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UML类图与类的关系详解和uml类图例子

文章来源:365jz.com     点击数:195    更新时间:2018-07-23 10:04   参与评论

UML类图是一种结构图,用于描述一个系统的静态结构。类图以反映类结构类之间关系为目的,用以描述软件系统的结构,是一种静态建模方法。类图中的类,与面向对象语言中的类的概念是对应的

1 类结构

在类的UML图中,使用长方形描述一个类的主要构成,长方形垂直地分为三层,以此放置类的名称属性方法

其中,

一般类的类名用正常字体粗体表示,如上图;抽象类名用斜体字粗体,如User;接口则需在上方加上<<interface>>

属性和方法都需要标注可见性符号,+代表public#代表protected-代表private

另外,还可以用冒号:表明属性的类型和方法的返回类型,如+$name:string+getName():string。当然,类型说明并非必须。

2 类关系

类与类之间的关系主要有六种:继承实现组合聚合关联依赖,这六种关系的箭头表示如下,

接着我们来了解类关系的具体内容。

3 六种类关系

六种类关系中,组合聚合关联这三种类关系的代码结构一样,都是用属性来保存另一个类的引用,所以要通过内容间的关系来区别。

3.1 继承

继承关系也称泛化关系(Generalization),用于描述父类与子类之间的关系。父类又称作基类,子类又称作派生类。

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,还包括额外的信息。

例如:公交车、出租车和小轿车都是汽车,他们都有名称,并且都能在路上行驶。

PHP代码实现如下:

<?phpclass Car{    public $name;    public function run()
    {        return '在行驶中';
    }
}class Bus extends Car{    public function __construct()
    {        $this->name = '公交车';
    }
}class Taxi extends Car{    public function __construct()
    {        $this->name = '出租车';
    }
}// 客户端代码$line2 = new Bus;echo $line2->name . $line2->run();

3.2 实现

实现关系(Implementation),主要用来规定接口和实现类的关系

接口(包括抽象类)是方法的集合,在实现关系中,类实现了接口,类中的方法实现了接口声明的所有方法。

例如:汽车和轮船都是交通工具,而交通工具只是一个可移动工具的抽象概念,船和车实现了具体移动的功能。
实现关系

<?phpinterface Vehicle{    public function run();
}class Car implements Vehicle{    public $name = '汽车';    public function run()
    {        return $this->name . '在路上行驶';
    }
}class Ship implements Vehicle{    public $name = '轮船';    public function run()
    {        return $this->name . '在海上航行';
    }
}// 客户端代码$car = new Car;echo $car->run();

3.3 组合关系

组合关系(Composition):整体与部分的关系,但是整体与部分不可以分开

组合关系表示类之间整体与部分的关系,整体和部分有一致的生存期。一旦整体对象不存在,部分对象也将不存在,是同生共死的关系。

例如:人由头部和身体组成,两者不可分割,共同存在。

组合关系

<?phpclass Head{    public $name = '头部';
}class Body{    public $name = '身体';
}class Human{    public $head;    public $body;    public function setHead(Head $head)
    {        $this->head = $head;
    }    public function setBody(Body $body)
    {        $this->body = $body;
    }    public function display()
    {        return sprintf('人由%s和%s组成', $this->head->name, $this->body->name);
    }
}// 客户端代码$man = new Human();
$man->setHead(new Head());
$man->setBody(new Body());echo $man->display();

3.4 聚合关系

聚合关系(Aggregation):整体和部分的关系,整体与部分可以分开。

聚合关系也表示类之间整体与部分的关系,成员对象是整体对象的一部分,但是成员对象可以脱离整体对象独立存在。

例如:公交车司机和工衣、工帽是整体与部分的关系,但是可以分开,工衣、工帽可以穿在别的司机身上,公交司机也可以穿别的工衣、工帽。

<?phpclass Clothes{    public $name = '工衣';
}class Hat{    public $name = '工帽';
}class Driver{    public $clothes;    public $hat;    public function wearClothes(Clothes $clothes)
    {        $this->clothes = $clothes;
    }    public function wearHat(Hat $hat)
    {        $this->hat = $hat;
    }    public function show()
    {        return sprintf('公交车司机穿着%s和%s', $this->clothes->name, $this->hat->name);
    }
}// 客户端代码$driver = new Driver();
$driver->wearClothes(new Clothes());
$driver->wearHat(new Hat());echo $driver->show();

3.5 关联关系

关联关系(Association):表示一个类的属性保存了对另一个类的一个实例(或多个实例)的引用

关联关系是类与类之间最常用的一种关系,表示一类对象与另一类对象之间有联系。组合、聚合也属于关联关系,只是关联关系的类间关系比其他两种要弱。

关联关系有四种:双向关联单向关联自关联多重数关联

例如:汽车和司机,一辆汽车对应特定的司机,一个司机也可以开多辆车。

在UML图中,双向的关联可以有两个箭头或者没有箭头,单向的关联或自关联有一个箭头。上图对应的PHP代码如下:

<?phpclass Driver{    public $cars = array();    public function addCar(Car $car)
    {        $this->cars[] = $car;
    }
}class Car{    public $drivers = array();    public function addDriver(Driver $driver)
    {        $this->drivers[] = $driver;
    }
}// 客户端代码$jack = new Driver();
$line1 = new Car();
$jack->addCar($line1);
$line1->addDriver($jack);
print_r($jack);

在多重性关系中,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。

  • 1..1:仅一个

  • 0..*:零个或多个

  • 1..*:一个或多个

  • 0..1:没有或只有一个

  • m..n:最少m、最多n个 (m<=n)

