圖文并茂，詳細(xì)講解UML類圖符號(hào)、各種關(guān)系說(shuō)明以及舉例

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作者 |?duanxz

UML中描述對(duì)象和類之間相互關(guān)系的方式包括：依賴（Dependency），關(guān)聯(lián)（Association），聚合（Aggregation），組合（Composition），泛化（Generalization），實(shí)現(xiàn)（Realization）等。

• 依賴（Dependency）：元素A的變化會(huì)影響元素B，但反之不成立，那么B和A的關(guān)系是依賴關(guān)系，B依賴A；類屬關(guān)系和實(shí)現(xiàn)關(guān)系在語(yǔ)義上講也是依賴關(guān)系，但由于其有更特殊的用途，所以被單獨(dú)描述。uml中用帶箭頭的虛線表示Dependency關(guān)系，箭頭指向被依賴元素。
• 泛化（Generalization）：通常所說(shuō)的繼承（特殊個(gè)體 is kind of 一般個(gè)體）關(guān)系，不必多解釋了。uml中用帶空心箭頭的實(shí)線線表示Generalization關(guān)系，箭頭指向一般個(gè)體。
• 實(shí)現(xiàn)（Realize）：元素A定義一個(gè)約定，元素B實(shí)現(xiàn)這個(gè)約定，則B和A的關(guān)系是Realize，B realize A。這個(gè)關(guān)系最常用于接口。uml中用空心箭頭和虛線表示Realize關(guān)系，箭頭指向定義約定的元素。
• 關(guān)聯(lián)（Association）：元素間的結(jié)構(gòu)化關(guān)系，是一種弱關(guān)系，被關(guān)聯(lián)的元素間通?？梢员华?dú)立的考慮。uml中用實(shí)線表示Association關(guān)系，箭頭指向被依賴元素。
• 聚合（Aggregation）：關(guān)聯(lián)關(guān)系的一種特例，表示部分和整體（整體 has a 部分）的關(guān)系。uml中用帶空心菱形頭的實(shí)線表示Aggregation關(guān)系，菱形頭指向整體。
• 組合（Composition）：組合是聚合關(guān)系的變種，表示元素間更強(qiáng)的組合關(guān)系。如果是組合關(guān)系，如果整體被破壞則個(gè)體一定會(huì)被破壞，而聚合的個(gè)體則可能是被多個(gè)整體所共享的，不一定會(huì)隨著某個(gè)整體的破壞而被破壞。uml中用帶實(shí)心菱形頭的實(shí)線表示Composition關(guān)系，菱形頭指向整體。

1.1.1 ? ? ? 依賴（Dependency）:虛線箭頭表示

• 依賴關(guān)系也是類與類之間的聯(lián)結(jié)
• 依賴總是單向的。（#add 注意，要避免雙向依賴。一般來(lái)說(shuō)，不應(yīng)該存在雙向依賴。）
• 依賴關(guān)系在 Java 或 C++ 語(yǔ)言中體現(xiàn)為局部變量、方法的參數(shù)或者對(duì)靜態(tài)方法的調(diào)用。

（軟件開(kāi)發(fā)中，往往會(huì)設(shè)計(jì)一些公用類，供別的類調(diào)用，如果這些公用類出問(wèn)題了，那調(diào)用這些公用類的類都會(huì)因此而出問(wèn)題。

兩個(gè)元素之間的一種關(guān)系，其中一個(gè)元素（提供者)的變化將影響另一個(gè)元素（客體)，或向它提供所需信息顯示一個(gè)類引用另一個(gè)類）

方法參數(shù)示例：

public?class?Person
{
????void?buy(Car?car)
???{
???????...
????}
}

表示方法：虛線加箭頭

特點(diǎn)：當(dāng)類與類之間有使用關(guān)系時(shí)就屬于依賴關(guān)系，不同于關(guān)聯(lián)關(guān)系，依賴不具有“擁有關(guān)系”，而是一種“相識(shí)關(guān)系”，只在某個(gè)特定地方（比如某個(gè)方法體內(nèi)）才有關(guān)系。

依賴關(guān)系可以分為以下四類：

1） ?使用依賴（Usage）表示客戶使用提供者提供的服務(wù)以實(shí)現(xiàn)它的行為，包括：

• 使用<>--聲明使用一個(gè)類時(shí)需要用到已存在的另一個(gè)類。
• 調(diào)用<>--聲明一個(gè)類調(diào)用其他類的操作的方法。
• 參數(shù)<>--聲明一個(gè)操作和它的參數(shù)之間的關(guān)系。
• 發(fā)送<>--聲明信號(hào)發(fā)送者和信號(hào)接收者之間的關(guān)系。
• 實(shí)例化<>--聲明用一個(gè)類的方法創(chuàng)建了另一個(gè)類的實(shí)例。

2） ?抽象依賴（Abstraction）表示客戶與提供者之間用不同的方法表現(xiàn)同一個(gè)概念，通常一個(gè)概念更抽象，一個(gè)概念更具體。包括：

