类都必须有一个名字，类名是一个字符串。
1.2 字段
UML规定字段的表示方式为：
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public（+）、private（-）和protected（#）三种。
- “名称”表示字段名，用一个字符串表示。
- “类型”表示字段的数据类型，可以是基本数据类型，也可以是用户自定义类型。
- “缺省值”是一个可选项，即属性的初始值。
1.3 方法
UML规定方法的表示方式为：
可见性 名称(参数列表) [ : 返回类型]
其中：
- “可见性”的定义与属性的可见性定义相同。
- “名称”即方法名，用一个字符串表示。
- “参数列表”表示方法的参数，其语法与属性的定义相似，参数个数是任意的，多个参数之间用逗号“，”隔开。
- “返回类型”是一个可选项，表示方法的返回值类型
2 类与类之间的关系
在软件系统中，类并不是孤立存在的，类与类之间存在各种关系，对于不同类型的关系，UML提供了不同的表示方式。
2.1 依赖关系
依赖(Dependency)关系是一种使用关系，特定事物的改变有可能会影响到使用该事物的其他事物，在需要表示一个事物使用另一个事物时使用依赖关系。而这种使用关系是具有偶然性的、临时性的、非常弱的。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。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。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：
public class Driver {
public void drive(Car car) {
car.move();
}
……
}
public class Car {
public void move() {
......
}
……
}2.2 关联关系
关联(Association)关系是类与类之间最常用的一种关系，它是一种结构化关系。关联关系是两个类、或者类与接口之间语义级别的一种强依赖关系，这种关系比依赖更强、不存在依赖关系的偶然性、关系也不是临时性的，一般是长期性的，而且双方的关系一般是平等的、关联可以是单向、双向的；表现在代码层面，为被关联类B以类属性的形式出现在关联类A中，也可能是关联类A引用了一个类型为被关联类B的全局变量。在UML类图中，用实线连接有关联关系的对象所对应的类，在使用类图表示关联关系时可以在关联线上标注角色名，一般使用一个表示两者之间关系的动词或者名词表示角色名。
public class LoginForm {
private JButton loginButton; // 定义为成员变量
……
}
public class JButton {
……
}单向关联
类的关联关系也可以是单向的，单向关联用带箭头的实线表示。例如：顾客(Customer)拥有地址(Address)，则Customer类与Address类具有单向关联关系，如图所示：
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，如图所示：
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，如图所示：
多重性关联
多重性关联关系又称为重数性(Multiplicity)关联关系，表示两个关联对象在数量上的对应关系。在UML中，对象之间的多重性可以直接在关联直线上用一个数字或一个数字范围表示。
2.3 聚合关系（关联关系的一种特例）
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。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。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，如图所示：
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 {
……
}2.4 组合关系（关联关系的一种特例）
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。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。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，如图所示：
public class Head {
private Mouth mouth;
public Head() {
mouth = new Mouth(); //实例化成员类
}
……
}
public class Mouth {
……
}2.5 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。
//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() {
……
}
}2.6 接口实现关系
在很多面向对象语言中都引入了接口的概念，如Java、C#等，在接口中，通常没有属性，而且所有的操作都是抽象的，只有操作的声明，没有操作的实现。UML中用与类的表示法类似的方式表示接口
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，如图所示：
public interface Vehicle {
public void move();
}
public class Ship implements Vehicle {
public void move() {
……
}
}
public class Car implements Vehicle {
public void move() {
……
}
}3 各种关系区别
3.1 聚合、组合与关联
- 聚合与组合都是一种关联关系，只是额外具有整体-部分的语义，表现在代码层面，和关联关系是一致的，只能从语义级别来区分。
- 部件的生命周期不同
聚合关系中，整件不会拥有部件的生命周期，所以整件删除时，部件不会被删除。再者，多个整件可以共享同一个部件。
组合关系中，整件拥有部件的生命周期，所以整件删除时，部件一定会跟着删除。而且，多个整件不可以同时间共享同一个部件。
- 聚合关系是“has-a”关系，组合关系是“contains-a”关系。
3.1 关联、依赖、聚合、组合
这几种关系都是语义级别的，所以从代码层面并不能完全区分各种关系；但总的来说，几种关系所表现的强弱程度依次为：组合>聚合>关联>依赖。
参考资料
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