学习设计模式之前你必须掌握的－看懂UML类图

描述设计模式的时候会经常用到UML类图来描述类之间的静态结构。此篇的用意仅仅在于让各位看官能够看懂UML类图，并且弄清楚UML类图中的几种关系。

-在之后的设计模式学习过程中仅此两点足矣，更高深的不在此篇讨论范围内。

　　UML类图是UML(unified modeling language,标准建模语言)五种图示法中静态图的一种-用来描述系统中类的静态结构，不仅定义系统中的类，表示类之间的联系如关联、依赖、聚合等，也包括类的内部结构（类的属性和操作）。类图描述的是一种静态关系，在系统的整个生命周期都是有效的。

　　如果诸位看官们有拜读过一些关于设计模式的动动，就一定有接触UML类图，可以说学习类图是设计模式之旅的起点，下面我们来看一个示例。

 

一，类的表示

　　想必电影终结者是深入人心，既然我的英文名与主角同名,那就来个终结者T-800(阿诺肌肉辛格)把。

　　　　

　　通常UML类图中的一个节点就是一个类或者接口。从这个T-800的类我们可以看出，

• 类是由一个三层的矩形组成的：顶部显示类名，中部显示特性(属性或字段等)，底部显示操作(方法或行为)
• 特性的格式是: 可见性修饰符 属性名：类型 <＝默认值>。T-800的特性有型号，目标等。
• 操作的格式是: 可见性修饰符 操作名(<参数列表>):返回类型。操作参数的格式则是<in/out>参数名:类型。in/out来指示参数是输入还是输出类型。T－800的操作是重启。
• 在UML类图中可见性'+'表示public，'-'表示private，'#'则表示protected。

　　除了上述例子中可见的UML类图的规则之外，这里再补充几点:

• 如果这个类是抽象类，那么类名就必须使用斜体字。
• 如果在一个类图中我们只想显示高层细节，那下面的两个区域的信息不是必要的。
• 操作的参数in/out，除非使用早期的编程语言，这个in/out指示器会有所帮助，一般情况下省略。

二，接口的表示

　　接口的表示有两种方式:

• 矩形表示与类的表示相似，不过需要在接口名称上方标注<>，并且接口只有两个部份，接口名和方法。
• 棒棒糖表示法，在棒棒糖的名字就是接口的名字，其方法写在负责实现它的类的操作部份。这里省略了T-800的特性和操作细节。

三，UML类图中的关系

　　1.泛化关系(Generalization):使用带空心三角形的实线表示。

　　不管是基本款T-800还是液体金属T-1000,还是最新款的T-X，它们都属于终结者系列机器人:　

　　

　　

　　泛化关系相当于面向对象中的继承关系。类T-800,T-1000,T-X都继承自抽象类(注意类名是斜体)终结者类，则称终结者类是前三者的一个泛化。

　　在UML中对泛化关系有三个要求，

• 子类需要继承父类所有的特性和操作，如上述的三个子类都继承了父类的型号和目标字段。
• 子类中除了与父类一致的信息外，还应包括额外的信息。比如新的操作:T-800可以重启(重新设定目标)，T-1000可以液化，T-X能控制其他机械。
• 可以使用父类的地方，也可以使用子类。

　　2.实现关系(Emlpementation):使用带空心三角形的虚线表示。

　　在上面的例子中T-800实现了攻击接口，就引申出了实现关系。

　　

　　在UML中接口就是一个操作的集合。

　　3.依赖关系(Dependency):使用带箭头的虚线表示。

　　机器人们依赖于内部的指令来行动。也可以通过指令来重启T-800来执行其他任务。

　　

　　依赖是一种最弱的横向关系。假设A类的变化引起了B类的变化，则称B依赖于A。表现在代码上依赖关系一般有如下三种情况:

• A类是B类中(某个方法)的局部变量。
• A类是B类中某个方法的参数。
• A类向B类发送消息，从而影响B类变化。

　　4.关联关系(Association):使用实线表示(可带箭头)。

　　从这开始大家可能就会混掉了。不过没关系，最后会辨析这几种关系。如果看官们熟悉魔兽世界，两个一起打22竞技场的好基友就是1对1的关联关系。

　　

　　如果甲是治疗，那这个实线就可以带箭头指向乙。因为只需要前者奶好后者，后者只管砍敌人(当然这是很低端的做法吼吼)。

     关联往往是相互的。关联的两个对象彼此间没有任何强制性的约束，可以随时解除关系或是进行关联，生命期问题上没有任何约定。

　　被关联的对象还可以再被别的对象关联，所以关联是可以共享的。

　　数字表示了关联两者之前的多重性，一般有“*”表示不限，“1”表示有且只有一个，“0...”表示0个或多个，“0，1”表示0个或1个，“m...n”表示m~n个，“m...*”表示至少m个。

　　5.聚合关系(Aggregation):使用带空心棱形的实线表示。

　　聚合关系表示一种弱的整体对部份的拥有关系。主要体现在两者的生命周期不同，部份可以脱离整体存在。

　　被聚合的对象还可以再被别的对象关联，所以被聚合对象是可以共享的。

　　比如魔兽中的天灾军团，天灾们受巫妖王的思想控制，现在小阿被脚男们推倒干掉了天灾军团完蛋了，

　　旗下的死亡骑士们就追随黑风骑士团效忠联盟或者部落，并不意味着他们也就OVER了。

　　

　　其实聚合也是关联关系的一个特例。但更紧密，你会跟女朋友亲密的分享一切，但不会给一个来串门的朋友配自己家的钥匙把。

　　6.组合关系(Composition):使用带实心棱形的实线表示。

　　组合关系表示一种强的整体对部份的拥有关系。

　　在终结者系列电影中，天网是一套拥有了自己意识军事防御体系的控制程序，控制着麾下的所有机械军团。

　　天网系统被摧毁，机械军团就成了一堆废铜烂铁了。（刚才跑题到魔兽世界去了，呃....）

　　

 

　　主体控制着部份的创建和销毁或转移，部份的生命周期由主体掌握。这就是组合关系。其实也是关联关系的一种特例。

四，几种关系的联系与区别

　　泛化与实现是两个纵向关系，这两者没什么异议很好区别。

　　依赖，关联，聚合，组合这四个横向关系，由弱到强，区分倒是比较麻烦。

　　依赖（...use a...） 与其他三者最大的区别在于仅仅是使用，并不持有其依赖对象的引用。代码的表现就是并不是类的成员之一，而是其方法的参数或局部变量。

　　聚合（... owns a ...），组合(... is a part of  ...)，都是关联（...has a...）的特例。

　　但关联更倾向与两个独立平等的事物之前的关系，比如好基友，或者好朋友，然而聚合和组合倾向于整体和部份的关系。

　　聚合和组合的区别，只是在于整体对部份生命周期的把握程度。

　　聚合就像是电脑坏了的话，硬盘之类的东西是可以继续用的。组合就像是二极管收音机坏了，那就整个报废了(对于一般人来说...高手不要吐槽说你会修...)

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　　End：补充一下类图中的注释Like this:

　　

　　最近在学习设计模式，可能的话后面会推出一个系列。我写的动动一般都是面对跟我一样的初学者。希望大家到时候捧场吼吼！

　　以上的图都是使用MS Visio画出来的，如果大家感兴趣我也可以写一篇关于使用Visio画UML类图的文章^_^。