一文搞懂UML类图(继承、实现、关联、依赖、组合、聚合)

一文搞懂UML类图(继承、实现、关联、依赖、组合、聚合)「左耳朵梵高」 第11篇原创写在最前面的话声明:本文部分资料摘自维基百科,还有我多年工作的积累和总结。本文很适合作为一个工具,就当是一本UML说

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一文搞懂UML类图(继承、实现、关联、依赖、组合、聚合)

「左耳朵梵高」11篇原创


写在最前面的话

声明:本文部分资料摘自维基百科,还有我多年工作的积累和总结。本文很适合作为一个工具,就当是一本UML说明书,请记得收藏哦,在需要用的时候方便查阅。

什么是UML

维基百科对UML的定义:

UML(Unified Modeling Language)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。

这个语言由葛来迪·布区,伊瓦尔·雅各布森与詹姆士·兰宝于1994年至1995年间,在Rational Software公司中开发,于1996年,又进一步发展。UML集成了Booch,OMT和面向对象程序设计的概念,将这些方法融合为单一的,通用的,并且可以广泛使用的建模语言。UML打算成为可以对并发和分布式系统的标准建模语言。

UML并不是一个工业标准,但在Object Management Group的主持和资助下,UML正在逐渐成为工业标准。OMG之前曾经呼吁业界向其提供有关面向对象的理论及实现的方法,以便制作一个严谨的软件建模语言(Software Modeling Language)。有很多业界的领袖亦真诚地回应OMG,帮助它创建一个业界标准。

从维基百科的定义中,可以总结出几个关键点:

  • UML是一个软件建模语言。是一个事实上的工业标准;
  • UML用于提供面向对象设计的理论和实现方法;
  • UML提供了一系列最佳工程实践,在系统建模、软件架构设计层次十分有效。

进一步,我们可以总结出几个关键字:软件建模语言工业标准面向对象系统建模架构设计最佳时间

在UML系统开发中有三个主要的模型:

  • 「功能模型」 :从用户的角度展示系统的功能,包括用例图。
  • 「对象模型」 :采用对象,属性,操作,关联等概念展示系统的结构和基础,包括类图、对象图。
  • 「动态模型」 :展现系统的内部行为。包括序列图,活动图,状态图。

UML包含了一系列的图,最常用的有用例图、类图、时序图等。「本文只会涉及类图」 ,其它的图形将在以后的文章中进行介绍。

UML类图详解

1. 类描述

「类」 在UML中通常以实线矩形框表示。矩形框中有若干分割线。分别表示类名、属性和方法。如下图所示:

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  • 类名:图中最上面的矩形框中为类名。如果字体为斜体 ,表示为抽象类 。(图中的上面部分)
  • 属性:类名下边的区域。(图中的中间部分)
  • 方法:(图中的下面部分)

说明:属性和方法前面的“+”、“-”和“#”表示访问级别:

  • +:public
  • :private
  • #:protected

2. 接口描述

「接口」 的类图表述与类大致相同,不同的是接口名要添加 Interface 标识,且行为的可见性必须用 “+” 表示。如下图:

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类和类之间的关系

类之间有六种关系:

  • 继承
  • 实现
  • 关联
  • 依赖
  • 组合
  • 聚合
一文搞懂UML类图(继承、实现、关联、依赖、组合、聚合)

1. 继承(Inherit)

「继承」 是面向对象语言的三大特性(封装,继承,多态)之一。子类继承父类。

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UML类图中继承关系使用空心三角形+实线表示。

2. 实现(Implement)

「实现」 与继承类似,实现类继承接口中的方法。

一文搞懂UML类图(继承、实现、关联、依赖、组合、聚合)

UML类图中实现关系使用空心三角形+虚线表示。

3. 关联

依赖关系通常表现为类的私有属性。

// 企鹅类
public class Penguin {
  // 天气类
  private Climate climate;
}

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其UML类图表示如下:

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UML类图中关联使用实线箭头表示。

4. 依赖

「依赖」 关系体现为局部变量、方法的形参,或者对静态方法的调用。

欢迎大家来到IT世界,在知识的湖畔探索吧!public class Programmer {
  public void work(Computer computer){
    
  }
}
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UML类图中依赖关系使用虚线箭头表示。

以下代码展示了依赖关系的三种具体代码实现:局部变量、方法的形参和对静态方法的调用。

public class Person{
  public void doSomething1(){
    Car car = new Car();//局部变量
    ...
  }
  
  public void doSomething2(Car car){//方法参数
    ...
  }
  
  public void doSomething3(){
    int price = Car.do();//静态方法调用
  }
}

5. 组合

「组合」 是关联关系的一种,表示一种强的“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。

欢迎大家来到IT世界,在知识的湖畔探索吧!public class Bird {
  private Wing wing;
  public Bird() {
    this.wing = new Wing();
  }
}
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UML类图中组合关系使用实心菱形+实线表示。

6. 聚合

「聚合」 是关联关系的一种,表示一种弱的“拥有”关系。

用Java代码表示大雁是群居动物,每只大雁都属于一个雁群,一个雁群可以有多只大雁。

天气凉了,树叶黄了。 。。。 一群大雁往南飞,一会排成“S”字,一会排成“B”字。 ——《秋天》出自人教版小学语文一年级课文

public class WildGooseAggregate {
  private List<WildGoose> wideGooses;
}
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UML类图中聚合关系使用空心菱形实线表示。

All in One的例子

前面介绍了类之间的6种关系。为了更好地理解这6种关系。下面使用一个完整的例子(汽车)。该示例中包含了这6种关系。

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说明:

  • 车的类图结构为,表示车是一个抽象类;
  • 它有两个继承类:小汽车和自行车;它们之间的关系为「实现」 关系,使用带空心箭头的虚线表示;
  • 小汽车为与SUV之间也是「继承」 关系,它们之间的关系为泛化关系,使用带空心箭头的实线表示;
  • 小汽车与发动机之间是「组合」 关系,使用带实心箭头的实线表示;
  • 学生与班级之间是「聚合」 关系,使用带空心箭头的实线表示;
  • 学生与身份证之间为「关联」 关系,使用一根实线表示;
  • 学生上学需要用到自行车,与自行车是一种「依赖」 关系,使用带箭头的虚线表示;

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每日一画:鸢尾花

我是左耳朵梵高,北理工毕业,现任某金融咨询公司首席架构师,曾在阿里巴巴中间件团队任职。沉浸软件行业十余年,相信技术能改变世界。译有《你真的会写代码吗?》

坚持输出技术干货,职场心得和读书感悟。欢迎关注公众号「左耳朵梵高」 ,和我一起持续学习,终生成长。


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