类图

在系统的逻辑视图中，类图用于表示类和它们之间的关系， 单张类图表示了系统类结构的一个视图。在分析时，我们

采用类图来说明实体共同的角色和责任，这些实体提供了系统的行为。在设计时，我们采用类图来记录类的结构，这

些类构成了系统的架构。

类图中的两个基本元素：类和它们的基本关系。

基本概念：类表示法

类图标由三部分组成：第一部分用于放置类名，第二部分用于放置属性，第三部分用于放置操作（行为）。

如下图所示：

每个类都需要一个名称，而且此名称必须在它的命名空间中是唯一的。并且，按照命名规范，类的名称以大写字母开

头，省略多个单词之间的空格。属性和操作的名称以小写字母开头，后续单词的首字母大写，并且像类名一样省略空

格。类是它的属性和操作的命名空间，属性名称与操作名称在类的范围内必须无二义。

属性规格说明格式：

可见性 属性名称：类型【多重性】=默认值 {特性字符串}

操作规格说明格式：

可见性 操作名称（参数名称：类型）返回值 {特性字符串}

对于特定的类图，显示一个类的某些属性和操作是有用的。对于凡是具有一点重要性的类，在一张类图中显示它的所

有属性既不方便，也不必要。一般只显示重要的属性和行为。

抽象类是不能创建实例的类，但是这种类对于构建良好的类层次结构非常重要，所以提供了一种特殊的方式来表示抽

象类。具体来说，用斜体来显示其类名，表明只能为它的子类创建实例。当然，为了表明一个操作是抽象的，同样采

用斜体来显示操作名称。意味着这个操作可以在它的子类中以不同的方式实现。如下图所示：

基本概念：类关系

在UML类图中，常见的类关系有：泛化（Generalization），实现（Realization），关联（Association)，聚合

（Aggregation），组合(Composition)，依赖(Dependency)。

泛化（Generalization）：

【泛化关系】：是一种继承关系，是"是一种"关系的体现 ，表示一般与特殊的关系，它指定了子类如何特化父类的所

有特征和行为。例如：老虎是动物的一种，即有老虎的特性也有动物的共性

【箭头指向】 ：带三角箭头的实线，箭头指向父类，如下图所示：

实现（Realization）：

【实现关系】：是一种类与接口的关系，表示类是接口所有特征和行为的实现。、、

【箭头指向】：带三角箭头的虚线，箭头指向接口，如下图所示：

关联（Association)：

【关联关系】：是一种拥有的关系，它使一个类知道另一个类的属性和方法；如：老师与学生，丈夫与妻子关联可以

是双向的，也可以是单向的。双向的关联可以有两个箭头或者没有箭头，单向的关联有一个箭头。

【代码体现】：成员变量

【箭头及指向】：带普通箭头的实心线，指向被拥有者，如下图所示：

上图中，老师与学生是双向关联，老师有多名学生，学生也可能有多名老师。但学生与某课程间的关系为单向关联，

一名学生可能要上多门课程，课程是个抽象的东西它不拥有学生。

下图为自身关联： 

聚合（Aggregation）：

【聚合关系】：是整体与部分的关系，且部分可以离开整体而单独存在。如车和轮胎是整体和部分的关系，轮胎离开

车仍然可以存在。

聚合关系是关联关系的一种，是强的关联关系；关联和聚合在语法上无法区分，必须考察具体的逻辑关系。

【代码体现】：成员变量

【箭头及指向】：带空心菱形的实心线，菱形指向整体，如下图所示：

组合(Composition)：

【组合关系】：是整体与部分的关系，但部分不能离开整体而单独存在。如公司和部门是整体和部分的关系，没有公

司就不存在部门。

组合关系是关联关系的一种，是比聚合关系还要强的关系，它要求普通的聚合关系中代表整体的对象负责代表部分的

对象的生命周期。选择聚合通常是分析或架构设计时的决定，选择组合（物理包容）通常是具体的、战术的问题。区

