UML類圖詳解


UML類圖是一種結構圖,用於描述一個系統的靜態結構。類圖以反映類結構和類之間關系為目的,用以描述軟件系統的結構,是一種靜態建模方法。類圖中的類,與面向對象語言中的類的概念是對應的。

1 類結構

在類的UML圖中,使用長方形描述一個類的主要構成,長方形垂直地分為三層,以此放置類的名稱、屬性和方法。

其中,

一般類的類名用正常字體粗體表示,如上圖;抽象類名用斜體字粗體,如User;接口則需在上方加上<<interface>>

屬性和方法都需要標注可見性符號,+代表public#代表protected-代表private

另外,還可以用冒號:表明屬性的類型和方法的返回類型,如+$name:string+getName():string。當然,類型說明並非必須。

2 類關系

類與類之間的關系主要有六種:繼承、實現、組合、聚合、關聯和依賴,這六種關系的箭頭表示如下,

接着我們來了解類關系的具體內容。

3 六種類關系

六種類關系中,組合、聚合、關聯這三種類關系的代碼結構一樣,都是用屬性來保存另一個類的引用,所以要通過內容間的關系來區別。

3.1 繼承

繼承關系也稱泛化關系(Generalization),用於描述父類與子類之間的關系。父類又稱作基類,子類又稱作派生類。

繼承關系中,子類繼承父類的所有功能,父類所具有的屬性、方法,子類應該都有。子類中除了與父類一致的信息以外,還包括額外的信息。

例如:公交車、出租車和小轎車都是汽車,他們都有名稱,並且都能在路上行駛。

PHP代碼實現如下:

<?php

class Car
{
    public $name;
    public function run()
    {
        return '在行駛中';
    }
}

class Bus extends Car
{
    public function __construct()
    {
        $this->name = '公交車';
    }
}

class Taxi extends Car
{
    public function __construct()
    {
        $this->name = '出租車';
    }
}

// 客戶端代碼
$line2 = new Bus;
echo $line2->name . $line2->run();

3.2 實現

實現關系(Implementation),主要用來規定接口和實現類的關系。

接口(包括抽象類)是方法的集合,在實現關系中,類實現了接口,類中的方法實現了接口聲明的所有方法。

例如:汽車和輪船都是交通工具,而交通工具只是一個可移動工具的抽象概念,船和車實現了具體移動的功能。
實現關系

<?php

interface Vehicle
{
    public function run();
}

class Car implements Vehicle
{
    public $name = '汽車';
    public function run()
    {
        return $this->name . '在路上行駛';
    }
}

class Ship implements Vehicle
{
    public $name = '輪船';
    public function run()
    {
        return $this->name . '在海上航行';
    }
}

// 客戶端代碼
$car = new Car;
echo $car->run();

3.3 組合關系

組合關系(Composition):整體與部分的關系,但是整體與部分不可以分開。

組合關系表示類之間整體與部分的關系,整體和部分有一致的生存期。一旦整體對象不存在,部分對象也將不存在,是同生共死的關系。

例如:人由頭部和身體組成,兩者不可分割,共同存在。
組合關系
<?php

class Head
{
    public $name = '頭部';
}

class Body
{
    public $name = '身體';
}

class Human
{
    public $head;
    public $body;

    public function setHead(Head $head)
    {
        $this->head = $head;
    }

    public function setBody(Body $body)
    {
        $this->body = $body;
    }

    public function display()
    {
        return sprintf('人由%s和%s組成', $this->head->name, $this->body->name);
    }
}

// 客戶端代碼
$man = new Human();
$man->setHead(new Head());
$man->setBody(new Body());
echo $man->display();

3.4 聚合關系

聚合關系(Aggregation):整體和部分的關系,整體與部分可以分開。

聚合關系也表示類之間整體與部分的關系,成員對象是整體對象的一部分,但是成員對象可以脫離整體對象獨立存在。

例如:公交車司機和工衣、工帽是整體與部分的關系,但是可以分開,工衣、工帽可以穿在別的司機身上,公交司機也可以穿別的工衣、工帽。

<?php

class Clothes
{
    public $name = '工衣';
}

class Hat
{
    public $name = '工帽';
}

class Driver
{
    public $clothes;
    public $hat;

    public function wearClothes(Clothes $clothes)
    {
        $this->clothes = $clothes;
    }

    public function wearHat(Hat $hat)
    {
        $this->hat = $hat;
    }

    public function show()
    {
        return sprintf('公交車司機穿着%s和%s', $this->clothes->name, $this->hat->name);
    }
}

// 客戶端代碼
$driver = new Driver();
$driver->wearClothes(new Clothes());
$driver->wearHat(new Hat());
echo $driver->show();

3.5 關聯關系

關聯關系(Association):表示一個類的屬性保存了對另一個類的一個實例(或多個實例)的引用。

關聯關系是類與類之間最常用的一種關系,表示一類對象與另一類對象之間有聯系。組合、聚合也屬於關聯關系,只是關聯關系的類間關系比其他兩種要弱。

關聯關系有四種:雙向關聯、單向關聯、自關聯、多重數關聯。

例如:汽車和司機,一輛汽車對應特定的司機,一個司機也可以開多輛車。

在UML圖中,雙向的關聯可以有兩個箭頭或者沒有箭頭,單向的關聯或自關聯有一個箭頭。上圖對應的PHP代碼如下:

<?php

class Driver
{
    public $cars = array();
    public function addCar(Car $car)
    {
        $this->cars[] = $car;
    }
}

class Car
{
    public $drivers = array();
    public function addDriver(Driver $driver)
    {
        $this->drivers[] = $driver;
    }
}

// 客戶端代碼
$jack = new Driver();
$line1 = new Car();
$jack->addCar($line1);
$line1->addDriver($jack);
print_r($jack);

在多重性關系中,可以直接在關聯直線上增加一個數字,表示與之對應的另一個類的對象的個數。

  • 1..1:僅一個
  • 0..*:零個或多個
  • 1..*:一個或多個
  • 0..1:沒有或只有一個
  • m..n:最少m、最多n個 (m<=n)

3.6 依賴關系

依賴關系(Dependence):假設A類的變化引起了B類的變化,則說名B類依賴於A類。

大多數情況下,依賴關系體現在某個類的方法使用另一個類的對象作為參數。

依賴關系是一種“使用”關系,特定事物的改變有可能會影響到使用該事物的其他事物,在需要表示一個事物使用另一個事物時使用依賴關系。

例如:汽車依賴汽油,如果沒有汽油,汽車將無法行駛。
依賴關系
<?php
class Oil
{
    public $type = '汽油';
    public function add()
    {
        return $this->type;
    }
}

class Car
{
    public function beforeRun(Oil $oil)
    {
        return '添加' . $oil->add();
    }
}

// 客戶端代碼
$car = new Car;
echo $car->beforeRun(new Oil());

4 總結

這六種類關系中,組合、聚合和關聯的代碼結構一樣,可以從關系的強弱來理解,各類關系從強到弱依次是:繼承→實現→組合→聚合→關聯→依賴。如下是完整的一張UML關系圖。

(點擊圖片查看大圖)

UML類圖是面向對象設計的輔助工具,但並非是必須工具,如果暫時不理解本文的內容,可以繼續看設計模式部分,並不會影響。

轉自:歪麥博客

https://www.awaimai.com/patterns/uml

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