类图
类、抽象类、接口的表示
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:
- “+”表示
public; - “-”表示
private; - “#”表示
protected; - 不带符号表示
default。
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。
接口
接口在类图中的第一层顶端用构造型 **<
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。如下图右侧。
在类图中表示关系
关系共有六种类型,分别是实现关系、泛化关系、关联关系、依赖关系、聚合关系、组合关系。
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,如图所示。在Java代码中,实现关系可以直接翻译为关键字 implements。
泛化关系
泛化关系(Generalization)是指对象与对象之间的继承关系。如果对象A和对象B之间的“is a”关系成立,那么二者之间就存在继承关系,对象B是父对象,对象A是子对象。
在UML类图中,泛化关系用空心三角和实线组成的箭头表示,从子类指向父类,如图所示。在Java代码中,对象之间的泛化关系可以直接翻译为关键字 extends。
关联关系
关联关系(Association)是指对象和对象之间的连接,它使一个对象知道另一个对象的属性和方法。在Java中,关联关系的代码表现形式为一个对象含有另一个对象的引用。也就是说,如果一个对象的类代码中,包含有另一个对象的引用,那么这两个对象之间就是关联关系。
关联关系有单向关联和双向关联。如果两个对象都知道(即可以调用)对方的公共属性和操作,那么二者就是双向关联。如果只有一个对象知道(即可以调用)另一个对象的公共属性和操作,那么就是单向关联。大多数关联都是单向关联,单向关联关系更容易建立和维护,有助于寻找可重用的类。
在UML图中,双向关联关系用带双箭头的实线或者无箭头的实线双线表示。单向关联用一个带箭头的实线表示,箭头指向被关联的对象,如图所示。这就是导航性(Navigatity)。
一个对象可以持有其它对象的数组或者集合。在UML中,通过放置多重性(multipicity)表达式在关联线的末端来表示。多重性表达式可以是一个数字、一段范围或者是它们的组合。多重性允许的表达式示例如下:
- 数字:精确的数量
*或者0..*:表示0到多个0..1:表示0或者1个,在Java中经常用一个空引用来实现1..*:表示1到多个
关联关系又分为依赖关联、聚合关联和组合关联三种类型。
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。如果对象A依赖于对象B,则 A “use a” B。比如驾驶员和汽车的关系,驾驶员使用汽车,二者之间就是依赖关系。
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,表示使用方对象持有被使用方对象的引用,如图所示。
聚合关系与组合关系
聚合(Aggregation)是关联关系的一种特例,它体现的是整体与部分的拥有关系,即 “has a” 的关系。此时整体与部分之间是可分离的,它们可以具有各自的生命周期,部分可以属于多个整体对象,也可以为多个整体对象共享,所以聚合关系也常称为共享关系。例如,公司部门与员工的关系,一个员工可以属于多个部门,一个部门撤消了,员工可以转到其它部门。
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,如图所示。
**组合(Composition)也是关联关系的一种特例,它同样体现整体与部分间的包含关系,即 “contains a” 的关系。但此时整体与部分是不可分的,部分也不能给其它整体共享,作为整体的对象负责部分的对象的生命周期。**这种关系比聚合更强,也称为强聚合。如果A组合B,则A需要知道B的生存周期,即可能A负责生成或者释放B,或者A通过某种途径知道B的生成和释放。
例如,人包含头、躯干、四肢,它们的生命周期一致。当人出生时,头、躯干、四肢同时诞生。当人死亡时,作为人体组成部分的头、躯干、四肢同时死亡。
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,如图所示。
区别
依赖、关联、聚合、组合与泛化代表类与类之间的耦合度依次递增。依赖关系实际上是一种比较弱的关联,聚合是一种比较强的关联,组合是一种更强的关联,泛化则是一种最强的关联,所以笼统的来区分的话,实际上这五种关系都是关联关系。
依赖关系比较好区分,它是耦合度最弱的一种,在编码中表现为类成员函数的局部变量、形参、返回值或对静态方法的调用。关联、聚合与组合在编码形式上都以类成员变量的形式来表示,所以只给出一段代码我们很难判断出是关联、聚合还是组合关系,我们需要从上下文语境中来判别。关联表示类之间存在联系,不存在集体与个体、个体与组成部分之间的关系。聚合表示类之间存在集体与个体的关系。组合表示个体与组成部分之间的关系。
依赖、关联、聚合与组合是逻辑上的关联,泛化是物理上的关联。物理上的关联指的是类体的耦合,所以类间耦合性最强。
