本文和大家重點(diǎn)討論一下UML類圖的概念，UML類圖是定義其他圖的基礎(chǔ)，在UML類圖基礎(chǔ)上，可以使用狀態(tài)圖、協(xié)作圖、組件圖和配置圖等進(jìn)一步描述系統(tǒng)其他方面的特性。

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UML類圖的概念

一、概述

UML類圖（ClassDiagram）是描述類、接口、協(xié)作以及它們之間關(guān)系的圖，用來(lái)顯示系統(tǒng)中各個(gè)類的靜態(tài)結(jié)構(gòu)。UML類圖是定義其他圖的基礎(chǔ)，在UML類圖基礎(chǔ)上，可以使用狀態(tài)圖、協(xié)作圖、組件圖和配置圖等進(jìn)一步描述系統(tǒng)其他方面的特性。

UML類圖包括7個(gè)元素：類（Class）、接口（Interface）、協(xié)作（collaboration）、依賴關(guān)系（Dependency）、泛化關(guān)系（Generalization）、關(guān)聯(lián)關(guān)系（Association）以及實(shí)現(xiàn)關(guān)系（Realization）。

二、類

類定義了一組有著狀態(tài)和行為的對(duì)象。其中，屬性和關(guān)聯(lián)用來(lái)描述狀態(tài)。屬性通常用沒(méi)有身份的數(shù)據(jù)值表示，如數(shù)字和字符串。關(guān)聯(lián)則用有身份的對(duì)象之間的關(guān)系表示。行為由操作來(lái)描述，方法是操作的實(shí)現(xiàn)。對(duì)象的生命期則由附加給類的狀態(tài)機(jī)來(lái)描述。

1、名稱：類的名稱是每個(gè)類中所必有的構(gòu)成元素。

2、屬性（Attribute）

（1）可見性：類中屬性的可見性主要包括公有（public）、私有（Private）和受保護(hù)（Protected）。在UML中，公有類型的用“+”表達(dá)，私有類型用“-”表達(dá)，而受保護(hù)類型則用“#”表達(dá)。UML類圖的類中不存在默認(rèn)的可見性，如果沒(méi)有顯示任何一種符號(hào)，就表示沒(méi)有定義該屬性的可見性。

（2）屬性名：按照UML的約定，單字屬性名小寫。如果屬性名包含多個(gè)單詞，這些單詞要合并，且除了第一個(gè)單詞外其余單詞的首字母要大寫。

（3）屬性字符串。屬性字符串用來(lái)指定關(guān)于屬性的其他信息，例如某個(gè)屬性應(yīng)該是永久的。任何希望添加在屬性定義字符串值但又沒(méi)有合適地方可以加入的規(guī)則，都可以放在屬性字符串里。

（4）類屬性。屬性也可以作為一個(gè)類屬屬性來(lái)定義，這就意味著此屬性被該類的所有對(duì)象共享。在UML類圖中，類屬性帶有一條下劃線。

3、操作。類的操作是對(duì)類的對(duì)象所能做的事務(wù)的抽象，相當(dāng)于一個(gè)服務(wù)的實(shí)現(xiàn)。

4、職責(zé)：在操作部分下面的區(qū)域，可以用來(lái)說(shuō)明類的職責(zé)。職責(zé)是類或其他元素的契約或義務(wù)。類的職責(zé)是是自由形式的文本，寫一個(gè)短語(yǔ)，一個(gè)句子等。在UML中，把職責(zé)列在UML類圖底部的分隔欄中。

5、約束。說(shuō)明類的職責(zé)是消除二義性的一種非形式化的方法，形式化的方法是使用約束。約束指定了該類所要滿足的一個(gè)或多個(gè)規(guī)則。在UML中，約束是用一個(gè)花括號(hào)括起來(lái)的自由文本。

