进500强公司当开发实习生，导师让做的第一件事竟然是画UML图，你会吗？

Posted 2021-05-22 陈皮的JavaLib

文章目录

• • 前言
  • UML 画法
  • • 单个类
    • 继承关系
    • 实现关系
    • 聚合关系
    • 关联关系
    • • 单向关联
      • 双向关联
      • 自关联
    • 组合关系
  • IDEA 生成 UML 图
  • 总结

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前言

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一个项目的开发前期，会有功能分析，建模和系统设计等步骤，虽然一般是由技术负责人或者架构师进行处理，但是作为一个合格，进阶的程序员来说，这些功夫是必须要掌握。这不仅是提高自己的技术实力，也是能与他人沟通顺畅的保证。

既然是系统功能的分析和设计，不然自己能看懂，也要能让团队其他人能看懂，输出正确规范的文档；其中有一个部分就是系统类图关系，是描述系统中所包含的类以及它们之间的互相关系，类图能简化团队成员对系统的理解，整体逻辑，是系统开发早期阶段必要的产物，不仅能帮助程序员开发编码，也是测试过程的重要模型依据。

对于面向对象设计中，类图分析的工具用得最多的就是UML（Unified Modeling Language，统一建模语言）。它是一种为面向对象系统的产品进行说明、可视化和编制文档的一种标准语言。

UML 画法

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UML的模型主要有三部分构成：

• 事物：UML中最基本的构成元素，具有代表性的成分的抽象
• 关系：关系把事物之间联系一起
• 图：图是事物和关系的可视化表示

面向对象设计，以下我们以Java语言为分析，介绍如何使用UML画类图关系。在Java中，最主要的就是类（Class）和接口（Interface）了。类封装了数据和行为，即类中定义了属性和方法。每个类一般都具有一定的职责（一般是只有一种职责，即单一职责原则），即类要完成什么样子的功能。

单个类

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在UML图中，单个类或者接口是最基础的模块了，所以优先介绍下单个类是如何画，一个类一般分为三层，最顶层是类名，中间层是属性，最底层是方法。

• 类名的表示方式：直接写类名，例如Dog
• 属性的表示方式：【可见性】【属性名称】：【类型】= { 默认值，可选 }
• 方法的表示方式：【可见性】【方法名称】（【参数列表】）：【类型】
• 可见性符合表示：+ 代表 public，- 代表 private，# 代表 protected

假如定义如下一个类：

package com.nobody.uml;

/**
 * @Description 狗
 * @Author Mr.nobody
 * @Date 2021/5/18
 * @Version 1.0
 */
public class Dog {

    private String name;

    private int age;

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public void bark() {
        System.out.println("Dog " + name + " is bark.");
    }
}

继承关系

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继承也叫泛化，它基本上描述了在对象世界中的继承关系，用于描述父子类之间的关系，父类又称为基类或者超类，子类又称作派生类，是一种一般化 - 特殊化的关系。继承关系用带空心三角形的实线来表示。

package com.nobody.uml;

/**
 * @Description 黄狗
 * @Author Mr.nobody
 * @Date 2021/5/18
 * @Version 1.0
 */
public class YellowDog extends Dog {

    private String color;

    public void showColor() {}
}

实现关系

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实现关系是具体类实现接口，接口是定义抽象方法并且只能有静态常量的。实现关系用带空心三角形的虚线来表示。如下定义接口Animal，以及它的实现类Dog：

package com.nobody.uml;

/**
 * @Description 动物接口
 * @Author Mr.nobody
 * @Date 2021/5/18
 * @Version 1.0
 */
public interface Animal {

  void run();

}

package com.nobody.uml;

/**
 * @Description 狗
 * @Author Mr.nobody
 * @Date 2021/5/18
 * @Version 1.0
 */
public class Dog implements Animal {

    private String name = "dog";

    private int age;

    public void bark() {
        System.out.println("Dog " + name + " is bark.");
    }

