《Java設計模式及實踐》—1.4　統一建模語言簡介

1.4　統一建模語言簡介

統一建模語言（Unified Modeling Language，UML）可以幫助我們表示軟件的結構：不同的模塊、類和對象如何相互交互，以及它們之間的關系是什么。

UML經常與面向對象的設計結合使用，但它具有更廣泛的適用范圍。然而這超出了本書的范圍，因此，下面我們將重點介紹與本書相關的UML功能。

在UML中，我們可以定義系統的結構和行為，并且可以通過圖表可視化全部或者部分模型。有兩種類型的圖表：

結構圖用于表示系統的結構。有許多類型的結構圖，但我們只討論類圖。對象圖、包圖和組件圖均類似于類圖。

行為圖用于描述系統的行為。交互圖是行為圖的子集，用于描述系統的不同組件之間的控制流和數據流。在行為圖中，順序圖廣泛用于面向對象的設計中。

類圖是面向對象設計和開發階段中使用最多的圖類型。類圖是一種結構圖，用于說明類的結構及類之間的關系。如圖1-1所示。

類圖對于描述類在應用程序中的結構非常有用。大多數時候，僅僅查看結構就足以了解類如何交互，但有時這還不夠。對于這些情況，我們可以使用行為圖和交互圖，其中順序圖用于描述類和對象的交互。讓我們使用順序圖來顯示Car對象和Vehicle對象如何在繼承和多態示例中進行交互，如圖1-2所示。

類之間的關系

在面向對象編程中，除了代表基本概念的繼承關系之外，還有一些其他類關系可以幫助我們建模和開發復雜的軟件系統：

泛化和實現

依賴

關聯、聚合和組合

圖　1-2

1.泛化

繼承也被稱為Is-A關系，因為從另一個類繼承而來的類能夠被當成父類來使用。

當一個類表示多個類的共享特征時，這稱為泛化，例如，Vehicle是Bike、Car和Truck的泛化。類似地，當一個類表示一般類的特殊實例時，這稱為特化，因此Car是Vehicle的特化，如圖1-3所示。

在UML術語中，描述繼承的關系稱為泛化。

2.實現

如果說泛化是面向對象中繼承概念對應的UML中的術語，則UML中的實現表示面向對象編程中類的接口實現。

我們假設創建了一個名為Lockable的接口，該接口僅由可以鎖定的Vehicle實現。在這種情況下，為Car類實現Lockable的圖1-3將如圖1-4所示。

3.依賴

依賴是最通用的UML關系類型之一。它用于定義一個類以某種方式依賴于另一個類，而另一個類可能依賴于或不依賴于第一個類。依賴關系有時被稱為Uses-A關系。

通常，在面向對象的編程語言中，依賴關系用于描述一個類在方法的聲明中是否包含第二個類的參數，或者說它只是通過方法將第二個類傳遞給其他類，而不是使用方法來創建第二個類的實例。如圖1-5所示。

圖　1-4? ????????????????????????????????????????????圖　1-5

4.關聯

關聯表示兩個實體之間的關系。有兩種類型的關聯：組合和聚合。通常，關聯關系由箭頭表示，如圖1-6所示。

5.聚合

聚合是一種特殊類型的關聯。如果將繼承看作Is-A關系，則可以將聚合視為Has-A關系。

聚合用于描述以下情況中兩個或多個類之間的關系：一個類在邏輯上包含另一個類，但所包含的類的實例又可以獨立于第一個類在其上下文之外生存，或者可以被其他的類所引用。例如，部門與教師間存在Has-A關系，每位教師必須屬于部門，但如果部門不再存在，教師仍然可以處于活動狀態，如圖1-7所示。

圖　1-6????????????????????????????????????????? 圖　1-7

6.組合

顧名思義，一個類是另一個類的組成部分就稱兩者間存在組合關系。這有點類似于聚合，不同之處在于當主類不再存在時，依賴類不再存在。例如，房子（House）由房間（Room）組成，但如果房子被銷毀，房間就不再存在，如圖1-8所示。

實際上，尤其是在具有垃圾回收器的Java等語言中，組合和聚合之間的界限并不是很清晰。對象不必手動銷毀，當它們不再被引用時，它們會被垃圾回收器自動銷毀。因此，從編碼的角度來看，我們不需要真正關心處理的是組合還是聚合關系，但是如果我們想要在UML中有一個定義良好的模型，考慮這一點就很重要了。

Java UML

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