三、UML類圖接口

接口包含操作但不包含屬性，且它沒(méi)有對(duì)外界可見的關(guān)聯(lián)。

四、UML類圖中類之間的關(guān)系

類之間的關(guān)系最常見的有四種：依賴關(guān)系、泛化關(guān)系、管理關(guān)系、實(shí)現(xiàn)關(guān)系。

1、UML類圖中依賴關(guān)系（Dependency）

依賴表示兩個(gè)或多個(gè)模型元素之間語(yǔ)義上的關(guān)系。它表示了這樣一種情形，對(duì)于一個(gè)元素（提供者）的某些改變可能會(huì)影響或提供消息給其他元素（客戶），即客戶以某種形式依賴于其他類元。根據(jù)這個(gè)定義，關(guān)聯(lián)、實(shí)現(xiàn)和泛化都是依賴關(guān)系，但是它們有更特別的語(yǔ)義。在UML中，依賴用一個(gè)從客戶指向提供者的虛箭頭表示，用一個(gè)構(gòu)造型的關(guān)鍵字來(lái)區(qū)分它的種類。

UML定義了4種基本依賴類型，分別是使用（Usage）依賴、抽象（Abstraction）依賴、授權(quán)（Permission）依賴和綁定（Binding）依賴。

（1）、使用依賴。使用依賴都是非常直接的，通常表示客戶使用提供者提供的服務(wù)以實(shí)現(xiàn)它的行為。以下列出了5種使用依賴關(guān)系.

（2）、抽象依賴。抽象依賴用來(lái)表示客戶與提供者之間的關(guān)系，依賴于在不同抽象層次上的事物。

（3）、授權(quán)依賴。授權(quán)依賴表示一個(gè)事物訪問(wèn)另一個(gè)事物的能力。提供者通過(guò)規(guī)定客戶的權(quán)限，可以控制和限制對(duì)其內(nèi)容訪問(wèn)的方法。

（4）、綁定依賴。綁定依賴是較高級(jí)的依賴類型，用于綁定模板以創(chuàng)建新的模型元素。

2、UML類圖中泛化關(guān)系（Generalization）

UML類圖中泛化關(guān)系是一種存在于一般元素和特殊元素之間的分類關(guān)系，它只使用在類型上，而不是實(shí)例上。在類中，一般元素被稱為超類或父類，而特殊元素被稱為子類。在UML中，泛化關(guān)系用一條從子類指向父類的空心三角箭頭表示

3、UML類圖中關(guān)聯(lián)關(guān)系（Association）

關(guān)聯(lián)關(guān)系是一種結(jié)構(gòu)關(guān)系，它指明一個(gè)事物的對(duì)象與另一個(gè)事物的對(duì)象之間的聯(lián)系。也就是說(shuō)，關(guān)聯(lián)描述了系統(tǒng)中對(duì)象或?qū)嵗g的離散連接。在UML中，關(guān)聯(lián)關(guān)系用一條連接兩個(gè)類的實(shí)線表示

UML類圖中關(guān)聯(lián)關(guān)系有6種對(duì)應(yīng)的修飾，它們分別是：名稱、角色、多重性、聚合、組合和導(dǎo)航性。

（1）、名稱（Name）。名稱用來(lái)描述關(guān)聯(lián)的性質(zhì)，通常使用一個(gè)動(dòng)詞或動(dòng)詞短語(yǔ)來(lái)命名關(guān)聯(lián)。名稱以前綴或后綴一個(gè)指引閱讀的方向指示符以消除名稱含義上可能存在的歧義，方向指示符用一個(gè)實(shí)心的三角形箭頭表示。

（2）、角色（Role）。角色是關(guān)聯(lián)關(guān)系中一個(gè)類對(duì)另一個(gè)類所表現(xiàn)出來(lái)的職責(zé)。角色名稱是名詞或名詞短語(yǔ)，以解釋對(duì)象是如何參與關(guān)聯(lián)的。

