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。
一、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类图中类的表示如下图:
描述类的三部分内容:类名(Name)、属性(Attribute)和 操作(Operations)。
注: 关于“可见性”,可以看这里Java访问控制符。在类图中的可见性公有(Public)、私有(Private)、受保护(Protected)和朋友(Friendly)分别用符号+、-、#、~来表示。
二、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类图中接口的表示如下图:
三、类之间的关系
- 泛化(Generalization)关系 泛化关系是对象之间耦合度最大的一种关系,是子类与父类之间的关系,是继承关系,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。如下图:
- 实现(Realization)关系
实现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。
在 UML 类图中,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。如下图:
- 关联(Association)关系
关联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。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。也可以在关联线的两端标注角色名,代表两种不同的角色。如下图:
- 组合(Composition)关系
组合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 contains-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。
在 UML 类图中,组合关系用带实心菱形的实线来表示,菱形指向整体。如下图:
- 聚合(Aggregation)关系
聚合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。
在 UML 类图中,聚合关系可以用带空心菱形的实线来表示,菱形指向整体。
- 依赖关系(Dependency)
依赖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。
在 UML 类图中,依赖关系使用带箭头的虚线来表示,箭头从使用类指向被依赖的类。