设计模式学习---UML常见关系的实现

一、UML基本构造

UML的基本构造含3种：

(1) 事物（4种）：结构事物，行为事物，分组事物，注释事物

(2) 关系（4种）：泛化关系，实现关系，依赖关系，关联关系

(3) 图（10种）：用例图，类图，对象图，包图，组件图，部署图，状态图，活动图，序列图，协作图

事物是对模型中最具代表性的成分的抽象；关系把事物结合在一起；图聚集了相关的事物。

二、UML中关系

UML 中关系描述的是：类与类, 类与接口, 接口与接口之间的关系。UML中的关系主要包括: 泛化(generalization) 关系, 关联(association)关系( 关联, 聚合, 组合), 依赖(dependency)关系，实现(realization)关系。其中，关联和依赖关系是按类之类关系的紧密的程度而划分的，它们之间的关系强度：

依赖 <<< 关联 <<< 聚合 <<< 组合

泛化关系

泛化关系是一个类（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中此类关系通过关键字extends明确标识，在设计时一般没有争议性

实现关系

实现关系指的是一个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，在设计时一般没有争议性

依赖关系

依赖关系: 也是类与类之间的连接；表示一个类依赖于另一个类的定义； 依赖关系总是单向的 。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。现实世界层面表现为：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；代码层面表现为：类B作为参数被类A在某个method方法中使用

在Java 中依赖关系体现为： 局部变量，方法中的参数，和对静态方法的调用。如下面的例子：Driver类依赖于Car类，Driver的三个方法分别演示了依赖关系的三种不同形式

class Car {

public
static
void run(){

System.out.println(汽车在奔跑);

}

}

class Driver {

//使用形参方式发生依赖关系

public
void drive1(Car car){

car.run();

}

//使用局部变量发生依赖关系

public
void drive2(){

Car car =
new Car();

car.run();

}

//使用静态方法发生依赖关系

public
void drive3(){

Car.run();

}

}

关联关系

关联关系: 表示类与类之间的联接, 它使一个类知道另一个类的属性和方法 。关联可以使用单箭头表示单向关联, 使用双箭头或不使用箭头表示双向关联, 不建议使用双向关联；关联有两个端点, 在每个端点可以有一个基数, 表示这个关联的类可以有几个实例。常见的基数及含义如下

0..1:
0 或1 个实例
0..*: 
对实例的数目没有限制
1 :  只能有一个实例
1..*:  至少有一个实例

关联体现的是两个类、或者类与接口之间语义级别的一种强依赖关系，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。代码层面表现为：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

在java 中关联关系是使用实例变量实现的，依然使用如下：Driver和Car的例子，使用方法参数形式可以表示依赖关系，也可以表示关联关系。在本例中，使用成员变量表达这个意思：车是我自己的车，我"拥有"这个车。使用方法参数表达：车不是我的，我只是个司机，别人给我什么车我就开什么车，我使用这个车。

class Driver {

//使用成员变量形式实现关联

Car mycar;

public
void drive(){

mycar.run();

}

...

//使用方法参数形式实现关联

public
void drive(Car car){

car.run();

}

}

聚合关系

聚合关系： 关联关系的一种特例，是强的关联关系。聚合是整体和个体之间的关系，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。现实层面表现为：比如计算机与CPU、公司与员工的关系等；代码层面表现为：和关联关系是一致的，只能从语义级别来区分

在java 中聚合关系也是使用实例变量实现的，从java 语法上是分不出关联和聚合的，关联和聚合的区别纯粹是概念上的，而且严格反映在语义上。聚合在代码中的实现是比较灵活的，大雁聚合为雁群，只要大雁类是雁群的成员变量就行了，代码有两种方式都是聚合：

第一种方式：通过传参方式

这种方式一般用在大雁WideGoose是抽象类（父类）的时候，这时候，就可以传入不同的子类，这样就会使它调用的时候很灵活

class WirdGooseAggregate{

private WideGoose widegoose;
//成员变量定义大雁

public SetWideGoose (WideGoose w){
//通过传参得到大雁的对象

this.widegoose = w;

}

}

第二种方式：通过设置初始值

这种方式就是写死了，是不能灵活的，但是这样写也有它的好处，就是定义了一个初始值。在状态模式中就用到了这种方式，其实是定义了一个初始对象。

class WirdGooseAggregate{

private WideGoose widegoose;
//成员变量定义大雁

public SetWideGoose (){
//通过传参得到大雁的对象

widegoose =
new WideBlackGoose();
//WideBlackGoose是WideGoose的子类

}

}

主要注意的是：关联关系中两个类是处于相同的层次, 而聚合关系中两不类是处于不平等的层次, 一个表示整体, 一个表示部分。同时，由上图可知聚合关系一般使用setter方法给成员变量赋值

组合关系

组合关系: 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；它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，并且合成关系不能共享；现实层面表示为：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。需要注意的是：组合跟聚合几乎相同，唯一的区别就是"部分"不能脱离"整体"单独存在，就是说， "部分"的生命期不能比"整体"还要长。

在java 中组合关系也是使用实例变量实现的，在代码中组合关系就没有这样灵活了，它是强耦合的，它生命周期是同生同死的关系。我们知道一个对象被实例的时候就是我们意义上的"生"，因此我们就把组合的对象放在被组合对象的构造函数中：

class Person{

private Brain brain;
//成员变量定义大脑

public Bird (){
//构造函数中实例化翅膀对象

brain =
new Brain();

}

}

由上述可知，组合关系是在构造函数中实现的

三、总结

对于继承、实现这两种关系没多少疑问，它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：组合>聚合>关联>依赖。它们之间的联系如下：

相同点：

组合与聚合都是整体与部分的关系，组合的关系更强一点，对组合关系来说，如果失去部分，整体也将不存在了

不同点：
代码实现层面上来看： 组合：在整体的构造器中实例化部分，这个部分不能被其他实例共享。整体与部分的生命周期是同步的。而聚合关系的部分,可以在构造器中通过参数传递的形式进行初始化
从数据库的层面上看：     组合关系需要级联删除，而聚合关系不需要

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