GOF 的23种JAVA常用设计模式总结 02 UML中的类图与类图之间的关系

统一建模语言UML

统一建模语言（Unified Modeling Language，UML）是用来设计软件蓝图的可视化建模语言，1997 年被国际对象管理组织（OMG）采纳为面向对象的建模语言的国际标准。它的特点是简单、统一、图形化、能表达软件设计中的动态与静态信息。

 

统一建模语言能为软件开发的所有阶段提供模型化和可视化支持。而且融入了软件工程领域的新思想、新方法和新技术，使软件设计人员沟通更简明，进一步缩短了设计时间，减少开发成本。它的应用领域很宽，不仅适合于一般系统的开发，而且适合于并行与分布式系统的建模。

 

UML 从目标系统的不同角度出发，定义了用例图、类图、对象图、状态图、活动图、时序图、协作图、构件图、部署图等 9 种图。

 

类、接口和类图

1.类

类（Class）是指具有相同属性、方法和关系的对象的抽象，它封装了数据和行为，是面向对象程序设计（OOP）的基础，具有封装性、继承性和多态性等三大特性。在 UML 中，类使用包含类名、属性和操作且带有分隔线的矩形来表示。

1. 类名：比如Student 学生类
2. 属性：就是类的成员变量：命名规则  [可见性]属性名:类型[=默认值]
3. 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）、受保护（Protected）和朋友（Friendly）4 种，在类图中分别用符号+、-、#、~表示。
4. 操作：就是类的任意方法： UML格式表示： [可见性]名称(参数列表)[:返回类型]

UML表示学生类，私有的四个成员变量，以及一个display()的公开方法

2.接口

接口（Interface）是一种特殊的类，它具有类的结构但不可被实例化，只可以被子类实现。它包含抽象操作，但不包含属性。它描述了类或组件对外可见的动作。在 UML 中，接口使用一个带有名称的小圆圈来进行表示。

定义了一个 Graph接口 并且定义了两个子类继承后必须要实现的方法

3.类图

类图（ClassDiagram）是用来显示系统中的类、接口、协作以及它们之间的静态结构和关系的一种静态模型。它主要用于描述软件系统的结构化设计，帮助人们简化对软件系统的理解，它是系统分析与设计阶段的重要产物，也是系统编码与测试的重要模型依据。

如图所示，定义了一个Graph的接口，并且有两个子类长方形和圆形去实现了它，并且相对于的实现了里面的方法，然后有一个访问类Client，在它的方法里面有一个Graph的参数，它可以通过这个参数去调用

相对应子类下面的方法，实现功能

类与类之间的关系

在软件系统中，类不是孤立存在的，类与类之间存在各种关系。根据类与类之间的耦合度从弱到强排列，UML 中的类图有以下几种关系：依赖关系、关联关系、聚合关系、组合关系、泛化关系和实现关系。其中泛化和实现的耦合度相等，它们是最强的。

耦合度排序，依次增强

1. 依赖关系
2. 关联关系
   • 一般关联关系
   • 聚合关系
   • 组合关系
3. 泛化关系
4. 实现关系

1.依赖关系

依赖（Dependency）关系是一种使用关系，它是对象之间耦合度最弱的一种关联方式，是临时性的关联。在代码中，某个类的方法通过局部变量、

方法的参数或者对静态方法的调用来访问另一个类（被依赖类）中的某些方法来完成一些职责。

如图所示，依赖关系使用虚线箭头表示，使用类指向被依赖的类，如图，人的类里面有一个打电话的方法call(),而call里面有一个手机类的属性

人的类调用手机类下面的transfer()方法

2.关联关系

关联（Association）关系是对象之间的一种引用关系，用于表示一类对象与另一类对象之间的联系，如老师和学生、师傅和徒弟、丈夫和妻子等。

关联关系是类与类之间最常用的一种关系，分为一般关联关系、聚合关系和组合关系。我们先介绍一般关联。

关联可以是双向的，也可以是单向的。在 UML 类图中，双向的关联可以用带两个箭头或者没有箭头的实线来表示，

单向的关联用带一个箭头的实线来表示，箭头从使用类指向被关联的类。

如图所示，一个老师有多个学生，而一个学生也可以有多个老师，他们进行了一个双向的关联。

使用类指向被关联的类

3.聚合关系

聚合（Aggregation）关系是关联关系的一种，是强关联关系，是整体和部分之间的关系，是 has-a 的关系。

 

聚合关系也是通过成员对象来实现的，其中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而独立存在。

 

例如，学校与老师的关系，学校包含老师，但如果学校停办了，老师依然存在。

聚合关系可以用带线的空心菱形来表示，菱形指向整体

4.组合关系

组合（Composition）关系也是关联关系的一种，也表示类之间的整体与部分的关系，但它是一种更强烈的聚合关系，是 cxmtains-a 关系。

 

在组合关系中，整体对象可以控制部分对象的生命周期，一旦整体对象不存在，部分对象也将不存在，部分对象不能脱离整体对象而存在。

例如，头和嘴的关系，没有了头，嘴也就不存在了。

组合关系用带实心菱形的实线来表示，菱形指向整体。

5.泛化关系

泛化（Generalization）关系是对象之间耦合度最大的一种关系，表示一般与特殊的关系，是父类与子类之间的关系，是一种继承关系，是 is-a 的关系。

在 UML 类图中，泛化关系用带空心三角箭头的实线来表示，箭头从子类指向父类。在代码实现时，使用面向对象的继承机制来实现泛化关系。

6.实现关系

实现（Realization）关系是接口与实现类之间的关系。在这种关系中，类实现了接口，类中的操作实现了接口中所声明的所有的抽象操作。

实现关系使用带空心三角箭头的虚线来表示，箭头从实现类指向接口。

参考文档：23种设计模式UML教程