UML类图
  • Nov 15, 2020

在总结设计模式的时候，经常需要通过它们的 UML 图来更整体的了解设计模式的代码结构，这篇文章主要就是总结 UML 的一些相关知识

定义

统一建模语言(英语：Unified Modeling Language，缩写 UML) 是非专利的第三代建模和规约语言。UML 是一种开放的方法，用于说明、可视化、构建和编写一个正在开发的、面向对象的、软件密集系统的制品的开放方法。UML 展现了一系列最佳工程实践，这些最佳实践在对大规模，复杂系统进行建模方面，特别是在 软件架构 层次已经被验证有效。

UML 涉及的知识太多，我主要挑选我用到的知识进行部分延展

图形

UML2.0 一共定义了14种图形，根据各个图形的侧重点，分成3大类

图形

  • 结构型图形（Structure diagrams）： 强调的是系统式的建模
    • 静态图（static diagram），包括 类图，对象图，包图
    • 实现图（implementation diagram）， 包括 组件图，部署图
    • 剖面图
    • 复合结构图
  • 行为型图形（Behavior diagrams）： 强调系统模型中触发的时间
    • 活动图
    • 状态图
    • 用例图
  • 交互性图形（Interaction diagrams）： 属于行为图形的子集合，强调系统模型中的资料流程
    • 通信图
    • 交互概述图
    • 时序图
    • 时间图

具体每种图对应的细节，感兴趣的可以看看 《UML用户指南(第2版)》

CSDN下载地址： https://download.csdn.net/download/shenzhq1980/9150941 (扫描版，积分不够的，建议直接淘宝找店家)

类图

因为在学习设计模式的时候提到的 UML 图都是类图，所以接下来，主要介绍类图相关的知识

类图是软件工程的统一建模语言一种静态结构图，该图描述了系统的类集合，类的属性和类之间的关系。

类

类（Class）一般包含3个组成部分。

  • 第一个是类名；
  • 第二个是属性（attributes）；
  • 第三个是该类提供的方法（ 类的性质可以放在第四部分；如果类中含有内部类，则会出现第五个组成部分）。

类名部分是不能省略的，其他组成部分可以省略。一般情况下类的画法如下图：

class_demo

类名书写规范：正体字说明类是可被实例化的，斜体字说明类为抽象类。

属性和方法书写规范：

属性： 修饰符 属性对象 : 类型 = 默认值
方法： 修饰符 方法名称（函数参数：参数类型 = 默认值）: 返回类型

注意： 属性的参数没有默认值 或者 方法没有传入参数或者传入参数没有默认值、方法没有返回类型都可以按照实际情况省略

属性和方法之前可附加的可见性修饰符：

符号 表示
+ 表示 public
- 表示 private
# 表示 protected
~ (Java)包权限（即对包内其他成员可见）
_ 下划线表示 static
/ 推导，由其他属性推导得出，不需要直接给定其值

关系

一般来说，2个类之间的关系有6种：

  • 泛化(Generalization)
  • 实现(Realization)
  • 依赖(Dependency)
  • 关联(Association)
  • 聚合(Aggregation)
  • 组合(Composition)

按照列举的顺序逐个介绍这6种关系

泛化

继承：子类具有父类的属性和方法或者重新定义、追加属性和方法等

泛化，即继承的反方向，指的是一个类（称为父类、父接口）具有另外的一个（或一些）类（称为子类、子接口）的共有功能。子类可视为其父类的特例，并可以增加新功能。

箭头指向： 带空心三角箭头的实线，箭头指向父类

Generalization

实现

实现（Realization）指的是一个class类实现接口的功能

这里的实现主要就是针对接口：

C++的接口是要满足下面的条件的：

  • 类中没有定义任何的成员变量
  • 所有的成员函数都是公有的
  • 所有的成员函数都是纯虚函数
  • 接口是一种特殊的抽象类

箭头指向： 带空心三角箭头的虚线，箭头指向接口

Realization

依赖

依赖关系（Dependency）可以简单的理解为一个类A使用到了另一个类B， 被依赖的对象只是作为一种工具在使用，而并不持有对它的引用。而这种使用关系是具有偶然性、临时性的、非常弱的，但是B类的变化会影响到A；代码中一般指由局部变量、函数参数、返回值建立的对于其他对象的调用关系。

依赖关系仅仅描述了类与类之间的一种使用与被使用的关系。

箭头指向：带燕尾箭头的虚线，箭头从使用类指向被依赖的类。

Dependency

关联

关联关系（Association）使一个类知道另外一个类的属性和方法；通常含有“知道”、“了解”的含义。关联关系可以是单向的，也可以是双向的。双向的关联可以有箭头或是没有箭头，单向的只有一个箭头。

箭头指向：实线，根据关联的关系，决定燕尾箭头指向。

Association

聚合

聚合（Aggregate）是表示整体与部分的一类特殊的关联关系，是 “弱” 的包含关系，成分类可以不依靠聚合类而单独存在。例如大雁和雁群，池塘和池塘里的鸭子等等

箭头指向：带空心菱形的实线，菱形指向整体，燕尾箭头指向部分。

Aggregate

组合

组成（Composition）关系，是一类 “强” 的整体与部分的包含关系。成分类必须依靠合成类而存在。整体与部分是不可分的，整体的生命周期结束也就意味着部分的生命周期结束。合成类别完全拥有成分类别，负责创建、销毁成分类别。例如公司与公司部门，鸟和鸟的翅膀等等

箭头指向：带实心菱形的实线，菱形指向整体，燕尾箭头指向部分。

Composition

类之间的关系其实可以在进一步划分一下

  • 有 “上下级” 关系的泛化和实现： 都是空心三角箭头，都是指向 “上级”， 但上级是接口虚线，上级是类实线
  • 一个类使用另一个类的依赖和关联： 燕尾箭头都是指向被使用的类，但使用关系的程度比较弱，就是虚线，反之就是实线
  • 整体和部分关系的聚合和组合：都是实线，燕尾箭头指向部分，但成分类可独立存在，空心菱形指向整体， 部分整体不可分，实心菱形指向整体

工具

关于 UML 我在使用过程中遇到的一些知识大概就这么多了，最后介绍几款我在绘制 UML 使寻找的一些工具，下面介绍的几个感觉都很强大好用：

  • 设计模式
    • 建造者模式
    原型模式