Java利器之UML類圖詳解
前言
UML（Unified Modeling Language）中文統一建模語言，是一種開放的方法，用於說明、視覺化、構建和編寫一個正在開發的、面向物件的、軟體密集系統的製品的開放方法。UML展現了一系列最佳工程實踐，這些最佳實踐在對大規模，複雜系統進行建模方面，特別是在軟體架構層次已經被驗證有效。 【維基百科】
最近看一些開源專案的時候，總是看到UML中的類圖，一開始自己的做法就是跳過去類圖的部分，不過後來又遇到了幾次，就決定學習下，不能再選擇逃避了，這也是一個即將優秀的程式探索者應該必備的素質。今天把自己學習到的內容記錄一下（怕健忘…），相信對類圖不清楚的朋友，通過讀取這篇文章後也能有一個比較清晰的認識，讓你看的懂，畫的出。
類圖作用
類圖是軟體工程的統一建模語言一種靜態結構圖，該圖描述了系統的類集合，類的屬性和類之間的關係。幫助人們簡化對系統的理解，它是系統分析和設計階段的重要產物，也是系統編碼和測試的重要模型依據。學習好類圖的繪製，是一位合格的軟體工程師應有的技能。
類的UML圖示
在UML類圖中，類使用包含類名，屬性，方法名及其引數並且用分割線分隔的長方形表示。例如最簡單的一個類Person 類有兩個屬性分別是name和age,並提供對應的get和set方法。java類程式碼如下
/***********************************************************************
* Module: Person.java
* Author: Code4Android
* Purpose: Defines the Class Person
***********************************************************************/ 那麼用類圖表示如下，它很簡單的表示出了類的所有資訊。
通過上面的Person的類圖，你應該可以看出類圖有三部分組成，類名，屬性和操作方法
類名
顧名思義就是類的名字，對應於Java類中的類名，如果該類是抽象類的話，在類名右下角會有一個(Abstract)表示，假如Person是一個抽象類的話，則UML類圖如下
屬性名
UML中的屬性名就是Java中的成員變數，當然一個類可以沒有屬性也可以有任意多個屬性。Java類中成員變數的修飾符，型別和預設值都可以在UML類圖中體現出來。通用表示方法如下
可見性 名稱:型別 [ = 預設值 ]在Java類中可見性分為三類，分別是private,public 和protected,在類圖中分別用符號-、+和#表示。通用表示方法中名稱就成員變數的名字，型別就是成員變數的型別如String型別，int型別等，當然也可以是自定義型別。而後面的預設值是可選引數，如果我們沒有給成員變數設定初始值，UML類圖中就不顯示，如上面Person類圖，變數name，age沒有設定初始值，如果此時我們給name和vaule分別設定預設值zhangsan，23。則UML類圖如下
操作方法
可見性 名稱(引數列表) [ : 返回型別]類的操作方法通用表示方式如上，方法可見性和屬性可見性是一致的，名稱就是方法名，引數列表是可選像，可以是對個引數也是沒有引數，若多個引數用英文逗號隔開，返回型別是一個可選項，表示方法的返回值型別，依賴於具體的程式語言，可以是基本資料型別，也可以是使用者自定義型別，還可以是空型別(void)，如果是構造方法，則無返回型別。
類之間的關係
在UML類圖中類與類之間存在多種關係，如泛化(Generalization)關係，實現（Realization)關係，依賴(Dependence)關係，關聯（Association）關係，聚合(Aggregation)關係， 組合(Composition)關係。
泛化(Generalization)關係
泛化關係也就是Java中的繼承，類和類，介面和介面都可以是繼承關係，父類又稱作基類或超類，子類又稱作派生類，類繼承父類後可以實現父類的所以功能，並能擁有父類沒有的功能。在UML中，泛化關係可以用帶空心三角形的直線來表示；例如我們建立兩個Java類Teachers和Students類如下程式碼
/***********************************************************************
* Module: Teachers.java
* Author: Code4Android
* Purpose: Defines the Class Teachers
***********************************************************************/
import java.util.*;
/** @pdOid b54e2d34-d17e-4f2d-993d-563b8e007db4 */
public class Teachers extends Person {
/** @pdOid 55b38630-1e30-449b-9cb7-f8ef9de59412 */
private int tNumber;
/** @pdOid f603d47d-a51f-4b0c-b10b-881842374f8a */
public String teach() {
// TODO: implement
return "I am teaching";
}
}
/***********************************************************************
* Module: Students.java
* Author: Code4Android
* Purpose: Defines the Class Students
***********************************************************************/
import java.util.*;
/** @pdOid 6b8ac239-000e-46d3-8233-962a612c12bd */
public class Students extends Person {
/** @pdOid 0c7627fd-fa78-4f60-a859-2b90274323e1 */
private int sNumber;
/** @pdOid 1f929347-b84a-4a54-9ca9-144de66c742b */
public String study() {
// TODO: implement
return "I am learning";
}
}
則UML類圖如下
實現（Realization)關係
實現關係在java中就是一個類和介面之間的關係，介面中一般是沒有成員變數，所有操作都是抽象的（abstract修飾），只有宣告沒有具體的實現，具體實現需在實現該介面的類中。在UML中用與類的表示法類似的方式表示介面，區別可在UML中類圖中看出。如我們建立一個交通工具類介面IVehicle,並有一個形式速度方法宣告travelSpeed，Java程式碼如下
