UML–类详解

http://www.ibm.com/developerworks/cn/rational/rationaledge/content/feb05/bell/

基础

如先前所涉嫌的,类图的目的是显示建模系统的花色。在多数的 UML
模型中这多少个品种包括:

  • 接口

  • 数据类型

  • 组件

UML
为这多少个项目起了一个特地的名字:“分类器”。平常地,你可以把分类器当做类,但在技术上,分类器是更加广阔的术语,它如故引用下边的另外二种档次为好。

类名

类的 UML 表示是一个长方形,垂直地分为多少个区,如图 1
所示。顶部区域呈现类的名字。中间的区域列出类的性能。底部的区域列出类的操作。当在一个类图上画一个类元素时,你必须要有下边的区域,下边的二个区域是可采纳的(当图描述仅仅用于显示分类器间事关的高层细节时,下面的多少个区域是不必要的)。图
1 出示一个航路班机咋样作为 UML
类建模。正如我辈所能见到的,名字是 Flight,大家得以在中游区域看到Flight类的3个特性:flightNumber,departure提姆e

flightDuration。在底部区域中我们得以看到Flight类有多少个操作:delayFlight
和 getArrival提姆e。

图片 1

图 1: Flight类的类图

类属性列表

类的属性节(中部区域)在分隔线上列出每一个类的属性。属性节是可选择的,假如一用它,就富含类的列称誉显的各样属性。该线用如下格式:

name : attribute type
flightNumber : Integer

继承我们的Flight类的例证,大家得以接纳性质类型信息来叙述类的性能,如表 1
所示。

表 1:具有关联类型的Flight类的特性名字

属性名称 属性类型
flightNumber Integer
departureTime Date
flightDuration Minutes

在业务类图中,属性类型一般与单位符合,那对于图的或者读者是有意义的(例如,分钟,法郎,等等)。但是,用于转移代码的类图,要求类的性能类型必须界定在由程序语言提供的档次之中,或含有于在系统中实现的、模型的类别之中。

在类图上显示所有默认值的特定属性,有时是可行的(例如,在银行账户应用程序中,一个新的银行账户会以零为起先值)。UML
规范允许在属性列表节中,通过使用如下的标志作为默认值的标识:

name : attribute type = default value

举例来说:

balance : Dollars = 0

显示属性默认值是可挑选的;图 2
显示一个银行账户类具有一个名为 balance的品种,它的默认值为0。

图片 2

图 2:显示默认为0日元的balance属性值的银行账户类图。

类操作列表

类操作记录在类图长方形的第多少个(最低的)区域中,它也是可采纳的。和总体性一样,类的操作以列表格式展现,每个操作在它和谐线上。操作使用下列记号表现:

    name(parameter list) : type of value returned

下边的表 2 中Flight类操作的映照。

表 2:从图 2 辉映的Flight类的操作

操作名称 返回参数 值类型
delayFlight
Name Type
numberOfMinutes Minutes
N/A
getArrivalTime N/A Date

图3来得,delayFlight 操作有一个Minutes类型的输入参数 —
numberOfMinutes。可是,delayFlight
操作没有再次回到值。 1 当一个操作有参数时,参数被放在操作的括号内;每个参数都使用这样的格式:“参数名:参数类型”。

图片 3

图 3:Flight类操作参数,包括可挑选的“in”标识。

当文档化操作参数时,你恐怕选拔一个可挑选的提示器,以显示参数到操作的输入参数、或输出参数。这些可采纳的指示器以“in”或“out”出现,如图3中的操作区域所示。一般的话,除非将采取一种早期的先后编程语言,如Fortran
,这个指示器可能会怀有帮助,否则它们是不必要的。但是,在
C++和Java中,所有的参数是“in”参数,而且遵照UML规范,既然“in”是参数的默认类型,大多数人将会遗漏输入/输出指示器。

继承

在面向对象的设计中一个相当首要的概念,继承,指的是一个类(子类)继承此外的一个类(超类)的一模一样功用,并扩充它和谐的新效率(一个非技术性的比喻,想象我连续了自己四姨的相似的音乐力量,可是在自家的家里,我是绝无仅有一个玩电吉他的人)的能力。为了在一个类图上建模继承,从子类(要连续行为的类)拉出一条闭合的,单键头(或三角形)的实线指向超类。考虑银行账户的项目:图
4 显示 CheckingAccount 和 SavingsAccount 类如何从 BankAccount
类继承而来。

图片 4

图 4: 继承通过指向超类的一条闭合的,单箭头的实线表示。

在图 4 中,继承关系由每个超类的独立的线画出,这是在IBM Rational
罗斯和IBM Rational
XDE中动用的方法。但是,有一种名叫 树标记的预备形式可以画出继承关系。当存在多少个或更多子类时,如图
4 中所示,除了延续线象树枝一样混在共同外,你可以选择树形记号。图 5
是重绘的与图 4 一样的后续,不过本次使用了树形记号。

图片 5

图 5: 一个使用树形记号的继续实例

抽象类及操作 
密切的读者会专注到,在图 4 和 图5
中的图中,类名BankAccount和withdrawal操作使用斜体。这象征,BankAccount
类是一个抽象类,而withdrawal方法是空虚的操作。换句话说,BankAccount
类使用withdrawal规定抽象操作,并且CheckingAccount 和 SavingsAccount
多少个子类都各自地推行它们各自版本的操作。

不过,超类(父类)不自然即使抽象类。标准类作为超类是例行的。

关联 
当您系统建模时,特定的对象间将会互相关系,而且这多少个关乎本身需要被清楚地建模。有五种关系。在这一有些中,我将会谈论它们中的两个– 双向的关联和单向的关系,而且自己将会在Beyond the
basics
部分琢磨剩下的二种关系类型。请小心,关于什么时候该采用每类别型涉及的详细探讨,不属于本文的限制。相反的,我将会把重点集中在每种关系的用途,并表明如何在类图上画出涉及。

双向(标准)的关联 
涉及是三个类间的衔接。关联总是被假定是双向的;这代表,五个类互相了然它们间的互换,除非你限定一些任何类别的涉嫌。回顾一下Flight
的例证,图 6 展现了在Flight类和Plane类之间的一个正式项目的关联。

图片 6

图 6:在一个Flight类和Plane类之间的双向关联的实例

一个双向关联用四个类间的实线表示。在线的任一端,你放置一个角色名和多重值。图
6
显示Flight与一个特定的Plane相关联,而且Flight类知道这个关系。因为角色名以Plane类表示,所以Plane承担关联中的“assignedPlane”角色。紧接于Plane类前面的多重值描述0…1代表,当一个Flight实体存在时,可以有一个或尚未Plane与之提到(也就是,Plane可能还一直不被分配)。图
6
也呈现Plane知道它与Flight类的涉及。在这么些关系中,Flight承担“assignedFlights”角色;图
6
的图告诉我们,Plane实体可以不与flight关联(例如,它是一架全新的飞机)或与没有上限的flight(例如,一架已经服役5年的飞机)关联。

出于对那一个在关乎尾部可能出现的多重值描述感到困惑,下边的表3列出了一部分多重值及它们含义的例子。

表 3: 多重值和它们的代表

或者的多重值描述

表示

含义

0..1

0个或1个

1

只能1个

0..*

0个或三个

*

0个或两个

1..*

1个或我个

3

只能3个

0..5

0到5个

5..15

5到15个

单向关系 
在一个单向关系中,四个类是相关的,但是唯有一个类知道这种关联的留存。图 7
显示单向关系的透支财务报告的一个实例。

图片 7

图 7: 单向关系一个实例:OverdrawnAccountsReport 类 BankAccount 类,而
BankAccount 类则对关乎一无所知。

一个单向的涉嫌,表示为一条带有指向已知类的开放箭头(不停歇的箭头或三角形,用于标志继承)的实线。如同标准提到,单向关系包括一个角色名和一个多重值描述,不过与标准的双向关联不同的时,单向关系只含有已知类的角色名和多重值描述。在图
7 中的例子中,OverdrawnAccountsReport 知道 BankAccount 类,而且知道
BankAccount
类扮演“overdrawnAccounts”的角色。然则,和正规提到不同,BankAccount
类并不知道它与 OverdrawnAccountsReport
相关联。 2

