學習筆記 解析UML類圖的組成
本文和大家重點討論一下UML類圖的概念，UML類圖是定義其他圖的基礎，在UML類圖基礎上，可以使用狀態圖、協作圖、組件圖和配置圖等進一步描述系統其他方面的特性。
UML類圖的概念
一、概述
UML類圖（ClassDiagram）是描述類、接口、協作以及它們之間關系的圖，用來顯示系統中各個類的靜態結構。UML類圖是定義其他圖的基礎，在UML類圖基礎上，可以使用狀態圖、協作圖、組件圖和配置圖等進一步描述系統其他方面的特性。
UML類圖包括7個元素：類（Class）、接口（Interface）、協作（collaboration）、依賴關系（Dependency）、泛化關系（Generalization）、關聯關系（Association）以及實現關系（Realization）。
二、類
類定義了一組有著狀態和行為的對象。其中，屬性和關聯用來描述狀態。屬性通常用沒有身份的數據值表示，如數字和字符串。關聯則用有身份的對象之間的關系表示。行為由操作來描述，方法是操作的實現。對象的生命期則由附加給類的狀態機來描述。
1、名稱：類的名稱是每個類中所必有的構成元素。
2、屬性（Attribute）
（1）可見性：類中屬性的可見性主要包括公有（public）、私有（Private）和受保護（Protected）。在UML中，公有類型的用“+”表達，私有類型用“-”表達，而受保護類型則用“#”表達。UML類圖的類中不存在默認的可見性，如果沒有顯示任何一種符號，就表示沒有定義該屬性的可見性。
（2）屬性名：按照UML的約定，單字屬性名小寫。如果屬性名包含多個單詞，這些單詞要合并，且除了第一個單詞外其余單詞的首字母要大寫。
（3）屬性字符串。屬性字符串用來指定關于屬性的其他信息，例如某個屬性應該是永久的。任何希望添加在屬性定義字符串值但又沒有合適地方可以加入的規則，都可以放在屬性字符串里。
（4）類屬性。屬性也可以作為一個類屬屬性來定義，這就意味著此屬性被該類的所有對象共享。在UML類圖中，類屬性帶有一條下劃線。
3、操作。類的操作是對類的對象所能做的事務的抽象，相當于一個服務的實現。
4、職責：在操作部分下面的區域，可以用來說明類的職責。職責是類或其他元素的契約或義務。類的職責是是自由形式的文本，寫一個短語，一個句子等。在UML中，把職責列在UML類圖底部的分隔欄中。
5、約束。說明類的職責是消除二義性的一種非形式化的方法，形式化的方法是使用約束。約束指定了該類所要滿足的一個或多個規則。在UML中，約束是用一個花括號括起來的自由文本。
三、UML類圖接口
接口包含操作但不包含屬性，且它沒有對外界可見的關聯。
四、UML類圖中類之間的關系
類之間的關系最常見的有四種：依賴關系、泛化關系、管理關系、實現關系。
1、UML類圖中依賴關系（Dependency）
依賴表示兩個或多個模型元素之間語義上的關系。它表示了這樣一種情形，對于一個元素（提供者）的某些改變可能會影響或提供消息給其他元素（客戶），即客戶以某種形式依賴于其他類元。根據這個定義，關聯、實現和泛化都是依賴關系，但是它們有更特別的語義。在UML中，依賴用一個從客戶指向提供者的虛箭頭表示，用一個構造型的關鍵字來區分它的種類。
UML定義了4種基本依賴類型，分別是使用（Usage）依賴、抽象（Abstraction）依賴、授權（Permission）依賴和綁定（Binding）依賴。
（1）、使用依賴。使用依賴都是非常直接的，通常表示客戶使用提供者提供的服務以實現它的行為。以下列出了5種使用依賴關系.