（3）、多重性（Multiplicity）。約束是UML三大擴(kuò)展機(jī)制之一，多重性是其中使用最廣泛的一種約束。關(guān)聯(lián)的多重性是指有多少對(duì)象可以參與該關(guān)聯(lián)，多重性可以用來(lái)表達(dá)一個(gè)取值范圍、特定值、無(wú)限定的范圍或一組離散值。

（4）、聚合（Aggregation）。聚合關(guān)系表示整體和部分關(guān)系的關(guān)聯(lián)。聚合關(guān)系描述了“hasa”的關(guān)系。在UML中聚合關(guān)系用帶空心的實(shí)線來(lái)表示，其中頭部指向整體。

（5）、組合關(guān)系(Composition)。組合關(guān)系是聚合關(guān)系中的一種特殊情況，是更強(qiáng)形式的聚合，又被稱為強(qiáng)聚合。在組合中，成員對(duì)象的生命周期取決于聚合的生命周期，聚合不僅控制著成員對(duì)象的行為，而且控制著成員對(duì)象的創(chuàng)建和析構(gòu)。在UML中，組合關(guān)系用帶實(shí)心菱頭的實(shí)線來(lái)表示，其中頭部指向整體。

（6）、導(dǎo)航性(Nevigation)。導(dǎo)航性描述的是一個(gè)對(duì)象通過(guò)鏈（關(guān)聯(lián)的實(shí)例）進(jìn)行導(dǎo)航訪問(wèn)另一個(gè)對(duì)象，即對(duì)一個(gè)關(guān)聯(lián)端點(diǎn)設(shè)置導(dǎo)航屬性意味著本端的對(duì)象可以被另一端的對(duì)象訪問(wèn)。可以在關(guān)聯(lián)關(guān)系上加箭頭表示導(dǎo)航方向。只在一個(gè)方向上可以導(dǎo)航的關(guān)聯(lián)稱為單向關(guān)聯(lián)(UnidirectionAssociation),用一條帶箭頭的實(shí)線來(lái)表示。在兩個(gè)方向上都可以導(dǎo)航的關(guān)聯(lián)稱為雙向關(guān)聯(lián)(BidirectionAssociation),用一條沒(méi)有箭頭的實(shí)線來(lái)表示。另外使用導(dǎo)航性可以降低類之間的耦合度，在也是好的面向?qū)ο蠓治雠c設(shè)計(jì)的目標(biāo)之一。

4、UML類圖中實(shí)現(xiàn)關(guān)系（Realization）

實(shí)現(xiàn)是規(guī)格說(shuō)明和其實(shí)現(xiàn)之間的關(guān)系，它將一種模型元素與另一種模型元素連接起來(lái)，比如類和接口。

泛化和實(shí)現(xiàn)關(guān)系都可以將一般描述與具體描述聯(lián)系起來(lái)。泛化將同一語(yǔ)義層上的元素連接起來(lái)，并且通常在同一模型內(nèi)。實(shí)現(xiàn)關(guān)系則將不同語(yǔ)義層內(nèi)的元素連接起來(lái)，通常建立在不同的模型內(nèi)。

實(shí)現(xiàn)關(guān)系通常在兩種情況下被使用：在接口與實(shí)現(xiàn)該接口的類之間；在用例以及實(shí)現(xiàn)該用例的協(xié)作之間。

在UML中，實(shí)現(xiàn)關(guān)系的符號(hào)與泛化關(guān)系的符號(hào)類似，用一條帶指向接口的空心三角箭頭的虛線表示。下圖所示的是實(shí)現(xiàn)關(guān)系的一個(gè)示例，描述的是Keyboard保證自己的部分行為可以實(shí)現(xiàn)Typewriter的行為

實(shí)現(xiàn)關(guān)系還有一種省略的表示方法，即接口表示為一個(gè)小圓圈，并和實(shí)現(xiàn)接口的類用一條線段連接。

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