UML类图详解
UML类图是一种结构图,用于描述一个系统的静态结构。类图以反映类结构和类之间关系为目的,用以描述软件系统的结构,是一种静态建模方法。类图中的类,与面向对象语言中的类的概念是对应的。
1 类结构
在类的UML图中,使用长方形描述一个类的主要构成,长方形垂直地分为三层,以此放置类的名称、属性和方法。
其中,
一般类的类名用正常字体粗体表示,如上图;抽象类名用斜体字粗体,如User
;接口则需在上方加上<<interface>>
。
属性和方法都需要标注可见性符号,+
代表public
,#
代表protected
,-
代表private
。
另外,还可以用冒号:
表明属性的类型和方法的返回类型,如+$name:string
、+getName():string
。当然,类型说明并非必须。
2 类关系
类与类之间的关系主要有六种:继承、实现、组合、聚合、关联和依赖,这六种关系的箭头表示如下,
接着我们来了解类关系的具体内容。
3 六种类关系
六种类关系中,组合、聚合、关联这三种类关系的代码结构一样,都是用属性来保存另一个类的引用,所以要通过内容间的关系来区别。
3.1 继承
继承关系也称泛化关系(Generalization),用于描述父类与子类之间的关系。父类又称作基类,子类又称作派生类。
继承关系中,子类继承父类的所有功能,父类所具有的属性、方法,子类应该都有。子类中除了与父类一致的信息以外,还包括额外的信息。
例如:公交车、出租车和小轿车都是汽车,他们都有名称,并且都能在路上行驶。
PHP代码实现如下:
<?php class Car { public $name; public function run() { return '在行驶中'; } } class Bus extends Car { public function __construct() { $this->name = '公交车'; } } class Taxi extends Car { public function __construct() { $this->name = '出租车'; } } // 客户端代码 $line2 = new Bus; echo $line2->name . $line2->run();
3.2 实现
实现关系(Implementation),主要用来规定接口和实现类的关系。
接口(包括抽象类)是方法的集合,在实现关系中,类实现了接口,类中的方法实现了接口声明的所有方法。
例如:汽车和轮船都是交通工具,而交通工具只是一个可移动工具的抽象概念,船和车实现了具体移动的功能。
<?php interface Vehicle { public function run(); } class Car implements Vehicle { public $name = '汽车'; public function run() { return $this->name . '在路上行驶'; } } class Ship implements Vehicle { public $name = '轮船'; public function run() { return $this->name . '在海上航行'; } } // 客户端代码 $car = new Car; echo $car->run();
3.3 组合关系
组合关系(Composition):整体与部分的关系,但是整体与部分不可以分开。
组合关系表示类之间整体与部分的关系,整体和部分有一致的生存期。一旦整体对象不存在,部分对象也将不存在,是同生共死的关系。
<?php class Head { public $name = '头部'; } class Body { public $name = '身体'; } class Human { public $head; public $body; public function setHead(Head $head) { $this->head = $head; } public function setBody(Body $body) { $this->body = $body; } public function display() { return sprintf('人由%s和%s组成', $this->head->name, $this->body->name); } } // 客户端代码 $man = new Human(); $man->setHead(new Head()); $man->setBody(new Body()); echo $man->display();
3.4 聚合关系
聚合关系(Aggregation):整体和部分的关系,整体与部分可以分开。
聚合关系也表示类之间整体与部分的关系,成员对象是整体对象的一部分,但是成员对象可以脱离整体对象独立存在。
例如:公交车司机和工衣、工帽是整体与部分的关系,但是可以分开,工衣、工帽可以穿在别的司机身上,公交司机也可以穿别的工衣、工帽。
