UML 類(lèi)圖真的很重要，十分鐘帶你掌握！
在日常開(kāi)發(fā)中，我們經(jīng)常會(huì)通過(guò) UML 圖形化的方式，幫助開(kāi)發(fā)人員和業(yè)務(wù)分析師進(jìn)行需求分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)和文檔編制，這篇文章，我們將來(lái)重點(diǎn)分析 UML 類(lèi)圖。
什么是UML？
UML，Unified Modeling Language 統(tǒng)一建模語(yǔ)言，它是可視化軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)方法，UML 是一種經(jīng)典的建模語(yǔ)言，包含了系統(tǒng)論、工程思想，以及架構(gòu)學(xué)的元素。
UML 包含多種圖表，用于表示系統(tǒng)的不同方面，以下是主要的 UML 圖表類(lèi)型：
- 用例圖（Use Case Diagram）：描述系統(tǒng)功能及其與外部實(shí)體（如用戶或其他系統(tǒng)）的交互。
- 類(lèi)圖（Class Diagram）：描述系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)，包括類(lèi)、屬性、方法及類(lèi)之間的關(guān)系。
- 對(duì)象圖（Object Diagram）：展示特定時(shí)刻系統(tǒng)中對(duì)象的實(shí)例及其關(guān)系，通常是類(lèi)圖的實(shí)例化。
- 順序圖（Sequence Diagram）：顯示對(duì)象之間按時(shí)間順序進(jìn)行的交互，強(qiáng)調(diào)消息的發(fā)送和接收。
- 通信圖（Communication Diagram）：又稱(chēng)協(xié)作圖，展示對(duì)象之間的交互，強(qiáng)調(diào)對(duì)象之間的連接和消息流。
- 狀態(tài)圖（State Diagram）：描述對(duì)象在其生命周期中所經(jīng)歷的狀態(tài)變化及狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移。
- 活動(dòng)圖（Activity Diagram）：描述系統(tǒng)中的活動(dòng)流程，強(qiáng)調(diào)并行和分支控制流。
- 組件圖（Component Diagram）：描述系統(tǒng)的物理組件及其相互關(guān)系，通常用于顯示代碼結(jié)構(gòu)。
- 部署圖（Deployment Diagram）：描述系統(tǒng)的物理部署架構(gòu)，包括硬件節(jié)點(diǎn)及其之間的通信關(guān)系。
- 包圖（Package Diagram）：組織類(lèi)和其他模型元素，展示系統(tǒng)的包及其依賴關(guān)系。
- 定時(shí)圖（Timing Diagram）：描述對(duì)象狀態(tài)或條件隨時(shí)間變化的圖表，常用于實(shí)時(shí)系統(tǒng)建模。
什么是 UML 類(lèi)圖？
UML Class Diagram（UML 類(lèi)圖），它是 UML 中使用最廣泛的一種，提供了面向?qū)ο笙到y(tǒng)的靜態(tài)視圖，展示了它的類(lèi)、屬性、方法以及對(duì)象之間的關(guān)系。
在本文中，我們將探討 UML 類(lèi)圖的構(gòu)建塊、如何表示它們、不同類(lèi)型的類(lèi)關(guān)系，并為每種表示形式提供真實(shí)世界的示例。
UML 類(lèi)圖的組成
UML 類(lèi)圖由以下構(gòu)建基塊組成：
- Class（類(lèi)）
- Attributes（屬性）
- Methods（方法）
- Interfaces（接口）
- Abstract Class（抽象類(lèi)）
- Enumeration（枚舉）
1.Class
類(lèi)是定義對(duì)象的屬性和行為的藍(lán)圖或模板。
如下示例，有一個(gè) BankAccount 類(lèi)以及用 UML 類(lèi)圖表示方式：
public class BankAccount {
private String accountNumber;
protected double balance;
public void deposit(double amount) {
this.balance = amount;
}
public void withdraw(double amount) {
balance += amount;
}
private void updateBalance(double amount) {
balance += amount;
}
String getAccountInfo() {
return accountNumber;
}
}
類(lèi)表示為矩形，分為三個(gè)區(qū)間：
- 頂部：表示類(lèi)的名稱(chēng)，類(lèi)的唯一標(biāo)識(shí)符（例如，BankAccount）；
- 中間：表示與類(lèi)關(guān)聯(lián)的屬性或數(shù)據(jù)（例如，accountNumber、balance）；
- 底部：表示類(lèi)對(duì)象可以執(zhí)行的方法（例如，deposit()、updateBalance()）；
可見(jiàn)性標(biāo)記：可見(jiàn)性標(biāo)記指示類(lèi)中屬性和方法的可訪問(wèn)權(quán)限，可見(jiàn)性通常有以下 4種：
- + （Public）：可以從任何類(lèi)訪問(wèn)屬性或方法。
- - （Private）：屬性或方法只能在同一類(lèi)中訪問(wèn)。
- # （Protected）：屬性或方法在同一類(lèi)及其子類(lèi)中是可訪問(wèn)的。
- ~（Package）：屬性或方法在同一包中是可訪問(wèn)的。
2.Attributes
UML 類(lèi)圖中的屬性表示類(lèi)的屬性或數(shù)據(jù)字段。
屬性的定義通常為下面的形式：
- username : String- -：代表屬性的訪問(wèn)權(quán)限。
- username：代表屬性的名稱(chēng)。
- String：代表屬性的數(shù)據(jù)類(lèi)型。
如下示例，有一個(gè) Person類(lèi)，以及用 UML 類(lèi)圖表示方式：
