UML类图基本图示法

这篇文章其实是一篇笔者用于整理UML类图基本知识的阅读笔记，本文的内容在《大话设计模式》的1.11章节可以找到，笔者按照自己的理解进行了组织提炼，方便自己以后查阅。当然这些只是基础中的基础，如果希望对所有UML图有更多了解，推荐访问此站点(前方英文网站预警)：点我访问uml-diagrams

一、概述

UML类图是在面向对象的程序设计中，用来直观描述类与类之间、类与接口之间的关系的图，在面向对象软件的设计与搭建阶段起着关键作用。下图为一幅示例UML类图，其展示了UML类图中的基本图示。

UML类图示例

二、类与接口的表示方法

在类图示例中，总共有两种主体：类和接口。在UML类图中，有固定的类和接口的表达方式，如下图所示：

三、类与类、类与接口之间的关系

基本的关系总共有六种：继承、实现接口、关联、聚合、复合、依赖。UML类图通过使用不同的连接线对这6种关系进行区分。

不同关系的连接线样式

1、继承关系

类A继承类B，意思是说类B是类A的更高一层抽象，此时它们的关系可以通过继承关系表示。就如同鸟和动物的关系，动物是鸟的更高一层抽象，此时我们说鸟继承自动物，于是可以如下表示：

实装到代码即会是如下形式：

class Animal
{
}class Bird : Animal //鸟继承动物
{
}

2、接口实现关系

类A中实现了接口B中的所有方法，我们称类A与B为接口实现关系。以大雁类和飞翔接口为例，因为并不是所有鸟类都会飞，所以飞翔被抽象成接口，只有会飞的鸟才需要实现它，因此大雁类需要实现飞翔这个接口，它们就是接口实现关系，如下图所示：

实装到代码即会是如下形式：

interface IFly //飞翔接口
{void Fly();
}class WideGoose : IFly //大雁实现飞翔接口，当然还继承了鸟类，此处未表示
{
}

3、关联关系

当类A需要从类B那得到信息或者调用类B的的方法时，我们称类A与类B为关联关系。比如企鹅迁徙时需要得知气候信息，故企鹅类与气候类会有关联关系，如下图所示：

实装到代码就是这个样子：

class Penguin : Bird
{
privateClimate climate; //引用了气候对象，但是并没有实例化，实例会从外部传入
}

4、聚合关系

当类A由多个类B聚合而成，我们称它们满足聚合关系。以大雁类和雁群类为例，雁群由多只大雁组成，这就是聚合。“聚合是一种弱的拥有‘关系’，体现就是A对象可以包含B对象，但B对象不是A对象的一部分”——《设计模式解析》(第二版)。同样以大雁举例，大雁不会因为离开雁群就不能独自存在下去，即大雁可以脱离雁群独立存在，不会因为雁群的解散就死亡，这就是雁群对于大雁的弱的拥有关系。这与后面的“复合关系”是形成鲜明对比的，聚合关系如下图所示：

实装到代码是这个样子：

class WideGooseAggregate
{ 
//大雁数组对象，注意并不是在雁群类中进行大雁的实例化，因为雁群解散(即销毁雁群实例)时，大雁不应该跟着死亡(即大雁实例们不应该被销毁)
privateWideGoose[] arraryWideGoose;
}

5、复合关系

复合关系可以看成聚合关系的加强版。“复合时一种强的‘拥有’关系，体现了严格的部分和整体的关系，部分和整体的生命周期一样”——《设计模式解析》(第二版) 。拿鸟和翅膀的关系举例，鸟和翅膀的生命周期是相同的(鸟死了，翅膀也会失去生命力)，所以鸟和翅膀是复合关系，同时一只鸟具有两只翅膀，这也可以通过在复合连接线两端添加被称为“基数”的数字表现出来，如下图所示：

实装到代码就是这个样子：

class Bird
{//鸟有两只翅膀
privateWing LeftWing;
privateWing RightWing;//在鸟Bird类中，初始化时，同时实例化翅膀，这样鸟死掉时(鸟实例销毁)，翅膀也会跟着死掉(翅膀实例也销毁)
publicBird(){LeftWing = new Wing();RightWing = new Wing();}
}

6、依赖关系

“动物几大特征，比如有新陈代谢，能繁殖。而动物要有生命力，需要氧气、水以及食物等。也就是说，动物依赖于氧气和水。它们之间是依赖关系(Dependency)”——《大话设计模式》。一般来说，当类A关联类B，类B的引用一般会在类A中作为全局变量出现；而类A依赖类B，类B一般会在类A的方法中作为形参出现。依赖关系如下图所示：

表现为代码，就是下面这个样子：

//注意动物是抽象类
abstract class Animal
{//空气类和水类作为形参出现
publicMetabolism(Oxygen oxygen, Water water) {}
}