设计模式系列：图文并茂详解UML类图

Posted 2021-03-28 码霸霸

设计模式系列   第 2 篇 

上一篇：

文末点击“ 阅读全文”，查看系列汇总

什么是UML？

UML（Unified Modeling Language，统一建模语言），是一种用于软件系统分析和设计的语言工具，用于帮助软件开发人员进行思考和记录思路的结果

UML本身是一套符号的规定，通过这些符号，来描述软件模型中各个元素之间的关系；比如类、接口、实现、泛化、依赖、组合、聚合等

UML图的目的

上面有介绍，UML是一种语音，语言的核心作用就是用来交流；不过他交流的方式并不是以传统意义上的说进行的，而是以图形加文字的方式进行；其最终的目的就是将真实的系统给抽象，然后以图文可视化的方式表达出来，使软件设计人员沟通更简明，进一步缩短了设计时间，减少开发成本。

这里的还有另外一个主要的目的，为了后续设计模式的过程中，结合UML类图，能更好的理解。

UML的分类

• 用例图
• 静态结构图
• 类图
• 对象图
• 包图
• 组件图
• 部署图
• 动态行为图
• 时序图
• 协作图
• 交互图
• 状态图
• 活动图

说明：

类图是描述类与类之间的关系，是UML图中最核心的部分；后续的设计模式讲解，也主要是通过类图来协助我们理解。那么这里也就主要讲解类图的部分了。

类图常用标识符

实体

描述	UML图
类
简单类
接口

• 简单的类图示例

  public class User {
      // 用户id
      private Integer id;
      // 用户名
      public String name;
      // 地址
      protected String addr;
      
      // 设置id
      public void setId(Integer id) {
          this.id = id;
      }
      // 获取用户名
      public String getName() {
          return name;
      }
      // 获取地址
      public String getAddr() {
          return addr;
      }
  }
  

• 类图

  

• 第一层：类名

• 第二层：属性名

  分为了三个部分：

            最左边为访问权限+(public)、-（private）、#（protected）

            中间为属性名称

            右边为属性的类型

• 第三层：方法

  结构和属性类似

关系

图标	关系（Relation）
	泛化（继承）（Generalization）
	实现（Realization）
	依赖（Dependency）
	聚合（Aggregation）
	组合（Composite）
	关联（Association）

泛化（继承）

泛化关系又称之为继承关系（Generalization），用来描述类与类之间的父子关系；父类又称之为基类，子类称之为派生类；

父类主要用来描述了一类事物的公有属性或行为;

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，还允许包括额外的信息。

例如：不管什么材质的门，都具备开门或关门的行为；否则，就不能称之为门了；所以他的材质和开关门的行为就可以定义为父类，其他所有的门都将继承自这个基类；

• 继承关系符

  

• 类图

  

• 代码实现

  父类

  public class Door {
      // 材质
      public String material;
  
      // 开门
      public void open(){
          System.out.println(material+"门打开了");
      }
      // 关门
      public  void close(){
          System.out.println(material+"门关上了");
      }
  }
  

  木门

  public class WoodenDoor extends Door{
      public WoodenDoor(){
          this.material = "木制";
      }
  }
  

  玻璃门

  public class GlassDoor extends Door{
      public GlassDoor(){
          this.material = "玻璃";
      }
  }
  

• 测试

  public class Test {
      public static void main(String[] args) {
          Door woodenDoor = new WoodenDoor();
          woodenDoor.open();
          woodenDoor.close();
          Door glassDoor = new GlassDoor();
          glassDoor.open();
          glassDoor.close();
      }
  }
  

  运行结果

  

实现（Realization）

用来表达类与接口之间的关系；

接口是一个方法的集合，在实现关系中，实现类需要实现接口中定义的所有方法；

接口主要用来定义一类对象中，部分拥有的行为；

例如：所有的门都拥有开关门的行为，但是并不是所有的门都有门铃的行为，对于这种不是所有对象都有用的行为，我们就可以将其定义为接口；对象想拥有该行为，就实现对于的接口；

延续上一个示例，假定木门有门铃，玻璃门没有门铃，实现如下：

• 实现关系符

  

• 类图

  

• 代码示例

• 父类

  public class Door {
      // 材质
      public String material;
  
      // 开门
      public void open(){
          System.out.println(material+"门打开了");
      }
      // 关门
      public  void close(){
          System.out.println(material+"门关上了");
      }
  }
  

