UML:类图

定义

类图（Class Diagram）是描述类、接口、协同以及他们之间关系的图，用来显示系统中这些概念的静态结构。类图也是其它图的基础，我们可以在类图的基础上，使用状态图、协作图、组件图和配置图等。

作用

类图（Class Diagram）的的作用，通常表现在以下几个方面：

显示系统结构。
展示对象之间的关系。
支持代码生成。
显示设计决策和支持系统重构。

构成

在UML中，使用矩形描述类。下图展示了类图的三种不同表示形式。

一个类通常由名称（Name）、属性（Attribute）和操作（Operation/Methods）构成。

名称（Name）：位于矩形的顶部，必需。通常用粗体表示，抽象类名称用斜体字粗体，接口则需在上方加上 <<interface>> 。
属性（Attribute）：位于矩形的中部，非必需。以 可见性属性名:类型 的形式表示。
操作（Operation/Methods）：位于矩形的底部，非必需。以 方法名(参数列表):返回类型 的形式表示。

可见性（Visibility）用于控制该类或属性被类的外部成员的可访问性。主要有以下四种情况：

+：公有（Public），其它类可以访问。
-：私有（Private），不能被其它类访问（默认为私有）。
#：保护（Protected），只能被本类及其派生类访问。
~：包内可见(Package)，可以被本包中的其它类访问。

关系（Relationship）

泛化关系（Inheritance / Generalization）

泛化关系其实就是父子类之间的继承关系，表示一般与特殊的关系，指定子类如何特殊化父类的特征和行为。

在UML类图中，用带空心三角箭头的实线来表示泛化关系，箭头从子类指向父类。

public abstract class Shape {
    ...
}

public class Square extends Shape {
    ...
}

public class Triangle extends Shape {
    ...
}

public class Rectangle extends Shape {
    ...
}

实现关系（Realization）

实现关系就是接口和实现类之间的关系。类实现了接口中的抽象方法。

在UML类图中，用带空心三角箭头的虚线来表示实现关系，箭头从实现类指向接口。

public interface IDrawable {
    void draw();
}

public class Shape implements IDrawable {
    public void draw(){
        ...
    }
}

关联关系（Association）

关联关系是用一条直线表示的，它描述不同类的对象之间的结构关系。关联关系一般用来定义对象之间静态的、天然的结构，通常与运行状态无关，一般由常识等因素决定的。

上图展示了 Professor 和 Book 之间的关联关系 Wrote 。

public class Professor {
    private List<Book> books;
    public void setBooks(List<Book> books) {
        this.books = books;
    }
    ...
}
public class Book {
    private List<Professor> authors;
    public void setAuthor(List<Professor> authors) {
        this.authors = authors;
    }
    ...
}

关联关系涉及以下几个概念：

可导航性（Navigability）
多重性（Multiplicity）

可导航性（Navigability）

导航端的箭头表示导航方向。
导航端的差号表示不可导航。
未标记箭头或差号的导航端，表示可导航。

下图展示了关联关系可导航性的不同示例：

第1张图：A 可导航至 B，同时 B 也可导航至A 。
第2张图：C、D 互相不可导航。
第3张图：箭头一般出现在单向的导航性关联中，E、F 未明确指定导航，表示互相可导航。
第4张图：G 可导航至 H , 但是 H 不可导航至 G 。
第5张图：I 可导航至 J ，但是 J 不可导航至 I 。

public class A {
    private List<B> b;
    public void setB(List<B> b) {
        this.b = b;
    }
    ...
}
public class B {
    private List<A> a;
    public void setA(List<A> a){
        this.a = a;
    }
    ...
}
public class C {
    ...
}
public class D {
    ...
}
public class E {
    private List<F> f;
    public void setF(List<F> f){
        this.f = f;
    }
    ...
}
public class F {
    private List<E> e;
    public void setE(List<E> e) {
        this.e = e;
    }
}
public class G {
    private List<H> h;
    public void setG(List<H> h) {
        this.h = h;
    }
    ...
}
public class H {
    ...
}
public class I {
    private List<J> j;
    public void setG(List<J> j) {
        this.j = j;
    }
    ...
}
public class J {
    ...
}

多重性（Multiplicity）

表示方法	说明
1..1	表示另一个类的一个对象只与该类的一个对象有关系
0..*	表示另一个类的一个对象与该类的零个或多个对象有关系
1..*	表示另一个类的一个对象与该类的一个或多个对象有关系
0..1	表示另一个类的一个对象没有或只与该类的一个对象有关系
m..n	表示另一个类的一个对象与该类的最少m,最多n个对象有关系

参见“可导航性”示例图。

聚合关系（Aggregation）

聚合关系是关联关系的一种，表示一种弱的“拥有”关系，即 has-a 的关系，体现的是A对象可以包含B对象，但B对象不是A对象的一部分。

在UML类图中，用带空心菱形的实线来表示聚合关系，菱形指向整体。

与组合关系不同的是，整体和部分不是强依赖的，成员也可以脱离整体而存在，即使整体不存在了，部分仍然存在。例如，部门撤销了，人员不会消失，他们依然存在。

public class Department {
    ...
}

public class Staff {
    ...
}

组合关系（Composition）

组合关系也是关联关系的一种，是一种比聚合关系还要强的关系：

它是整体和部分（Whole/Part）之间的关系，部分对象不能脱离整体对象而单独存在。
部分对象只能属于一个整体对象。
整体对象删除时，部分对象也随之删除。

在UML类图中，用带实心菱形的实线来表示组合关系，菱形指向整体。

目录可以包含多个文件，同时一个文件只能属于一个目录。如果目录被删除，那么它所包含的文件也会同时被删除。

public class Folder {
    private List<File> files;
    ...
}

public class File {
    private Folder parent;
    ...
}

依赖关系（Dependency）

依赖关系是一种使用关系，表示某个类依赖于另外一个类，通常表现为，某个类的方法的参数使用了另外一个类的对象。

在UML类图中，依赖关系用带箭头的虚线表示，箭头从使用类指向被依赖的类。

在最终代码中，依赖关系体现为类构造方法及类方法的传入参数，箭头的指向为调用关系。

public class UserController {
    private IUserService userService;
    public UserController(IUserService userService) {
        this.userService = userService;
    }
    ...
}

public interface IUserService {
    ...
}