10第三章：【01】UML类图

一、UML 基本介绍

1、UML —— Unified Modeling Language UML（统一建模语言），它是一种开放的方法，用于说明、可视化、构建和编写一个正在开发的、面向对象的、软件密集系统的制品的开放方法。UML 展现了一系列最佳工程实践，这些最佳实践在对大规模，复杂系统进行建模方面，特别是在软件架构层次已经被验证有效。是一种用于软件系统分析和设计的语言工具，它用于帮助软件开发人员进行思考和记录思路的结果；

2、UML 本身是一套符号的规定，就像数学符号和化学符号一样，这些符号用于描述软件模型中的各个元素和他们之间的关系，比如类、接口、实现、泛化、依赖、组合、聚合等。

如图：

3、使用 UML 来建模，常用的工具有 Rational Rose，也可以使用一些插件来建模。

二、UML 图

画 UML 图和写文章差不多，都是把自己的思想描述给别人看，关键在于思路和条理。

UML 图分类：

（1）用户图（use case）

（2）静态结构图：类图、对象图、包图、组件图、部署图、

（3）动态行为图：交互图（时序图与协作图）、状态图、活动图

说明：

1、类图是描述类与类之间的关系的，是 UML 图中最核心的；

2、设计模式中会使用类图，学习类图是非常有必要的；

三、UML 类图

UML 类图：用于描述系统中的类（对象）本身的组成和类（对象）之间的各种静态关系。

类之间的关系：依赖、泛化（继承）、实现、关联、聚合与组合

类图简单举例：

public class Person {
    private Integer id;
    private String name;
    public void setName(String name){
        this.name=name;
    }
    public String getName(){
        return name;
    }
}

类图：

四、UML 类图基本介绍

先来看一下用 UML 是如果来表示一个类的。

先定义一个简单的 Person 类，如下：

public class Person {
   private String name;
   private int age =1;

   public String getName() {
      return name;
   }
   public int getAge() {
      return age;
   }
   public void setName(String name) {
      this.name=name;
   }
   public void setAge(int age) {
      this.age=age;
   }
}

对于这样一个类，定义了两个字段，其中 age 有初始化值，另外有对象的 set，get 方法，我们看一下这个类在 UML 类图中如何表示的。

可以看到这里有一个矩形，从上到下分割成三个：

第一个为类名；
第二个为类中字段属性；
第三个为类中方法；

类中属性的表达格式：

权限属性名：类型 [ = 默认值 ]

由于这里的属性是 private 的，所以前面加了一个 -，另外还有其他几种权限：

private -
default ~
protected #
public +

由于这里的 age 还有默认值 1，所以要在类型后面加上 '=1'。

类中方法的表达格式：

权限方法名称(参数列表) [ : 返回类型]

五、类与类之间的关系

1、类与类关系

依赖（Dependence）

泛化（Generalization）

实现（Realization）

关联（Association）

聚合（Aggregation）

组合（Composition）

下面以：我在马路边捡到一分钱然后交给警察叔叔。接下来我就根据这个故事来一个一个讲解下类与类之间的关系。

2、依赖关系

依赖关系是一种很弱的关系，一般是指一个类使用另一个类，这里学生捡到钱交给警察叔叔，学生和警察叔叔就是一种依赖关系。因为学生捡到钱给警察是一种偶然的事情，交给警察后他们之间就没有关系了。我们在学生类中加入一个交钱的方法，在警察类中加入一个收钱的方法，当调用学生的交钱方法时，就调用警察的收钱方法。

Student：

public class Student{
  ....
  ....
  public Policemen policemen;

  .....
  public void sendCoin(){
    policemen.receiveCoin();
  }
}

可以看到 Student 类中引用了 Policemen 类，也就是说 Student 依赖了 Policemen，这种依赖关系我们用带箭头的虚线表示，箭头指向被依赖对象，这里也就是 Policemen。

UML 类图表示如下：

3、泛化关系

泛化关系 在 Java 中也叫做继承关系，在 UML 中用带空心的三角形的直线来表示，增加两个类，一个 Student 类，一个警察 Policemen 类，两个类均继承 Person 类。

类关系图表示如下：

4、实现关系

实现关系就是 Java 中类与接口的实现关系，在 UML 中用带空心的三角形的虚线表示。

由于 Student 和 Policeman 都有职业，学生的职业就是学习，而警察的职业为保护人民。

在这里定义一个接口，里面有一个职业的方法：

public interface ICareer{
  void career();
}

UML 类图表示如下：

可以看到接口名字上多了一个 <<interface>> 字符来表示这个味接口，让 Student 和 Policeman 都实现这个接口，UML 类图如下：

5、关联关系

关联关系是一种比较强的关系，他们的关系是比较持久的，稳定的。比如学生从家里出来，学生和家就是一种关联关系。这种关系是比较稳定的。

关联分单向关联和双向关联，如果一个类知道或者引用了另一个类，而另一个类不知道或者没有引用这个类，则这两个类是单向关联的。比如这里学生与家的关系就是单向关联的，因为每个学生都是有个家的（不考虑孤儿），但不能说每个家里都有学生。单向关联我们用带箭头的实线表示，箭头指向被引用或者被包含的类，这里也就是家这个类。

如图所示：（单向关联）

双向关联是两个类彼此都知道对方的存在，比如老师与学生的关系就是双向的。小明的语文老师是张老师，张老师的学生有小明。双向关联用不带箭头的实线来连接两个类。

示例如下：（双向关系）

6、聚合关系

聚合关系是一种特殊的关联关系，聚合关系强调的是整体和部分的关系，其中部分可以脱离整体而存在。比如雁群和一只大雁的关系，就是聚合关系，大雁离开雁群还是可以独立存在的。再比如警察与制服的关系，制服也是警察的一部分，制服可以脱离警察而存在。在 UML 类图中聚合用带空心菱形的直线表示，其中菱形指向整体：