UML类图详解和示例

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UML类图概述

什么是UML类图

要认识UML类图，要从UML是什么开始.UML(Unified Modeling Language)即统一建模语言，是用于系统可视化建模语言。它是国际统一软件建模标准，融合了OMT、OOSE、Booch方法中的建模语言。

UML是一种可视化、可用于详细描述、文档化的语言。UML就像数学中的数字和加减符号一样，为所有软件开发的人员提供了一种图形化表达、标准化的语言。通过UML，软件开发人员可以准备的描述软件结构和建模，并通过UML建立整个系统架构和详细文档。

UML类图正是UML建模元素中的一种。

扩展

UML2.0包括14种不同的图，非为表示系统静态结构的静态模型和表示系统动态结构的动态模型。

静态模型：类图、对象图、包图、构件图、部署图、制品图

动态模式：对象图、用例图、顺序图、通信图、定时图、状态图、活动图、交互概览图

为什么要使用UML类图

由于UML类图的精确、无歧义、完整的建模，通常，我们通过使用UML类图来详细的描述系统中的对象和他们的关系。认识UML类图也能帮助我们快速了解、理清系统中对象之间的关系。

UML类图的组成

UML是OO方法（面向对象设计分析方法）的核心。类图包含了：类和对象、类之间的关系、类之间的多重性。

类和对象

对象是描述客观世界中某个具体的实体，而类是对一类具有相同特征的对象的描述。对象是类的实例。在UML中类可表示为一个划分为三个格子的长方形，第一个格子包含类名，中间的格子包含类的属性，最后个格子包含类的操作。如下图：

第一个方格，猫是这个类的类名。

第二个方格包含了两个部分，左边的+、-、# 表示了属性的可见性，分表表示public、private、protected
右边表示类的属性。

第三个方格同属性一样，包含了两部分，前面的符号表示了方法的可见性，后面表示类的方法。

类之间的关系

建立模型时，类不可能是单独存在的。比如猫咪的抓如果没有其他对象，抓这个方法显得毫无意义。UML类图中类之间的关系主要包括：依赖关系、泛化关系、关联关系、实现关系。关联关系包含了聚合关系、组合关系。

依赖关系

定义：有两个元素X、Y,如果修改X的定义可能会引起对Y的定义修改，则称Y依赖与元素X

产生依赖的原因有很多，通常表现为：一个类向另一个类发送信息；一个类是另一个类的数据成员；一个类是另一个类的操作参数等。如下图：

银行作为用户贷款操作的参数，用户依赖与银行，UML类图中用带箭头的虚线表示依赖关系。

泛化关系

泛化关系描述了一般事物与该事物中的特殊种类之间的关系。Java中的继承关系，父类就是子类泛化。
在UML中，泛化关系有三个条件：

1. 付类所具有的关联、属性和操作，子类都应该具有
2. 子类除了与父类一致的信息外还包含额外的信息
3. 可以使用父类的地方，也可以使用子类实例

泛化关系使用带空心箭头的实现表示，箭头指向父类。如下图：

关联关系

关联关系表示两个类之间存在某种语义上的联系，比如一个公司有多个部门，一个部门有多个员工。
关联关系是所有关系语义最弱的关联。UML类中中，用实线来表示。

在上图中1、1..n是用来表示关联的两个类之间的数量关系。具体参见类的多重性。

聚合关系

聚合关系是一种特殊的关联关系。聚合关系表示了类之间的整体与部分的关系。整体与部分之间并没有相同的生命周期，整体消亡后部分可依旧存在。在UML中用带有空心菱形的实线表示，空心菱形指向代表整体的类。比如：电脑是由CPU、主板等组成的。UML表示图如下：

组合关系

组合关系也是部分和整体的关系，相对聚合关系，组合关系中的部分和整体联系更为紧密。整体与部分之间有相同的生命周期，整体消亡后部分也随之消亡。比如公司和部门之间的关系，一旦公司解散，部门也随之解散。UML中用带有实心菱形的实线表示。UML图如下：

实现关系

实现关系用来规定接口和实现接口的类或组件之间的关系。接口可以看作是操作的集合，这些操作用于规定类或组件的服务。在UML中，用一个带空心箭头的虚线来表示。比如我们抽象出飞行这个动作，而对于不同的类可以通过实现飞行接口来作个性化处理。UML图如下：

类的多重性

多重性是用来说明两个类之间的数量关系，表示为一个整数范围n...m，整数n定义所链接的最少对象的数目，m为最多对象数目（但不确定最大数时，可以*号表示）。常见的多重性如下表

表示	含义
0...1	表示0或者1的关联数目
0...*	表示0或多个关联数目
1...1	表示1个关联数目
1...*	表示1或多个关联数目
*	表示有多个关联数目