UML类图与类间六种关系表示
1.类与类图
类封装了数据和行为,是面向对象的重要组成部分,它是具有相同属性,操作,关系的对象集合的总称.
类图是使用频率最高的UML图之一.
类图用于描述系统中所包含的类以及它们之间的相互关系,帮助开发人员理解系统,它是系统分析和设计阶段的重要产物,也是系统编码和测试的重要模型依据.
2.类的UML表示方法
在UML类图中,类使用包含类名,属性和方法且带有分隔线的长方形来表示.
(1) 属性及方法表示形式: 可见性 名称 : 类型 [=缺省值]
(2) 方法表示形式为: 可见性 方法名([参数名 : 参数类型]): 返回值类型
方法的多个参数间用逗号隔开,无返回值时,其类型为void.
(3) 属性及方法可见性: public +, private -, protected #, package ~
(4) 接口的表示形式与类类似,区别在于接口名须以尖括号包裹,同时接口无属性框,可见性只可能为public,这是由接口本身的特性决定的.
3.依赖关系
假设A类的变化引起了B类的变化,则说名B类依赖于A类.
依赖关系是一种使用关系,特定事物的改变有可能会影响到使用该事物的其他事物,在需要表示一个事物使用另一个事物时使用依赖关系.
大多数情况下,依赖关系体现在某个类的方法使用另一个类的对象作为参数.
在UML中,依赖关系用带箭头的虚线表示,由依赖的一方指向被依赖的一方.
依赖关系有如下三种情况：
(1) A类是B类中的（某中方法的）局部变量；
(2) A类是B类方法当中的一个参数；
(3) A类向B类发送消息，从而影响B类发生变化；
class Car
{
public:
void move() {}
};
class Driver
{
public:
void drive(Car* car)
{
car->move();
}
};
4.泛化关系
泛化关系：A是B和C的父类，B,C具有公共类（父类）A，说明A是B,C的一般化（概括，也称泛化）.
泛化关系也就是继承关系，也称为“is-a-kind-of”关系，泛化关系用于描述父类与子类之间的关系，父类又称作基类或超类，子类又称作派生类。在UML中，泛化关系用带空心三角形的直线来表示。
class Person
{
public:
void talk(){}
};
class Teacher : public Person
{
public:
void teach(){}
};
5.关联关系
关联关系: 类之间的联系，如客户和订单，每个订单对应特定的客户，每个客户对应一些特定的订单，再如篮球队员与球队之间的关联.
关联两边的数字表示两者的关系的限制，是关联两者之间的多重性。通常有“*”（表示所有，不限），“1”（表示有且仅有一个），“0...”（表示0个或者多个），“0,1”（表示0个或者一个），“n...m”(表示n到m个都可以),“m...*”（表示至少m个）。
关联关系(Association) 是类与类之间最常用的一种关系，它是一种结构化关系，用于表示一类对象与另一类对象之间有联系。
在UML类图中，用实线连接有关联的对象所对应的类，在使用Java、C#和C++等编程语言实现关联关系时，通常将一个类的对象作为另一个类的属性。
在使用类图表示关联关系时可以在关联线上标注角色名。
(1) 双向关联: 默认情况下，关联是双向的。
class Customer;
class Product
{
private:
Customer* customer;
};
class Customer
{
private:
std::vector<Product*> products;
};
(2) 单向关联:类的关联关系也可以是单向的，单向关联用带箭头的实线表示.
