【设计模式】10分钟学懂UML类图

UML介绍

自己刚刚参加工作时，刚进部门第一周leader让我熟悉一个模块的调用过程，那个模块包含几十个类、有上百个方法，类和类之间关系错综复杂，各种方法调来调去，我就画了一整张纸，密密麻麻，睡醒觉第二天就已经看不懂了，简直裂开，这种感觉记忆尤新，当时leader说”工具不对“，然后从那个时候才开始接触UML。

UML（Unified Modeling Language）是一种统一建模语言，是用来对软件密集系统进行可视化建模的一种语言。

UML图有很多种，主要包含以下几类：

但是对于初学者来说，我们不需要掌握所有的UML图，才能进行系统分析和设计工作，否则学习的成本太高了。根据二八原则，一般说来，在UML图中，只要掌握类图、用例图、时序图的使用，就能完成80%的工作了。而对于程序员来说，使用最频繁的又是类图。因此，本文我们只介绍UML类图。

抽象类、抽象类、接口和包的UML类图表示

类的UML类图表示

UML类图中用矩形框表示一个具体类，矩形框分为三层：

• • 第一层：类名

• • 第二层：成员变量

• • 第三层：成员方法

成员变量以及成员方法名前的访问修饰符用对应符号来表示，成员变量以及成员方法名后紧跟着":"后面再跟着成员变量的类型或者方法的返回类型,举个例子。

下面是一个具体类的定义：

class Student{
    public String pubVar;
    protected String proVar;
    private String priVar;
    String defaultVar;
 
    public String pubFun(){
        return "pubFun";
    }
    protected String proFun(){
        return "proFun";
    }
    private String priFun()
    {
        return "priFun";
    }
    String defaultFun(){
        return "defaultFun";
    }
}

下面是该类对应的UML类图：

抽象类的UML类图表示

抽象类在UML类图中同样用矩形框表示，不同的是抽象类的类名以及抽象方法的名字都用斜体字表示，其它和具体类没有任何差别。

下面是一个抽象类的定义：

abstract
 class Person{
    public String pubVar;
    protected String proVar;
    private String priVar;
    String defaultVar;
 
    public String pubFun(){
        return "pubFun";
    }
    protected String proFun(){
        return "proFun";
    }
    private String priFun()
    {
        return "priFun";
    }
    String defaultFun(){
        return "defaultFun";
    }
    //抽象方法
    public abstract
 void abstractFun();
}

其对应的UML类图如下：

接口的UML类图表示

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会用 <>标注这是一个接口，下面是接口的名字，第二层是方法。另外需要注意的是接口的方法前面没有访问修饰符默认就是public访问权限。

下面是一个接口的定义：

interface
 Shoes{
    void abstractFun();
}

其对应的UML类图如下：

包的UML类图表示

类和接口一般都出现在包中，UML类图中包的表示形式如图：

package graph;

UML类图表示类之间关系

继承关系

继承关系也称为泛化关系，是指对象与对象之间的继承关系。如，

在UML类图中，继承关系是用空心三角和实线组成的箭头表示，从子类指向父类。

下面的例子中，Son类继承了Parent类。

class Parent{
 
}
 
class Son extends
 Parent{
 
}

用UML类图表示如下：

实现关系

实现关系是指接口及其实现类之间的关系。在UML类图中，实现关系用空心三角和虚线组成的箭头来表示，从实现类指向接口，

下面的例子中，Dog类实现了了Animal类。

interface
 Animal{
 
}
 
class Dog implements
 Animal{
 
}

用UML类图表示如下：

聚合关系

聚合关系是一种特殊的关联关系，表示的是整体和部分的关系，整体与部分具有各自的生命周期,即使整体没有了，部分还能存在，典型的例子就是，公司部门与员工的关系，一个部门撤消了，员工还能存在。

在UML图中，聚合关系用空心菱形加实线箭头表示，空心菱形在整体一方，箭头指向部分一方。

如下所示

class Department{
    private Employee employee
;
}
 
class Employee{
 
}

其对应的UML类图如下：

组合关系

和聚合关系类似，组合关系表示的也是整体与部分的关系，但不同于聚合关系的是:组合关系中，整体与部分不可以分开，一旦整体对象不存在，部分对象也将不存在，部分对象与整体对象之间具有同生共死的关系。

组合关系和聚合关系不关概念很像，它们的UML类图表示也很像，在UML图中，组合关系用实心菱形加实线箭头表示，实心菱形在整体一方，箭头指向部分一方。

举个例子，比如人的头（Head）和嘴巴（Mouth），嘴巴是头的组成部分之一，一旦头没了，嘴巴也没了，因此头和嘴巴是组合关系，对应的java代码如下：

class Mouth
{
 
}
 
class Head {
    private Mouth mouth;
}

其UML类图表示如下：

在Java代码形式上，聚合和组合关系中的部分对象是整体对象的一个成员变量，仅从类代码本身是区分不了聚合和组合的。如果一定要区分，那么需要结合业务角度上来看，如果作为整体的对象必须要部分对象的参与，才能完成自己的职责，那么二者之间就是组合关系，否则就是聚合关系。

依赖关系

依赖（Dependency）关系是一种弱关联关系。如果对象A用到对象B，但是和B的关系不是太明显的时候，就可以把这种关系看作是依赖关系。如：工人(Worker)要去拧螺丝，要依赖螺丝刀(Screwdriver)来帮助你完成拧螺丝的工作

依赖关系在Java中的具体代码表现形式为B为A的构造器或方法中的局部变量、方法或构造器的参数、方法的返回值，或者A调用B的静态方法。

在UML类图中，依赖关系用一个带虚线的箭头表示，由使用方指向被使用方，可以看下面的例子。

java代码：

class Screwdriver{
 
}
 
class Worker{
    //Screwdriver对象作为Worker类方法的参数，构成依赖关系
    public void screw(Screwdriver screwdriver
){
 
    }
}

对应的UML类图表示如下：

经过上面的介绍，相信大家对UML类图已经有比较好的理解了，最后给大家介绍一个可以免费画UML类图的在线工具：https://www.processon.com/，本文的所有例子都是在这上面画的。

最后，在网上找到一张对于类图比较综合的例子（如有侵权，请联系我删除），它将我们前面介绍的内容都联系起来，如下图所示，大家可以对照着理解图中各个类之间的关系：