UML类图的6大关系

《小酌重构系列》已经完成了大约1/3了，在这些文章中，我使用了一些简单的类图来描述重构策略。在之后的文章中，我可能会借助稍微复杂一些的UML类图来介绍。但是在此之前，我觉得有必要先介绍一下UML类图中6大关系了。这6大关系分别是Inheritance(继承)、Implementation(实现)、Dependency(依赖)、Association(关联)、Aggretation(聚合)和Composition(组合)。在这6大关系中，依赖、关联、聚合和组合是比较容易混淆的，我也会讲解它们之间的区别。

UML类图简介

UML是Unified Modeling Language的缩写，翻译为中文是“统一建模语言”，它是面向对象软件的标准化建模语言。它是一个支持模型化和软件系统开发的图形化语言，为软件开发的所有阶段提供模型化和可视化支持，包括由需求分析到规格，到构造和配置。

不同组织不同软件对UML的种类划分是不同的，基本所有的UML的软件都包含了以下4大种类

1. 用例图
2. 类图
3. 活动图
4. 序列图

UML类图

UML类图用于展现了一组对象、接口、协作和它们之间的关系。类图描述的是一种静态关系，在系统的整个生命周期都是有效的，是面向对象系统的建模中最常见的图。

UML工具

市面上UML的工具软件非常多，每个人的口味不同，我就不多做介绍了，我最常用的UML工具是Visio。

当然作为一个.NET开发者，Ultimate版本的Visual Studio也提供了UML建模功能。

继承和实现

继承(Inheritance)

Inheritance表示一个类（接口）继承另一个类（接口）的功能和属性，用于描述父类（接口）和子类（接口）之间的关系。
继承描述了"is a kind of "关系，例如：Manger是Employee的一种，Manager继承了Employee的所有功能（例如：刷卡签到、执行工作）和属性（例如：员工姓名、入职时间）。

在UML中，继承使用实线空心箭头表示，空心箭头指向父类（接口）。

 

实现(Implementation)

Implementation表示类实现接口的功能。

在UML中，继承使用虚线空心箭头表示，空心箭头指向接口。

继承和实现的区别

虽然在C#中继承和实现都使用符号:来表示（java中使用extends表示继承，implements表示实现），但二者还是有些区别的。

1. 继承发生在“类和类”或“接口和接口”之间，例如：子类继承父类，子接口继承父接口。

子类继承父类：

public abstract class Animal
{		        
}
		
public class Bird : Animal
{		        

}

子接口继承父接口：

public interface ITransportation
{
    void Move();
}

public interface IVehicle : ITransportation
{
        
}

2. 实现发生在“类和接口”之间，例如：类实现某个接口的方法。

public interface IVehicle : ITransportation
{

}

public class Car : IVehicle
{
    public void Move()
    {
        Console.WriteLine("汽车跑起来...");
    }
}

3. 在C#中，多继承确切地说是多实现。

不像C++语言的语法，C#的类不能同时继承多个类。C#仅能继承一个类，但可以同时实现多个接口。
例如：ASP.NET MVC中的Controller类，继承了ControllerBase类，同时实现了IActionFilter, IAuthenticationFilter…等接口。

public abstract class Controller : ControllerBase, IActionFilter, IAuthenticationFilter, IAuthorizationFilter,
    IDisposable, IExceptionFilter, IResultFilter, IAsyncController, IAsyncManagerContainer
{
}

依赖、关联、聚合和组合

依赖(Dependency)

依赖关系是对象之间最基本的关系。
当一个对象（调用者）需要调用另外一个对象（被调用者）的方法去完成某些工作时，依赖关系就建立了。

在UML中，依赖关系使用虚线箭头表示，箭头指向被依赖的一方。

例如：在Web Service中，Client需要调用Service的操作，这就表示Client依赖于Service。

关联(Association)

Association表示多个对象之间的关联关系。
每个对象都有自己的生命周期，对象之间不存在从属关系。

在UML中，关联关系使用一条直线表示。

例如：Student和Teacher之间就属于”Association”，多个Student可以关联到一个Teacher，一个Student也可以关联到多个Teacher。
但是Teacher和Student之间没有“从属”或“包含”关系。

聚合(Aggregation)

Aggregation体现的是整体和部分之间的关系，即“has-a”关系。
整体和部分是可以分离的，即整体和部分都可以拥有各自的生命周期。

在UML中，聚合关系使用空心菱形箭头表示，箭头指向整体。

例如：一个Department拥有多个Employee，Department作为整体，Department中的Employee是Department的一部分。
Department和Employee都有自己的生命周期，当一个Department被撤销时，Employee可以转到其他Department或离职了。
Employee转到其他Department或离职时，Department仍然是存在的。

 

组合(Composition)

Composition体现的也是整体和部分之间的关系，即“is-a”关系。
组合关系是更为强力的聚合关系，整体和部分是不可以分离的。
整体的生命周期结束时，也意味着部分的生命周期结束。

在UML中，组合关系使用实心菱形箭头表示，箭头指向整体。

例如：一套房屋有多个房间，房间是房屋的一部分。房间的生命周期依赖于房屋的生命周期，当房屋被拆掉时，房间也就不存在了。

 

依赖、关联、聚合和组合的区别

依赖、关联、聚合和组合都可以泛指为”依赖关系”。
当对象之间构成Association、Aggregation或Composition关系时，也建立了对象之间的依赖关系。
它们表现的依赖关系强弱程度不同，这4种关系所表现的强弱程度依次为：Composite > Aggregation > Association > Dependency。

关联、聚合和组合是大家经常容易混淆的3种关系，这种关系最大的区别在于对象的生命周期。

1. 关联关系：每个对象都有自己的生命周期，对象之间不存在从属关系
2. 聚合关系：整体和部分是可以分离的，整体和部分都可以拥有各自的生命周期
3. 组合关系：整体和部分是不可以分离的，整体的生命周期结束时，也意味着部分的生命周期结束。

分清楚这些关系有必要吗？

今天有读者问到了一个问题：分清楚这些符号有必要吗？
我的回答是：因团队而异，这取决于团队沟通和交流的方式，也取决于团队成员的能力。
UML是一种沟通语言，你可以通过它模糊地表达一段内容，你也可以准确地描述这些内容，只要团队的其他成员能够领会你的意思。
沟通是以结果为向导的，你大可不必拘泥于沟通的方式，但在沟通过程中准确有效地表达尤其重要，这里的“准确”不是指准确地使用UML符号，而是指他人能准确地领会你所表达的内容。

我个人觉得：在涉及到系统中关键的模型时，用确切的符号来表达关系仍然是比较重要的。
例如：在一个采购系统中，拥有采购申请 → 采购订单这样一个流程。采购申请由用户选择商品、供应商后创建；采购订单由审核过的采购申请生成。
这里存在3对关系：
1. 采购申请和采购申请明细的关系
2. 采购订单和采购订单明细关系
3. 采购申请和采购订单之间的关系

从业务上看，1、2是一种组合关系，3是一种关联关系。如果笼统地将1、2、3理解为依赖关系，可能会产生一些问题。
在设计过程中，如果我们正确地描述了这3对关系，那么在删除单据时，可根据确切的关系归纳出以下行为：

1. 删除采购申请时，采购申请明同时被删除（因为它们是组合关系）
2. 删除采购订单时，采购订单明细同时被删除（因为它们是组合关系）
3. 删除采购订单时，不影响采购申请（因为它们是关联关系）

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