【设计模式】UML类图
目录
前言
一、类图概述
二、类图的作用
三、类图表示法
四、类之间关系的表示方法
1. 关联关系
1.1 单向关联
1.2 双向关联
1.3 自关联
2. 聚合关系
3. 组合关系
4. 依赖关系
5. 继承关系
6. 实现关系
总结
前言
统一建模语言（ Unified Modeling Language ， UML ）是用来设计软件的可视化建模语言。它的特点是简单、统一、图形化、能表达软件设计中的动态与静态信息。UML从目标系统的不同角度出发，定义了用例图、类图、对象图、状态图、活动图、时序图、协作图、构件图、部署图等 9 种图。学习UML类图有助于理解设计模式中画出来的各种类图。
一、类图概述
类图 (Class diagram)是显示了模型的静态结构，特别是模型中存在的类、类的内部结构以及它们与其他类的关系等。类图不显示暂时性的信息。类图是面向对象建模的主要组成部分。
二、类图的作用
在软件工程中，类图是一种静态的结构图，描述了系统的类的集合，类的属性和类之间的关系，可以简化了人们对系统的理解；类图是系统分析和设计阶段的重要产物，是系统编码和测试的重要模型。
三、类图表示法
在 UML 类图中，类使用包含类名、属性 (field) 和方法 (method) 且带有分割线的矩形来表示，比如
下图表示一个 Employee 类，它包含 name,age 和 address 这 3 个属性，以及 work() 方法。
属性 / 方法名称前加的加号和减号表示了这个属性 / 方法的可见性， UML类图中表示可见性的符号有三种：
- +：表示public
- -：表示private
- #：表示protected
属性的完整表示方式是： 可见性 名称 ：类型 [ = 缺省值]
方法的完整表示方式是： 可见性 名称(参数列表) [ ： 返回类型]
注意：1 ，中括号中的内容表示是可选的2 ，也有将类型放在变量名前面，返回值类型放在方法名前面
四、类之间关系的表示方法
1. 关联关系
关联关系是对象之间的一种引用关系，用于表示一类对象与另一类对象之间的联系，如老师和学生、师傅和徒弟、丈夫和妻子等。关联关系是类与类之间最常用的一种关系，分为一般关联关系、聚合关系和组合关系。我们先介绍一般关联。关联又可以分为单向关联，双向关联，自关联。
1.1 单向关联
在 UML 类图中单向关联用一个带箭头的实线表示。上图表示每个顾客都有一个地址，这通过让
Customer 类持有一个类型为 Address 的成员变量类实现。
1.2 双向关联
从上图中我们很容易看出，所谓的双向关联就是双方各自持有对方类型的成员变量。在 UML 类图中，双向关联用一个不带箭头的直线表示。上图中在 Customer类中维护一个List<Product> ，表示一个顾客可以购买多个商品；在 Product 类中维护一个 Customer类型的成员变量表示这个产品被哪个顾客所购买。
1.3 自关联
自关联在 UML 类图中用一个带有箭头且指向自身的线表示。上图的意思就是 Node 类包含类型为 Node的成员变量，也就是 “ 自己包含自己 ” 。
2. 聚合关系
聚合关系是关联关系的一种，是强关联关系，是整体和部分之间的关系。聚合关系也是通过成员对象来实现的，其中成员对象是整体对象的一部分，但是成员对象可以脱离整体对象而独立存在。例如，学校与老师的关系，学校包含老师，但如果学校停办了，老师依然存在。在 UML类图中，聚合关系可以用带空心菱形的实线来表示，菱形指向整体。下图所示是大学和教师的关系图：
3. 组合关系
组合表示类之间的整体与部分的关系，但它是一种更 强烈的聚合关系 。在组合关系中，整体对象可以控制部分对象的生命周期，一旦整体对象不存在，部分对象也将不存在，部分对象不能脱离整体对象而存在。例如，头和嘴的关系，没有了头，嘴也就不存在了。在 UML 类图中，组合关系用带实心菱形的实线来表示，菱形指向整体。下图所示是头和嘴的关系图：
4. 依赖关系
依赖关系是一种使用关系，它是对象之间 耦合度最弱 的一种关联方式，是临时性的关联。在代码中，某个类的方法通过局部变量、方法的参数或者对静态方法的调用来访问另一个类（被依赖类）中的某些方法来完成一些职责。在 UML类图中，依赖关系使用带箭头的虚线来表示，箭头从使用类指向被依赖的类。下图所示是司机和汽车的关系图，司机驾驶汽车：
5. 继承关系
继承关系是对象之间 耦合度最大 的一种关系，表示一般与特殊的关系，是父类与子类之间的关系，是一种继承关系。在 UML类图中，泛化关系用带空心三角箭头的实线来表示，箭头从子类指向父类。在代码实现时，使用面向对象的继承机制来实现泛化关系。例如， Student 类和 Teacher 类都是 Person 类的子类，其类图如下图所示：
6. 实现关系
实现关系是接口与实现类之间的关系。在这种关系中，类实现了接口，类中的操作实现了接口中所声明的所有的抽象操作。在 UML类图中，实现关系使用带空心三角箭头的虚线来表示，箭头从实现类指向接口。例如，汽车和船实现了交通工具，其类图如下图 所示。
总结
本文介绍了UML（统一建模语言）中的类图及其重要性，包括类图的基本概念、作用以及表示方法。类图主要用于描述系统的静态结构，展示了系统中各个类及其相互之间的关系，对于软件的设计、理解和维护具有重要作用。此外，熟悉这些概念还有助于团队成员之间的沟通，确保软件设计的一致性和可维护性。