软件包 
不可避免,如若您正在为一个大的体系或大的政工领域建模,在你的模型军长会有广大两样的分类器。管理所有的类将是一件令人生畏的任务;所以,UML
提供一个誉为 软件包的团社团元素。软件包使建模者可以社团模型分类器到名字空间中,那有些象文件系统中的文件夹。把一个连串分为多少个软件包使系统成为容易精晓,尤其是在各样软件包都表现系统的一个一定部分时。 3

在图中留存二种模式表示软件包。并从未规则要求选择哪一类标志,除了用你个人的判定:哪一种更便宜阅读你画的类图。二种艺术都是由一个较小的长方形(用于固定)嵌套在一个大的长方形中起先的,如图
8 所示。可是建模者必须控制包的积极分子如何表示,如下:

  • 假若建模者决定在大长方形中体现软件包的成员,则有着的那多少个成员 4 亟需被停放在长方形里面。其余,所有软件包的名字需要放在软件包的较小长方形之内(如图
    8 的来得)。

  • 尽管建模者决定在大的长方形之外突显软件包成员,则拥有将会在图上突显的积极分子都亟需被放到长方形之外。为了突显属于软件包的分类器属于,从各种分类器画一条线到个中有加号的圆圆,那个圆周粘附在软件包之上(图9)。

图片 8

图 8:在软件包的长方形内呈现软件包成员的软件包元素例子

图片 9

图 9:一个经过连接线表现软件包成员的软件包例子

叩问基础首要性

在 UML 2
中,精晓类图的底子更为首要。这是因为类图为有着的其他协会图提供基本的构建块。如组件或对象图(仅仅是举了些例子)。


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超过基础

到此结束,我曾经介绍了类图的基本功,可是请继续往下读!在下边的部分中,我将会指导您到您会选择的类图的更着重的下面。这些包括UML
2 正式中的接口,此外的两种关系类型,可见性和此外补给。

接口 
在本文的前方,我提议您以类来考虑分类器。事实上,分类器是一个一发相似的概念,它包括数据类型和接口。

至于什么日期、以及哪些连忙地在系统结构图中使用数据类型和接口的完好研商,不在本文的探究范围以内。既然这样,我干什么要在此地提及数据类型和接口呢?你恐怕想在结构图上效仿那些分类器类型,在这多少个时候,使用科学的标志来代表,或者至少知道这多少个分类器类型是根本的。不得法地绘制这些分类器,很有可能将使你的结构图读者觉得混乱,未来的体系将无法适应需求。

一个类和一个接口不同:一个类可以有它造型的实事求是实例,可是一个接口必须至少有一个类来兑现它。在
UML 2
中,一个接口被认为是类建模元素的特殊化。因而,接口就象类这样绘制,可是长方形的顶部区域也有文件“interface”,如图
10
所示。 5

图片 10

图 10:Professor类和Student类实现Person接口的类图实例

在图 10
中显得的图中,Professor和Student类都落实了Person的接口,但并不从它继续。我们知道这或多或少是出于下边五个原因:1)
Person对象作为接口被定义 —
它在对象的名字区域中有“interface”文本,而且我们看来由于Professor和Student对象按照画类对象的条条框框(在它们的名字区域中从不额外的分类器文本)标示,所以它们是 目的。
2) 我们精通继承在此处没有被出示,因为与带箭头的线是点线而不是实线。如图
10
所示,一条带有闭合的单向箭头的 线意味着实现(或执行);正如我们在图
4 中所见到的,一条带有闭合单向箭头的线意味着继续。

更多的关系 
在上头,我谈谈了双向关联和单向关系。现在,我将会介绍剩下的三连串型的关系。

关联类 
在关乎建模中,存在部分状态下,你需要包括另外类,因为它蕴含了有关关联的有价值的音信。对于这种情景,你会采纳 关联类 来绑定你的中央关系。关联类和一般类一样表示。不同的是,主类和关联类之间用一条相交的点线连接。图
11 显示一个航空工业实例的关系类。

图片 11

图 11:增添关联类 MileageCredit

在图 11 中显得的类图中,在Flight类和 FrequentFlyer
类之间的涉嫌,发生了号称
MileageCredit的涉及类。这表示当Flight类的一个实例关联到 FrequentFlyer
类的一个实例时,将会生出 MileageCredit 类的一个实例。

