UML类图是什么

维基百科：In software engineering, a class diagram in the Unified Modeling Language (UML) is a type of static structure diagram that describes the structure of a system by showing the system's classes, their attributes, operations (or methods), and the relationships among objects. 翻译下：UML类图是一种通过展示系统中的类、属性、方法以及对象间关系，来描述系统结构的静态结构图。

提示，UML图有很多种，比如时序图、用例图，这里只针对类图做讲解。

为什么要学习UML类图

这牵扯到一个问题，设计模式是什么？设计模式，即Design Patterns，是指在软件设计中，被反复使用的一种代码设计经验。使用设计模式的目的是为了可重用代码，提高代码的可扩展性和可维护性。

那么，设计模式的本质是什么？设计模式的本质是面向对象设计原则的实际运用，是对类的封装性、继承性和多态性以及类的关联关系和组合关系的充分理解。

一句话总结： UML 类图是表达设计模式的一种方法。

如何学习UML类图

下面，从类的表示、类间关系表示两个角度入手来认识UML类图。为了方便上手，主要形式为举例。（编程语言均为Java）

类的表示

类的定义如下：

class User {
    private long id;
    private String name;
    
    public void setName(String name) {
        this.name = name
    }
    public String getName() {
        return this.name;
    }
}

类图如下：（这里用掘金自带的Mermaid图表画的图。如果画图工具不同，展示会有轻微的区别，不用太在意）

classDiagram
    class User{
    -long id
    -String name
    +setName(name)
    +getName() String
}

整体分为三部分
- 上部：包含类名，是唯一必填的信息
- 中部：包含类的属性，仅在描述实例时需要
- 底部：包含类操作（方法）
访问修饰符
- public(+)
- private(-)
- protected(#)
- package(~)
- static(下划线）

类间关系的表示

总览

类间关系	图形	表现形式	含义说明
继承（泛化）	实线+空心箭头	extends关键字	对象与对象之间的继承关系，"is a"
实现	虚线+空心箭头	implements关键字	接口及实现类之间的关系
关联	实线+箭头（可选）	成员变量	对象相互知道的关系，箭头强调一个对象知道另一个
依赖	虚线+空心箭头	方法入参	一个对象在运行期间会用到另一个对象的关系
聚合	实线+箭头+空心菱形	-	整体与部分的关系，整体不存在了，部分依然存在
组合	实线+箭头+实心菱形	-	整体与部分的关系，整体不存在了，部分也不存在

继承(Generalization)与实现(Implementation)

继承：实线+空心箭头（Mermaid语法展示为实心箭头）
```
class A {}
class B extends A {}
```
```
classDiagram
A <|-- B
```

实现：虚线+空心箭头（Mermaid语法展示为实心箭头）

interface A {}
class B implements A {}

classDiagram
A <|.. B

关联(Association)与依赖(Dependency)

关联：实线+箭头（可选），默认不强调方向，下图表示A知道B，在代码中通常以成员变量形式实现。
```
class A {
    private B b;
}
```
```
classDiagram
A --> B
```
依赖：虚线+箭头（可选），是一种弱关联关系，表示一个对象在运行期间会用到另一个对象，在代码中通常以类的构造方法或者类方法的入参实现。
```
class A {
   public void method(B b) {}
}
```
```
classDiagram
A ..> B
```

聚合(Aggregation)与组合(Composition)

均为整体与部分的关系。

聚合：实线+箭头+空心菱形。B由A组成，B不存在了，A依然存在。比如：学生和学校。
```
classDiagram
A o--> B
```
组合：实线+箭头+实心菱形。B由A组成，B不存在了，A也不存在了。比如：汽车与方向盘。
```
classDiagram
A *--> B
```

常用的UML类图绘制工具

plantUML，也是写代码画图的形式，我一般用Intellij IDEA的插件画时序图，非常方便。
Draw.io，可以在线画图，也可以下载客户端。画图很方便，我个人比较喜欢。
Mermaid插件，第一次用，有些图和我的认知不太相符，目前体验一般，待探索。
ProcessOn，在线的画图工具，比较方便，但有免费个数限制

初探设计模式（一）10分钟速成UML类图