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  • UML类图详解

    UML类图是一种结构图,用于描述一个系统的静态结构。类图以反映类结构和类之间关系为目的,用以描述软件系统的结构,是一种静态建模方法。类图中的类,与面向对象语言中的类的概念是对应的。

    1 类结构

    在类的UML图中,使用长方形描述一个类的主要构成,长方形垂直地分为三层,以此放置类的名称、属性和方法。

    其中,

    一般类的类名用正常字体粗体表示,如上图;抽象类名用斜体字粗体,如User;接口则需在上方加上<<interface>>

    属性和方法都需要标注可见性符号,+代表public#代表protected-代表private

    另外,还可以用冒号:表明属性的类型和方法的返回类型,如+$name:string+getName():string。当然,类型说明并非必须。

    2 类关系

    类与类之间的关系主要有六种:继承、实现、组合、聚合、关联和依赖,这六种关系的箭头表示如下,

    接着我们来了解类关系的具体内容。

    3 六种类关系

    六种类关系中,组合、聚合、关联这三种类关系的代码结构一样,都是用属性来保存另一个类的引用,所以要通过内容间的关系来区别。

    3.1 继承

    继承关系也称泛化关系(Generalization),用于描述父类与子类之间的关系。父类又称作基类,子类又称作派生类。

    继承关系中,子类继承父类的所有功能,父类所具有的属性、方法,子类应该都有。子类中除了与父类一致的信息以外,还包括额外的信息。

    例如:公交车、出租车和小轿车都是汽车,他们都有名称,并且都能在路上行驶。

    PHP代码实现如下:

    <?php
    
    class Car
    {
        public $name;
        public function run()
        {
            return '在行驶中';
        }
    }
    
    class Bus extends Car
    {
        public function __construct()
        {
            $this->name = '公交车';
        }
    }
    
    class Taxi extends Car
    {
        public function __construct()
        {
            $this->name = '出租车';
        }
    }
    
    // 客户端代码
    $line2 = new Bus;
    echo $line2->name . $line2->run();

    3.2 实现

    实现关系(Implementation),主要用来规定接口和实现类的关系。

    接口(包括抽象类)是方法的集合,在实现关系中,类实现了接口,类中的方法实现了接口声明的所有方法。

    例如:汽车和轮船都是交通工具,而交通工具只是一个可移动工具的抽象概念,船和车实现了具体移动的功能。
    实现关系

    <?php
    
    interface Vehicle
    {
        public function run();
    }
    
    class Car implements Vehicle
    {
        public $name = '汽车';
        public function run()
        {
            return $this->name . '在路上行驶';
        }
    }
    
    class Ship implements Vehicle
    {
        public $name = '轮船';
        public function run()
        {
            return $this->name . '在海上航行';
        }
    }
    
    // 客户端代码
    $car = new Car;
    echo $car->run();

    3.3 组合关系

    组合关系(Composition):整体与部分的关系,但是整体与部分不可以分开。

    组合关系表示类之间整体与部分的关系,整体和部分有一致的生存期。一旦整体对象不存在,部分对象也将不存在,是同生共死的关系。

    例如:人由头部和身体组成,两者不可分割,共同存在。
    组合关系
    <?php
    
    class Head
    {
        public $name = '头部';
    }
    
    class Body
    {
        public $name = '身体';
    }
    
    class Human
    {
        public $head;
        public $body;
    
        public function setHead(Head $head)
        {
            $this->head = $head;
        }
    
        public function setBody(Body $body)
        {
            $this->body = $body;
        }
    
        public function display()
        {
            return sprintf('人由%s和%s组成', $this->head->name, $this->body->name);
        }
    }
    
    // 客户端代码
    $man = new Human();
    $man->setHead(new Head());
    $man->setBody(new Body());
    echo $man->display();

    3.4 聚合关系

    聚合关系(Aggregation):整体和部分的关系,整体与部分可以分开。

    聚合关系也表示类之间整体与部分的关系,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独立存在。

    例如:公交车司机和工衣、工帽是整体与部分的关系,但是可以分开,工衣、工帽可以穿在别的司机身上,公交司机也可以穿别的工衣、工帽。

    <?php
    
    class Clothes
    {
        public $name = '工衣';
    }
    
    class Hat
    {
        public $name = '工帽';
    }
    
    class Driver
    {
        public $clothes;
        public $hat;
    
        public function wearClothes(Clothes $clothes)
        {
            $this->clothes = $clothes;
        }
    
        public function wearHat(Hat $hat)
        {
            $this->hat = $hat;
        }
    
        public function show()
        {
            return sprintf('公交车司机穿着%s和%s', $this->clothes->name, $this->hat->name);
        }
    }
    
    // 客户端代码
    $driver = new Driver();
    $driver->wearClothes(new Clothes());
    $driver->wearHat(new Hat());
    echo $driver->show();

    3.5 关联关系

    关联关系(Association):表示一个类的属性保存了对另一个类的一个实例(或多个实例)的引用。

    关联关系是类与类之间最常用的一种关系,表示一类对象与另一类对象之间有联系。组合、聚合也属于关联关系,只是关联关系的类间关系比其他两种要弱。

    关联关系有四种:双向关联、单向关联、自关联、多重数关联。

    例如:汽车和司机,一辆汽车对应特定的司机,一个司机也可以开多辆车。

    在UML图中,双向的关联可以有两个箭头或者没有箭头,单向的关联或自关联有一个箭头。上图对应的PHP代码如下:

    <?php
    
    class Driver
    {
        public $cars = array();
        public function addCar(Car $car)
        {
            $this->cars[] = $car;
        }
    }
    
    class Car
    {
        public $drivers = array();
        public function addDriver(Driver $driver)
        {
            $this->drivers[] = $driver;
        }
    }
    
    // 客户端代码
    $jack = new Driver();
    $line1 = new Car();
    $jack->addCar($line1);
    $line1->addDriver($jack);
    print_r($jack);

    在多重性关系中,可以直接在关联直线上增加一个数字,表示与之对应的另一个类的对象的个数。

    • 1..1:仅一个
    • 0..*:零个或多个
    • 1..*:一个或多个
    • 0..1:没有或只有一个
    • m..n:最少m、最多n个 (m<=n)

    3.6 依赖关系

    依赖关系(Dependence):假设A类的变化引起了B类的变化,则说名B类依赖于A类。

    大多数情况下,依赖关系体现在某个类的方法使用另一个类的对象作为参数。

    依赖关系是一种“使用”关系,特定事物的改变有可能会影响到使用该事物的其他事物,在需要表示一个事物使用另一个事物时使用依赖关系。

    例如:汽车依赖汽油,如果没有汽油,汽车将无法行驶。
    依赖关系
    <?php
    class Oil
    {
        public $type = '汽油';
        public function add()
        {
            return $this->type;
        }
    }
    
    class Car
    {
        public function beforeRun(Oil $oil)
        {
            return '添加' . $oil->add();
        }
    }
    
    // 客户端代码
    $car = new Car;
    echo $car->beforeRun(new Oil());

    4 总结

    这六种类关系中,组合、聚合和关联的代码结构一样,可以从关系的强弱来理解,各类关系从强到弱依次是:继承→实现→组合→聚合→关联→依赖。如下是完整的一张UML关系图。

    (点击图片查看大图)

    UML类图是面向对象设计的辅助工具,但并非是必须工具,如果暂时不理解本文的内容,可以继续看设计模式部分,并不会影响。

    转自:歪麦博客

    https://www.awaimai.com/patterns/uml

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