认识UML类图元素

在Visio里，包和类的关系是包含关系，将类拖入包的文件夹之后，关系就建立了，二元关联符号可以设置为：聚合、合成。
接口：空心圆+直线（唐老鸭类实现了‘讲人话’）；
依赖：虚线+箭头（动物和空气的关系）；
关联：实线+箭头（企鹅需要知道气候才迁移）；
聚合：空心四边形+实线+箭头（雁群和大雁的关系）；
合成：实心四边形+实线+箭头（鸟和翅膀的关系）；
泛化：空心三角形+实线（动物和鸟的继承关系）；
实现：空心三角形+虚线（实现大雁飞翔的接口）；

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开发Java应用程序时，开发者要想有效地利用统一建模语言（UML），必须全面理解UML元素以及这些元素如何映射到Java。本文重点讨论UML类图中的元素。

类图是最常用的UML图，它用于描述系统的结构化设计。其中包括类关系以及与每个类关联的属性及行为。类图能出色地表示继承与合成关系。为了将类图作为一 种高效的沟通工具使用，开发者必须理解如何将类图上出现的元素转换到Java中。下面来进一步探索这一转换过程。

元素

在后面的小节中，分别讲解了类图的各个元素及其在Java中相应的表示。我会列出元素名，后续简短的代码片断和一幅图来表示元素在类图上的样子。每一节的最后简要总结了该元素。

类（Class）

类（图A）是对象的蓝图，其中包含3个组成部分。第一个是Java中定义的类名。第二个是属性（attributes）。第三个是该类提供的方法。

属性和操作之前可附加一个可见性修饰符。加号（+）表示具有公共可见性。减号（-）表示私有可见性。#号表示受保护的可见性。省略这些修饰符表示具有 package（包）级别的可见性。如果属性或操作具有下划线，表明它是静态的。在操作中，可同时列出它接受的参数，以及返回类型，如图A的“Java” 区域所示。

图A

　C#:

第一行:类名,如果是抽象类,则用斜体显示.

第二行:字段或属性.

第三行:类的操作(方法或者行为).

+ :表示public; - :表示:private; #:表示protected;

包（Package）

包（图B） 是一种常规用途的组合机制。UML中的一个包直接对应于Java中的一个包。在Java中，一个包可能含有其他包、类或者同时含有这两者。进行建模时，你 通常拥有逻辑性的包，它主要用于对你的模型进行组织。你还会拥有物理性的包，它直接转换成系统中的Java包。每个包的名称对这个包进行了惟一性的标识。

图B

接口（Interface）

接口（图C）是一系列操作的集合，它指定了一个类所提供的服务。它直接对应于Java中的一个接口类型。接口既可用图C的那个图标来表示，也可由附加了<<interface>>的一个标准类来表示。通常，根据接口在类图上的样子，就能知道与其他类的关系。

图C

C#:
             它表示一个接口图，与类图的区别主要是顶端有<<interface>>显示。第一行是接口名称，第二行是接口方法。接口还有另一种表示方法，俗称棒棒糖表示法，就是唐老鸭类实现了‘讲人话’的接口。”

关系

后面的例子将针对某个具体目的来独立地展示各种关系。虽然语法无误，但这些例子可进一步精炼，在它们的有效范围内包括更多的语义。

依赖（Dependency）

实体之间一个“使用”关系暗示一个实体的规范发生变化后，可能影响依赖于它的其他实例（图D）。 更具体地说，它可转换为对不在实例作用域内的一个类或对象的任何类型的引用。其中包括一个局部变量，对通过方法调用而获得的一个对象的引用（如下例所 示），或者对一个类的静态方法的引用（同时不存在那个类的一个实例）。也可利用“依赖”来表示包和包之间的关系。由于包中含有类，所以你可根据那些包中的 各个类之间的关系，表示出包和包的关系。

图D

“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。他们之间是依赖关系（Dependency），用虚线箭头来表示。”

abstract class Animal

{

   public Metabolism (Oxygen oxygen,Water water)

   {

      