• 跟蹤<>--聲明不同模型中的元素之間存在一些連接但不如映射精確。
• 精化<>--聲明具有兩個(gè)不同語(yǔ)義層次上的元素之間的映射。
• 派生<>--聲明一個(gè)實(shí)例可以從另一個(gè)實(shí)例導(dǎo)出。

3） ?授權(quán)依賴（Permission）表達(dá)提供者為客戶提供某種權(quán)限以訪問(wèn)其內(nèi)容的情形。包括：

• 訪問(wèn)<>--允許一個(gè)包訪問(wèn)另一個(gè)包的內(nèi)容。
• 導(dǎo)入<>--允許一個(gè)包訪問(wèn)另一個(gè)包的內(nèi)容并為被訪問(wèn)包的組成部分增加別名。
• 友元<>--允許一個(gè)元素訪問(wèn)另一個(gè)元素，不管被訪問(wèn)的元素是否具有可見(jiàn)性。

4） ?綁定依賴（Binding）較高級(jí)的依賴類型，用于綁定模板以創(chuàng)建新的模型元素，包括：

• 綁定<>--為模板參數(shù)指定值，以生成一個(gè)新的模型元素。

1.1.2 ? ? ? 關(guān)聯(lián)（Association）：實(shí)線箭頭表示

• 關(guān)聯(lián)關(guān)系是類與類之間的聯(lián)結(jié)，它使一個(gè)類知道另一個(gè)類的屬性和方法。
• 關(guān)聯(lián)可以是雙向的，也可以是單向的（#add還有自身關(guān)聯(lián)）。雙向的關(guān)聯(lián)可以有兩個(gè)箭頭或者沒(méi)有箭頭，單向的關(guān)聯(lián)有一個(gè)箭頭。
• 在 Java 或 c++ 中，關(guān)聯(lián)關(guān)系是通過(guò)使用成員變量來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

public?class?徒弟
{??

}

public?class?唐僧
{
?????protected:?list<徒弟>?tdlist;
}

表示方法：實(shí)線箭頭

特征：表示類與類或類與接口之間的依賴關(guān)系，表現(xiàn)為“擁有關(guān)系”；具體到代碼可以用實(shí)例變量來(lái)表示。（A類有一個(gè)成員變量保存的是B類的一個(gè)引用，也就是說(shuō)由A類可以找到B類）

1.1.3 ? ? ? 聚合（Aggregation）：帶空心菱形頭表示

• 聚合關(guān)系是關(guān)聯(lián)關(guān)系的一種，是強(qiáng)的關(guān)聯(lián)關(guān)系。
• 聚合是整體和部分之間的關(guān)系，例如汽車由引擎、輪胎以及其它零件組成。
• 聚合關(guān)系也是通過(guò)成員變量來(lái)實(shí)現(xiàn)的。但是，關(guān)聯(lián)關(guān)系所涉及的兩個(gè)類處在同一個(gè)層次上，而聚合關(guān)系中，兩個(gè)類處于不同的層次上，一個(gè)代表整體，一個(gè)代表部分。
• 關(guān)聯(lián)與聚合僅僅從 Java 或 C++ 語(yǔ)法上是無(wú)法分辨的，必須考察所涉及的類之間的邏輯關(guān)系。

public?class?引擎
?{

?}
public?class?輪胎
?{

?}
public?class?汽車
{
????????protected:引擎?engine;
????????protected:輪胎?tyre[4];
}

表示方法：空心菱形頭

特征：屬于是關(guān)聯(lián)的特殊情況，體現(xiàn)部分-整體關(guān)系，是一種弱擁有關(guān)系；整體和部分可以有不一樣的生命周期；是一種弱關(guān)聯(lián)；

1.1.4 ? ? ? 組合（Composition）：帶實(shí)心菱形頭的實(shí)線表示

• 合成關(guān)系是關(guān)聯(lián)關(guān)系的一種，是比聚合關(guān)系還要強(qiáng)的關(guān)系。
• 它要求普通的聚合關(guān)系中代表整體的對(duì)象負(fù)責(zé)代表部分的對(duì)象的生命周期。

class?肢
?{
?}
?class?人
?{
????????protected:??肢???limb[4];
?}

表示方法：一般是實(shí)心菱形加實(shí)線箭頭表示

特征：屬于是關(guān)聯(lián)的特殊情況，也體現(xiàn)了體現(xiàn)部分-整體關(guān)系，是一種強(qiáng)“擁有關(guān)系”；整體與部分有相同的生命周期，是一種強(qiáng)關(guān)聯(lián)；

1.1.5 ? ? ? 泛化（Generalization）：

帶空心箭頭的實(shí)線線表示

泛化（下圖）表示一個(gè)更泛化的元素和一個(gè)更具體的元素之間的關(guān)系。泛化是用于對(duì)繼承進(jìn)行建模的UML元素。在Java中，用extends關(guān)鍵字來(lái)直接表示這種關(guān)系。

