详解UML图之类图

许久不用UML了。看侯捷老师的系列课里，基本都是用UML图来讲解。重新学习一下。

一、为什么用类图？

使用类图，是为了从繁杂的系统需求中，理清楚业务概念和关系。使用类图，可以更深入地剖析系统业务，也能够更好地构建系统逻辑，查漏补缺，避免系统设计问题。

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。

类图(Class diagram)：主要用于描述系统的结构化设计。类图也是最常用的UML图，用类图可以显示出类、接口以及它们之间的静态结构和关系。

二、用什么工具画类图？

• Visio
• ProcessOn在线作图 推荐
• JUDE-Community
• zenuml(写代码直接生成UML) 推荐
  
• PlantUML(写伪代码直接生成UML)推荐
  

三、怎么画类图？

在类图中一共包含了以下几种模型元素，分别是：类（Class）、接口（Interface）以及类之间的关系。

1. 类（Class）

　在面向对象（OO) 编程中，类是对现实世界中一组具有相同特征的物体的抽象。

2. 接口（Interface）

　　接口是一种特殊的类，具有类的结构但不可被实例化，只可以被实现（继承）。在UML中，接口使用一个带有名称的小圆圈来进行表示。

3. 类图中的关系

3.1 泛化（Generalization）

【泛化关系】：即继承关系，表示一般与特殊的关系，它指定了子类如何特化父类的所有特征和行为。

例如：老虎是动物的一种，即有老虎的特性也有动物的共性。

【箭头指向】：带三角箭头的实线，箭头指向父类

2. 实现（Realization）

【实现关系】：是一种类与接口的关系，表示类是接口所有特征和行为的实现.

【箭头指向】：带三角箭头的虚线，箭头指向接口

3. 关联（Association)

【关联关系】：是一种拥有的关系，它使一个类知道另一个类的属性和方法；如：老师与学生，

丈夫与妻子关联可以是双向的，也可以是单向的。

双向的关联可以有两个箭头或者没有箭头，单向的关联有一个箭头。

【代码体现】：成员变量

【箭头及指向】：带普通箭头的实心线，指向被拥有者

【重数性关联】： 重数性关联关系又称为多重性关联关系(Multiplicity)，表示一个类的对象与另一个类的对象连接的个数。在UML中多重性关系可以直接在关联直线上增加一个数字表示与之对应的另一个类的对象的个数。

表示方式	多重性说明
1..1	表示另一个类的一个对象只与一个该类对象有关系
0..*	表示另一个类的一个对象与零个或多个该类对象有关系
1..*	表示另一个类的一个对象与一个或多个该类对象有关系
0..1	表示另一个类的一个对象没有或只与一个该类对象有关系
m..n	表示另一个类的一个对象与最少m、最多n个该类对象有关系 (m<=n)

上图中，老师与学生是双向关联，老师有多名学生，学生也可能有多名老师。

但学生与某课程间的关系为单向关联，一名学生可能要上多门课程，课程是个抽象的东西他不拥有学生。

public class Form  
{  
    private Button m_buttons[];  
    ……  
}   
public class Button  
{  
    …  
}  

【自关联】: 在系统中可能会存在一些类的属性对象类型为该类本身，这种特殊的关联关系称为自关联

public class Bachelor
{  
    private Bachelor m_peter;  
    ……  
}  

4. 聚合（Aggregation）

【聚合关系】：是整体与部分的关系，且部分可以离开整体而单独存在。

如车和轮胎是整体和部分的关系，轮胎离开车仍然可以存在。

聚合关系是关联关系的一种，是强的关联关系；关联和聚合在语法上无法区分，必须考察具体的逻辑关系。

【代码体现】：成员变量

【箭头及指向】：带空心菱形的实心线，菱形指向整体

5. 组合(Composition)

【组合关系】：是整体与部分的关系，但部分不能离开整体而单独存在。

如公司和部门是整体和部分的关系，没有公司就不存在部门。

组合关系是关联关系的一种，是比聚合关系还要强的关系，

它要求普通的聚合关系中代表整体的对象负责代表部分的对象的生命周期。

【代码体现】：成员变量

【箭头及指向】：带实心菱形的实线，菱形指向整体

6. 依赖(Dependency)

【依赖关系】：是一种使用的关系，即一个类的实现需要另一个类的协助

要尽量不使用双向的互相依赖

【代码表现】：局部变量、方法的参数或者对静态方法的调用

【箭头及指向】：带箭头的虚线，指向被使用者

各种关系的强弱顺序：

泛化 = 实现 > 组合 > 聚合 > 关联 > 依赖

下面这张UML图，比较形象地展示了各种类图关系：

类图绘制的要点

1. 类的操作是针对类自身的操作，而不是它去操作人家。(权限)
   比如书这个类有上架下架的操作，是书自己被上架下架，不能因为上架下架是管理员的动作而把它放在管理员的操作里。

2. 两个相关联的类，需要在关联的类中加上被关联类的ID，并且箭头指向被关联类。
   可以理解为数据表中的外键。
   比如借书和书，借书需要用到书的信息，因此借书类需包含书的ID，箭头指向书。

3. 由于业务复杂性，一个显示中的实体可能会被分为多个类
   这是很正常的，类不是越少越好。类的设计取决于怎样让后台程序的操作更加简单。
   比如单看逻辑，借书类可以不存在，它的信息可以放在书这个类里。然而借还书和书的上架下架完全不是一回事，借书类对借书的操作更加方便，不需要去重复改动书这个类中的内容。此外，如果书和借书是1对多的关系，那就必须分为两个类。

4. 类图中的规范问题，比如不同关系需要不同的箭头，可见性符号等。

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参考：http://www.uml.org.cn/oobject/201610282.asp