/***********************************************************************
* Module: IVehicle.java
* Author: Code4Android
* Purpose: Defines the Interface IVehicle
***********************************************************************/
import java.util.*;
/** @pdOid 7cbe9f91-a7d9-44b5-a743-280cbc464e61 */
public interface IVehicle {
/** @pdOid 5e87ebbc-5647-4dc6-8c3c-d23857662584 */
int travelSpeed();
}對於交通工具，有很多種，不同交通工具都有一個速度，我們舉兩個例子，如HighSpeedRail（高鐵，時速288KM）和Bicycle（自行車類時速20KM）,則兩個實現類程式碼為
/***********************************************************************
* Module: HighSpeedRail.java
* Author: Code4Android
* Purpose: Defines the Class HighSpeedRail
***********************************************************************/
import java.util.*;
/** @pdOid 0ae31b48-07b0-4bcd-83ff-a8a7c7d94518 */
public class HighSpeedRail implements IVehicle {
/** @pdOid a7693fd4-d6d4-4e93-a946-380f69011b13 */
public int travelSpeed() {
// TODO: implement
return 288;
}
}
/***********************************************************************
* Module: Bicycle.java
* Author: Code4Android
* Purpose: Defines the Class Bicycle
***********************************************************************/
import java.util.*;
/** @pdOid c212a8c3-88db-48d8-a2a0-d381d2ee7f91 */
public class Bicycle implements IVehicle {
/** @pdOid 9ac52769-7489-47b0-9079-4f63f84f1fde */
public int travelSpeed() {
// TODO: implement
return 20;
}
}在UML中實現介面用虛線和帶空心的三角形表示。則上面對應的UML類圖如下
依賴(Dependence)關係
依賴關係是類與類之間最弱的關係，依賴可以簡單的理解一個類使用了另一個類，這種使用關係具有臨時性特徵，但是一個類又會由於另一個類的改變而受到影響，例如在上面舉的例子中，假如我們的Students類擁有一個Bicycle，那麼要獲取移動速度則需要使用Bicycle中獲取速度的方法travelSpeed()方法。此時Students程式碼如下
/***********************************************************************
* Module: Students.java
* Author: Code4Android
* Purpose: Defines the Class Students
***********************************************************************/
import java.util.*;
/** @pdOid 6b8ac239-000e-46d3-8233-962a612c12bd */
public class Students extends Person {
/** @pdOid 0c7627fd-fa78-4f60-a859-2b90274323e1 */
private int sNumber;
/** @pdOid 1f929347-b84a-4a54-9ca9-144de66c742b */
public String study() {
return "I am learning";
}
/** @param bicycle
* @pdOid 82bd76ff-f70c-4e25-bea5-8de19db4699c */
public int moveSpeed(Bicycle bicycle) {
return bicycle.travelSpeed();
}
}在UML中一欄用帶箭頭的虛線表示依賴，對應的UML類圖如下
關聯（Association）關係
關聯關係表示一個類和另一類有聯絡，例如在上面的舉例中每個Teachers都有個家庭住址與之對應，而此時Teacher和Address就形成了一對一的關聯關係。如下
關聯關係是一種包含關係，在UML中用一個帶箭頭的實線表示，箭頭指向被包含類。在上圖中你可能會發現在線上有1 ..1,這個是說明包含關係的。在UML類中有如下幾種。
1..1 表示另一個類的一個物件只與該類的一個物件有關係
0..* 表示另一個類的一個物件與該類的零個或多個物件有關係
1..* 表示另一個類的一個物件與該類的一個或多個物件有關係
0..1 表示另一個類的一個物件沒有或只與該類的一個物件有關係
* 任意多個物件關聯聚合(Aggregation)關係
聚合關係是表示整體與部分的關係，但是部分可以脫離整體而存在。例如一個Teachers物件有一輛汽車Car，此時Car就是Teachers的一部分，但是Car可以脫離Teachers而存在。在UML類中聚合關係用帶空心菱形的直線表示。
組合(Composition)關係
組合關係也是一種部分和整體的關係，但是部分存活週期受到整體的影響，若整體不存在則部分也將不存在。此時部分需在整體的構造方法中建立。在UML類中，組合關係用帶實心菱形的直線表示。
在文章的最後，附上本篇文章所畫的完整的UML類圖。
到此，本篇文章真的結束了，若文章有不足或者錯誤的地方，歡迎指正，以防止給其他讀者錯誤引導。最後感謝LoveLion的系列文章。