UML 五分钟入门

昨晚临下班时,有位同时说自己想做一套 XXX 系统。于是我们在会议室讨论了近一个小时,将此系统的执行流程、接口定义、数据格式等进行了设计,使用的工具就是 UML 图。这里简单做一个温故知新。

UML(Unified Modeling Language)全称为统一建模语言,是用来对各种软件系统进行可视化建模的语言,由 OMG(Object Management Group,对象管理组织)发布于 1997 年。作为一种与编程语言无关的语言,UML 能够在项目之初就对整个系统绘制蓝图,以便于人们后期能够按部就班地一步步完成整个项目周期。

UML 标准包括类图、对象图、组件图、部署图、用例图、交互图、状态图、活动图等。这里我们只关注类图和对象图。

UML 类图

说到类,自然离不开接口、对象和面向对象,离不开其三大特性:抽象、继承和多态。UML 通过定义「事物」和它们之间的「关系」,来表示一个系统中面向对象设计的概况。

事物是实体抽象化的结果,是 UML 构建快最重要的组成部分。在类图中,存在「类」和「接口」事物。类是具有相同属性、方法、关系和语义的对象的集合:

其中 + 表示该成员或方法的属性为 publish,- 表示属性为 private,同样的,还有 # 表示 protected;

接口也叫做抽象类,是指类或组件所提供的方法,描述了类或组件对外可见的动作:

「关系」描述元素之间如何彼此关联,类之间有如下关系:

实现关系

实现关系用一条带空心箭头的虚线表示;比如「猫」这个类就实现了「动物」这个接口:

在代码中表现为「猫」继承了「动物」这个抽象类。

泛化关系

泛化关系也表示继承,但跟实现关系不同的是,泛化关系继承的不是抽象类,而是另一个非抽象类。用一条带空心箭头的实线表示,比如「家猫」继承「猫」:

聚合关系

聚合关系表示对象实体之间的关联,表示由部分构成整体的语义,例如一个部门由多个员工组成。但与组合关系不同的是,整体和部分不是强依赖的,即使整体不存在了,部分仍然存在。用一条带空心菱形箭头的实线表示:

组合关系

组合关系表示强依赖的特殊聚合关系,如果整体不存在了,部分也就不存在。如公司不存在了,部门也就不存在了。组合关系使用一条带实心菱形箭头表示:

UML对象图

UML 对象图显示某个时刻对象和对象之间的关系。一个 UML 对象图可以看成一个类图的特殊用例,或者系统内对象在某一时刻的快照。所以对象图几乎使用和类图完全相同的标识,并且只在系统某一段时间内存在。以下是一个对象图的例子:

可以看出,对象图除了名字含有下划线外,其余和类图完全一样。

对象之间的关系有两种:

关联关系

关联关系描述不同对象之间的结构关系,通常与运行状态无关,而是根据常识决定的,比如「学生」类就依赖于「学校」类,用一根直线表示,如果强调方向,也可以带上箭头:

依赖关系

依赖关系用一条带箭头的虚线表示,表示一个对象会在运行期用到另一个对象,比如一个订单对象就依赖于一个商品对象: