类图和对象图

概述

定义
类图（Class Diagram）是用于显示一组类、接口以及它们之间关系的图。

类图用于对系统中的各种概念进行建模，并描绘出它们之间的关系，主要通过系统中的类以及类之间的关系来描述系统的静态结构。

主要模型元素：
类、接口、关系（依赖、泛化、关联和实现）。也可以创建包、注解等。

注意
类图是最复杂的图

类图

对象图

关系

类与类之间的关系最常见，通常有3种：

• 关联(Association)
• 泛化(Generalization)
• 依赖(Dependency)
  类与接口之间的关系，一般有两种：
• 实现(Realization)
• 依赖(Dependency)

接口之间可以有关联和泛化关系，但较少用。

关联(Association)关系

定义
关联关系表示对象之间的结构关系，指出了一个事物的对象与另一个事物的对象之间的语义上的连接。

关联可以分为单向关联、双向关联。

关联关系靠近类的连接点被称为关联端，有名称、角色、可见性、多重性等特性。

种类
一元关联(自身关联)
一个类与自身的关联

二元关联
两个类之间的关联，最普通、最常用。

N元关联
是在3个或3个以上类之间的关联，用菱形向外引出关联路径。
不建议使用N元关联，大多数N元关联经过细致分析，都可转成二元关联 。

Rose、SU等工具不能直接表示N元关联；EA可以表示。

特性
除了连接类元素的关联路径之外，关联还有名称、角色、多重性、导航性、限定符等可选的特性。
名称
角色(role)
多重性（multiplicity）
构造型(stereotype)
导航性(navigation)
限定符(qualifier)
约束(constraint)

名称
一般使用一个动词或动词短语来命名关联，还可以在关联上标识阅读方向指示符，以消除阅读的歧义。
角色
是指在关联关系中，一个类通过关联对另外一个类所表现出来的职责。
如果在关联上没有标出角色名，则隐含的用类名作为角色名。

多重性
是指在关联关系中，一个类的一个实例与另一个类的多个实例相关。
多重性表示形式：minimum..maximum

分类
1：1 和 1：n 和 m:n

构造型
在关联关系中，也可以根据具体的语义设置一些构造型。

导航性
导航性根据方向不同，分为单向关联和双向关联。

限定符(qualifier)
限定符定义了被参考对象的一个属性，并可以将该属性作为直接访问被参考对象的关键字。

当需要使用某些信息作为关键字，来识别对象集合中的一个唯一对象时可以使用限定符，使用限定符的关联被称为受限关联。
限定符会影响关联的多重性。

解决查找问题

泛化(继承)关系

含义
继承
指一个类继承另一个类的属性和操作；
泛化

泛化就是指一般化的过程。
箭头：子类指向父类

例如：

可以描述为：

• Horse类继承Mammal类
• Mammal类泛化Horse类

一般描述的类被称作父类，特殊描述的类被称作子类。
泛化关系描述的是“is a kind of”的关系。
接口之间也可以存在泛化关系(子接口与父接口)。

继承的识别

泛化关系特点：
特殊事物完全符合一般事物；
在一般事物出现的地方，能够替换成特殊事物；
通过从特殊事物泛化或从一般事物特化可以创建泛化层次。
泛化可能跨越多个层次。一个子类的父类也可以是另一个父类的子类。

用途
自底向上的实例替换。可以使得子类的实例用于任何父类被声明使用的地方，实现多态。
尽管每个子类的
实现方法不同，
但外界调用方式
完全一样。

自顶向下的成员继承。可以让子类共享父类的属性和操作，实现继承。
public、protected属性和操作可被继承。
继承的方式有两种：单继承（ C#、Java ）和多继承（C++）。

小结

依赖和实现

类与接口可构成（依赖和实现）关系。

依赖关系

依赖表示两个类之间或类与接口之间的使用关系。
类A使用类B的信息和服务，并且提供者类B的变化可能会影响到客户类A。

分类

• 客户类的操作使用提供者类的对象
• 客户类的操作调用提供者类的操作
• 客户类的操作需要提供者类的参数
• 客户类的操作返回提供者类的对象

B类依赖于A类的常见原因：

• A类是B类某数据成员的类型
• A类是B类某方法中的局部变量或参数的类型
• A类向B类发送消息，从而影响B类发生变化

表示

public class Train{
    public void move(){}
}

public class Person{
    public void move(Train train){
        train.move();
    }
}

类图表示为
依赖者-->被依赖者

实现关系

实现关系用来表示规格说明与实现之间的关系。

在类图中，实现关系主要用于接口与实现该接口的类之间。

一个类可以实现多个接口，一个接口也可以被多个类实现。

实现关系的两种表示法：

• 当接口以带构造型的类符号表示时，用虚线三角箭头表示。

• 当接口元素以小圆圈方式表示时，用实线表示。
  
  

约束

小结

聚合和组合

关联关系有两种非常重要的特殊形式：
聚合(Aggregation)关系
组合(Composition)关系

用于表示整体与部分的关系

聚合关系

聚合(聚集)描述的是部分和整体关系的关联，描述了“has a”的关系。

部分可独立于整体而存在,是松散的关联关系。

聚合（聚集）就像计算机和它的外围设备：
计算机只是很松散地和外部设备关联；
外围设备可有可无；
外围设备可以被其它计算机所共享。

表示

组合关系

组合(组成)关系是更强形式的聚合，描述了“contains a”的关系。

整体与部分一般具有同样的生存期，部分完全依赖于整体。

整体唯一地负责处理它的部分，包括创建和销毁。

组合（组成）就像是树和树叶：
一片树叶只能被一棵树所拥有；
一片树叶不能由几棵树所共享；
当树死去时，它的树叶也随之死去。

要求

不允许部分类游离于整体之外。

表示

异同点：

都是描述部分与整体关系的特殊关联。
聚合松散，组合紧密。
一个部分事物对象可以属于多个聚合对象，但一个部分事物对象仅能属于一个组合对象。
聚合的对象生命周期可以不同，但组合对象则是同存同亡。