OOAD-2 UML建模、類、接口、類圖的詳細介紹


統一建模語言UML簡介

  統一建模語言是用來設計軟件藍圖的可視化建模語言。它的特點是簡單、統一、圖形化、能表達軟件設計中的動態和靜態信息

  同一建模語言能為軟件開發的所有階段提供模型化和可視化支持。而且融入了軟件工程領域的新思想、新方法和新技術,是軟件設計人員溝通更加簡明,進一步縮短了設計實踐,減少開發成本。它的應用領域很寬,不僅適合於一般系統的開發,而且適合於並行與分布式系統的建模

  UML從目標系統的不同角度出發,定義了用例圖、類圖、對象圖、狀態圖、活動圖、時序圖、協作圖、部署圖等等。目前這里只介紹常見的類圖以及類之間的關系。其他的之后再寫一篇文章。

 

類、接口和類圖

  類:類(Class)是指具有相同屬性、方法和關系的對象的抽象,它封裝了數據和行為,是面向對象程序設計OOP的基礎,具有封裝、繼承、多態等三大特性。在UML中,類使用包含類名、屬性和操作且帶有分割線的矩形來表示

    類名:是一個字符串,例如,Student

    屬性:是指類的特性,即類的成員變量。UML按以下格式表示:

      [可見性]屬性名:類型[=默認值]

      例如: -name:String

    注意:“可見性”表示該屬性對類外的元素是否可見,包括公有(Public)、私有(Private)、受保護(Protected)和朋友(Friendly)4 種,在類圖中分別用符號+、-、#、~表示。

    操作:是類的任意一個實例對象都可以使用的行為,是類的成員方法。UML按以下格式表示:

      [可見性]名稱(參數列表)[:返回類型]

      例如:+display():void

 

    圖 1 所示是學生類的 UML 表示。

         Student 類

 

  接口:接口是一種特殊的類,它具有類的結構但不可以被實例化,只可以被子類實現。它包含抽象操作,但不包含屬性。它描述了類或組件對外可見的動作。在UML中。接口使用一個帶有名稱的小圓圈來進行表示

    圖 2 所示是圖形類接口的 UMDL 表示。

圖2 Graph 接口
  
 
  類圖:類圖是用來顯示系統中的類、接口、協作以及它們之間的靜態結構和關系的一種靜態模型。它主要用於描述軟件系統的結構化設計,幫助人們簡化對軟件系統的理解,他是系統分析與設計階段的重要產物,也是系統編碼與測試的重要模型依據。
  類圖中的類可以通過某種編程 語言直接實現。類圖在軟件系統開發的整個生命周期都是有效的,它是面向對象系統的建模中最常見的圖。圖 3 所示是“計算長方形和圓形的周長與面積”的類圖,圖形接口有計算面積和周長的抽象方法,長方形和圓形實現這兩個方法供訪問類調用。

“計算長方形和圓形的周長與面積”的類圖
圖3 “計算長方形和圓形的周長與面積”的類圖
  
類之間的關系
  在軟件系統中,類不是孤立存在的,類與類之間存在各種關系。根據類與類之間的耦合度從弱到強排列,UML中的類圖有以下幾種關系:依賴關系、一般關聯關系、聚合關系、組合關系、泛化關系、實現關系。其中泛化和實現的耦合度相等。它們是最強的。
 
  依賴關系:依賴關系是一種使用關系。他是對象之間耦合度最小的一種關聯方式。 是臨時性的關聯。在代碼層面。某個類的方法通過局部變量、方法參數或者對靜態方法的調用來訪問另一個類(被依賴類)中的一些方法來完成一些職責。
  
  在UML中,依賴關系使用帶箭頭的虛線來表示,箭頭從使用類指向被依賴的類。圖4所示是人與手機的關系圖,人通過手機的語音傳送方法打電話
  
依賴關系的實例
圖4 依賴關系的實例

   

  聚合關系:聚合關系是關聯關系的一種。是強關聯關系。是整體和部分之間的關系,是has-a的關系。

  聚合關系也是通過成員對象來實現的,其中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而獨立存在。例如,學校與老師的關系,學校包含老師,但是如果學校停辦了,老師依然可以獨立存在。也就是說,個體可以脫離整體而獨立存在。

  在UML類圖中,聚合關系可以用帶空心菱形的實線表示,菱形指向整體。圖6所示是大學和教師的關系圖

  
聚合關系的實例
圖6 聚合關系的實例

  

  組合關系:組合關系也是關聯關系的一種,也表示類之間的整體與部分之間的關系。但它是一種更強烈的關聯關系。比聚合更強。是contain-a關系。在組合關系中,整體對象可以控制部分對象的生命周期,一旦整體對象不存在,部分對象也將不復存在,也就是說,部分對象無法脫離整體對象而存在。例如,頭和嘴的關系,沒有了頭,嘴也就不存在了。

  在UML類圖中,組合關系用帶實心菱形的實線來表示,菱形指向整體。圖7所示是頭和嘴的關系圖   

  組合關系的實例
圖7 組合關系的實例

  泛化關系:泛化關系是對象之間耦合度最大的一種關系,表示一般與特殊的關系。是父類與子類之間的關系,是一種繼承關系,是is-a的關系。泛化關系和實線關系的耦合度都是最大的

 

  在UML類圖中,泛化關系用帶空心的三角箭的實線來表示,箭頭從父類指向子類。在代碼實線時,使用面向對象的繼承機制來實現泛化關系。例如,Student類和Teacher類都是Person類的子類,其類圖如圖8所示。

  泛化關系的實例
圖8 泛化關系的實例

  

  實現關系:實現關系是接口與實現類之間的關系,在這種關系中,類實現了接口,類中的操作實現了接口中所聲明的所有抽象操作。

  在UML類圖中,實現關系使用帶空心三角箭頭的虛線來表示,箭頭從實現類指向接口。例如,汽車與船實現了交通工具,其類圖如圖9所示。

  實現關系的實例
圖9 實現關系的實例


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