• 接口

  public interface DoorBell {
      void bell();
  }
  

• 木门

  public class WoodenDoor extends Door implements DoorBell{
      public WoodenDoor(){
          this.material = "木制";
      }
  
      public void bell() {
          System.out.println(material+"门的门铃响了：咚咚咚...");
      }
  }
  

• 玻璃门

  public class GlassDoor extends Door {
      public GlassDoor(){
          this.material = "玻璃";
      }
  }
  

• 测试代码

  public class Test {
      public static void main(String[] args) {
          Door woodenDoor = new WoodenDoor();
          woodenDoor.open();
          woodenDoor.close();
          Door glassDoor = new GlassDoor();
          glassDoor.open();
          glassDoor.close();
  
          // 判断有没有实现门铃的接口
          if(woodenDoor instanceof DoorBell){
              // 实现了 说明具备门铃的功能 然后就按门铃
              ((DoorBell) woodenDoor).bell();
          }
  
          // 同上
          if(glassDoor instanceof DoorBell){
              ((DoorBell) glassDoor).bell();
          }
      }
  }
  

  测试结果

  

依赖关系（Dependency）

只要一个类中用到了其他类，那他们之间就存在依赖关系

例如：一个门（Door）的对象中包含了一个锁对象，要想开这个锁（Lock），就需要传入一个对应的钥匙（Key）对象。

• 依赖关系符

  

• 示例代码

• 锁

  public class Lock {
  }
  

• 钥匙

  public class Key {
  }
  

• 门

  public class Door {
      Lock lock = new Lock();
  
      public void open(Key key){
  
      }
  }
  

• 类图

  

  如图可以看出，Door分别依赖了Lock和Key对象。

关联关系（Association）

关联关系实际上就是类与类之间的联系，他属于依赖关系的特例；

关联关系具有导航性，即单向关联和双向关联；

关联不仅存在一对一的关系，同样也存在一对多，多对多的关系；

例如：一个门对应一个门牌号，一个门牌号对应一个门；

• 关系符

  

• 类图

  

• 示例代码

• 门

  public class Door {
      DoorPlate doorPlate = new DoorPlate();
  }
  

• 门牌

  public class DoorPlate {
      Door door = new Door();
  }
  
  

• 类图

  

  上图可以看出，在存在关联关系的同时，也存在着依赖关系，所以也就印证了上面说的，关联关系是依赖关系的一种特例。

聚合关系（Aggregation）

聚合关系表示一种整体与部分的关系；且这种整体与部分的关系是可以分开的，聚合属于关联关系的特例；所以他具有导航性和多重性。

例如：门和锁的关系，锁是门的一个组成部分，但是没有锁，对门的特性不会带来任何影响；也就是说，没有锁，门依然还是个门。

• 示例代码

• 锁

  public class Lock {
  }
  

• 门

  如下代码，Lock对象是通过Set方法赋值进去的，所以，表示这个门，可以有锁，也可以没有锁，并不是一种强关联关系

  public class Door {
      private Lock lock;
  
      public void setLock(Lock lock){
          this.lock = lock;
      }
  }
  

• 类图

  

组合（Composite）

组合是聚合的一种特例，只是他们关系是一种强关联关系，是一种不可分割的关系；

例如：门和门框的关系，门没有办法脱离门框独立存在于哪里；所以，有门的地方，必定会有个门框；

• 示例代码

• 门框

  public class DoorFrame {
  }
  

• 门

  public class Door {
  
      public DoorFrame doorFrame;
  
      public Door(){
          doorFrame = new DoorFrame();
      }
  }
  

• 类图

  

总结

到这里，常用到的UML实体及关系就说的差不多了，这并不是UML的全部，但是他是UML中最常用的部分；几乎可以解决日常工作、学习的90%以上的场景；

上面都是零碎的，结合上面所讲的细节，绘制了一个完整的包含6种关系的UML图，来协助更好的理解

另外，推荐一个超赞的免费作图工具： 不仅功能超全，而且还可以免费使用。

END

---

点击

以上是关于设计模式系列：图文并茂详解UML类图的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

UML类图详解

深入浅出设计模式系列 -- UML类图

深入浅出设计模式系列 -- UML类图

图文并茂，详细讲解UML类图符号各种关系说明以及举例

设计模式从青铜到王者第三篇:UML类图

UML类图详解及rose中的画法