UML类图总结

前言

类图和序列图是UML中最常用的两种Diagram。我将做详细的总结。在许多书中，或者网站中，在介绍一个系统的子系统的设计时，很多时候，都是给出简单的类图来简述构成子系统的类之间的关系。这足以说明类图的重要性。

对类图的基本认识有以下两点：

1.类图是以反映类的结构（属性、操作）以及类之间的关系为主要目的，描述了软件系统的结构，是一种静态建模方法；

2.类图中的类与面向对象语言中的类的概念是对应的，是对现实世界中的事物的抽象。

我们基于以上两点，来对类图进行更详细的学习。

 

类图中基本语法学习

在UML中，画每一种图，都有一套规范的，不同的符号是不同的意义，我们要熟悉这些符号的意义，才能理解一副类图的意义。

先来一副画好的类图，从解析这个类图开始：

如图，这是一副很简单的类图，很简单，也很熟悉。

可以看到，这个类图，从上到下分为三部分。是的，一般类图从上到下分为三部分，分别是：

1.类名

2.属性

3.操作

正如你所看到的，上面类图的名称是Student，属性有Name, Sex, Age, 对应的操作有六个。你应该知道一个类图的Student是必须存在的，而属性和操作是可选的。如果，你看到了一个没有任何属性和操作的类时，也不要感到惊讶，那是正确，虽然不是很正常。

类的名字没有什么好说的，那么，我从属性开始，例如以下属性：

- Name:String

如果你看过Objective-C，你也许就不会感到惊讶，为什么有减号和加号了，但是，伙计，这里的减号和加号和Objective-C中的意思是完全不同的。

这里的加号和减号表示的是属性和方法的可访问性，有如下定义：

1.-表示private

2.+表示public

3.#表示protected

Name表示的是属性的名称，而它后面的String表示的是这个属性的类型；

那么现在对于- Name:String就好理解了；它表示Student类中定义的一个私有的String类型的属性Name；而对于图中这样的一个特例：

- Age:int=10

在这里，int=10，表示的Age属性的默认值为10。

 

最下面是类的操作，“+”的意思，已经解释过了。我选取以下的一个操作进行详细讲解：

+ SetAge(Age:int):void

操作名为SetAge，参数为int类型的Age，操作的返回值为void。有的时候，我们会遇到以下的这种语法：

+ SetAge(in Age:int):void

是的，多了一个in关键字，这个关键字表示这个Age参数是输入参数，如果看过C#的话，理解其中的out关键字，我想in就不用我多讲了。

 

抽象类

看下面这个图：

你会发现类名和Eat方法是以斜体字体表示的；在类图中以斜体表示也是有特殊意义的，上图表示Animal是一个抽象类，抽象类是不能实例化的，一般至少包含一个抽象操作，比如上图的Eat就是抽象操作。

 

接口

看下图这个图：

这是接口的表示方法。接口是什么，不用做什么解释。这里让大家对接口图有一个大体的了解。

 

类图之间的关系

对于类图的基本讲解就到这里了，接下来讲解类图中最重要的一部分，也是比较难理解的一部分：类图之间的关系。

一个负责的系统，每个类不是独立存在的，而是类与类组织起来的，而每个类之间的关系是错综复杂的，那么UML是如何表达其中的关系的呢？

 

继承关系

继承关系是一种基本而重要的关系；至于继承的概念，我就不做解释了，而只讲UML中对继承的表示。

 

以上两张图，都是Astah中对继承关系的表示方法，继承通过指向超类的一条闭合的，单箭头的实线表示。这个表示和用例图中的泛化表示方式是一致的，不熟悉的朋友，可以去看看UML用例图总结这篇文章。

 

关联关系

当系统建模时，特定的对象间会彼此关联，而且这些关联本身需要被清晰地建模，这里我会介绍5中关联，关于什么时候使用哪种关联，这里是不做介绍的，这里而是将重点集中在每种关联的用途，并说明如何在类图上表现出来。

 

双向的关联

关联是两个类之间的连接，关联总是被假定是双向；这说明，两个类彼此知道它们之间的关系，都可以调用对方的公共属性和方法；虽然在分析阶段这种关系是适用的，但我觉得对于描述设计模式内的类关系来说显得太抽象了，因为在设计阶段关联关系必须被映射为对象引用或指针；对象引用本身就是有向的。这种关系在设计的时候比较少用到，关联一般都是有向的。

 

单向关联

在一个单向关联中，两个类是相关的，但是只有一个类知道这种关系的存在。如下图：

一个单向的关联，表示为一条带有指向已知类的开放箭头的实线。Class0知道Class1的存在，而Class1不知道Class0的存在，Class0可以调用Class1的公共属性和方法。使用Astah导出代码时，单向关联体现为Class0中包含一个Class1对象。

 

关联类

这个概念有点不好理解，我也是参考别人的理解，再做出自己的理解，如下图：

Person和Company是有关系的，存在什么关系？存在一个雇佣的关系，由于存在一个Job，导致Person和Company产生了关系，但是在建模时，由于Job将Person和Company关联到了一起，而描述Job的Salay放在Person或者Company都不是很合适的，由于不同的岗位有不同的Salary，如果将岗位和Salary放在Person，将导致Person类存在很高的耦合性。所以关联出一个关联类Job，表示岗位信息。从图中可以看出，Job类即是一个关联关系也是一个类，是为了描述类Person与类Company之间的关联关系的。

 

聚合

聚合是一种特别类型的关联，用于描述“总体到局部”的关系。

基本聚合

在基本聚合中，部分类的生命周期独立于整体类的生命周期；如下图：

房子是一个整体实体，而窗户是房子的一部分，而窗户可以在建房子之前就创建，在这里，Window实例清楚地独立地Car类实例而存在。使用空心的菱形表示。

 

组合聚合

组合聚合也叫包容，但是子类实例的生命周期依赖于父类实例的生命周期；如下图：

公司是一个整体实体，公司包含部门，部门不能独立于公司而存在。使用实心菱形表示。

 

自身关联（反射关联）

就是自身关联自身，你可能想不到这样存在的意义，但是，你要想到，类可以是抽象的，当一个类关联到它本身时，这并不意味着类的实例与它本身相关，而是类的一个实例与类的另一个实例相关，可以表现为多肽，在UML中就是如下图所示：

实现接口

如下图：

在UML中表示的很简单，就是将泛化中的实线变成了虚线就好了。

 

总结

这篇文章大体的对UML类图做了一个总结，平时工作中涉及到的内容都大体上做了介绍，如果有什么遗漏，请大家指出。同时，在本文中所有的类图都是使用Astah画的，关于使用Astah画类图，大家可以参考：UML工具Astah的使用。

 

 

附录

多重值和它们的表示

表示	含义
0..1	0个或1个
1	只能1个
0..*	0个或多个
*	0个或多个
1..*	1个或多个
3	只能3个
0..5	0到5个
5..15	5到15个

 

2013/6/30 于东软大连

 

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