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设计模式读书笔记(二)——类图

程序员文章站 2024-02-20 23:33:28
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类图

类图是使用频率最高的UML图之一

- 类与类图

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

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,类图用来描述不同的它们之间的关系。

在UML中,类使用具有类名称、属性、操作(即方法)分隔的长方形来表示。

==实例==:定义一个类Employee,它包含属性name、age和email,以及操作modifyInfo(),在UML类图中该类图如下:
设计模式读书笔记(二)——类图

该类对应的Java代码如下:

public class Employee {
    private String name;
    private int age;
    private String email;
    public void modifyInfo(){

    }
}

在UML类图中,类一般由三部分组成。

类名:每个类均需有名,类名为字符串,且每一个单词首字母均大写。

属性(Attribute):指类的性质,即类的成员变量。类可以有多个属性,也可以没有属性。

UML规定属性的表达方式为:

可见性 名称:类型 [ = 默认值]

其中:
设计模式读书笔记(二)——类图

①可见性表示该属性对类外的元素是否可见,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。Java语言中增加了一种包内可见性(package),在UML中用符号“ * ”表示。为了保证数据的封装性,属性的可见性一般为private,通过公有的Getter方法和Setter方法供外界使用。

②名称表示属性名,用一个字符串表示,Java语言中,属性名第一个单词首字母一般小写,之后每个单词首字母大写。

③类型表示定义属性的数据类型,可以是基本数据类型,也可以是用户自定义类型。

④默认值是一个可选项,即属性的初始值。

类的操作(Operation):类的成员方法。

可见性 名称(参数列表) [ :返回类型]

其中:
①名称即操作名或方法名。

②参数列表表示操作的参数,参数个数是任意的,多个参数之间用“ , ”隔开。

③返回类型是个可选项,表示方法的返回值类型。

设计模式读书笔记(二)——类图

- 类之间的关系

1.关联关系

一种结构化关系,用于表示一类对象与另一类对象的之间的联系。如汽车和轮胎、师傅和徒弟等。在UML类图中,用实线连接有关的对象所对应的类。

如:在一个登录界面类LoginForm中包含一个Button类型的注册按钮loginButton它们之间可以表示为关联。图示为:
设计模式读书笔记(二)——类图

与之相关联的Java代码片段:

public class LoginForm
{
    private JButton loginButton;
         ...
}

public class JButton{
    ...
}

在UML中,关联关系有如下几种类型。

1)双向关联

关联是双向的。可以有两个角色名,用直线表示。例如:顾客(Customer)购买商品(Product)并拥有商品,而卖出的商品总与某个顾客相关联。因此,Custoner类和Product类之间具有关联关系。图示为:

设计模式读书笔记(二)——类图
对应的Java代码片段:

public class Customer{
    private Product[] products;
    ...
}

public class Product{
    private Customer customer;
    ...
}
2)单向关联

关联是单向的。只有一个角色名,用直线加箭头表示。例如:每个学生(Student)拥有家庭地址(Address)。图示:
设计模式读书笔记(二)——类图
对应的Java代码片段:

public class Student{
    private Address address;
    ...
}

public class Address{
    ...
}
3)自关联

属性对象类型为该类本身。例如:一个节点类(Node)的成员又是节点对象。图示:
设计模式读书笔记(二)——类图
对应的Java代码片段:

public class Node{
    private Node subNode;
    ...
}
4)多重性关联(Multiplicity)

表示一个类的对象与另一个类的对象连接的个数。

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只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只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)

例如:一个学校(Campus)有多个学生(Student),但一个学生只能属于一个学校。图示:
设计模式读书笔记(二)——类图
对应的Java代码片段:

public class Campus{
    private Student[] stu;
    ...
}

public class Student{
    ...
}
5)聚合关系(Aggregation)

表示一个整体与部分的关系,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。例如,汽车发动机(Engine)是汽车(Car)的组成部分,但是汽车发动机可以独立存在。图示:
设计模式读书笔记(二)——类图
对应的Java代码片段:

public class Car{
    private Engine engine;
    public Car(Engine engine){
        this.engine = engine;
    }

    public void setEngine(Engine engine){
        this.engine = engine;
    }
    ...
}

public class Engine{
    ...
}
6)组合关系(Composition)

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。例如:人的头(Head)与嘴巴(Mouth),嘴巴是头的组成部分之一,而且如果头没了,嘴巴也就没了。图示:
设计模式读书笔记(二)——类图
对应的Java代码片段:

public class Head{
    private Mouth mouth;
    public Head(){
        mouth = new Mouth();
    }
    ...
}

public class Mouth{
    ...
}
2.依赖关系(Dependency)

是一种使用关系,特定事物的改变有可能会影响到使用该事物的其他事物,在需要表示一个事物使用另一个事物时使用依赖关系。在UML中,依赖关系用带箭头的虚线表示,由依赖的一方指向被依赖的一方。例如:司机开车,在Driver类的drive()方法中将Bus类型的对象bus作为参数传递,以便在drive()方法中能够调用bus的move()方法,且司机的drive()方法依赖车的move()方法。图示:
设计模式读书笔记(二)——类图
对应的Java代码片段:

public class Driver{
    public void drive(Bus bus){
        bus.move();
    }
    ...
}

public class Car{
    public void move(){
        ...
    }
}
3.泛化关系(Generalization)

也就是继承关系,也成“is-a-kind-of”关系。用于描述父类与子类之间的关系。例如:Student类与Teacher类都是Person类的子类,因此,它们除了继承Person类的属性和方法,也可以定义属于自己的属性和方法。图示:
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对应的Java代码片段:

public class Person{
    protected String name;
    protected int age;
    public void move(){
        ...
    }
    public void say(){
        ...
    }
}

public Student extends Person{
    private String studentNo;
    public void study(){
        ...
    }
}

public Teacher extends Person{
    private String teacherNo;
    public void teach(){
        ...
    }
}
4.接口与实现关系(Realization)

接口和类之间存在的一种关系。图示:
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接口在UML中有多种表现形式,用如下方法改变:
设计模式读书笔记(二)——类图

例如:定义一个交通工具接口Vehicle,其中由一个抽象操作move(),在类Ship和类Cycle中都实现了该move()操作。
设计模式读书笔记(二)——类图
对应的Java代码片段:

public interface Vehicle{
    public void move();
}

public class Ship implements Vehicle{
    public vid move(){
        ...
    }
}

public class Cycle implements Vehicle{
    public vid move(){
        ...
    }
}