    @Override
    public void run() {
    }
}

聚合关系

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聚合关系表示整体与部分的关系，部分是整体的一部分，也可以脱离整体而单独存在。例如桌子，椅子是教室的一部分，但是桌子和椅子也能独立存在于教室之外。聚合关系用带空心菱形的直线表示。

package com.nobody.uml;

/**
 * @Description 教室
 * @Author Mr.nobody
 * @Date 2021/5/18
 * @Version 1.0
 */
public class ClassRoom {

    private Desk desk;

    private Chair chair;

    public String getClassRoomNo() {
        return "";
    }

}

package com.nobody.uml;

/**
 * @Description 桌子
 * @Author Mr.nobody
 * @Date 2021/5/18
 * @Version 1.0
 */
public class Desk {

}

package com.nobody.uml;

/**
 * @Description 椅子
 * @Author Mr.nobody
 * @Date 2021/5/18
 * @Version 1.0
 */
public class Chair {

}

关联关系

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关联关系表示一类对象与另一类对象之间有联系，这种关系也是Java中比较常见的，因为我们通常会将一个类的对象作为一个另一个类的属性，例如顾客和商品，部门和职工等。在UML类图中，用带有箭头的实线连接有关联关系的对象所对应的类，关联关系分单向关联、双向关联、自关联。

单向关联

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单向关联指的是关联只有一个方向，例如电脑拥有CPU，示例代码如下：

package com.nobody.uml;

/**
 * @Description 电脑拥有CPU
 * @Author Mr.nobody
 * @Date 2021/5/18
 * @Version 1.0
 */
public class Computer {

    private Cpu cpu;
}


class Cpu {

}

双向关联

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双向关联指的是关联有两个方向，一般指互相拥有的情况，例如顾客和商品，客户拥有商品，商品属于某个顾客。示例代码如下：

package com.nobody.uml;

import java.util.List;

/**
 * @Description 顾客和商品的双向关联关系
 * @Author Mr.nobody
 * @Date 2021/5/18
 * @Version 1.0
 */
public class Customer {

    private List<Product> products;
}


class Product {

    private Customer customer;

}

自关联

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自关联，指的就是类中的属性也是自身类的一个对象，这在链表中比较常见，例如单向链表Filter会维护下一个后继的Filter。

package com.nobody.uml;

/**
 * @Description 
 * @Author Mr.nobody
 * @Date 2021/5/19
 * @Version 1.0
 */
public class Filter {

  private Filter nextFilter;

}

组合关系

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组合关系表示的是整体和部分的关系，并且由部分组成整体，部分依赖于整体，整体不存在了部分也就不存在了。例如人有手和脚等。在UML中，组合关系用带实心菱形的直线表示。

package com.nobody.uml;

/**
 * @Description 人和手教的关系，组合关系
 * @Author Mr.nobody
 * @Date 2021/5/19
 * @Version 1.0
 */
public class Person {

  private Hand hand;

  private Foot foot;
  
}

class Hand{

}

class Foot{
  
}

IDEA 生成 UML 图

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其实在 Intellij IDEA 工具中，可以根据现有的类关系，一键自动生成UML类关系图，操作简单，而且图也易看清楚。我们只需要在查看的类右键选择Diagrams - Show Diagrams （快捷键 Ctrl + Alt + Shift + U） 即可打开此类所关联的图类。

总结

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一个好的系统，一定是经过充分的分析设计的，而不是一拿到需求就直接开撸代码，到最后发现系统有问题，或者系统扩展性稳定性极差，不得不重新设计开发，这是得不偿失的。所以得学会分析需求，功能分析，系统设计，才能为后续的开发做好充足的准备。当然以上讲解的面向对象设计会用到UML类图设计，实际中会结合其他工具或者文档使用。欢迎大家点赞关注，也可以关注我公众号，同我用户名，一起学习交流。