UML中类和类之间关系和各种图

1.UML概述

百度百科截图：

首先了解一下软件开发生命周期：
做需求(项目经理，产品跟客户去谈，比如要求这个页面怎么样，点击按钮出现什么效果)–>形成文档(需要什么描述清楚)–>系统设计(设计一下整个功能有那些类，需要准备的数据库表)–>开发人员编写代码–>测试–>运维…
这里重点在于系统设计：
就好比在实际生活中要盖一栋大楼，一栋大厦，这个时候是不是需要一个设计的图纸，因为只有设计好之后，才知道设计的合不合理。如果设计得不好，就会导致楼塌，豆腐渣工程，如果设计的好，就可以给建筑工人按照图纸进行设计。
而软件开发也是一样的，需要先进行软件设计，而不是开发人员上来就写，这样可能会写一步，不知道第二步。有了系统设计，这样就会比较具体。
系统设计–>“画图纸”–>UML–>图形化语言(图标式语言)
比如在公共场所，看到一些图标，比如禁止吸烟，这样一看到图标就知道什么。
比如画什么图在程序中表示接口，抽象类，普通类，方法。
而通过图形化语言(图标式语言)就能将这些图画出来。

2.UML建模工具

能够实现UML的建模工具有：
IBM - Rational Rose
Sybase - Power Designer
韩国 - StarUML(简称SU)
MS - Visio
枫叶云(https://www.fynote.com/)

3.常见UML图_类图

（1）什么是类图？
定义系统中的类，描述类的内部结构（属性，方法等），表示类之间的关系（泛化，实现，依赖，关联，聚合，组合）；
（2）类在UML中表示
名称部分(Name)：在顶端存放；
属性部分(Attribute)：在中间存放属性，属性类型(AttributeType)，初始值(initialValue)；
方法部分(Operation)：底部存放操作，参数表(arg:ArgumentType)，返回值(ReturnType)；

（3）注释部分：解释说明

（4）属性部分：
4.1 属性语法：[可见性]属性名[:类型][ = 初始值][{属性字符串}];
注意：[]中的内容可有可无
属性字符串用来指定关于属性的其他信息，不一定是属性值，如果希望添加一个属性定义规则，但是没地方添加，可以写在属性字符串中。
4.2 可见性：属性的可见性只有公有(public +)，私有(private -)，受保护(protected #)，UML中不存在默认，如果没有显示任何符号，就表示没有定义该属性；
公有：用"+“表示，可以在此类的外部使用查看该属性
私有：用”-“表示，不可以从外部类中访问该属性
保护：用”#“表示，常与泛化一起使用
（5）方法部分
5.1 方法语法：[可见性]操作名[(参数表)][:返回类型][{属性字符串}]
注意：[]中的内容可有可无，如果有多个参数列表的话，中间用逗号隔开
5.2 可见性：
可见性：主要包括 公有(public +)，私有(private)，受保护(protected #)，包内公有(package ~);
公有：用”+“表示，只要调用对象能访问操作所在的包，就能访问公有操作；
私有：用”-“表示，同一个类的对象才能调用私有的操作
保护：用”#“表示，子类对象才可以调用受保护操作
包内：用”~"表示，同一个包内的对象才可以调用包内公有的操作

4.类图之类和类之间的关系

（1）继承关系（泛化关系）
语义：
类和子类的关系，接口和子接口的关系
一个类（称为子类，子接口）继承另外一个类（称为父类，父接口）的功能，并可以增加它自己的新功能。
语法:
extends
符号：
一条带空心的三角箭头的实线，从子类指向父类，或者子接口指向父接口。


（2）实现关系
语义：
类和接口之间的关系：
一个类可以实现多个接口，实现所有接口的功能；体现了规范和实现分离的原则
语法：
implements
符号：
实现用一个带空心三角箭头的虚线表示，从类指向实现的接口

（3）依赖关系
语义：一个类A使用到了另一个类B，但是这种使用关系具有偶然性的、临时性的、非常弱的，但是类B的变化会影响到类A
举例：司机和汽车：司机开车，司机依赖于汽车才能完成驾驶任务，但汽车和司机可以分开存在。
语法：类B作为类A的方法的参数（或者局部变量)存在
符号：
由类A指向B的带箭头虚线表示
例如：学生需要吃饭，而到食堂吃饭比较偶然（可能去KFC或者其他餐馆）。因此学生需要依赖提供食物这个接口，而食堂实现提供食物接口。