   }

}

关联（Association）

实体之间的一个结构化关系表明对象是相互连接的。箭头是可选的，它用于指定导航能力。如果没有箭头，暗示是一种双向的导航能力。在Java中，关联（图E） 转换为一个实例作用域的变量，就像图E的“Java”区域所展示的代码那样。可为一个关联附加其他修饰符。多重性（Multiplicity）修饰符暗示 着实例之间的关系。在示范代码中，Employee可以有0个或更多的TimeCard对象。但是，每个TimeCard只从属于单独一个 Employee。

图E

大 鸟：“你看企鹅和气候两个类，企鹅是很特别的鸟，会游不会飞。更重要的是，它与气候有很大的关联。我们不去讨论为什么北极没有企鹅，为什么它们要每年长途 跋涉。总之，企鹅需要‘知道’气候的变化，需要‘了解’气候规律。当一个类‘知道’另一个类时，可以用关联（association）。关联关系用实线箭 头来表示。”

class Penguin : Bird

{

   private Climate climate;

聚合（Aggregation）

聚合（图F）是关联的一种形式，代表两个类之间的整体/局部关系。聚合暗示着整体在概念上处于比局部更高的一个级别，而关联暗示两个类在概念上位于相同的级别。聚合也转换成Java中的一个实例作用域变量。

关联和聚合的区别纯粹是概念上的，而且严格反映在语义上。聚合还暗示着实例图中不存在回路。换言之，只能是一种单向关系。

图F

大 鸟：“我们再来看大雁与雁群这两个类，大雁是群居动物，每只大雁都是属于一个雁群，一个雁群可以有多只大雁。所以它们之间就满足聚合 （Aggregation）关系。聚合表示一种弱的‘拥有’关系，体现的是A对象可以包含B对象，但B对象不是A对象的一部分[DPE]（DPE表示此句 摘自《设计模式》（第2版），详细摘要说明见附录二）。聚合关系用空心的菱形+实线箭头来表示。”

class WideGooseAggregate

{

   private WideGoose[] arrayWideGoose;

}

合成（Composition）

合成 （图G） 是聚合的一种特殊形式，暗示“局部”在“整体”内部的生存期职责。合成也是非共享的。所以，虽然局部不一定要随整体的销毁而被销毁，但整体要么负责保持局 部的存活状态，要么负责将其销毁。局部不可与其他整体共享。但是，整体可将所有权转交给另一个对象，后者随即将承担生存期职责。

Employee和TimeCard的关系或许更适合表示成“合成”，而不是表示成“关联”。

图G

大 鸟：“合成（Composition，也有翻译成‘组合’的）是一种强的‘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 [DPE]。在这里鸟和其翅膀就是合成（组合）关系，因为它们是部分和整体的关系，并且翅膀和鸟的生命周期是相同的。合成关系用实心的菱形+实线箭头来表 示。另外，你会注意到合成关系的连线两端还有一个数字‘1’和数字‘2’，这被称为基数。表明这一端的类可以有几个实例，很显然，一个鸟应该有两只翅膀。 如果一个类可能有无数个实例，则就用‘n’来表示。关联关系、聚合关系也可以有基数的。”

class Bird

{

   private Wing wing;

   public Bird()

   {

       wing = new Wing();

   }

}

泛化（Generalization）

泛化（图H）表示一个更泛化的元素和一个更具体的元素之间的关系。泛化是用于对继承进行建模的UML元素。在Java中，用extends关键字来直接表示这种关系。

图H

大鸟：“接下来就可讲类与类，类与接口之间的关系了。你可首先注意动物、鸟、鸭、唐老鸭之间关系符号。”

小菜：“明白了，它们都是继承的关系，继承关系用空心三角形+实线来表示。”

实现（Realization）

实例（图I）关系指定两个实体之间的一个合同。换言之，一个实体定义一个合同，而另一个实体保证履行该合同。对Java应用程序进行建模时，实现关系可直接用implements关键字来表示。

图I

大鸟：“我举的几种鸟中，大雁是最能飞的，我让它实现了飞翔接口。实现接口用空心三角形+虚线来表示。”

			class WideGoose : IFly {    }
	class Bird : Animal { }

精确映射

如本文所述，UML类图上的元素能精确映射到编程语言。开发团队的成员可利用这种精确性来加强沟通，取得对系统结构化设计的共识。