public class Person {
private String name;
protected int age;
public String email;
String phoneNumber = "187xxxx1234";
}
2.Methods
UML 類(lèi)圖中的方法（或操作）表示類(lèi)可以執(zhí)行的功能或行為。
屬性的定義通常為下面的形式：
+ sum(int a, int b): int- +，代表屬性的訪問(wèn)權(quán)限；
- sum：代表方法的名稱(chēng)；
- (int a, int b)，代表參數(shù)列表，以逗號(hào)分隔的參數(shù)列表，每個(gè)參數(shù)都指定為名稱(chēng)和類(lèi)型；
- int，代表方法返回的數(shù)據(jù)類(lèi)型。
如下示例，展示一個(gè) Person類(lèi)中 4種訪問(wèn)權(quán)限的方法：
3.Interfaces
接口被描述為一個(gè)類(lèi)矩形，接口名稱(chēng)上方帶有關(guān)鍵字 ?interface?，接口中的方法大部分上是抽象的，但是也有一些 default 方法。
如下示例，定義了一個(gè) Drawable 接口，以及用 UML 類(lèi)圖表示的方式：
public interface Drawable {
public void draw();
private void erase(){ }
}
4.Abstract Class
抽象類(lèi)是無(wú)法實(shí)例化的類(lèi)，在 UML 中的抽象類(lèi)用斜體表示類(lèi)名，在類(lèi)名上方用關(guān)鍵字 《abstract》表示。類(lèi)中的抽象方法通常也以斜體顯示。
如下示例，定義了一個(gè) Shape 抽象類(lèi)，以及用 UML 類(lèi)圖表示的方式：
public abstract class Shape {
public double area;
public abstract double getArea();
}
5.Enumeration
枚舉是一種數(shù)據(jù)類(lèi)型，用于定義一組命名值（例如，顏色、星期、月份等）。在 UML 類(lèi)圖中，在枚舉名稱(chēng)上方用關(guān)鍵字 ?enumeration? 表示，枚舉的值列在類(lèi)框中。
如下示例，定義了一個(gè) Color 枚舉，以及用 UML 類(lèi)圖表示的方式：
public enum Color {
RED, GREEN, BLUE
}
UML 類(lèi)圖中的關(guān)系
在 UML 類(lèi)圖中，類(lèi)之間的關(guān)系主要有以下 6種類(lèi)型：
- Association（關(guān)聯(lián)）
- Aggregation（聚合）
- Composition（組合）
- Inheritance（繼承）
- Implementation（實(shí)現(xiàn)）
- Dependency（依賴）
這六種關(guān)系的箭頭如下所示：
1.Association
Association（關(guān)聯(lián)），表示兩個(gè)類(lèi)之間的 uses-a 關(guān)系，其中一個(gè)類(lèi)使用另一個(gè)類(lèi)或與另一個(gè)類(lèi)交互。
如下示例：學(xué)生班級(jí)與課程班級(jí)相關(guān)聯(lián)，因?yàn)閷W(xué)生可以注冊(cè)多個(gè)課程。
2.Aggregation
Aggregation（聚合），表示 has-a關(guān)系， 一個(gè)類(lèi)（整體）包含另一個(gè)類(lèi)（部分），但包含的類(lèi)可以獨(dú)立存在。
如下示例：Car 類(lèi)具有 Engine 類(lèi)，但 Engine 類(lèi)可以在沒(méi)有 Car 類(lèi)的情況下存在。
3.Composition
Composition（組成），代表了一種強(qiáng)烈的 has-a 關(guān)系，在這種關(guān)系中，沒(méi)有整體，部分就無(wú)法存在。如果整體被破壞，部分也被破壞。
如下示例：House 類(lèi)由 Room 類(lèi)組成，但 Room 類(lèi)不能沒(méi)有 House 類(lèi)而存在。
4.Inheritance
Inheritance（繼承或泛化），表示一種 is-a 關(guān)系，其中一個(gè)類(lèi)（子類(lèi)）繼承另一個(gè)類(lèi)（超類(lèi)）的屬性和方法。
如下示例：Dog 類(lèi)和 Cat 類(lèi)繼承自 Animal 類(lèi)，因?yàn)楣泛拓埗际莿?dòng)物。
5.Implementation
Implementation（實(shí)現(xiàn)），表示類(lèi)和接口之間的關(guān)系，其中類(lèi)實(shí)現(xiàn)接口中聲明的方法。
示例：Rectangle 類(lèi)和 Circle 類(lèi)實(shí)現(xiàn)了 Shape 接口，該接口聲明了 getArea() 方法。
6.Dependency
Dependency（依賴），代表一種 uses 關(guān)系，其中一個(gè)類(lèi)別的變化可能會(huì)影響另一個(gè)類(lèi)別。
如下示例：Customer 類(lèi)使用 Order 類(lèi)下訂單。
最后，我們?cè)賹?duì)上面幾種關(guān)系給出一個(gè)全面的示例：
總結(jié)
UML 類(lèi)圖是軟件工作中很重要的一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，作為程序員，我們一定要掌握，最后對(duì) UML 類(lèi)圖做個(gè)總結(jié)：
UML 類(lèi)圖由以下構(gòu)建基塊組成：
- Class（類(lèi)）
- Attributes（屬性）
- Methods（方法）
- Interfaces（接口）
- Abstract Class（抽象類(lèi)）
- Enumeration（枚舉）
類(lèi)之間的關(guān)系主要有以下 6種類(lèi)型：
- Association（關(guān)聯(lián)）
- Aggregation（聚合）
- Composition（組合）
- Inheritance（繼承）
- Implementation（實(shí)現(xiàn)）
- Dependency（依賴）
