软件设计之UML—UML中的六大关系

一、UML中的六大关系

在UML类图中，常见的有以下几种关系: 泛化（Generalization）, 实现（Realization），关联（Association)，聚合（Aggregation），组合(Composition)，依赖(Dependency)。

1.1、 继承关系—泛化（Generalization）

指的是一个类（称为子类、子接口）继承另外的一个类（称为父类、父接口）的功能，并可以增加它自己的新功能的能力，继承是类与类或者接口与接口之间最常见的关系；在Java中用extends关键字。

【泛化关系】是一种继承关系，表示一般与特殊的关系，它指定了子类如何特化父类的所有特征和行为。例如：猫头鹰是鸟的一种，即有鸟的特性也有猫头鹰的共性。

【箭头指向】带三角箭头的实线，箭头指向父类。

【描述】上图中的类bird有嘴、翅膀、羽毛等属性。会飞、会唧唧喳喳的叫，那么就有这些方法。而猫头鹰有大眼睛和捕捉老鼠的本领，这则是自身的特性。

1.2、 实现关系（Realization）

指的是一个class类实现interface接口（可以是多个）的功能；实现是类与接口之间最常见的关系；在Java中此类关系通过关键字implements明确标识。

【实现关系】是一种类与接口的关系，表示类是接口所有特征和行为的实现.

【箭头指向】带三角箭头的虚线，箭头指向接口。

【描述】上图中IFly是一个接口，接口中有时间、速度等常量，还有一个fly方法。FlyImpl继承了这个IFly接口后，需要实现fly方法，同时实现类也可以拥有自己的属性和方法。

1.3、 依赖（Dependency）

可以简单的理解，就是一个类A使用到了另一个类B，而这种使用关系是具有偶然性的、临时性的、非常弱的，但是B类的变化会影响到A；比如某人要过河，需要借用一条船，此时人与船之间的关系就是依赖；表现在代码层面，为类B作为参数、属性被类A在某个method方法中使用；

【依赖关系】是一种使用的关系，即一个类的实现需要另一个类的协助，所以要尽量不使用双向的互相依赖。

【代码表现】局部变量、方法的参数或者对静态方法的调用

【箭头及指向】带箭头的虚线，指向被使用者

【描述】Bird类中有一个setFly方法，它需要使用者用到IFly接口的实现，那么这种关系就是依赖关系。

1.4、 关联

他体现的是两个类、或者类与接口之间语义级别的一种强依赖关系，比如我和我的朋友；这种关系比依赖更强、不存在依赖关系的偶然性、关系也不是临时性的，一般是长期性的，而且双方的关系一般是平等的、关联可以是单向、双向的；表现在代码层面，为被关联类B以类属性的形式出现在关联类A中，也可能是关联类A引用了一个类型为被关联类B的全局变量；

【关联关系】是一种拥有的关系，它使一个类知道另一个类的属性和方法；如：老师与学生，丈夫与妻子关联可以是双向的，也可以是单向的。双向的关联可以有两个箭头或者没有箭头，单向的关联有一个箭头。

【代码体现】成员变量

【箭头及指向】带普通箭头的实心线，指向被拥有者

【描述】在Bird类中有一个IFly类型的fly属性，需要提供IFly的接口实现。Bird对象会利用IFly接口的实现完成fly方法。

 

1.4.1、双向关联

双方都知道对方的存在，都可以调用对方的公共属性、方法。

【关联关系】双方都有关联的关系，通过自身对对方关联的属性来访问对方的属性和方法。

【代码体现】成员变量

【箭头及指向】用不带箭头的实线连接双方

【描述】在中国一个妻子只能嫁给一个丈夫，一个丈夫也只能取一个妻子。

 

1.4.2、自身关联

自己关联自己，这种情况比较少出现但是也有用到。

【自关联关系】双方都有关联的关系，通过自身对自身关联的属性引用来访问对方的属性和方法。

【代码体现】成员变量

【箭头及指向】用带普通箭头的实线连接自己

【描述】在盗梦空间中，演员需要在梦中再造梦，这种梦中梦的情况跟上图描述很符合。

 

1.5、 聚合（Aggregation）

聚合是关联关系的一种特例，他体现的是整体与部分、拥有的关系，即has-a的关系，此时整体与部分之间是可分离的，他们可以具有各自的生命周期，部分可以属于多个整体对象，也可以为多个整体对象共享；比如计算机与CPU、公司与员工的关系等；表现在代码层面，和关联关系是一致的，只能从语义级别来区分；

【聚合关系】是整体与部分的关系，且部分可以离开整体而单独存在。如车和轮胎是整体和部分的关系，轮胎离开车仍然可以存在。聚合关系是关联关系的一种，是强的关联关系；关联和聚合在语法上无法区分，必须考察具体的逻辑关系。

【代码体现】成员变量

【箭头及指向】带空心菱形的实心线，菱形指向整体

【描述】birdChild一只鸟有很多鸟宝宝，所以自引用。鸟有很多不同数量和颜色的羽毛，所以引用关系是0~*。

1.6、 组合（Composition）

组合也是关联关系的一种特例，他体现的是一种contains-a的关系，这种关系比聚合更强，也称为强聚合；他同样体现整体与部分间的关系，但此时整体与部分是不可分的，整体的生命周期结束也就意味着部分的生命周期结束；比如你和你的大脑；表现在代码层面，和关联关系是一致的，只能从语义级别来区分；

【组合关系】是整体与部分的关系，但部分不能离开整体而单独存在。如公司和部门是整体和部分的关系，没有公司就不存在部门。组合关系是关联关系的一种，是比聚合关系还要强的关系，它要求普通的聚合关系中代表整体的对象负责代表部分的对象的生命周期。

【代码体现】成员变量

【箭头及指向】带实心菱形的实线，菱形指向整体

【描述】一个学校由多个班级组成，班级离开学校也就不存在、而学校离开班级也不成立。像这种不可分离的关系就需要用组合。

综合示例

对于继承、实现这两种关系没多少疑问，他们体现的是一种类与类、或者类与接口间的纵向关系；其他的四者关系则体现的是类与类、或者类与接口间的引用、横向关系，是比较难区分的，有很多事物间的关系要想准备定位是很难的，前面也提到，这几种关系都是语义级别的，所以从代码层面并不能完全区分各种关系；但总的来说，后几种关系所表现的强弱程度依次为：泛化 = 实现 > 组合 > 聚合 > 关联 > 依赖。