软件设计UML类图怎么看

Posted 2021-04-17 小黑的成长之路

前言            

无论使用哪种语言，都离不开面向过程与面向对象两个流派，而类图是面向对象程序设计中至关重要的一种软件表达形式，如何看懂类图，并设计好的软件架构，是我们作为软件工程师必不可少的技能之一。

今天小黑把类图学习的一些笔记和心得分享出来，供大家参考。

什么是类

了解类图之前，我们需要简单了解一下类的概念

类(Class)封装了数据和行为，是面向对象的重要组成部分，它是具有相同属性、操作、关系的对象集合的总称。

在面向过程设计中，数据和算法组织成为程序。而面向对象中，数据+算法的理论基础并没有改变，虽然整个程序框架由一个个类组成，每一个类都是独立的数据+算法集合。类的设计遵循单一职责原则，只负责自己的私有数据，调用自己的方法(算法)。通过类将程序组织分类，各自负责各自的逻辑，让整个程序有序化，组织化。

什么是类图

类图(Class Diagram)使用出现在系统中的不同类来描述系统的静态结构，它用来描述不同的类以及它们之间的关系。

类图在面向对象设计中用于组织不同之间的关系，无论是文本编程还是图形化的程序，面向对象的程序如果脱离类图，都将变的理解吃力。一张明了的类图，可以让你省去阅读程序的诸多烦恼。

近期，小黑仿作AddLabel工具时，如果你只看程序，理清各个类之间的关系和组织逻辑将会耗费大量的时间，而一张类图就可轻易的表述不同类之间的组织关系。

下图是LabVIEW自带的类图关系，当类与类之间使用继承关系时，比较容易理解，而使用组合关系，没有类图辅助，看起来将比较困难 
 
下图是绘制的类图，从图中可以比较清晰的明确各个类之间的关系 

如何看类图

在UML类图中，类使用包含类名、属性和操作且带有分隔线的长方形来表示，使用Label的类图作为例子讲解

在该类图中，包含有三部分，分别是类名、类的属性、类的操作

第一部分是类的名称

每一个类都有一个名称，在UML类图中作为类与类之间的区别 
 
对应的LabVIEW代码如下图所示 

第二部分为类类的属性

属性是指类的性质，即类的成员变量。一个类可以有任意多个属性，也可以没有属性。类的属性也即作为最小信息单元的数据结构，每一个类都有属于自己的数据结构。

标准的类图属性由以下内容组成

可见性 名称：类型[缺省值]

这里我们表述的Label由text，textcolor，backgroundColor等属性组成 
 
对应LabVIEW中的数据结构保存于Label.ctl中 

这里需要说明的是，属性名称前的-号代表可见性 “可见性”表示该属性对于类外的元素而言是否可见，包括公有(public)、私有(private)和受保护(protected)三种，在类图中分别用符号+、-和#表示。

在LabVIEW同样具有不同访问属性的设计，其中如Label.ctl上方显示的红色小钥匙代表私有(private)属性 
 
 
使用黄色小钥匙的代表受保护的属性（protected） 
 
如果没有钥匙，则代表访问类型为公有（public） 
 
LabVIEW的私有属性确保了类中的数据只能被类内部访问，外部需要通过访问器才可以更改类内部的数据 

第三部分为类的方法

类的方法可以通过如下形式表达：

可见性 名称(参数列表) [ : 返回类型]

Label类中由于SetLabelPosition没有返回值，所以省略不写，只表示这是一个公共的方法，并且有传入的Cluster参数 
 
类图与LabVIEW对应关系如下图所示： 

类图的组织关系

在类图中，不同的类之间存在着不同的关系，只有使用合适的表达符号才可以表述不同类之间的关系

01

继承关系

类与类之间的继承关系，可以表征类的基本特性，类图中，AddWireLabel继承了Actor，所以使用继承的符号来连接两个类图 

02

依赖关系

依赖关系指的是一个类在计算的时候用到了另一个类的参数。而这种使用关系是具有偶然性的、、临时性的、非常弱的，但是B类的变化会影响到A；

 

03

关联关系

关联(Association)关系是类与类之间最常用的一种关系，它是一种结构化关系，用于表示一类对象与另一类对象之间有联系，如汽车和轮胎、师傅和徒弟、班级和学生等等。 

关联关系比依赖更强、不存在依赖关系的偶然性、关系也不是临时性的，一般是长期性的，而且双方的关系一般是平等的、关联可以是

• 双向关联

• 单向关联

• 自关联

• 多重性关联

  
  

04

聚合关系

聚合是关联关系的一种特例，他体现的是整体与部分、拥有的关系，即has-a的关系，此时整体与部分之间是可分离的，他们可以具有各自的生命周期，部分可以属于多个整体对象，也可以为多个整体对象共享

这里的Label相对于Segment就是一种聚合关系，判断依据就是，Label不仅可以作为Segment的Label，也可以作为其他如矩形，Wire的label 

05

组合关系

组合也是关联关系的一种特例，他体现的是一种contains-a的关系，这种关系比聚合更强，也称为强聚合；他同样体现整体与部分间的关系，但此时整体与部分是不可分的，整体的生命周期结束也就意味着部分的生命周期结束

这里线和线段的关系就属于组合关系，判断依据就是，如果没有线，线段就不会存在 

在Viso中，每一种对应关系都给出了曲线应该具有的表示方法(复合就是组合的意思)，有兴趣的可以深入了解 

总结

本节作为面向对象基础，向大家介绍了类图的基本识别方法，其他的内容如果感兴趣可以百度或者谷歌相关具体的资料。

后记

小黑最近正在不停的充电中，学习任务比较多，所以没能及时更新相关知识，让大家久等了。后期小黑会给自己制定一些写作计划，保证可以稳定的输出一些文档，期待与大家的互动与交流~