泛化關(guān)系表示類與類之間的繼承關(guān)系，接口與接口之間的繼承關(guān)系。如下圖：

1.1.6 ? ? ? 實(shí)現(xiàn)（Realization）：空心箭頭和虛線表示

實(shí)例（圖I）關(guān)系指定兩個(gè)實(shí)體之間的一個(gè)合同。換言之，一個(gè)實(shí)體定義一個(gè)合同，而另一個(gè)實(shí)體保證履行該合同。對(duì)Java應(yīng)用程序進(jìn)行建模時(shí)，實(shí)現(xiàn)關(guān)系可直接用implements關(guān)鍵字來(lái)表示。表達(dá)一種說(shuō)明元素與實(shí)現(xiàn)元素之間的關(guān)系；

圖一

二、相互之間的區(qū)別

1.聚合與組合

（1）聚合與組合都是一種結(jié)合關(guān)系，只是額外具有整體-部分的意涵。

（2）部件的生命周期不同

聚合關(guān)系中，整件不會(huì)擁有部件的生命周期，所以整件刪除時(shí)，部件不會(huì)被刪除。再者，多個(gè)整件可以共享同一個(gè)部件。

組合關(guān)系中，整件擁有部件的生命周期，所以整件刪除時(shí)，部件一定會(huì)跟著刪除。而且，多個(gè)整件不可以同時(shí)間共享同一個(gè)部件。

（3）聚合關(guān)系是“has-a”關(guān)系，組合關(guān)系是“contains-a”關(guān)系。

• “弱”包含表示如果部門沒(méi)有了，員工也可以繼續(xù)存在；
• “強(qiáng)”包含表示如果部門沒(méi)有了，員工也不再存在；

在做軟件需求時(shí)，往往會(huì)將所有的包含關(guān)系畫(huà)成“弱”包含，后面發(fā)現(xiàn)某些關(guān)系可以表示為“強(qiáng)”包含是，才轉(zhuǎn)為實(shí)心菱形。

2.關(guān)聯(lián)和聚合

（1）表現(xiàn)在代碼層面，和關(guān)聯(lián)關(guān)系是一致的，只能從語(yǔ)義級(jí)別來(lái)區(qū)分。

（2）關(guān)聯(lián)和聚合的區(qū)別主要在語(yǔ)義上，關(guān)聯(lián)的兩個(gè)對(duì)象之間一般是平等的，例如你是我的朋友，聚合則一般不是平等的。

（3）關(guān)聯(lián)是一種結(jié)構(gòu)化的關(guān)系，指一種對(duì)象和另一種對(duì)象有聯(lián)系。

（4）關(guān)聯(lián)和聚合是視問(wèn)題域而定的，例如在關(guān)心汽車的領(lǐng)域里，輪胎是一定要組合在汽車類中的，因?yàn)樗x開(kāi)了汽車就沒(méi)有意義了。但是在賣輪胎的店鋪業(yè)務(wù)里，就算輪胎離開(kāi)了汽車，它也是有意義的，這就可以用聚合了。

3.關(guān)聯(lián)和依賴

（1）關(guān)聯(lián)關(guān)系中，體現(xiàn)的是兩個(gè)類、或者類與接口之間語(yǔ)義級(jí)別的一種強(qiáng)依賴關(guān)系，比如我和我的朋友；這種關(guān)系比依賴更強(qiáng)、不存在依賴關(guān)系的偶然性、關(guān)系也不是臨時(shí)性的，一般是長(zhǎng)期性的，而且雙方的關(guān)系一般是平等的。

（2）依賴關(guān)系中，可以簡(jiǎn)單的理解，就是一個(gè)類A使用到了另一個(gè)類B，而這種使用關(guān)系是具有偶然性的、臨時(shí)性的、非常弱的，但是B類的變化會(huì)影響到A。

4.泛化和實(shí)現(xiàn)

實(shí)現(xiàn)表示類對(duì)接口的實(shí)現(xiàn)關(guān)系，表示方式：用一條帶有空心三角箭頭的虛線指向接口。

泛化表示類與類之間的繼承關(guān)系、接口與接口之間的繼承關(guān)系，表示方式一條帶有空心三角箭頭的實(shí)線指向基類（父接口）。

5.綜合比較

這幾種關(guān)系都是語(yǔ)義級(jí)別的，所以從代碼層面并不能完全區(qū)分各種關(guān)系；但總的來(lái)說(shuō)，后幾種關(guān)系所表現(xiàn)的強(qiáng)弱程度依次為：

組合>聚合>關(guān)聯(lián)>依賴

其中依賴（Dependency）的關(guān)系最弱，而關(guān)聯(lián)（Association），聚合（Aggregation），組合（Composition）表示的關(guān)系依次增強(qiáng)。換言之關(guān)聯(lián)，聚合，組合都是依賴關(guān)系的一種，聚合是表明對(duì)象之間的整體與部分關(guān)系的關(guān)聯(lián)，而組合是表明整體與部分之間有相同生命周期關(guān)系的聚合。

而關(guān)聯(lián)與依賴的關(guān)系用一句話概括下來(lái)就是，依賴描述了對(duì)象之間的調(diào)用關(guān)系，而關(guān)聯(lián)描述了對(duì)象之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系。