分物理包容是有必要的，因为在构建和销毁聚合体的部分时，它的语义会起作用。

【代码体现】：成员变量

【箭头及指向】：带实心菱形的实线，菱形指向整体，如下图所示：

依赖(Dependency)：

【依赖关系】：是一种使用的关系，即一个类的实现需要另一个类的协助，所以要尽量不使用双向的互相依赖。

【代码表现】：局部变量、方法的参数或者对静态方法的调用

【箭头及指向】：带箭头的虚线，指向被使用者，如下图所示：

 各种关系的强弱顺序：

泛化 = 实现 > 组合 > 聚合 > 关联 > 依赖 

下面这张UML图，比较形象地展示了各种类图关系：

在类图上，大家可能看到1或者n的字样，实际上这是“多重性”的体现，多重性就是是否存在多个的体现。多应用于关

联的目标端，说明源类和目标类实例的连接个数。通常最好显示多重性，避免造成误解。

高级概念：模板（参数化）类

模板类代表了一个类家族，它们的结构和行为与形式化的类参数是分别定义的。我们必须将这些形式化的参数映射到

某一个具体类（绑定的过程），然后才能得到这个类家族中的一个具体的类。所谓具体的类，指的是它能够拥有实

例。

模板类 与普通类有很大的不同，在UML类图中，我们采用一种特殊的修饰来表示模板类。在它的右上角我们给定一个

虚线框，其中包含了它的形式化参数。绑定的类也表现为一个简单的类。模板类和绑定类之间的绑定关系用一个虚线

箭头来表示，箭头指向模板类，带有关键词《bind》.实际的参数和模板的形式参数绑定，它会单独显示，带有形如

<Formal Parameter->Actual Paramerter>的关键词。如下图所示，PlanSet类与Set模板类绑定，GardeningPlan类是

实参，代替了形参Item.

模板类不能够拥有任何实例，也不能单独使用。绑定类定义了一种新类，与同一家族中其他类都不同，这些类具有不

同的实参。

高级概念：可见性

可见性主要是指包中包含的元素能否在包外可见。对于类中包含的元素，类也提供了封闭的命名空间。几乎所有的对

象编程语言都提供了类接口和类实现的清晰分离。在UML类图中，我们利用以下的符号指定相应元素的可见性：

公有可见性（+）对能看到这个类的任何元素都可见。

保护可见性（#）对这个类及其子类的其他元素可见。

私有可见性（-） 对这个类的其他元素可见。

包可见性（~）    对同一包中的其他元素可见。

如下图所示：

位于CropDatabase类和GrainCrop类之间的关联端名称（database和crop）都是公有的，这意味着每个类都可以访问

另一个类。与之不同的是，GrainCrop类和GrainYieldPredictor类之间的关联端名称的可见性，表示GrainCrop对于

GrainYieldPredictor类是私有的。

关联是分析类之间的双向逻辑连接。当然这些可见性符号也适用于嵌套的实体，形式完全一样。具体来说，在类的图

标中，我们可以在属性和操作名称前面加上可见性符号，说明属性和操作的可访问性。如上图中的Crop类具有一个公

有属性（scientificName）、一个保护属性（yield）及一个私有属性（nutrientValue）。

高级概念：注解

很多时候，在分析和设计时，存在大量似乎是随意的假定和决定，每个开发者都可能收集这些假定和决定。但是没有

方便的地方存放这些信息，只能记在开发者的脑子里。导致这些见解常常会丢失。因此，对图中的任意元素添加任意

的注解是有用的，注解的文字记录了这些假定和决定。

在UML图中，大家使用特别的注解形状的图标，用虚线将它与它影响的元素连起来。注解可能包含任何信息，包括纯

文本、代码片段或对其他文档的引用。注解可能不与任何图中的元素相连，这表示它适用于整张图。

如下图所示：