UML建模（五）类图

1. 概述

类图主要是用来显示系统中的类、接口以及它们之间的静态结构和关系的一种静态模型。是定义其他图的基础，在类图的基础上可以使用状态图、协作图、组件图和配置图等进一步描述系统其他方面的特性。

类图包含的主要元素有类、接口、协作和关系。其中关系有依赖关系、泛化关系、关联关系和实现关系，类图也可以包含注释和约束，还可以包含包或子系统。

图1 类图模型

2. 类

2.1 类的表示

类是类图的主要组件，由3部分组成，即类名、属性及操作（或称为方法）。在UML中，类用矩形来表示，顶端部分存放类的名称，中间部分存放累的属性、属性的类型及值，底部部分存放类的操作、操作的参数和返回类型。

图2 User类图

User类具有两个属性，即username和password，数据类型都是String类型，User类还包含一个方法Login()，返回类型为Boolean。在UML中可以根据实际情况来选择隐藏属性部分或者操作部分，或者两者都隐藏。

2.2 类名

类名的首字母需要大写，如果类名由多个单词组成，则将这些单词合并，并且每个单词首字母大写。

2.3 属性

类的属性用于描述对象的特征，是类的一个组成部分。类可以有任意数目的属性，也可以没有属性。属性可以具有不同的可见性，即public、protected、默认、private。

2.4 操作

操作用于操纵属性或者执行其他的动作。通常把操作称为函数，但操作是位于一个类的内部，并且只适用于该类的对象。操作由操作名称、返回类型和参数组成。其中返回类型、名称和参数一起被称为操作签名。操作签名描述使用操作时所必须的所有信息。类的操作也有可见性和范围。

3. 接口

3.1 接口的表示

接口是在没有给出对象的实现和状态的情况下对对象行为的描述。接口包含操作不包含属性，没有对外界可见的关联。一个类可以实现一个或多个接口，并且所有的类都可以实现接口中的操作。

3.2 实现接口

图3 实现接口

上图定义了Callback接口，Client类实现了Callback接口，TestFace类调用了Callback接口中的方法。

4. 关系

4.1 泛化关系

泛化的定义是一种存在于一般类别和特殊类别之间的分类关系。特殊类别的每一个实例也是一般类别的一个实例。因此特殊类别间接的具备了一般类别的各种特征。在编程语言中，通过从一般类（父类）到特殊类（子类）的继承类实现泛化。例如，男人类继承人类。

4.2 高级泛化关系

4.2.1 泛化组

UML提供了一个用于组织父类和子类之间各种不同关系的特征，即泛化组。泛化组是父类的划分规则，使建模人员可以从一个公共父类继承几组不同的子类。父类可以有一个或多个泛化组，用来表达子类可以有多种不同方式继承父类。

                                                                                               

                      图4 泛化方式一                                                                                                                                                         图5 泛化方式二

4.3 依赖关系

依赖关系表示一个模型元素（客户方）需要另一个模型元素（供应方）来达到某种目的，供应方的修改会影响客户方的执行结果。依赖关系表明一个客户方如果没有供应方的支持是不完整的。

图6 依赖关系

4.4 关联关系

4.4.1 表示

关联关系是一种结构关系，指明一个事物的对象与另一个事物的对象之间的联系。关联关系反映了对象之间相互依赖、相互作用的关系。

图7 关联关系

图8 关联关系中的角色

图9 多个类与一个类相关联

图10 为关联添加约束

有时两个类之间关联后有一个规则，可以通过关联线附近加注一个约束来说明。例如，医生给病人看病，但看病的顺序要按照病人挂号的顺序进行。所以再病人的附近用花括号加一个“ordered”来指明这个规则，即约束。

图11 多重性

一个医生可以给多名病人看病，就是关联的多重性。可以在关联线下方注明多重性的数值。

表示法	说明	表示法	说明
0	表示0个对象	1..n	表示1~n个对象
0..1	表示0~1个对象	n	表示n个对象
0..n	表示0~n个对象	*	表示许多对象
1	表示一个对象

4.4.2 聚集

聚集是一种特殊的关联。表示一个类是由几部分组成的。部分类和由它们组成的类之间是一种整体与部分的关系。

图12 聚集关系

上图表明，人只有一个脑袋。菱形连线从部分指向整体。

4.4.3 三重关联

两个以上的类相互关联称为三重关联。