（4）关联关系
语义：
类与类之间最基础的关系。它表示一个类的对象与另一个类的对象之间存在联系，但这种联系比较松散。比依赖关系强，必然的，长期的，强烈的。
举例：
老师和学生：老师和学生之间有联系，老师教学生，学生向老师学习，但他们之间的关系是比较松散的，学生可以有多个老师，老师也可以教多个学生
语法：
类B作为成员变量形成存于类A中
符号：
由类A指向类B的带箭头表示
例子：顾客购买商品一定产生订单，订单一定包含一些商品，但他们之间的关系是比较松散的，学生可以有多个订单，订单也可以包含多个商品。

（5）聚合关系
语义：
关联关系中的一种特例（一个类作为另一个类的成员变量）
整体和部分的关系
整体部分可分离，整体的生命周期和部分的生命周期不同，has-a的关系
举例：班级和学生：班级由学生组成，班级消失了，学生依然存在，他们可以加入其他班级
语法：
同关联关系
符号：
空心菱形加实线
例子：比如球员踢球的时候在球队里，退役了就不在，教练也可以在球队上课或者下课，队医也是。

（6）组合关系
语义：
关联关系的一种特例
整体和部分关系，整体部分不可分离，比聚合更强，contains-a的关系
整体的生命周期和部分的生命周期相同
人和四肢的关系
举例：房子和房间：房子由房间组成，如果房子被拆除，房间也不存在了。
语法：
同关联关系
符号：
实心菱形加实线
例子：人包含头和心脏，人要是挂掉了，心脏和头也没什么用。

5.用例图

1.用例图是什么

用例图是指由参与者、用例，边界以及它们之间的关系构成的用于描述系统功能的视图。

用例图主要用来描述角色已经角色与用例之间的连接关系。说明的是谁要使用系统，以及他们使用该系统可以做些什么。一个用例图包含了多个模型元素，如系统，参与者和用例，并且显示这些元素之间的各种关系，如泛化、关联和依赖。它展示了一个外部用户能观察到的系统功能模型图。
【用途】：帮助开发团队以一种可视化的方式理解系统的功能需求。

2.用例图所包含的元素

（1）参与者(Actor)–与应用程序或系统进行交互的用户、组织或外部系统。用一个小人表示。

（2）用例(Use Case)–用例就是外部可见的系统功能，对系统提供的服务进行描述。用椭圆表示。

（3）子系统(Subsystem)–用来展示系统的一部分功能，这部分功能联系紧密。（这就是具体的系统功能）一般没咋画过

3.用例图所包含的关系

用例图中涉及的关系有：关联、泛化、包含、扩展。

a.关联(Association)
表示参与者与用例之间的通信，任何一方都可以发送或接收消息。（当前用户可以做一件什么事）
【箭头指向】：无箭头，将参与者与用例相连接，指向消息接收方

b.泛化(Inheritance)
就是通常理解的继承关系，子用例和父用例相似，但表现出更特别的行为；子用例将继承父用例的所有结构、行为和关系。子用例可以使用父用例的一段行为，也可以重载它。父用例通常是抽象的。在实际应用中很少使用泛化关系，子用例中的特殊行为都可以作为父用例中的备选流存在。
【箭头指向】：指向父用例

PS：父类的功能少，子类的功能多
c.包含(Include)
包含关系用来把一个较复杂用例所表示的功能分解成较小的步骤。包含关系对典型的应用就是复用，也就是定义中说的情景。但有时当某用例的事件流过于复杂时，为了简化用例的描述，我们也可以把某一段事件流抽象成为一个被包含的用例；相反，用例划分太细时，也可以抽象出一个基用例，来包含这些细颗粒的用例。这种情况类似于在过程设计语言中，将程序的某一段算法封装成一个子过程，然后再从主程序中调用这个一子过程。
例如：业务中，总是存在着维护某某信息的功能，如果将它作为一个用例，那添加，修改以及删除都要在用例详述中描述，过于复杂；如果分成添加用例，修改用例和删除用例，则划分太细。这时包含关系可以用来理清关系。
【箭头指向】：指向分解出来的功能用例


