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2011年(50)

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分类: C/C++

2011-11-15 19:36:28

UML类图关系全面剖析和C++代码表现(转载)
1、关联


双向关联:
C1-C2:指双方都知道对方的存在,都可以调用对方的公共属性和方法。

在GOF的设计模式书上是这样描述的:虽然在分析阶段这种关系是适用的,但我们觉得它对于描述设计模式内的类关系来说显得太抽象了,因为在设计阶段关联关系必须被映射为对象引用或指针。对象引用本身就是有向的,更适合表达我们所讨论的那种关系。所以这种关系在设计的时候比较少用到,关联一般都是有向的。

使用ROSE 生成的代码是这样的:
class C1 
{
public
:
    C2
*
 theC2;

}
;

class
 C2 
{
public
:
    C1
*
 theC1;

}
;

双向关联在代码的表现为双方都拥有对方的一个指针,当然也可以是引用或者是值。





单向关联:
C3->C4:表示相识关系,指C3知道C4,C3可以调用C4的公共属性和方法。没有生命期的依赖。一般是表示为一种引用。

生成代码如下:

class C3 
{
public
:
    C4
*
 theC4;

}
;

class
 C4 
{

}
;

单向关联的代码就表现为C3有C4的指针,而C4对C3一无所知。




自身关联(反身关联):
自己引用自己,带着一个自己的引用。

代码如下:

class C14 
{
public
:
    C14
*
 theC14;

}
;

就是在自己的内部有着一个自身的引用。

2、聚合/组合

当类之间有整体-部分关系的时候,我们就可以使用组合或者聚合。



聚合:表示C9聚合C10,但是C10可以离开C9而独立存在(独立存在的意思是在某个应用的问题域中这个类的存在有意义。这句话怎么解,请看下面组合里的解释)。

代码如下:

class C9 
{
public
:
    C10 theC10;

}
;

class
 C10 
{

}
;

 



组合(也有人称为包容):一般是实心菱形加实线箭头表示,如上图所示,表示的是C8被C7包容,而且C8不能离开C7而独立存在。但这是视问题域而定的,例如在关心汽车的领域里,轮胎是一定要组合在汽车类中的,因为它离开了汽车就没有意义了。但是在卖轮胎的店铺业务里,就算轮胎离开了汽车,它也是有意义的,这就可以用聚合了。在《敏捷开发》中还说到,A组合B,则A需要知道B的生存周期,即可能A负责生成或者释放B,或者A通过某种途径知道B的生成和释放。

他们的代码如下:

class C7 
{
public
:
    C8 theC8;

}
;

class
 C8 
{
}
;

可以看到,代码和聚合是一样的。具体如何区别,可能就只能用语义来区分了。

3、依赖



依赖:
指C5可能要用到C6的一些方法,也可以这样说,要完成C5里的所有功能,一定要有C6的方法协助才行。C5依赖于C6的定义,一般是在C5类的头文件中包含了C6的头文件。ROSE对依赖关系不产生属性。

注意,要避免双向依赖。一般来说,不应该存在双向依赖。

ROSE生成的代码如下:

// C5.h
#include "C6.h"

class C5 
{

}
;

// C6.h

#include "C5.h"

class C6
{

}
;

虽然ROSE不生成属性,但在形式上一般是A中的某个方法把B的对象作为参数使用(假设A依赖于B)。如下:

#include "B.h"
class A
{
          
void Func(B &
b);
}

那依赖和聚合\组合、关联等有什么不同呢?

关联是类之间的一种关系,例如老师教学生,老公和老婆,水壶装水等就是一种关系。这种关系是非常明显的,在问题领域中通过分析直接就能得出。

依赖是一种弱关联,只要一个类用到另一个类,但是和另一个类的关系不是太明显的时候(可以说是“uses”了那个类),就可以把这种关系看成是依赖,依赖也可说是一种偶然的关系,而不是必然的关系,就是“我在某个方法中偶然用到了它,但在现实中我和它并没多大关系”。例如我和锤子,我和锤子本来是没关系的,但在有一次要钉钉子的时候,我用到了它,这就是一种依赖,依赖锤子完成钉钉子这件事情。

组合是一种整体-部分的关系,在问题域中这种关系很明显,直接分析就可以得出的。例如轮胎是车的一部分,树叶是树的一部分,手脚是身体的一部分这种的关系,非常明显的整体-部分关系。

