看懂 UML 类图
从一个示例开始
请看以下这个类图,类之间的关系是我们需要关注的:
- 车的类图结构为<<abstract>>,表示车是一个抽象类;
- 它有两个继承类:小汽车和自行车;它们之间的关系为实现关系,使用带空心箭头的虚线表示;
- 小汽车为与 SUV 之间也是继承关系,它们之间的关系为泛化关系,使用带空心箭头的实线表示;
- 小汽车与发动机之间是组合关系,使用带实心箭头的实线表示;
- 学生与班级之间是聚合关系,使用带空心箭头的实线表示;
- 学生与身份证之间为关联关系,使用一根实线表示;
- 学生上学需要用到自行车,与自行车是一种依赖关系,使用带箭头的虚线表示。
下面详细介绍这六种关系。
类之间的关系
泛化关系 (generalization)
类的继承结构表现在 UML 中为:泛化 (generalize) 与实现 (realize)。
继承关系为 is-a(..是..)的关系,两个对象之间如果可以用 is-a 来表示,就是继承关系。
eg:自行车是车、猫是动物。
泛化关系用一条带空心箭头的直接表示,如下图表示(A 继承自 B):
eg:汽车在现实中有实现,可用汽车定义具体的对象;汽车与 SUV 之间为泛化关系:
注:最终代码中,泛化关系表现为继承非抽象类。
实现关系 (realize)
实现关系用一条带空心箭头的虚线表示。
eg:”车”为一个抽象概念,在现实中并无法直接用来定义对象,只有指明具体的子类(汽车还是自行车),才可以用来定义对象(”车”这个类在 C++ 中用抽象类表示,在 Java 中有接口这个概念,更容易理解)。
注:最终代码中,实现关系表现为继承抽象类。
聚合关系 (aggregation)
聚合关系用一条带空心菱形箭头的直线表示,如下图表示 A 聚合到 B 上,或者说 B 由 A 组成:
聚合关系用于表示实体对象之间的关系,表示整体由部分构成的语义,例如一个部门由多个员工组成。
与组合关系不同的是,整体和部分不是强依赖的,即使整体不存在了,部分仍然存在。例如,部门撤销了,人员不会消失,他们依然存在。
组合关系 (composition)
组合关系用一条带实心菱形箭头直线表示,如下图表示 A 组成 B,或者 B 由 A 组成:
与聚合关系一样,组合关系同样表示整体由部分构成的语义,比如公司由多个部门组成。
但组合关系是一种强依赖的特殊聚合关系,如果整体不存在了,则部分也不存在了。例如,公司不存在了,部门也将不存在了。
关联关系 (association)
关联关系是用一条直线表示的,它描述不同类的对象之间的结构关系;它是一种静态关系,通常与运行状态无关,一般由常识等因素决定的;它一般用来定义对象之间静态的、天然的结构;所以,关联关系是一种“强关联”的关系。
比如,乘车人和车票之间就是一种关联关系,学生和学校就是一种关联关系。
关联关系默认不强调方向,表示对象间相互知道。如果特别强调方向,如下图,表示 A 知道 B,但 B 不知道 A:
注:在最终代码中,关联对象通常是以成员变量的形式实现的。
依赖关系 (dependency)
依赖关系是用一套带箭头的虚线表示的。如下图表示 A 依赖于 B。他描述一个对象在运行期间会用到另一个对象的关系。
与关联关系不同的是,它是一种临时性的关系,通常在运行期间产生,并且随着运行时的变化。依赖关系也可能发生变化。
显然,依赖也有方向,双向依赖是一种非常糟糕的结构,我们总是应该保持单向依赖,杜绝双向依赖的产生。
注:在最终代码中,依赖关系体现为类构造方法及类方法的传入参数,箭头的指向为调用关系。依赖关系除了临时知道对方外,还是“使用”对方的方法和属性。