3.6 依赖关系

依赖关系(Dependence):假设A类的变化引起了B类的变化,则说名B类依赖于A类。

大多数情况下,依赖关系体现在某个类的方法使用另一个类的对象作为参数

依赖关系是一种“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。

例如:汽车依赖汽油,如果没有汽油,汽车将无法行驶。

依赖关系

<?phpclass Oil{    public $type = '汽油';    public function add()
    {        return $this->type;
    }
}class Car{    public function beforeRun(Oil $oil)
    {        return '添加' . $oil->add();
    }
}// 客户端代码$car = new Car;echo $car->beforeRun(new Oil());

4 总结

这六种类关系中,组合、聚合和关联的代码结构一样,可以从关系的强弱来理解,各类关系从强到弱依次是:继承→实现→组合→聚合→关联→依赖。如下是完整的一张UML关系图。

(点击图片查看大图)

UML类图是面向对象设计的辅助工具,但并非是必须工具,如果暂时不理解本文的内容,可以继续看设计模式部分,并不会影响。

说明:本文所有UML类图均使用免费的UMLet工具,在比较了Viso和StartUML后,感觉UMLet要好用很多,强烈推荐使用。

UML类图与类的关系

虚线箭头指向依赖;

实线箭头指向关联;

虚线三角指向接口;

实线三角指向父类;

空心菱形能分离而独立存在,是聚合;

实心菱形精密关联不可分,是组合;

上面是UML的语法。

在画类图的时候,理清类和类之间的关系是重点。类的关系有泛化(Generalization)、实现(Realization)、依赖(Dependency)和关联(Association)。其中关联又分为一般关联关系和聚合关系(Aggregation),合成关系(Composition)。下面我们结合实例理解这些关系。

基本概念

类图(Class Diagram): 类图是面向对象系统建模中最常用和最重要的图,是定义其它图的基础。类图主要是用来显示系统中的类、接口以及它们之间的静态结构和关系的一种静态模型。

类图的3个基本组件:类名、属性、方法。 

泛化(generalization):表示is-a的关系,是对象之间耦合度最大的一种关系,子类继承父类的所有细节。直接使用语言中的继承表达。在类图中使用带三角箭头的实线表示,箭头从子类指向父类。

实现(Realization):在类图中就是接口和实现的关系。这个没什么好讲的。在类图中使用带三角箭头的虚线表示,箭头从实现类指向接口。

 

依赖(Dependency):对象之间最弱的一种关联方式,是临时性的关联。代码中一般指由局部变量、函数参数、返回值建立的对于其他对象的调用关系。一个类调用被依赖类中的某些方法而得以完成这个类的一些职责。在类图使用带箭头的虚线表示,箭头从使用类指向被依赖的类。

关联(Association) : 对象之间一种引用关系,比如客户类与订单类之间的关系。这种关系通常使用类的属性表达。关联又分为一般关联、聚合关联与组合关联。后两种在后面分析。在类图使用带箭头的实线表示,箭头从使用类指向被关联的类。可以是单向和双向。

聚合(Aggregation) : 表示has-a的关系,是一种不稳定的包含关系。较强于一般关联,有整体与局部的关系,并且没有了整体,局部也可单独存在。如公司和员工的关系,公司包含员工,但如果公司倒闭,员工依然可以换公司。在类图使用空心的菱形表示,菱形从局部指向整体。

组合(Composition) : 表示contains-a的关系,是一种强烈的包含关系。组合类负责被组合类的生命周期。是一种更强的聚合关系。部分不能脱离整体存在。如公司和部门的关系,没有了公司,部门也不能存在了;调查问卷中问题和选项的关系;订单和订单选项的关系。在类图使用实心的菱形表示,菱形从局部指向整体。

多重性(Multiplicity) : 通常在关联、聚合、组合中使用。就是代表有多少个关联对象存在。使用数字..星号(数字)表示。如下图,一个割接通知可以关联0个到N个故障单。

聚合和组合的区别

这两个比较难理解,重点说一下。聚合和组合的区别在于:聚合关系是“has-a”关系,组合关系是“contains-a”关系;聚合关系表示整体与部分的关系比较弱,而组合比较强;聚合关系中代表部分事物的对象与代表聚合事物的对象的生存期无关,一旦删除了聚合对象不一定就删除了代表部分事物的对象。组合中一旦删除了组合对象,同时也就删除了代表部分事物的对象。 

实例分析

联通客户响应OSS。系统有故障单、业务开通、资源核查、割接、业务重保、网络品质性能等功能模块。现在我们抽出部分需求做为例子讲解。

大家可以参照着类图,好好理解。 

1. 通知分为一般通知、割接通知、重保通知。这个是继承关系。

2. NoticeService和实现类NoticeServiceImpl是实现关系。

3. NoticeServiceImpl通过save方法的参数引用Notice,是依赖关系。同时调用了BaseDao完成功能,也是依赖关系。

4. 割接通知和故障单之间通过中间类(通知电路)关联,是一般关联。

5. 重保通知和预案库间是聚合关系。因为预案库可以事先录入,和重保通知没有必然联系,可以独立存在。在系统中是手工从列表中选择。删除重保通知,不影响预案。

6. 割接通知和需求单之间是聚合关系。同理,需求单可以独立于割接通知存在。也就是说删除割接通知,不影响需求单。

7. 通知和回复是组合关系。因为回复不能独立于通知存在。也就是说删除通知,该条通知对应的回复也要级联删除。

经过以上的分析,相信大家对类的关系已经有比较好的理解了。大家有什么其它想法或好的见解,欢迎拍砖。

PS:还是那句话:以上类图用Enterprise Architect 7.5所画,在此推荐一下EA,非常不错。可以替代Visio和Rose了。Visio功能不够强大,Rose太重。唯有EA比较合适。 


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