一文带你看懂UML类图

这里不会将UML的各种元素都提到，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

从一个示例开始

请看以下这个类图，类之间的关系是我们需要关注的：

• 车的类图结构为<>，表示车是一个抽象类；
• 它有两个继承类：小汽车和自行车；它们之间的关系为实现关系，使用带空心箭头的虚线表示；
• 小汽车为与SUV之间也是继承关系，它们之间的关系为泛化关系，使用带空心箭头的实线表示；
• 小汽车与发动机之间是组合关系，使用带实心菱形的实线表示；
• 学生与班级之间是聚合关系，使用带空心菱形的实线表示；
• 学生与身份证之间为关联关系，使用一根实线表示；
• 学生上学需要用到自行车，与自行车是一种依赖关系，使用带箭头的虚线表示；

下面我们将介绍这六种关系；

类之间的关系

泛化关系(generalization)

类的继承结构表现在UML中为：泛化(generalize)与实现(realize)：

继承关系为 is-a的关系；两个对象之间如果可以用 is-a 来表示，就是继承关系：（..是..)

eg：自行车是车、猫是动物

泛化关系用一条带空心箭头的直接表示；如下图表示（A继承自B）；

eg：汽车在现实中有实现，可用汽车定义具体的对象；汽车与SUV之间为泛化关系；

在UML中，泛化表示类之间的继承关系。在Java中，这通过extends关键字来实现。代码示例如下

// 父类  
public class Animal {  
    public void eat() {  
        System.out.println("Animal eats");  
    }  
}  
  
// 子类，通过extends关键字继承父类  
public class Dog extends Animal {  
    public void bark() {  
        System.out.println("Dog barks");  
    }  
  
    // 继承父类的eat方法  
    // 可以选择重写它，但在这个例子中我们没有  
}

实现关系(realize)

实现关系用一条带空心箭头的虚线表示；

eg：”车”为一个抽象概念，在现实中并无法直接用来定义对象；只有指明具体的子类(汽车还是自行车)，才 可以用来定义对象（”车”这个类在C++中用抽象类表示，在JAVA中有接口这个概念，更容易理解）

注：最终代码中，实现关系表现为继承抽象类；

在UML中，实现表示类实现了一个或多个接口。在Java中，这通过implements关键字来实现。

// 接口  
public interface Car {  
    void move();  
}  
  
// 类实现接口  
public class Bycicle implements Car {  
    @Override  
    public void move() {  
        System.out.println("deng deng deng");  
    }  
}

聚合关系(aggregation)

聚合关系用一条带空心菱形箭头的直线表示，如下图表示A聚合到B上，或者说B由A组成；

聚合关系用于表示实体对象之间的关系，表示整体由部分构成的语义；例如一个部门由多个员工组成；

与组合关系不同的是，整体和部分不是强依赖的，即使整体不存在了，部分仍然存在；例如， 部门撤销了，人员不会消失，他们依然存在；

在UML中，聚合是一种特殊的关联关系，表示“整体-部分”关系，其中“整体”类包含“部分”类的实例。在Java中，这通常通过类的成员变量（字段）来实现。如果“整体”类对“部分”类的生命周期没有控制权（即，当“整体”对象被销毁时，“部分”对象可能仍然存在），则这是一种普通的聚合关系。如果“整体”类负责“部分”类的生命周期（即，当“整体”对象被销毁时，“部分”对象也会被销毁），则这是一种更强的聚合关系，通常被称为组合（Composition），它使用成员变量和构造函数来确保“部分”对象的创建和销毁。

示例（聚合）：

public class Car {  
    private Engine engine; // Car类包含一个Engine类的实例  

    // ...其他方法和构造函数...  
}

组合关系(composition)

组合关系用一条带实心菱形箭头直线表示，如下图表示A组成B，或者B由A组成；

与聚合关系一样，组合关系同样表示整体由部分构成的语义；比如公司由多个部门组成；

但组合关系是一种强依赖的特殊聚合关系，如果整体不存在了，则部分也不存在了；例如， 公司不存在了，部门也将不存在了；

示例（组合）：

public class Computer {  
    private final Monitor monitor = new Monitor(); // Computer类负责Monitor类的创建和销毁  

    // ...其他方法和构造函数...  
}

关联关系(association)

关联关系是用一条直线表示的；它描述不同类的对象之间的结构关系；它是一种静态关系， 通常与运行状态无关，一般由常识等因素决定的；它一般用来定义对象之间静态的、天然的结构； 所以，关联关系是一种“强关联”的关系；

比如，乘车人和车票之间就是一种关联关系；学生和学校就是一种关联关系；

关联关系默认不强调方向，表示对象间相互知道；如果特别强调方向，如下图，表示A知道B，但 B不知道A；

注：在最终代码中，关联对象通常是以成员变量的形式实现的；

public class Student {  
    private Teacher advisor; // 学生有一个指导教师  

    // ...其他方法和构造函数...  
}  

public class Teacher {  
    // Teacher类可能也包含一个或多个Student的列表，表示其指导的学生  
    // ...  
}

依赖关系(dependency)

依赖关系是用一套带箭头的虚线表示的；如下图表示A依赖于B；他描述一个对象在运行期间会用到另一个对象的关系；

与关联关系不同的是，它是一种临时性的关系，通常在运行期间产生，并且随着运行时的变化； 依赖关系也可能发生变化；

显然，依赖也有方向，双向依赖是一种非常糟糕的结构，我们总是应该保持单向依赖，杜绝双向依赖的产生；

注：在最终代码中，依赖关系体现为类构造方法及类方法的传入参数，箭头的指向为调用关系；依赖关系除了临时知道对方外，还是“使用”对方的方法和属性；

public class Student {  
    private Teacher advisor; // 学生有一个指导教师  

    // ...其他方法和构造函数...  
}  

public class Teacher {  
    // Teacher类可能也包含一个或多个Student的列表，表示其指导的学生  
    // ...  
}