UML類圖元素及關(guān)系解析
開發(fā)Java應(yīng)用程序時(shí)，開發(fā)者要想有效地利用統(tǒng)一建模語言（UML），必須全面理解UML元素以及這些元素如何映射到Java。本文重點(diǎn)討論UML類圖中的元素。
UML類圖是最常用的UML圖，它用于描述系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)。其中包括類關(guān)系以及與每個(gè)類關(guān)聯(lián)的屬性及行為。類圖能出色地表示繼承與合成關(guān)系。為了將類圖作為一種高效的溝通工具使用，開發(fā)者必須理解如何將類圖上出現(xiàn)的元素轉(zhuǎn)換到Java中。下面來進(jìn)一步探索這一轉(zhuǎn)換過程。
UML類圖元素
在后面的小節(jié)中，分別講解了類圖的各個(gè)元素及其在Java中相應(yīng)的表示。我會(huì)列出元素名，后續(xù)簡短的代碼片斷和一幅圖來表示元素在類圖上的樣子。每一節(jié)的最后簡要總結(jié)了該元素。
類（Class）
UML類圖元素中類是對(duì)象的藍(lán)圖，其中包含3個(gè)組成部分。第一個(gè)是Java中定義的類名。第二個(gè)是屬性（attributes）。第三個(gè)是該類提供的方法。
屬性和操作之前可附加一個(gè)可見性修飾符。加號(hào)（+）表示具有公共可見性。減號(hào)（-）表示私有可見性。#號(hào)表示受保護(hù)的可見性。省略這些修飾符表示具有package（包）級(jí)別的可見性。如果屬性或操作具有下劃線，表明它是靜態(tài)的。在操作中，可同時(shí)列出它接受的參數(shù)，以及返回類型。
包（Package）
UML類圖元素中包是一種常規(guī)用途的組合機(jī)制。UML中的一個(gè)包直接對(duì)應(yīng)于Java中的一個(gè)包。在Java中，一個(gè)包可能含有其他包、類或者同時(shí)含有這兩者。進(jìn)行建模時(shí)，你通常擁有邏輯性的包，它主要用于對(duì)你的模型進(jìn)行組織。你還會(huì)擁有物理性的包，它直接轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)中的Java包。每個(gè)包的名稱對(duì)這個(gè)包進(jìn)行了惟一性的標(biāo)識(shí)。
接口（Interface）
UML類圖元素中接口是一系列操作的集合，它指定了一個(gè)類所提供的服務(wù)。它直接對(duì)應(yīng)于Java中的一個(gè)接口類型。接口既可用圖C的那個(gè)圖標(biāo)來表示，也可由附加了<>的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)類來表示。通常，根據(jù)接口在類圖上的樣子，就能知道與其他類的關(guān)系。
關(guān)系
后面的例子將針對(duì)某個(gè)具體目的來獨(dú)立地展示各種關(guān)系。雖然語法無誤，但這些例子可進(jìn)一步精煉，在它們的有效范圍內(nèi)包括更多的語義。
實(shí)體之間一個(gè)“使用”關(guān)系暗示一個(gè)實(shí)體的規(guī)范發(fā)生變化后，可能影響依賴于它的其他實(shí)例。更具體地說，它可轉(zhuǎn)換為對(duì)不在實(shí)例作用域內(nèi)的一個(gè)類或?qū)ο蟮娜魏晤愋偷囊谩Ｆ渲邪ㄒ粋€(gè)局部變量，對(duì)通過方法調(diào)用而獲得的一個(gè)對(duì)象的引用（如下例所示），或者對(duì)一個(gè)類的靜態(tài)方法的引用（同時(shí)不存在那個(gè)類的一個(gè)實(shí)例）。也可利用“依賴”來表示包和包之間的關(guān)系。由于包中含有類，所以你可根據(jù)那些包中的各個(gè)類之間的關(guān)系，表示出包和包的關(guān)系。
關(guān)聯(lián)（Association）
實(shí)體之間的一個(gè)結(jié)構(gòu)化關(guān)系表明對(duì)象是相互連接的。箭頭是可選的，它用于指定導(dǎo)航能力。如果沒有箭頭，暗示是一種雙向的導(dǎo)航能力。在Java中，關(guān)聯(lián)轉(zhuǎn)換為一個(gè)實(shí)例作用域的變量，就像圖E的“Java”區(qū)域所展示的代碼那樣。可為一個(gè)關(guān)聯(lián)附加其他修飾符。多重性（Multiplicity）修飾符暗示著實(shí)例之間的關(guān)系。在示范代碼中，Employee可以有0個(gè)或更多的TimeCard對(duì)象。但是，每個(gè)TimeCard只從屬于單獨(dú)一個(gè)Employee。
聚合（Aggregation）
UML類圖元素的聚合關(guān)系是關(guān)聯(lián)的一種形式，代表兩個(gè)類之間的整體/局部關(guān)系。聚合暗示著整體在概念上處于比局部更高的一個(gè)級(jí)別，而關(guān)聯(lián)暗示兩個(gè)類在概念上位于相同的級(jí)別。聚合也轉(zhuǎn)換成Java中的一個(gè)實(shí)例作用域變量。
關(guān)聯(lián)和聚合的區(qū)別純粹是概念上的，而且嚴(yán)格反映在語義上。聚合還暗示著實(shí)例圖中不存在回路。換言之，只能是一種單向關(guān)系。
合成（Composition）
合成是聚合的一種特殊形式，暗示“局部”在“整體”內(nèi)部的生存期職責(zé)。合成也是非共享的。所以，雖然局部不一定要隨整體的銷毀而被銷毀，但整體要么負(fù)責(zé)保持局部的存活狀態(tài)，要么負(fù)責(zé)將其銷毀。局部不可與其他整體共享。但是，整體可將所有權(quán)轉(zhuǎn)交給另一個(gè)對(duì)象，后者隨即將承擔(dān)生存期職責(zé)。
Employee和TimeCard的關(guān)系或許更適合表示成“合成”，而不是表示成“關(guān)聯(lián)”。
泛化（Generalization）
UML類圖元素的泛化關(guān)系表示一個(gè)更泛化的元素和一個(gè)更具體的元素之間的關(guān)系。泛化是用于對(duì)繼承進(jìn)行建模的UML元素。在Java中，用extends關(guān)鍵字來直接表示這種關(guān)系。
實(shí)現(xiàn)（Realization）
實(shí)例關(guān)系指定兩個(gè)實(shí)體之間的一個(gè)合同。換言之，一個(gè)實(shí)體定義一個(gè)合同，而另一個(gè)實(shí)體保證履行該合同。對(duì)Java應(yīng)用程序進(jìn)行建模時(shí)，實(shí)現(xiàn)關(guān)系可直接用implements關(guān)鍵字來表示。
精確映射
如本文所述，UML類圖元素能精確映射到Java編程語言。開發(fā)團(tuán)隊(duì)的成員可利用這種精確性來加強(qiáng)溝通，取得對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的共識(shí)。
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