OOAD-2 UML建模、类、接口、类图的详细介绍

统一建模语言UML简介

　　统一建模语言是用来设计软件蓝图的可视化建模语言。它的特点是简单、统一、图形化、能表达软件设计中的动态和静态信息

　　同一建模语言能为软件开发的所有阶段提供模型化和可视化支持。而且融入了软件工程领域的新思想、新方法和新技术，是软件设计人员沟通更加简明，进一步缩短了设计实践，减少开发成本。它的应用领域很宽，不仅适合于一般系统的开发，而且适合于并行与分布式系统的建模

　　UML从目标系统的不同角度出发，定义了用例图、类图、对象图、状态图、活动图、时序图、协作图、部署图等等。目前这里只介绍常见的类图以及类之间的关系。其他的之后再写一篇文章。

类、接口和类图

　　类：类(Class)是指具有相同属性、方法和关系的对象的抽象，它封装了数据和行为，是面向对象程序设计OOP的基础，具有封装、继承、多态等三大特性。在UML中，类使用包含类名、属性和操作且带有分割线的矩形来表示

　　　　类名：是一个字符串，例如，Student

　　　　属性：是指类的特性，即类的成员变量。UML按以下格式表示：

　　　　　　[可见性]属性名:类型[=默认值]

　　　　　　例如： -name:String

　　　　注意：“可见性”表示该属性对类外的元素是否可见，包括公有（Public）、私有（Private）、受保护（Protected）和朋友（Friendly）4 种，在类图中分别用符号+、-、#、~表示。

　　　　操作：是类的任意一个实例对象都可以使用的行为，是类的成员方法。UML按以下格式表示：

　　　　　　[可见性]名称(参数列表)[:返回类型]

　　　　　　例如：+display():void

　　　　图 1 所示是学生类的 UML 表示。

　　　　　　　　　

 

　　接口：接口是一种特殊的类，它具有类的结构但不可以被实例化，只可以被子类实现。它包含抽象操作，但不包含属性。它描述了类或组件对外可见的动作。在UML中。接口使用一个带有名称的小圆圈来进行表示

　　  图 2 所示是图形类接口的 UMDL 表示。

图2 Graph 接口

　　

 

　　类图：类图是用来显示系统中的类、接口、协作以及它们之间的静态结构和关系的一种静态模型。它主要用于描述软件系统的结构化设计，帮助人们简化对软件系统的理解，他是系统分析与设计阶段的重要产物，也是系统编码与测试的重要模型依据。

　　类图中的类可以通过某种编程 语言直接实现。类图在软件系统开发的整个生命周期都是有效的，它是面向对象系统的建模中最常见的图。图 3 所示是“计算长方形和圆形的周长与面积”的类图，图形接口有计算面积和周长的抽象方法，长方形和圆形实现这两个方法供访问类调用。

图3 “计算长方形和圆形的周长与面积”的类图

　　

类之间的关系

　　在软件系统中，类不是孤立存在的，类与类之间存在各种关系。根据类与类之间的耦合度从弱到强排列，UML中的类图有以下几种关系：依赖关系、一般关联关系、聚合关系、组合关系、泛化关系、实现关系。其中泛化和实现的耦合度相等。它们是最强的。

 

　　依赖关系：依赖关系是一种使用关系。他是对象之间耦合度最小的一种关联方式。是临时性的关联。在代码层面。某个类的方法通过局部变量、方法参数或者对静态方法的调用来访问另一个类（被依赖类）中的一些方法来完成一些职责。

　　

　　在UML中，依赖关系使用带箭头的虚线来表示，箭头从使用类指向被依赖的类。图4所示是人与手机的关系图，人通过手机的语音传送方法打电话

　　

图4 依赖关系的实例

　　 

　　聚合关系：聚合关系是关联关系的一种。是强关联关系。是整体和部分之间的关系，是has-a的关系。

　　聚合关系也是通过成员对象来实现的，其中成员对象是整体对象的一部分，但是成员对象可以脱离整体对象而独立存在。例如，学校与老师的关系，学校包含老师，但是如果学校停办了，老师依然可以独立存在。也就是说，个体可以脱离整体而独立存在。

　　在UML类图中，聚合关系可以用带空心菱形的实线表示，菱形指向整体。图6所示是大学和教师的关系图

　　

图6 聚合关系的实例

　　

　　组合关系：组合关系也是关联关系的一种，也表示类之间的整体与部分之间的关系。但它是一种更强烈的关联关系。比聚合更强。是contain-a关系。在组合关系中，整体对象可以控制部分对象的生命周期，一旦整体对象不存在，部分对象也将不复存在，也就是说，部分对象无法脱离整体对象而存在。例如，头和嘴的关系，没有了头，嘴也就不存在了。

　　在UML类图中，组合关系用带实心菱形的实线来表示，菱形指向整体。图7所示是头和嘴的关系图　　　

　　
图7 组合关系的实例

　　泛化关系：泛化关系是对象之间耦合度最大的一种关系，表示一般与特殊的关系。是父类与子类之间的关系，是一种继承关系，是is-a的关系。泛化关系和实线关系的耦合度都是最大的

 

　　在UML类图中，泛化关系用带空心的三角箭的实线来表示，箭头从父类指向子类。在代码实线时，使用面向对象的继承机制来实现泛化关系。例如，Student类和Teacher类都是Person类的子类，其类图如图8所示。

　　
图8 泛化关系的实例

　　

　　实现关系：实现关系是接口与实现类之间的关系，在这种关系中，类实现了接口，类中的操作实现了接口中所声明的所有抽象操作。

　　在UML类图中，实现关系使用带空心三角箭头的虚线来表示，箭头从实现类指向接口。例如，汽车与船实现了交通工具，其类图如图9所示。

　　
图9 实现关系的实例