class Address
{
};
class Customer
{
private:
Address* address;
};
(3) 自关联: 在系统中可能会存在一些类的属性对象类型为该类本身，这种特殊的关联关系称为自关联。
class Dir
{
private:
Dir* dir;
};
(4) 重数性关联: 重数性关联关系又称为多重性关联关系，表示一个类的对象与另一个类的对象连接的个数。在UML中多重性关系可以直接在关联直线上增加一个数字表示与之对应的另一个类的对象的个数。
class Widget
{
private:
View* parent;
};
class View
{
private:
std::vector<Widget*> widgets;
};
重数表示方式
|
0..1 |
另一个类的一个对象与该类没有关系，或只与一个该类对象有关系 |
|
1..1 或 1 |
另一个类的一个对象只与一个该类对象有关系 |
|
0..* |
另一个类的一个对象与零个或多个该类对象有关系 |
|
1..* |
另一个类的一个对象与一个或多个该类对象有关系 |
|
m..n |
另一个类的一个对象与至少m个最多n个该类对象有关系(m<=n) |
6.聚合关系
聚合关系表示的是整体和部分的关系,整体与部分可以分开.通常在定义一个整体类后,再去分析这个整体类的组成结构,从而找出一些成员类,该整体类和成员类之间就形成了聚合关系. 在聚合关系中,成员类是整体类的一部分,即成员对象是整体对象的一部分,但是成员对象可以脱离整体对象独立存在
在UML中,聚合关系用带空心菱形的直线表示. 如电话机包括一个话筒; 电脑包括键盘、显示器，一台电脑可以和多个键盘、多个显示器搭配，确定键盘和显示器是可以和主机分开的，主机可以选择其他的键盘、显示器组成电脑.
7. 组合关系
组合关系也是整体与部分的关系,但是整体与部分不可以分开,组合关系中部分和整体具有统一的生存期,一旦整体对象不存在,部分对象也将不存在,部分对象与整体对象之间具有同生共死的关系.因而在组合关系中,成员类是整体类的一部分,而且整体类可以控制成员类的生命周期，即成员类的存在依赖于整体类.
在UML中,组合关系用带实心菱形的直线表示. 如公司和部门,部门是部分,公司是整体,公司A的财务部不可能和公司B的财务部对换,就是说,公司A不能和自己的财务部分开; 人与人的心脏.
8. 实现关系
实现关系规定接口和实现接口的类，或者接口与构建结构的关系，接口是操作的集合，而这些操作就用于规定类的操作或者构建一种服务。接口之间也可以有与类之间关系类似的继承关系和依赖关系，但是接口和其实现类之间还存在一种实现关系，在这种关系中，类实现了接口，类中的操作实现了接口中所声明的操作。接口中定义的操作一般为公用。
在UML中，类与接口之间的实现关系用带空心三角形的虚线来表示.
9.六种关系之间的区别
类之间的强弱关系为，泛化>实现>组合>聚合>关联>依赖
(1) 聚合关系与组合关系的区别
聚合关系与组合关系都表示整体与部分的关系,聚合关系如机场与飞机之间的关系,组合关系如大雁与大雁翅膀之间的关系.
聚合关系中,部分对象的生命周期独立于整体对象的生命周期,或者整体对象消亡后部分对象仍然可以独立存在,同时在代码中一般通过整体类的带参构造方法或Setter方法将部分类对象传入整体类的对象,UML中表示聚合关系的实线以空心菱形开始.
组合关系中,部分类对象的生命周期由整体对象控制,一旦整体对象消亡,部分类的对象随即消亡.代码中一般在整体类的构造方法内创建部分类的对象,UML中表示组合关系的实线以实心菱形开始.
同时在组合关系中,部分类的对象只属于某一个确定的整体类对象；而在聚合关系中,部分类对象可以属于一个或多个整体类对象.
设计模式中,代理模式中的代理类对象与被代理类对象即为组合关系;装饰模式中的装饰类对象与被装饰类对象即为聚合关系.
(2) 聚合关系,组合关系与关联关系的区别
聚合关系,组合关系和关联关系实质上是对象间的关系(继承和实现是类与类和类与接口间的关系).
从语意上讲,关联关系中两种对象间一般是平等的,而聚合和组合则代表整体和部分间的关系.
而聚合与组合的区别主要体现在实现上和生命周期的管理上.
(3) 依赖关系与关联关系的区别
依赖关系是较弱的关系,一般表现为在局部变量中使用被依赖类的对象,以被依赖类的对象作为方法参数以及使用被依赖类的静态方法.
而关联关系是相对较强的关系,一般表现为一个类包含一个类型为另外一个类的属性.