统一建模语言 Unified Modeling Language

文章目录

本文为我设计模式相关博客的前置内容，所以只会整理学习设计模式中需要用到的知识。
学习统一建模语言需要有面向对象编程的知识和经验，务必在学习UML之前学习面向对象编程。

统一建模语言 Unified Modeling Language

  “统一建模语言（Unified Modeling Language）是描述、构造和文档化系统产品的可视化语言。”

  在上述中，UML的关键点在于可视化；UML是图形化表示法的事实标准，用来描绘和展示与软件相关的体系。

  这里不会将UML的各种元素都提到，我只想讲讲类图中各个类之间的关系； 能看懂类图中各个类之间的线条、箭头代表什么意思后，也就足够应对日常的工作和交流； 同时，我们应该能将类图所表达的含义和最终的代码对应起来； 有了这些知识，看后面章节的设计模式结构图就没有什么问题了；

UML建模工具

Rational Rose

  Rational Rose是Rational公司出品的一种面向对象的统一建模语言的可视化建模工具。用于可视化建模和公司级水平软件应用的组件构造。

PowerDesigner

  PowerDesigner最初由Xiao-Yun Wang（王晓昀）在SDP Technologies公司开发完成。PowerDesigner是Sybase的企业建模和设计解决方案，采用模型驱动方法，将业务与IT结合起来，可帮助部署有效的企业体系架构，并为研发生命周期管理提供强大的分析与设计技术。

StartUML

  StarUML是一种生成类图和其他类型的UML图表的工具。本文是一个使用StarUML创建类图(Java语言描述)的简明手册。StarUML，是一种创建UML类图，并能够自动生成Java的“stub code” 的工具。StarUML也可以做JAVA逆向工程，以产生相应的UML图表。

Office Visio

  Office Visio 是Office软件系列中的负责绘制流程图和示意图的软件，是一款便于IT和商务人员就复杂信息、系统和流程进行可视化处理、分析和交流的软件。使用 Office Visio 图表，可以促进对系统和流程的了解。

Drawio

  drawioDrawio是一款强大、免费的绘图工具（基本可以替代收费的Visio等），使用起来非常方便。支持网页版使用（网页版可以自己部署一套）以及客户端使用（支持windows，MacOS以及Linux）。

  该项目开源在github上的源码：https://github.com/jgraph/drawio-desktop

  官方的教程链接：https://www.diagrams.net/doc/

  哔哩哔哩：​​【流程绘制】开源免费！drawio 中文简易教程​​

UML类图

  UML用类图（class diagram）表示类、接口的内部结构 (属性, 方法)和类之间的关系(泛化、实现、依赖、关联、聚合、组合)。类图用于静态对象建模。

  你可以通过这个10分钟的视频(​​10 分钟学会 UML 类图（UML Class Diagram Tutorial）​​

)更高效地了解UML类图的基础知识。如果已有UML类图的相关知识，可以跳过这部分。

类元

  UML类元(classifier)是“描述行为和结构特性的模型元素”。在类图中，最常用的两种类元是类和接口。

组成部分

  在UML类图中，类元一般由三部分组成：类名、类的属性和类的方法。如下图所示，这是一个表示Animal类的类元。

类元名

  类元中最上面的部分是类元名；每个类元都必须有一个名字，类元名是一个字符串。

关键字

  UML关键字是对模型元素分类的文本休息。例如，定义类元框图的类别为接口的关键字是《interface》。

  大部分关键字使用“《》”符号表示，但是有些关键字用大括号表示，例如{abstract}，这是包含了abstract关键字的约束

属性

  类元中第二部分是类的属性(Attributes)：属性是指类的性质，即类的成员变量。一个类可以有任意多个属性，也可以没有属性。

  属性语法 : [可见性]属性名[ :类型][ =初始值][{属性字符串}]

  属性字符串用来指定关于属性的其它信息 , 不一定是是属性值, 如果希望添加一个属性定义规则 , 但是没地方添加, 可以写在属性字符串中 ;

可见性

  属性的可见性只有公有(Public),私有(Private)和受保护(Protected);UML中不存在默认的可见性, 如果没有显示任何符号, 就表示没有定义该属性;

  公有(Public),用 “+” 表示,可以在此类的外部使用查看该属性;

  私有(Private),用 “-” 表示,不可以从外部类中访问该属性;

  受保护(Protected),用 “#” 表示,常与继承一起使用。

方法

  方法语法：[可见性]操作名[( 参数表 )][:返回类型][ { 属性字符串 } ]

可见性

  方法的可见性有公有(Public),私有(Private)，受保护(Protected)和包内(Package)四种;

  公有(Public),用 “+” 表示,只要调用对象能访问操作所在的包, 就能访问公有操作;

  私有(Public),用 “-” 表示,同一个类的对象才能调用私有的操作;

  保护(Public),用 “#” 表示,子类对象才可以调用受保护操作;

  包内(Package),用 “~” 表示,同一个包内的对象才可以调用包内公有的操作。

关系

继承关系 Inheritance

  继承关系(Inheritance)又被成为泛化关系(Generalization);

  继承的含义是is-a，如果两个对象之间可以用is-a来表达，那就是继承关系。例如：狗是动物。

实现关系 Realize

  实现关系(Realize)又被成为实现关系(Impalemention);

  实现关系用一条带空心箭头的虚线表示；：”车”为一个抽象概念，在现实中并无法直接用来定义对象；只有指明具体的子类(汽车还是自行车)，才 可以用来定义对象（”车”这个类在C++中用抽象类表示，在JAVA中有接口这个概念，更容易理解）。

聚合关系 Aggregation

  聚合关系用一条带空心菱形箭头的直线表示，如下图表示A聚合到B上，或者说B由A组成；

  聚合关系用于表示实体对象之间的关系，表示整体由部分构成的语义；例如一个部门由多个员工组成；

  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；例如， 部门不存在了，职员仍不会消失，他们依然存在；

组合关系 Composition

  ，如下图表示职员代表组成B，或者B由A组成；

  与聚合关系一样，组合关系同样表示整体由部分构成的语义；比如公司由多个部门组成；

  但组合关系是一种强依赖的特殊聚合关系，如果整体不存在了，则部分也不存在了；例如， 访客中心不存在了，访客大厅也就不存在了；

关联关系 Association

  它描述不同类的对象之间的结构关系；它是一种静态关系， 通常与运行状态无关，一般由常识等因素决定的；它一般用来定义对象之间静态的、天然的结构； 所以，关联关系是一种“强关联”的关系；

  比如，乘车人和车票之间就是一种关联关系；学生和学校就是一种关联关系；

  关联关系默认不强调方向，表示对象间相互知道；如果特别强调方向，如下图，表示A知道B，但 B不知道A；

  在最终代码中，关联对象通常是以成员变量的形式实现的；

依赖关系 Dependency

  依赖关系是用一套带箭头的虚线表示的；如下图表示A依赖于B；他描述一个对象在运行期间会用到另一个对象的关系；

  与关联关系不同的是，它是一种临时性的关系，通常在运行期间产生，并且随着运行时的变化； 依赖关系也可能发生变化；

  显然，依赖也有方向，双向依赖是一种非常糟糕的结构，我们总是应该保持单向依赖，杜绝双向依赖的产生；

  注：在最终代码中，依赖关系体现为类构造方法及类方法的传入参数，箭头的指向为调用关系；依赖关系除了临时知道对方外，还是“使用”对方的方法和属性；