UML——类图

4类图

类图用于描述系统中所包含的类以及它们之间的相互关系

4.1类

在定义类的时候，将类的职责分解成为类的属性和操作（即方法）。类的属性即类的数据职责，类的操作即类的行为职责。

在系统分析与设计的阶段，类通常可以分为三种，分别是实体类（Entity Class）、控制类（Control Class）和边界类（Boundary Class）。

（1） 实体类：实体类对应系统需求中的每个实体，它们通常需要保持在永久存储体中，一般使用数据库表或文件来记录，实体类既包括存储和传递数据的类，还包括操作数据的类。实体类来源于需求说明中的名词，如学生、商品等；

（2） 控制类：控制类用于体现应用程序的执行逻辑，提供相应的业务操作，将控制类抽象出来可以降低界面和数据库之间的耦合度。控制类一般是有动宾结构的短语（动词+名词）转化来的名词，如增加商品对应有一个商品增加类，注册对应有一个用户注册类等。

（3） 边界类：边界类用于对外部用户与系统之间的交互对象进行抽象，主要包括界面类，如对话框、窗口、菜单等。

4.2 类的UML图示

在UML中，类使用包含类名、属性和操作且带有分隔线的长方形来表示，如定义一个Employee类，它包含属性name、age和email，以及操作modifyInfo()，在UML类图中该类如下图所示：



在UML类图中，类一般由三部分组成：

（1） 第一部分是类名：每个类都必须有一个名字，类名是一个字符串。

（2） 第二部分是类的属性(Attributes)：属性是指类的性质，即类的成员变量。

UML规定属性的表示方式为： 可见性 名称:类型 [ = 缺省值 ] 可见性：表示该属性对于类外的元素而言是否可见，包括公有(public)、私有(private)和受保护(protected)三种，在类图中分别用符号+、-和#表示。 名称：表示属性名，用一个字符串表示。 类型：表示属性的数据类型，可以是基本数据类型，也可以是用户自定义类型。 缺省值：是一个可选项，即属性的初始值。

（3）第三部分是类的操作(Operations)：操作是类的任意一个实例对象都可以使用的行为，是类的成员方法。

UML规定操作的表示方式为： 可见性 名称(参数列表) [ : 返回类型] 可见性：的定义与属性的可见性定义相同。 名称：即方法名，用一个字符串表示。 参数列表：表示方法的参数，其语法与属性的定义相似，参数个数是任意的，多个参数之间用逗号“，”隔开。 返回类型：是一个可选项，表示方法的返回值类型，依赖于具体的编程语言，可以是基本数据类型，也可以是用户自定义类型，还可以是空类型(void)，如果是构造方法，则无返回类型。

4.3类与类之间的关系

1、关联关系（association）：

用于表示一类对象与另一类对象之间有联系，用实线连接有关联关系的对象所对应的类

在使用类图表示关联关系时可以在关联线上标注角色名，一般使用一个表示两者之间关系的动词或者名词表示角色名（有时该名词为实例对象名）。

例：在一个登录界面类LoginForm中包含一个JButton类型的注册按钮loginButton，它们之间可以表示为关联关系，代码实现时可以在LoginForm中定义一个名为loginButton的属性对象，其类型为JButton。如下图所示：

在UML中，关联关系通常又包含如下几种形式：

（1） 双向关联：默认情况下，关联是双向的。例如：顾客(Customer)购买商品(Product)并拥有商品，反之，卖出的商品总有某个顾客与之相关联。因此，Customer类和Product类之间具有双向关联关系，如下图所示：

（2） 单向关联：类的关联关系也可以是单向的，单向关联用带箭头的实线表示。例如：顾客(Customer)拥有地址(Address)，则Customer类与Address类具有单向关联关系，如下图所示：

（3） 自关联：在系统中可能会存在一些类的属性对象类型为该类本身，这种特殊的关联关系称为自关联。例如：一个节点类(Node)的成员又是节点Node类型的对象，如下图所示：



（4） 多重性关联：多重性关联关系又称为重数性(Multiplicity)关联关系，表示两个关联对象在数量上的对应关系。在UML中，对象之间的多重性可以直接在关联直线上用一个数字或一个数字范围表示。常见的多重性表示方式如下表所示：



例如：一个界面(Form)可以拥有零个或多个按钮(Button)，但是一个按钮只能属于一个界面，因此，一个Form类的对象可以与零个或多个Button类的对象相关联，但一个Button类的对象只能与一个Form类的对象关联，如下图所示：

（5）聚合关系：聚合(Aggregation)关系表示整体与部分的关系。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。在UML中，聚合关系用带空心菱形的直线表示。例如：一个雁群由许多只雁子组成，但是大雁可以脱离雁群独立存在。例如：汽车发动机(Engine)是汽车(Car)的组成部分，但是汽车发动机可以独立存在，因此，汽车和发动机是聚合关系，如下图所示：

（6）组合关系：组合(Composition)关系也表示类之间整体和部分的关系，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。在UML中，组合关系用带实心菱形的直线表示。例如：一直大雁是有翅膀，头，脚等部分组成。例如：人的头(Head)与嘴巴(Mouth)，嘴巴是头的组成部分之一，而且如果头没了，嘴巴也就没了，因此头和嘴巴是组合关系，如下图所示：

2、依赖关系（dependency）

依赖(Dependency)关系是一种使用关系，特定事物的改变有可能会影响到使用该事物的其他事物，在需要表示一个事物使用另一个事物时使用依赖关系。大多数情况下，依赖关系体现在某个类的方法使用另一个类的对象作为参数。在UML中，依赖关系用带箭头的虚线表示，由依赖的一方指向被依赖的一方。例如：驾驶员开车，在Driver类的drive()方法中将Car类型的对象car作为一个参数传递，以便在drive()方法中能够调用car的move()方法，且驾驶员的drive()方法依赖车的move()方法，因此类Driver依赖类Car，如下图所示：

在系统实施阶段，依赖关系通常通过三种方式来实现：

第一种也是最常用的一种方式是如上图所示的将一个类的对象作为另一个类中方法的参数；

第二种方式是在一个类的方法中将另一个类的对象作为其局部变量；

第三种方式是在一个类的方法中调用另一个类的静态方法。

3、泛化关系（generalization）

泛化(Generalization)关系也就是继承关系，用于描述父类与子类之间的关系，在UML中，泛化关系用带空心三角形的直线来表示。在代码实现时，我们使用面向对象的继承机制来实现泛化关系。例如：Student类和Teacher类都是Person类的子类，他们的关系如图所示：

4、实现关系（realization）

在接口中，通常没有属性，而且所有的操作都是抽象的，只有操作的声明，没有操作的实现。UML中用与类的表示法类似的方式表示接口，如下图所示：



接口之间也可以有与类之间关系类似的继承关系和依赖关系，但是接口和类之间还存在一种实现(Realization)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操作。在UML中，类与接口之间的实现关系用带空心三角形的虚线来表示。例如：定义了一个交通工具接口Vehicle，包含一个抽象操作move()，在类Ship和类Car中都实现了该move()操作，不过具体的实现细节将会不一样，如下图所示：

4.4类图常用元素：

注意：在绘制类图或其他UML图形时，可以通过注释(Comment)来对图中的符号或元素进行一些附加说明，如果需要详细说明类图中的某一方法的功能或者实现过程，可以使用如下图所示表示方式：



注意：在绘制类图或其他UML图形时，可以通过注释(Comment)来对图中的符号或元素进行一些附加说明，如果需要详细说明类图中的某一方法的功能或者实现过程，可以使用如下图所示表示方式：