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UML類圖

UML類圖介紹

在UML 2.*的13種圖形中，類圖是使用頻率最高的UML圖之一。類圖用於描述系統中所包含的類以及它們之間的相互關係，幫助開發人員理解系統，它是系統分析和設計階段的重要產物，也是系統編碼和測試的重要模型依據。

類的UML圖示

在UML類圖中，類使用包含類名、屬性和方法且帶有分隔線的長方形來表示。如一個Employee類，它包含private屬性age，protected屬性name，public屬性email，package屬性gender，public方法work()。其UML類圖表示如下圖所示。

屬性及方法表示形式

UML規定類圖中屬性的表示方式為

可見性 名稱 : 類型 [=預設值]

方法表示形式為

可見性 方法名 [參數名 : 參數類型] : 返回值類型

方法的多個參數間用逗號隔開，無返回值時，其類型為void

屬性及方法可見性

• public 用+表示
• private 用-表示
• protected 用#表示
• package 用~表示

介面的UML圖示

介面的表示形式與類類似，區別在於介面名須以尖括弧包裹，同時介面無屬性框，方法可見性只可能為public，這是由介面本身的特性決定的。

類間關係

依賴關係

依賴關係說明

依賴關係是一種偶然的、較弱的使用關係，特定事物的改變可能影響到使用該事情的其它事物，在需要表示一個事物使用另一個事物時使用依賴關係。

依賴關係UML表示

UML中使用帶箭頭的虛線表示類間的依賴（Dependency）關係，箭頭由依賴類指向被依賴類。下圖表示Dirver類依賴於Car類

依賴關係的表現形式

• B類的實例作為A類方法的參數
• B類的實例作為A類方法的局部變數
• A類調用B類的靜態方法

關聯關係

關聯（Association）關係是一種結構化關係，用於表示一類對象與另一類對象之間的聯繫。在Java中實現關聯關係時，通常將一個類的對象作為另一個類的成員變數。

在UML類圖中，用實線連接有關聯關係的類，並可在關聯線上標註角色名或關係名。

在UML中，關聯關係包含如下四種形式

雙向關聯

預設情況下，關聯是雙向的。例如資料庫管理員（DBA）管理資料庫（DB），同時每個資料庫都被某位管理員管理。因此，DBA和DB之間具有雙向關聯關係，如下圖所示。

從上圖可看出，雙向關聯的類的實例，互相持有對方的實例，並且可在關聯線上註明二者的關係，必須同時註明兩種關係（如上圖中的manage和managed by）。

單向關聯

單向關聯用帶箭頭的實線表示，同時一方持有另一方的實例，並且由於是單向關聯，如果在關聯線上註明關係，則只可註明單向的關係，如下圖所示。

自關聯

自關聯是指屬性類型為該類本身。例如在鏈表中，每個節點持有下一個節點的實例，如下圖所示。

多重性關聯

多重性（Multiplicity）關聯關係，表示兩個對象在數量上的對應關係。在UML類圖中，對象間的多重性可在關聯線上用一個數字或數字範圍表示。常見的多重性表示方式如下表所示。

例如一個網頁可能沒有可點擊按鈕，也可能有多個按鈕，但是該頁面中的一個按鈕只屬於該頁面，其關聯多重性如下圖所示。

聚合關係

聚合（Aggregation）關係表示整體與部分的關係。在聚合關係中，部分對象是整體對象的一部分，但是部分對象可以脫離整體對象獨立存在，也即整體對象並不控制部分對象的生命周期。從代碼實現上來講，部分對象不由整體對象創建，一般通過整體類的帶參構造方法或者Setter方法或其它業務方法傳入到整體對象，並且有整體對象以外的對象持有部分對象的引用。

在UML類圖中，聚合關係由帶箭頭的實線表示，並且實線的起點處以空心菱形表示，如下圖所示。

《Java設計模式（六）代理模式 vs. 裝飾模式》一文中所述裝飾模式中，裝飾類的對象與被裝飾類的對象即為聚合關係。

組合關係

組合（Composition）關係也表示類之間整體和部分的關係，但是在組合關係中整體對象控製成員對象的生命周期，一旦整體對象不存在了，成員對象也即隨之消亡。

從代碼實現上看，一般在整體類的構造方法中直接實例化成員類，並且除整體類對象外，其它類的對象無法獲取該對象的引用。

在UML類圖中，組合關係的表示方式與聚合關係類似，區別在於實線以實心菱形表示。

《Java設計模式（六）代理模式 vs. 裝飾模式》一文中所述代理模式中，代理類的對象與被代理類的對象即為組合關係。

泛化關係/繼承關係

泛化（Generalization）關係，用於描述父類與子類之間的關係，父類又稱作超類或者其類，子類又稱為派生類。註意，父類和子類都可為抽象類或者具體類。

在Java中，我們使用面向對象的三大特性之一——繼承來實現泛化關係，具體來說會用到extends關鍵字。

在UML類圖中，泛化關係用帶空心三角形（指向父類）的實線表示。並且子類中不需要標明其從父類繼承下來的屬性和方法，只須註明其新增的屬性和方法即可。

實現關係

很多面向對象編程語言（如Java）中都引入了介面的概念。介面與介面之間可以有類與類之間類似的繼承和依賴關係。同時介面與類之間還存在一種實現（Realization）關係，在這種關係中，類實現了介面中聲明的方法。

在UML類圖中，類與介面間的實現關係用帶空心三角形的虛線表示。同時類中也需要列出介面中所聲明的所有方法（這一點與類間的繼承關係表示不同）。

UML類圖十萬個為什麼

聚合關係與組合關係都表示整體與部分的關係，有何區別？
聚合關係中，部分對象的生命周期獨立於整體對象的生命周期，或者整體對象消亡後部分對象仍然可以獨立存在，同時在代碼中一般通過整體類的帶參構造方法或Setter方法將部分類對象傳入整體類的對象，UML中表示聚合關係的實線以空心菱形開始。
組合關係中，部分類對象的生命周期由整體對象控制，一旦整體對象消亡，部分類的對象隨即消亡。代碼中一般在整體類的構造方法內創建部分類的對象，UML中表示組合關係的實線以實心菱形開始。
同時在組合關係中，部分類的對象只屬於某一個確定的整體類對象；而在聚合關係中，部分類對象可以屬於一個或多個整體類對象。
如同《Java設計模式（六）代理模式 vs. 裝飾模式》一文中所述代理模式中，代理類的對象與被代理類的對象即為組合關係。裝飾模式中，裝飾類的對象與被裝飾類的對象即為聚合關係。

聚合關係、組合關係與關聯關係有何區別和聯繫？
聚合關係、組合關係和關聯關係實質上是對象間的關係（繼承和實現是類與類和類與介面間的關係）。從語意上講，關聯關係中兩種對象間一般是平等的，而聚合和組合則代表整體和部分間的關係。而聚合與組合的區別主要體現在實現上和生命周期的管理上。

依賴關係與關聯關係的區別是？
依賴關係是較弱的關係，一般表現為在局部變數中使用被依賴類的對象、以被依賴類的對象作為方法參數以及使用被依賴類的靜態方法。而關聯關係是相對較強的關係，一般表現為一個類包含一個類型為另外一個類的屬性。