UML类图

重案组之虎222
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1、UML

1.1、什么是UML

UML（Unified Modeling Language，统一建模语言） 是一种标准化的图形化建模语言，用于软件系统的分析、设计、实现和文档化。它提供了一套丰富的图形符号和规则，帮助开发人员、设计师和业务分析师可视化、理解和沟通系统的结构和行为。

1.2、UML的组成

UML由多种类型的图（Diagrams）组成，主要分为两大类：

结构图（Structural Diagrams）

描述系统的静态结构，展示系统的组成部分及其关系。

  • 类图（Class Diagram）：描述类、接口、属性、方法及其关系。
  • 对象图（Object Diagram）：展示某一时刻系统中的对象及其关系。
  • 组件图（Component Diagram）：描述系统的物理组件及其依赖关系。
  • 部署图（Deployment Diagram）：展示系统的硬件和软件部署结构。
  • 包图（Package Diagram）：用于组织和管理系统中的包及其关系。
  • 复合结构图（Composite Structure Diagram）：描述类的内部结构及其协作关系。

行为图（Behavioral Diagrams）

描述系统的动态行为，展示系统的交互和流程。

  • 用例图（Use Case Diagram）：描述系统功能及其与外部用户的交互。
  • 活动图（Activity Diagram）：展示业务流程或操作的工作流。
  • 状态图（State Machine Diagram）：描述对象在其生命周期中的状态变化。
  • 序列图（Sequence Diagram）：展示对象之间的交互顺序。
  • 通信图（Communication Diagram）：描述对象之间的交互关系（类似于序列图，但更强调关系）。
  • 时序图（Timing Diagram）：展示对象状态随时间的变化。
  • 交互概览图（Interaction Overview Diagram）：结合活动图和序列图，描述复杂的交互流程。

2、UML类图

2.1、基本元素

2.1.1. 类（Class）

定义：类是对象的蓝图，描述了对象的属性（成员变量）和行为（方法）。如下图所示：

​ image-20250206115517806

  • 表示：矩形框，分为三部分：
    1. 类名：顶部，粗体。
    2. 属性：中间，格式为属性名: 类型。
    3. 方法：底部，格式为方法名(参数列表): 返回类型。
  • **可见性：**符号表示属性和方法的访问权限：
    • +：公共（Public）
    • -：私有（Private）
    • #：受保护（Protected）
    • ~：包内可见（Package/Default）

2.1.2. 接口（Interface）

  • 定义：接口是类必须实现的方法集合，没有具体实现。
  • 表示：矩形框，顶部有<<interface>>标识，分为两部分：
    1. 接口名：顶部。
    2. 方法：底部。

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2.2、UML类图的关系

UML（Unified Modeling Language，统一建模语言）是软件系统分析和设计的重要工具，能帮助开发人员梳理思路、记录成果。UML 类图则专注于描述类与类之间的关系，是学习设计模式的必备知识。下面将详细介绍 UML 类图中各类关系。

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2.2.1、依赖关系

  1. 关系介绍：当一个类在方法局部变量、方法参数位置或方法返回值处使用了另一个类时，就产生了依赖关系（dependence）。这种关系较为松散，一个类的变化可能影响依赖它的类。

  2. 代码演示

    class Head {}
class Body {}
class Hand {}
class Leg {}

public class Person {
    public Person() {
        Head head;
        Body body;
        Hand hand;
        Leg leg;
    }
}

  3. 关系图示：在 IDEA 中，选中相关类，通过右键 “Diagrams>Show Diagram...”，并在工具栏选中 “Show Dependencies” 查看。依赖关系用灰色虚线普通箭头指向被依赖的类。

    img

2.2.2、泛化关系（继承关系）

  1. 关系介绍：泛化关系（generalization）即继承关系，是依赖关系的特例。子类继承父类，拥有父类的属性和方法，实现代码复用与扩展。

  2. 代码演示

    public class People {
    private String name;
    private String sex;
    private Integer age;
}

class Chinese extends People {}

  3. 关系图示：在 IDEA 中操作同上，泛化关系用深蓝色实线实心箭头从子类指向父类。

    image-20250206143116165

2.2.3、实现关系

  1. 关系介绍：实现关系（implementation）指一个类实现一个接口，也是依赖关系的特例。接口定义规范，类实现接口中的方法，保证功能一致性。

  2. 代码演示

    //UserService.java
public interface UserService {}

//UserServiceImpl.java
public class UserServiceImpl implements UserService{}

  3. 关系图示：在 IDEA 中查看方式不变，实现关系用绿色虚线实心箭头从实现类指向接口。

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2.2.4、关联关系

  1. 关系介绍：关联关系（association）表示类与类之间的联系，具有导航性（单向或双向）和多重性（如 “1”“0…”“0,1” 等）。它描述了类之间的静态结构关系。

  2. 代码演示

    //Emp.java
public class Emp {}

//Dep.java
public class Dep {
    private List<Emp> emps;
}

  3. 关系图示：在 IDEA 中操作后，关联关系用灰色普通箭头 + 灰色实心菱形指向关联的类，菱形靠近拥有关系的类。

    img

2.2.5、聚合关系

  1. 关系介绍：聚合关系（aggregation）体现整体和部分的关系，整体与部分可分离。是关联关系的特例，具有导航性和多重性，如电脑与鼠标、键盘的关系。

  2. 代码演示

    class Mouse {}
class Keyboard {}

public class Computer {
    private Mouse mouse;
    private Keyboard keyboard;

    public void setMouse(Mouse mouse) {
        this.mouse = mouse;
    }

    public void setKeyboard(Keyboard keyboard) {
        this.keyboard = keyboard;
    }
}

  3. 关系图示：在 IDEA 中查看时，聚合关系同样用灰色普通箭头 + 灰色实心菱形指向，菱形靠近整体类，并标注多重性。

    img

2.2.6、组合关系

  1. 关系介绍：组合关系（composition）也表示整体和部分的关系，但整体与部分不可分开。同样具有关联的特性，像人体各部分构成整体。

  2. 代码演示

    class Head {}
class Body {}
class Hand {}
class Leg {}

public class Person {
    private Head head = new Head();
    private Body body = new Body();
    private Hand hand = new Hand();
    private Leg leg = new Leg();
}

  3. 关系图示：在 IDEA 中，组合关系用灰色普通箭头 + 灰色实心菱形表示，菱形靠近整体类，且部分类旁可标注创建信息。

    img

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