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设计模式从入门到放弃系列 01 — UML 基础

1997年,OMG组织(Object Management Group对象管理组织)发布了统一建模语言(Unified Modeling Language) UML 。UML的目标之一就是为开发团队提供标准通用的设计语言来开发和构建计算机应用。UML提出了一套IT专业人员期待多年的统一的标准建模符号。通过使用UML,这些人员能够阅读和交流系统架构和设计规划–就像建筑工人多年来所使用的建筑设计图一样。

更直白的说,UML 就像数学符号一样,是一套符号标准,可以在 IT 领域更加规范的去传播和阅读。

UML 主要类别

UML 作为一个标准,有很多中类型的图。主要有:

  • 用例图
  • 类图
  • 序列图
  • 状态图
  • 活动图
  • 组件图
  • 部署图

每一类图的定义以及详细介绍可以 点击这里 ,这里不再赘述。跟本系列设计模式较为相关的有:类图以及时序图。着重探讨的是类之间的关系。

与设计模式相关类图以及类之间的关系表示

下面通过一个例子来说明类之间的几种关系以及如何用 UML 来表示。

设计模式从入门到放弃系列 01 -- UML 基础

  • 交通工具为接口,有些场景下可用抽象类来替代
  • 交通工具有两个实现,汽车和自行车
  • 保时捷继承自汽车
  • 汽车和轮胎之间是组合关系
  • 学生和班级是聚合关系
  • 学生和学生证之间是关联关系
  • 学生和自行车之间是一种依赖关系

上述描述里主要有 6 种关系。下面分别介绍。

泛化关系(generalization)

泛化关系通过一条空心交投表示。如上图的保时捷和汽车就是泛化关系。保时捷继承自汽车,是一种继承关系,可以用 is-a 表示。 例如,保时捷是汽车。

实现关系(realize)

实现关系用一条带空心箭头的虚线表示。如上图的汽车和自行车与交通工具的关系,交通工具是一个抽象的概念,而汽车和自行车是具体的子类或者是实现(类的继承关系可以通过泛化或者实现来表示)。

聚合关系(aggregation)

聚合关系用一条带空心菱形箭头的直线表示。如上图,学生和班级的关系。可以描述为,班级是由学生组成的。

聚合关系是实体对象直接的关系,表示整体由部分组成。但是,这种关系不是强依赖的,例如,即便是班级这个整体不存在,学生这个组成部分仍然可以存在。这一点非常容易与下面将要描述的聚合关系混淆。

组合关系(composition)

组合关系用一条带实心菱形箭头的直线表示。如上图轮胎、发动机与汽车之间的关系。虽然组合关系与聚合关系一样,可以表示整体是由部分组成的,但是,组合关系是一种强依赖,比如,汽车不存在,也就没有了发动机,轮胎。

关联关系(association)

关联关系用一条直线表示。如上图的学生证和学生之间的关系。关联关系也是一种“强关联”,但是是一种静态关系,不涉及运行状态。关联关系一般都强调方向,因此学生和学生证之间没有箭头方向,如果有意强调,可以加单向箭头表示只有一方知道另一方的存在。关联关系通常以成员变量的形式实现。

依赖关系(dependency)

依赖关系用一个带箭头的虚线表示。例如,学生和自行车之间就是一种依赖关系。学生依赖自行车。与关联关系不同的是,依赖关系是一种运行期间的关系,也就是学生这个对象在运行期间会用到自行车这个对象。除此之外,依赖关系是一种临时性的关系,在运行时产生并随着运行时变化。依赖关系是有方向的,虽然可以有双向的依赖关系,但是这种设计是不好的,应该总要保证单向依赖。

依赖关系体现在代码上,可以是类的构造函数的参数的传入,比如,在学生这个构造函数中可能会指定自行车这个对象,运行时,学生可能会调用自行车的方法。

结语

本文讲解了类之间的关系以及如何用 UML 表示这些关系。对于时序图暂不做介绍,在后续文章中会边用边讲, 这里 有关于时序图的资料可以参考。

下期预告:创建型设计模式介绍。

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