设计模式中的UML类图

在线绘图工具：

https://app.diagrams.net/

https://www.processon.com/

第一个需要挂梯子，但很好用，本文用它绘制样例图

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最近在看Head First一书，即使在软件工程的课程中学习过UML类图如何绘制，但显然已经忘掉很多了..希望通过这篇博客拾起来吧

在下文中，将类图抽象为“节点”与“边”，从图论的角度将类图的概念抽象成这两种方式进行描述；其中，节点为具体类、抽象类、接口和包等实体的介绍，边即为他们之间关系的介绍，主要是泛化、关联与依赖关系。

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目录

节点

类

接口

包

边

泛化关系

继承关系

实现关系

关联关系

聚合关系

组合关系

依赖关系

总结

References

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节点

类

类是封装对象的一种结构，也是人们认识世界的一种抽象方法..

一般来说，类由两部分组成：1、标识类自身特性的属性集合 2、定义在属性集合上的操作/方法

常见的UML类图有以下两种：

其中，类图 (左) 从上至下分为三部分；第一部分为类名，第二部分是类的自身属性，每个属性开始的+ - #表示属性的公共、私有或保护权限，type为属性的类型，如 int  、string等，第三部分为类的方法，+ - #仍然代表方法权限，当然还有以static为标识的静态方法。 此外，default表示待定。

右边的类图就是一种简单版了，可在还不知道类的操作的情况下对对象进行抽象。

接口

接口的概念像所谓的组件、元素一样，都比较泛。

我对接口的概述：

接口是一类方法的集合。方法的实现、实现的对象与调用的对象都是default的, 接口它自己并不care这三者。

一个典型的接口如下所示：

其中，从上至下分为三部分，第一部分是以<< Interface>>作为接口的标识，在这之下是接口的名词；第二部分与第三部分跟类图类似，但不同的是接口中只提供抽象方法，此外，大多数接口中的属性都是一些常量。

值得说明的是，java在不同版本中逐渐增加了对接口内部属性与方法的权限支持，具体可参考：

java 接口（interface）在不同JDK版本中的变化_猎人在吃肉的博客-优快云博客https://blog.youkuaiyun.com/xiaojin21cen/article/details/104346018不同语言的接口多多少少有些不同，但不变的是，接口内部的方法一定是抽象方法；如果没了这个特性，那接口就是一个纯纯的类了也失去了存在的必要。

包

包的概念也比较泛，不同语言有着不同的实现。我们姑且认为包（packet）是某个封装好的代码集合吧，这个集合对外提供了一些接口/函数供调用。

如cv2是一个包名，一般来说这个包也是一个.class文件: 

 

除了包之外，还有一些模块、组件、注释之类的东东，暂且不管他们吧..

边

好了，描述完节点后，自然会联想起图中节点间的关系（包括节点的自环也就是与自身的关系）。

搞软件工程理论的那帮人使用了以下名词描述边的关系：继承关系、关联关系、聚合关系、泛化关系、组合关系、实现关系、依赖关系、信赖关系、引用关系..

但他们之间是否能够单独作为一个划分？这是很难说清的事情。

说实话，我看了一些不同的博客，甚至去问了下chatgpt，发现存在一些不同的分类方式..这个领域这么久了应该有统一的分类标准吧，但为啥各种复制粘贴别人教科书的博客又各不相同呢？

模糊的定义将导致滥用和不统一，严格意义的划分或许又无法简单地描述边的复杂...难受

我认为关系的划分可以由以下几部分构成：1、实体之间属性的关系  2、实体间关联关系的强弱

3、实体间关系的权限..

先给出chatgpt的定义吧：

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1. 继承关系（Is-A Relationship）：表示一个类是另一个类的子类，继承关系用带有空心箭头的实线表示，箭头指向父类。继承关系是一种类之间的关系，也称为Is-A关系，如“一个圆是一个形状”。

2. 关联关系（Has-A Relationship）：表示两个类之间存在关联，关联关系用实线表示，箭头指向被关联的类。关联关系是一种对象之间的关系，也称为Has-A关系，如“一个人有一张身份证”。

3. 聚合关系（Aggregation）：表示整体与部分之间的关系，聚合关系用带空心菱形的实线表示，菱形指向整体。聚合关系是一种对象之间的关系，也称为Part-Of关系，如“一个班级有多个学生”。

4. 组合关系（Composition）：表示整体与部分之间的强关系，组合关系用带实心菱形的实线表示，菱形指向整体。组合关系是一种对象之间的关系，也称为Has-A关系，如“一台电脑由多个硬件组成”。

5. 依赖关系（Dependency）：表示一个类的实现依赖于另一个类，依赖关系用带箭头的虚线表示，箭头指向被依赖的类。依赖关系是一种类之间的关系，如“一个汽车需要燃料”。

6. 实现关系（Realization）：表示一个类实现了一个接口或抽象类，实现关系用带有空心箭头的虚线表示，箭头指向接口或抽象类。实现关系是一种类之间的关系，如“一个人实现了教师接口”。

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根据国内的一些文章（教材没在身边，下次更新），有些文章将边的关系划分为为以下三种：泛化关系、关联关系、依赖关系。

各种关系的强弱顺序：

泛化 > 关联 > 依赖

 继承 = 实现 > 组合 > 聚合 > 依赖

其中，泛化关系定义了 is a 的特性，关联关系定义了 has a 的特性，依赖关系定义了using a的特性。 

泛化关系

泛化关系表示一般与特殊的关系，如子类如何特性化父类的属性与行为，同类个体间相同属性类型、行为的不同特性。

继承关系

 

实现关系

实现关系是指接口及其实现类之间的关系

 

值得说明的是，java中支持接口对象作为类属性（成员变量）。

关联关系

关联关系是抽象模糊的定义

 

聚合关系

集体与个体的关系

 

组合关系

整体与部分的关系(强联系)，整体与部分是不可分的，部分也不能给其它整体共享

 

依赖关系

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。但我觉得这个关系还是挺强的，可能是定义者想强调被依赖对象的可替代性？但也存在很多不可替代的依赖对象诶

 

总结

没啥总结的，多用或许就熟悉了

有空写写设计模式的文章..

References

 UML详解（1）：类的关系与如何绘制类图_类图怎么画_凯文叔叔的博客-优快云博客

30分钟学会UML类图 - 知乎 (zhihu.com)

Java 在线工具 | 菜鸟工具 (runoob.com)