<?php class Clothes { public $name = '工衣'; } class Hat { public $name = '工帽'; } class Driver { public $clothes; public $hat; public function wearClothes(Clothes $clothes) { $this->clothes = $clothes; } public function wearHat(Hat $hat) { $this->hat = $hat; } public function show() { return sprintf('公交车司机穿着%s和%s', $this->clothes->name, $this->hat->name); } } // 客户端代码 $driver = new Driver(); $driver->wearClothes(new Clothes()); $driver->wearHat(new Hat()); echo $driver->show();
3.5 关联关系
关联关系(Association):表示一个类的属性保存了对另一个类的一个实例(或多个实例)的引用。
关联关系是类与类之间最常用的一种关系,表示一类对象与另一类对象之间有联系。组合、聚合也属于关联关系,只是关联关系的类间关系比其他两种要弱。
关联关系有四种:双向关联、单向关联、自关联、多重数关联。
例如:汽车和司机,一辆汽车对应特定的司机,一个司机也可以开多辆车。
在UML图中,双向的关联可以有两个箭头或者没有箭头,单向的关联或自关联有一个箭头。上图对应的PHP代码如下:
<?php class Driver { public $cars = array(); public function addCar(Car $car) { $this->cars[] = $car; } } class Car { public $drivers = array(); public function addDriver(Driver $driver) { $this->drivers[] = $driver; } } // 客户端代码 $jack = new Driver(); $line1 = new Car(); $jack->addCar($line1); $line1->addDriver($jack); print_r($jack);
在多重性关系中,可以直接在关联直线上增加一个数字,表示与之对应的另一个类的对象的个数。
1..1
:仅一个0..*
:零个或多个1..*
:一个或多个0..1
:没有或只有一个m..n
:最少m、最多n个 (m<=n)
3.6 依赖关系
依赖关系(Dependence):假设A类的变化引起了B类的变化,则说名B类依赖于A类。
大多数情况下,依赖关系体现在某个类的方法使用另一个类的对象作为参数。
依赖关系是一种“使用”关系,特定事物的改变有可能会影响到使用该事物的其他事物,在需要表示一个事物使用另一个事物时使用依赖关系。
<?php class Oil { public $type = '汽油'; public function add() { return $this->type; } } class Car { public function beforeRun(Oil $oil) { return '添加' . $oil->add(); } } // 客户端代码 $car = new Car; echo $car->beforeRun(new Oil());
4 总结
这六种类关系中,组合、聚合和关联的代码结构一样,可以从关系的强弱来理解,各类关系从强到弱依次是:继承→实现→组合→聚合→关联→依赖。如下是完整的一张UML关系图。
(点击图片查看大图)
UML类图是面向对象设计的辅助工具,但并非是必须工具,如果暂时不理解本文的内容,可以继续看设计模式部分,并不会影响。
说明:本文所有UML类图均使用免费的UMLet工具,在比较了Viso和StartUML后,感觉UMLet要好用很多,强烈推荐使用。另外,本文所有的UML类图源文件请点这里下载。
参考资料:
组合关系和聚合关系的示例代码,为什么表达的意思是一样的。
博主辛苦了!!!
非常感谢楼主提供这么通俗清晰的教程 受益良多
感谢支持:)
感觉这才是最经典的,给跪了
谢谢 🙂
求持续更新啊,补全啊
组合的应该是
class Human
{
public $head;
public $body;
public function setHead()
{
$this->head = new Head;
}
}
认同,组合应该是在主类中实例化子类,而不是在客户端实例化。
被依赖和继承搞晕了,这两个好像没什么异同啊
哇塞,博主居然还搞UML!!! 厉害啊~追随!!!
求继续丰富教程哦~这博客一看就很有新意
依赖关系和关联关系有点搞不懂。比如一个大巴车司机对应一个大巴车,那么一个大巴车就依赖了大巴车司机? 毕竟大巴车司机的行为是不一样的,那么导致大巴车的行为也会不一样。
我可能有点钻牛角尖了,也可能没读懂文章。还希望解惑。
写的真好,我以前看到类似的代码都是迷迷糊糊的,似懂似不懂。现在清晰多了
谢谢博主,简单易懂