PS：预约功能、借书功能都包含登录功能，将通用功能（复用功能）提取，作为包含关系。
d:扩展(Extend)
扩展关系是指用例功能的延伸，相当于为基础用例提供一个附加功能。将基用例中一段相对独立并且可选的动作，用扩展（Extension）用例加以封装，再让它从基用例中声明的扩展点（Extension Point）上进行扩展，从而使基用例行为更简练和目标更集中。扩展用例可以访问基用例的属性，因此它能根据基用例中扩展点的当前状态来判断是否执行自己。但是扩展用例对基用例不可见。
对于一个扩展用例，可以在基用例上有几个扩展点。

6.状态图

1.状态图是什么？

状态图（statechart diagram）:用来描述一个特定对象所有可能的状态，以及哪些事件将导致状态改变。

2.状态图所包含的元素

（1）箭头表示一个转换/一个动作
（2）箭头上的文字：表示一个事件

（3）长方形表示某种状态

（4）起始状态：是一种伪状态，只是表示从这里要开始（可选）

（5）结束状态：是一种伪状态，只是表示从这里要结束（可选）

示例：

7.活动图

活动图(activity diagram)是UML的动态规图之一，用来描述事物或对象的活动变化流程。类似流程图，描述从一个动作转移到另外一个动作，阐明了业务用例实现的工作流程。

1.活动图的元素

（1）开始：线条表示-活动流(ActionFlow)：描述活动之间的有向关系，表示一个活动向另外一个活动之间的转移。用带箭头的实线表示。

（2）结束：

（3）活动：

（4）条件转移（分支）：表示从一个活动按照某种条件转移到几个不同的活动。

（5）分劈和汇合：表示并发的同步行为，用同步杠表示

举例：

8.时序图

1.时序图是什么？

时序图（Sequence Diagram），又名序列图、循序图，是一种UML交互图，当用户进行某个操作的时候，按照时间的顺序看，各个模块之间如何调用的。描述了方法的调用过程，程序的执行流程，以及方法执行结束的返回值情况。所以用例图当中的一个用例会对应一个时序图，该时序图描述的是该功能/用例具体是怎么实现的，流程是什么。严格情况下，肯定是先设计再开发。

2.时序图的元素

（1）角色（Actor）
这个角色可以是用户，外部系统，机器等等。

（2）对象和生命线

1. 对象名和类名，例如：dispatcherServlet：DispatcherServlet
2. 只显示类名，即表示它是一个匿名对象，例如：:DispatcherServlet
3. 只显示对象名不显示类名，例如：dispatcherServlet

生命线：在时序图中表示从对象图标向下延伸一条虚线，表示对象存在的时间。

（3）活动条
在生命线的虚线上可以用活动条来表示某种行为的开始和结束，一般用小矩形来表示。

（4）消息
在面向对象的分析和设计中，对象的行为也被称为消息，因为对象之间的行为的交互也可以看成是对象之间发送消息实现的。通常，当一个对象调用另一个对象中的行为时，即完成了一次消息传递。
时序图中关注生命线之间的通信，这些通信就是对象发送的消息。UML用生命线间带有实习箭头的实现表示消息，每条消息从发送对象指向接收对象。

• 同步消息(Synchronous Message)：消息的发送者把控制传递给消息的接收者，然后停止活动，等待消息的接收者放弃或者返回控制。用来表示同步的意义。以一条实线+实心箭头表示。
• 异步消息(Asynchronous Message)：消息发送者通过消息把信号传递给消息的接收者，然后继续自己的活动，不等待接受者返回消息或者控制。异步消息的接收者和发送者是并发工作的。以一条实线+大于号表示。
• 返回消息(Return Message)：返回消息表示从过程调用返回。以小于号+虚线表示。
  
  自我调用消息：
  表示方法的自身调用以及一个对象内的一个方法调用另外一个方法。
  
  例子：支付宝接入流程图
  

9.组件图

组件图用来建立系统的各个组件之间的关系（网站分了多少层，每层有多少组件），它们是通过功能或者文件组织在一起，使用组件图可以帮助读者了解某个功能位于软件包的哪一位置，以及各个版本的软件包含哪些功能。
如javabean、ejb、jsp都是组件。在UML中，组件元素为：

组件图可以用来帮助设计系统的整体构架。
例如：

10.部署图

表示用于部署软件应用的物理设备信息。
例如：