UML類圖（上）：類、繼承和實現

面向對象設計

對於一個程序員來說，在工作的開始階段通常都是別人把東西設計好，你來做。伴隨着個人的成長，這個過程將慢慢變成自己設計一部分功能來實現，自己實現。如果要自己設計，無論是給自己看，還是給別人看，勢必要輸出一些文檔，清晰地整理出思路。

關於文檔，有些人會用文字，但是再多的文字在絕大多數人看來，都不會有一張圖來得直白，本文就講一講使用UML圖來進行面向對象的設計。

面向對象設計主要就是使用UML的類圖，類圖用於描述系統中所包含的類以及它們之間的相互關系，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。

UML類圖分為上下兩篇，上篇是類、繼承和實現三種關系，下面開始。

 

類的UML畫法

Java是一門面向對象語言，那最基礎的就類了。類（Class）封裝了數據和行為，是面向對象的重要組成部分，它是具有相同屬性、操作、關系的對象集合的總稱。在系統中，每個類都具有一定的職責，職責指的是類要完成什么樣子的功能，要承擔什么樣子的義務。一個類可以有多種職責，但是設計得好的類一般只有一種職責。

假如我現在定義了這么一個類：

public class Person 
{
    private String name = "Jack";

    public String getName() 
    {
        return name;
    }

    public void setName(String name) 
    {
        this.name = name;
    }
    
    protected void playBasketball() 
    {
        pass();
    }
    
    private void pass() 
    {

    }
}

那么此類對應的UML為：

看到該圖分為三層：最頂層的為類名，中間層的為屬性，最底層的為方法。

屬性的表示方式為：【可見性】【屬性名稱】：【類型】={缺省值，可選}

方法的表示方式為：【可見性】【方法名稱】（【參數列表】）：【類型】 

可見性都是一樣的，"-"表示private、"+"表示public、"#"表示protected。

 

繼承關系

繼承也叫作泛化（Generalization），用於描述父子類之間的關系，父類又稱為基類或者超類，子類又稱作派生類。在UML中，泛化關系用帶空心三角形的實線來表示。

假如現在我又定義了一個Student和一個Teacher：

public class Student extends Person 
{
    private String studentNo;
    
    public void study() 
    {

    }
}

public class Teacher extends Person 
{
    private String teacherNo;
    
    public void teach() 
    {

    }
}

那么，用UML表示這種關系應當是：

 

抽象繼承關系

上面的繼承是普通的繼承，在Java中，除了普通的繼承之外，眾所周知的還有一種抽象的繼承關系，因此就再講講抽象繼承關系，作為上面的繼承的補充。

比方說我想實現一個鏈表（Link），插入（insert）與刪除（remove）動作我想讓子類去實現，鏈表本身只實現統計鏈表中元素個數的動作（count），然后有一個子類單向鏈表（OneWayLink）去實現父類沒有實現的動作，Java代碼為：

public abstract class Link
{
    public abstract void insert();
    public abstract void remove();
    
    public int count()
    {
        return 0;
    }
}

public class OneWayLink extends Link
{
    public void insert()
    {
        
    }

    public void remove()
    {
        
    }
}

其UML的畫法為：

在UML中，抽象類無論類名還是抽象方法名，都以斜體的方式表示，因為這也是一種繼承關系，所以子類與父類通過帶空心三角形的實線來聯系。注意：子類中覆蓋了父類的abstract方法，方法名再次出現。

 

實現關系

很多面向對象的語言中都引入了接口的概念，如Java、C#等，在接口中通常沒有屬性，而且所有的操作都是抽象的，只有操作的聲明沒有操作的實現。UML中用與類類似的方法表示接口，假設我有一個Animal：

public interface Animal 
{
    public void move();
    public void eat();
}

那么它的UML應當表示為：

很簡單，注意在方法上應當有<<interface>>表示這是一個接口。接口一般沒有屬性，所以這里中間層沒有，有屬性要注意也都是常量。

接下來，有一個Dog和一個Cat實現了Animal：

public class Dog implements Animal 
{
    public void move() 
    {
        
    }

    public void eat() 
    {
        
    }
}

public class Cat implements Animal 
{
    public void move() 
    {
        
    }

    public void eat() 
    {
        
    }
}

此時應當使用帶空心三角形的虛線來表示，UML應該是這樣的：

兩個抽象方法，Dog和Cat的實現將不一樣，當然，在Dog和Cat之中，也可以增加Dog和Cat自己的變量和方法。