UML系列03之 UML类图(二)

概要

在"UML系列02之 UML类图(一) "中介绍了类图的基本构成--类的UML表示方法。本文是接着前文，继续对"UML的类图"中几种关系进行介绍。介绍的主要内容包括：
UML类图的几种关系
1. 泛化
2. 实现
3. 关联
3.1 自关联
3.2 单向关联
3.3 双向关联
3.4 多重性关联
3.5 聚合
3.6 组合
4. 依赖

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UML类图的几种关系

在UML类图中，关系可以分为4种: 泛化, 实现, 关联 和 依赖。
1. 泛化 -- 表示"类与类之间的继承关系"。
2. 实现 -- 表示"类与接口之间的实现"。
3. 关联 -- 表示"类与类之间的拥有关系"。即，一个类是另一个类的成员。关联又包括：自关联, 单向关联, 双向关联, 多重性关联, 组合, 聚合。
4. 依赖 -- 表示"类与类之间的使用关系"。即，一个类是另一类的局部变量, 形式参数, 或者调用了静态方法/成员等。

这几种关系表示的"类与类之间关系的强弱顺序"是：泛化 = 实现 > 关联 > 依赖

1. 泛化(Generalization)

[关系说明]: 泛化是一种继承关系。它指定了子类如何特化父类的所有特征和行为。例如：老虎是动物的一种。
[代码说明]: 父类与子类。
[UML图形]: 带三角箭头的实线，箭头指向父类。
[示例]:  Fruit是"水果"；Apple是"苹果"，它继承了Fruit，是水果中的一种。
UML示例图

对应的Java代码

public class Fruit {
    protected int price;
    public int getPrice() {
        return price;
    }
    public void setPrice() {
        return price;
    }
}
public class Apple extends Fruit {
}

2. 实现(Realization)

[关系说明]: 实现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。
[代码说明]: 实现类与接口。
[UML图形]: 带三角箭头的虚线，箭头指向接口。
[示例]: Runnable接口表示"一个任务"，TimeTask是"计时任务"，它实现了Runnable接口。
UML示例图

对应的Java代码

public interface Runnable {
    abstract public void run();
}
public class TimeTask implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
    }
}

3. 关联(Association)

关联表示"类与类之间的拥有关系"。即，一个类是另一个类的成员。关联包括：自关联, 单向关联,双向关联, 多重性关联, 聚合, 组合。

3.1 自关联

[关系说明]: 一个类包含自己。例如，单向链表中的节点，包含下一个节点的信息。
[代码说明]: 成员变量
[UML图形]: 带普通箭头的实心线，指向被自己。
[示例]: Node是单向链表中的节点，它包含下一个节点的指针。
UML示例图

对应的Java代码

public class Node {
    private Node node;
}

3.2 单向关联

[关系说明]: "类A"中有"类B"成员变量，"类B"中没有"类A"成员变量。
[代码说明]: 成员变量
[UML图形]: 带普通单向箭头的实心线，指向被拥有者。
[示例]: Person表示"人"，IdCard表示"身份证信息"，身份证包括id和"身份证编号snum"。一个人拥有唯一的身份证信息。
UML示例图

对应的Java代码

public class Person {
    private IdCard idcard;
}
public class IdCard {
    private int id;
    private String snum;
}

3.3 双向关联

[关系说明]: "类A"中有"类B"成员变量，"类B"也有"类A"成员变量。
[代码说明]: 成员变量
[UML图形]: 带普通双向箭头的实心线 或者 不带箭头的实心线。
[示例]:  Cusomer表示"客户"，Product表示"产品"。客户可以购买产品，产品也属于客户。
UML示例图

对应的Java代码

public class Customer {
    private Address address;
}
public class Address {
    private Customer customer;
}

3.4 多重性关联

[关系说明]: 多重性关联是两个类之间在关联对象上的数量关系。有如下几种：
┏━━━━━━━━━━┳━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┓
┃ 表示方法     ┃ 多重性关联说明                                                                                                    ┃
┣━━━━━━━━━━╇━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┫
┃ 1..1             │ 表示另一个类的一个对象只与该类的一个对象有关系                                            ┃
┠────────┼──────────────────────────────────────────────────┨
┃ 0..*              │ 表示另一个类的一个对象与该类的零个或多个对象有关系                                    ┃
┠────────┼──────────────────────────────────────────────────┨
┃ 1..*              │ 表示另一个类的一个对象与该类的一个或多个对象有关系                                    ┃
┠────────┼──────────────────────────────────────────────────┨
┃ 0..1             │ 表示另一个类的一个对象没有或只与该类的一个对象有关系                                 ┃
┠────────┼──────────────────────────────────────────────────┨
┃ m..n            │ 表示另一个类的一个对象与该类最少m，最多n个对象有关系(m≤n)                      ┃
┗━━━━━━━━━━┷━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┛

[代码说明]: 成员变量
[UML图形]: 实心线表示，单向关联则包括箭头，双向关联包括"两个箭头"或"不包含任何箭头"。
[示例]:  Album是"相册"，Picture是"图片"，相册有N(N>=0)张图片。
UML示例图

对应的Java代码

public class Album {
    private Picture[] pics;
}
public class Picture {
}

3.5 聚合

[关系说明]: 聚合是整体与部分的关系。聚合关系是类与类之间关系比较密切的关联关系；要区分聚合和其它的关联关系，必须考察具体的逻辑关系。在聚合关系中，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独立存在。如车和轮胎是整体和部分的关系。
[代码说明]: 成员变量
[UML图形]: 带空心菱形的实心线，菱形指向整体
[示例]:  Car表示"汽车"，Tire表示"轮胎"。"轮胎"本身是个独立个体。
UML示例图

对应的Java代码

public class Company {
    private Nose nose;

    private class Nose {
    }
}

3.6 组合

[关系说明]: 组合是整体与部分的关系。组合关系是比聚合关系还要强的关联关系。但是在组合关系中整体对象可以控制成员对象的生命周期，一旦整体对象不存在，成员对象也将不存在，成员对象与整体对象之间具有同生共死的关系。例如，身体和鼻子，身体包括鼻子，鼻子不能脱离身体而独立存在。
[代码说明]: 成员变量
[UML图形]: 带实心菱形的实线，菱形指向整体
[示例]: Body表示"身体"，Nose表示"鼻子"。身体包含鼻子，鼻子离不开身体。
UML示例图

对应的Java代码

public class Company {
    private Nose nose;

    private class Nose {
    }
}

4. 依赖(Dependency)

[关系说明]: 依赖是一种使用的关系。在需要表示一个事物使用另一个事物时使用依赖关系，尽量不使用双向的互相依赖。
[代码说明]: 局部变量、方法的参数或者对静态方法的调用
[UML图形]: 带箭头的虚线，指向被使用者
[示例]:  人过河。人是"Person"类，它包括过河函数acrossRiver()，acrossRiver()的参数是过河工具，返回值是过河时间。此处的过河工具是船，船对应的类是Boat。
UML示例图

对应的Java代码

public class Person {
    public int acrossRiver(Boat boat);
}
public class Boat {
}

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1. UML系列01之 UML和绘图工具Visio介绍

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