【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:

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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:

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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:

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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 <<interface>>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:

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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;

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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:

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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:

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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:

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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:

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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:

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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:

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本文源码地址:
https://github.com/qinlizhong1/javaStudy/tree/master/DesignPattern/src/graph


文章作者: CoderXiong
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