上述的几种关系(关联、聚合/组合、依赖)在代码中可能以指针、引用、值等的方式在另一个类中出现,不拘于形式,但在逻辑上他们就有以上的区别。

这里还要说明一下,所谓的这些关系只是在某个问题域才有效,离开了这个问题域,可能这些关系就不成立了,例如可能在某个问题域中,我是一个木匠,需要拿着锤子去干活,可能整个问题的描述就是我拿着锤子怎么钉桌子,钉椅子,钉柜子;既然整个问题就是描述这个,我和锤子就不仅是偶然的依赖关系了,我和锤子的关系变得非常的紧密,可能就上升为组合关系(让我突然想起武侠小说的剑不离身,剑亡人亡...)。这个例子可能有点荒谬,但也是为了说明一个道理,就是关系和类一样,它们都是在一个问题领域中才成立的,离开了这个问题域,他们可能就不复存在了。


4、泛化(继承)



泛化关系:如果两个类存在泛化的关系时就使用,例如父和子,动物和老虎,植物和花等。
ROSE生成的代码很简单,如下:

#include "C11.h"

class C12 : public C11
{
}
;


5、这里顺便提一下模板



上面的图对应的代码如下:

template<int>
class C13 
{
}
;

这里再说一下重复度,其实看完了上面的描述之后,我们应该清楚了各个关系间的关系以及具体对应到代码是怎么样的,所谓的重复度,也只不过是上面的扩展,例如A和B有着“1对多”的重复度,那在A中就有一个列表,保存着B对象的N个引用,就是这样而已。

 
 

类图显示了一组类、接口、协作以及他们之间的关系。在UML中问题域最终要被逐步转化,通过类来建模,通过编程语言构建这些类从而实现系统。类加上他们之间的关系就构成了类图,类图中还可以包含接口、包等元素,也可以包括对象、链等实例。

类的UML表示

类的 UML 表示是一个长方形,垂直地分为三个区。顶部区域显示类的名字,如果是抽象类就要用斜体显示,类前面的符号,‘+’表示public, ‘’ 表示private, ‘#’表示protected。中间的区域列出类的属性。底部的区域列出类的操作。当在一个类图上画一个类元素时,你必须要有顶端的区域,下面的二个区域是可选择的(当图描述仅仅用于显示分类器间关系的高层细节时,下面的两个区域是不必要的)。

类之间的关系

类之间的关系是类图中比较复杂的内容。有关联、聚合、组合、范化、依赖。

关联:是模型元素之间的一种语义联系,是类之间的一种很弱的联系。关联可以有方向,可以是单向关联,也可以是双向关联。可以给关联加上关联名来描述关联的作用。关联两端的类也可以以某种角色参与关联,角色可以具有多重性,表示可以有多少个对象参与关联。可以通过关联类进一步描述关联的属性、操作以及其他信息。关联类通过一条虚线与关联连接。对于关联可以加上一些约束,以加强关联的含义。如下图所示:

聚合是一种特殊的关联,聚合表示整体与部分的关系。通常在定义一个整体类后,再去分析这个整体类的组成结构。从而找出一些组成类,该整体类和组成类之间就形成了聚合关系。例如舰队是由一系列的舰船组成。需求描述中“包含”、“组成”、“分为….部分”等词常意味着聚合关系。

组合也是一种特殊的关联,也表示类之间整体和部分的关系,但是组合关系中部分和整体具有统一的生存期。一旦整体对象不存在,部分对象也将不存在。部分对象与整体对象之间具有共生死的关系。

聚合和组合的区别:聚合关系是“has-a”关系,组合关系是“contains-a”关系;聚合关系表示整体与部分的关系比较弱,而组合比较强;聚合关系中代表部分事物的对象与代表聚合事物的对象的生存期无关,一旦删除了聚合对象不一定就删除了代表部分事物的对象。组合中一旦删除了组合对象,同时也就删除了代表部分事物的对象。

泛化定义了一般元素和特殊元素之间的分类关系,类之间的这种泛化关系也就是继承关系。泛化关系是“a-kind-of”关系,定义一般元素和特殊元素之间的分类关系。下图是一个泛化关系的例子。


有两个元素如果修改X的定义可能会导致对Y的定义,则认为Y依赖X。依赖关系可能由各种原因引起,如一个类向另一个类发送消息,或者一个类是另一个类的数据成员类型,或者一个类是另一个类的操作的参数类型等。有时依赖关系和关联关系比较难区分。如果类A和类B有关联关系,它们之间必然有依赖关系。如果两个类之间有关联关系时不用再表示出这两个类之间的依赖关系。

 
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