UML概述及UML类图详解

一 UML介绍

UML这三个字母的全称是Unified Modeling Language，翻译就是统一建模语言，是一种用于软件系统分析和设计的语言工具，它用于帮助软件开发人员进行思考和记录思路的结果

UML 本身是一套符号的规定，就像数学符号和化学符号一样，这些符号用于描述软件模型中的各个元素和他们之间的关系，比如类、接口、实现、泛化、依赖、组合、聚合等

二 UML分类

结构型UML

• 用例图
• 类图（常用）：用来分析业务概念
• 对象图（基本不用）
• 构件图
• 部署图
• 包图（基本不用）

行为型UML

• 活动图
• 状态机图
• 顺序图
• 通信图（基本不用）
• 用例图（常用）
• 时序图

类图是面向对象系统建模中最常用和最重要的图，是定义其它图的基础。类图主要是用来显示系统中的类、接口以及它们之间的静态结构和关系的一种静态模型。类图中最基本的元素是类、接口。软件设计师设计出类图后，程序员就可以用代码实现类图中包含的内容

三 UML类图学习

我只想讲讲类图中各个类之间的关系； 能看懂类图中各个类之间的线条、箭头代表什么意思后，也就足够应对日常的工作和交流；同时，我们应该能将类图所表达的含义和最终的代码对应起来；

3.1 在UML类图中表示一个具体类

具体类在类图中用矩形框表示，矩形框分为三层：第一层是类名字。第二层是类的成员变量；第三层是类的方法。成员变量以及方法前的访问修饰符用符号来表示：

1.+ 表示 public；
2. - 表示 private；
3. # 表示 protected；
4. 不带符号表示 default

3.2 在UML类图中表示抽象类

抽象类在UML类图中同样用矩形框表示，但是抽象类的类名以及抽象方法的名字都用斜体字表示

3.3 在UML类图中表示接口

接口在类图中也是用矩形框表示，但是与类的表示法不同的是，接口在类图中的第一层顶端用构造型 <>表示，下面是接口的名字，第二层是方法，如图3所示。此外，接口还有另一种表示法，俗称棒棒糖表示法，就是类上面的一根棒棒糖（圆圈+实线）。圆圈旁为接口名称，接口方法在实现类中出现

3.4 在UML类图中表示包

四 类图中关系（relation）

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)。

4.1 泛化（Generalization）

【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：老虎是动物的一种，即有老虎的特性也有动物的共性。
【箭头指向】：带三角箭头的实线，箭头指向父类

4.2 实现（Realization）

【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。

4.3.关联（Association)

【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

上图中，老师与学生是双向关联，老师有多名学生，学生也可能有多名老师。

但学生与某课程间的关系为单向关联，一名学生可能要上多门课程，课程是个抽象的东西他不拥有学生。

下图为自身关联:

4.4 聚合（Aggregation）

【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

4.5 组合(Composition)

【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

4.6 依赖(Dependency)

【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

各种关系的强弱顺序：

泛化（类与继承关系） = 实现（类与接口关系） > 组合（整体与部分的关系） > 聚合（整体与部分的关系） > 关联（拥有的关系） > 依赖（使用的关系）

下面这张UML图，比较形象地展示了各种类图关系：

五 常见的UML图

5.1 什么是用例图？

【概念】用例图是指由参与者、用例，边界以及它们之间的关系构成的用于描述系统功能的视图。
【目的】用来描述整个系统的功能。

用例图中包含以下三种关系：

包含关系使用符号《include》，想要查看订单列表，前提是需要先登录。
扩展关系使用符号《extend》，基于查询订单列表的功能，可以增加一个导出数据的功能
泛化关系，子用例继承父用例所有结构、行为和关系。

5.2 什么是对象图？

【概念】对象图是类图的一个实例，是系统在某个时间点的详细状态的快照。
【目的】用来表示两个或者多个对象之间在某一时刻之间的关系。

图中就是描述的，某时间点bat这个公司有一个研发部，一个销售部，两个部门只有一个人iisheng。

5.3 什么是组件图？

【概念】描绘了系统中组件提供的、需要的接口、端口等，以及它们之间的关系。
【目的】用来展示各个组件之间的依赖关系

订单系统组件依赖于客户资源库和库存系统组件。中间的虚线箭头表示依赖关系。另外两个符号，表示组件连接器，一个提供接口，一个需要接口。

5.4 什么是部署图？

【概念】描述了系统内部的软件如何分布在不同的节点上。
【目的】用来表示软件和硬件的映射关系。

图中简单的表示，不同机器上面部署的不同软件。

5.5 什么是状态图？

【概念】状态机图对一个单独对象的行为建模，指明对象在它的整个生命周期里，响应不同事件时，执行相关事件的顺序。
【目的】用来表示指定对象，在整个生命周期，响应不同事件的不同状态。

5.5 什么是通讯图？（协作图）

【概念】描述了收发消息的对象的组织关系，强调对象之间的合作关系而不是时间顺序。
【目的】用来显示不同对象的关系。

图中展示了一个线上书店的通讯图，方框和小人表示生命线，不同生命线之间可以传递消息，消息前面的数字可以表达序列顺序。

5.6 什么是时序图？

• 捕捉一段时间范围内多个对象之间的交互信息
• 强调消息交互的时间顺序

5.7 什么是活动图？

【概念】描述了具体业务用例的实现流程。
【目的】用来表示用例实现的工作流程。

图中简单描述了，从开始到登录到查看订单列表，或者登录失败直接结束。