（2）、抽象依賴。抽象依賴用來表示客戶與提供者之間的關系，依賴于在不同抽象層次上的事物。
（3）、授權依賴。授權依賴表示一個事物訪問另一個事物的能力。提供者通過規定客戶的權限，可以控制和限制對其內容訪問的方法。
（4）、綁定依賴。綁定依賴是較高級的依賴類型，用于綁定模板以創建新的模型元素。
2、UML類圖中泛化關系（Generalization）
UML類圖中泛化關系是一種存在于一般元素和特殊元素之間的分類關系，它只使用在類型上，而不是實例上。在類中，一般元素被稱為超類或父類，而特殊元素被稱為子類。在UML中，泛化關系用一條從子類指向父類的空心三角箭頭表示
3、UML類圖中關聯關系（Association）
關聯關系是一種結構關系，它指明一個事物的對象與另一個事物的對象之間的聯系。也就是說，關聯描述了系統中對象或實例之間的離散連接。在UML中，關聯關系用一條連接兩個類的實線表示
UML類圖中關聯關系有6種對應的修飾，它們分別是：名稱、角色、多重性、聚合、組合和導航性。
（1）、名稱（Name）。名稱用來描述關聯的性質，通常使用一個動詞或動詞短語來命名關聯。名稱以前綴或后綴一個指引閱讀的方向指示符以消除名稱含義上可能存在的歧義，方向指示符用一個實心的三角形箭頭表示。
（2）、角色（Role）。角色是關聯關系中一個類對另一個類所表現出來的職責。角色名稱是名詞或名詞短語，以解釋對象是如何參與關聯的。
（3）、多重性（Multiplicity）。約束是UML三大擴展機制之一，多重性是其中使用最廣泛的一種約束。關聯的多重性是指有多少對象可以參與該關聯，多重性可以用來表達一個取值范圍、特定值、無限定的范圍或一組離散值。
（4）、聚合（Aggregation）。聚合關系表示整體和部分關系的關聯。聚合關系描述了“hasa”的關系。在UML中聚合關系用帶空心的實線來表示，其中頭部指向整體。
（5）、組合關系(Composition)。組合關系是聚合關系中的一種特殊情況，是更強形式的聚合，又被稱為強聚合。在組合中，成員對象的生命周期取決于聚合的生命周期，聚合不僅控制著成員對象的行為，而且控制著成員對象的創建和析構。在UML中，組合關系用帶實心菱頭的實線來表示，其中頭部指向整體。
（6）、導航性(Nevigation)。導航性描述的是一個對象通過鏈（關聯的實例）進行導航訪問另一個對象，即對一個關聯端點設置導航屬性意味著本端的對象可以被另一端的對象訪問。可以在關聯關系上加箭頭表示導航方向。只在一個方向上可以導航的關聯稱為單向關聯(UnidirectionAssociation),用一條帶箭頭的實線來表示。在兩個方向上都可以導航的關聯稱為雙向關聯(BidirectionAssociation),用一條沒有箭頭的實線來表示。另外使用導航性可以降低類之間的耦合度，在也是好的面向對象分析與設計的目標之一。
4、UML類圖中實現關系（Realization）
實現是規格說明和其實現之間的關系，它將一種模型元素與另一種模型元素連接起來，比如類和接口。
泛化和實現關系都可以將一般描述與具體描述聯系起來。泛化將同一語義層上的元素連接起來，并且通常在同一模型內。實現關系則將不同語義層內的元素連接起來，通常建立在不同的模型內。
實現關系通常在兩種情況下被使用：在接口與實現該接口的類之間；在用例以及實現該用例的協作之間。
在UML中，實現關系的符號與泛化關系的符號類似，用一條帶指向接口的空心三角箭頭的虛線表示。下圖所示的是實現關系的一個示例，描述的是Keyboard保證自己的部分行為可以實現Typewriter的行為
實現關系還有一種省略的表示方法，即接口表示為一個小圓圈，并和實現接口的類用一條線段連接。
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