聚合 
聚集是一种专门类型的关联,用于描述“总体到有的”的关系。在核心的汇聚关系中, 部分类 的生命周期独立于 整体类 的生命周期。

举例来说,我们可以想像, 是一个完完全全实体,而 车轮 轮胎是整辆车的一有的。轮胎可以在安置到车时的前多少个礼拜被打造,并放置于仓库中。在那个实例中,Wheel类实例清楚地单独地Car类实例而留存。不过,有些情形下, 部分 类的生命周期并  独立于 整体 类的生命周期

这叫做合成聚合。举例来说,考虑公司与机构的关联。 店家和单位 都建模成类,在店堂存在在此之前,部门不可能存在。这里Department类的实例倚重于Company类的实例而存在。

让我们更进一步探讨基本聚合和烧结聚合。

主干聚合 
有汇集关系的关系提议,某个类是此外某个类的一部分。在一个聚集关系中,子类实例可以比父类存在更长的年华。为了展现一个聚众关系,你画一条从父类到有的类的实线,并在父类的涉嫌末端画一个未填充棱形。图
12 展现车和轮胎间的成团关系的事例。

图片 12

图 12: 一个晤面关联的例证

构成聚合 
整合聚合关系是汇集关系的另一种样式,不过子类实例的生命周期依赖于父类实例的生命周期。在图13中,展现了Company类和Department类之间的结合关系,注意组合关系如聚合关系一致绘制,不过本次菱形是被填充的。

图片 13

图 13: 一个整合关系的例子

在图 13
中的关系建模中,一个Company类实例至少总有一个Department类实例。因为涉及是整合关系,当Company实例被移除/销毁时,Department实例也将电动地被移除/销毁。组合聚合的另一个重点职能是部分类只可以与父类的实例相关(举例来说,我们例子中的Company类)。

反射关联 
当今大家早已啄磨了富有的涉嫌类型。就如您恐怕注意到的,大家的享有例子已经显得了六个不同类之间的关联。但是,类也可以动用反射关联与它自己相关联。最先,这或许没有意思,不过切记,类是空洞的。图
14 显示一个Employee类怎么样通过manager /
manages角色与它自己有关。当一个类关联到它自身时,这并不代表类的实例与它本身有关,而是类的一个实例与类的另一个实例相关。

图片 14

图 14:一个反光关联关系的实例

图 14
描绘的关联表达一个Employee实例可能是其余一个Employee实例的经纪。可是,因为“manages”的涉嫌角色有
0..*的多重性描述;一个雇员可能不受任何其他雇员管理。

可见性 
在面向对象的筹划中,存在属性及操作可见性的标记。UML
识别四体系型的可见性:public,protected,private及package。

UML
规范并不要求性能及操作可见性必须出示在类图上,不过它要求为每个属性及操作定义可见性。为了在类图上的来得可见性,放置可见性标志于属性或操作的名字此前。即便UML 指定四种可见性类型,不过其实的编程语言可能扩充额外的可见性,或不帮忙UML 定义的可见性。表4显示了 UML 帮忙的可见性类型的不比标志。

表 4:UML 襄助的可见性类型的讲明

标志 可见性类型
+ Public
# Protected
Private
~ Package

今昔,让咱们看一个类,以证实属性及操作的可见性类型。在图 15
中,所有的性能及操作都是public,除了 updateBalance 操作。updateBalance
操作是protected。

图片 15

图 15:一个 BankAccount 类表明它的属性及操作的可见性


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UML
2 补充

既是大家已经覆盖了根基和高档核心,我们将覆盖一些由UML 1.
x扩大的类图的新标志。

实例 
当一个系统结构建模时,彰显例子类实例有时候是实惠的。为了那种社团建模,UML
2
提供 实例规范 元素,它显得在系统中行使例子(或具体)实例的值得注意的消息。

实例的号子和类一样,不过代表顶端区域中仅局部类名,它的名字是透过拼接的:

Instance Name : Class Name

举例来说来说:

Donald : Person

因为显示实例的目的是映现值得注意的或有关的音讯,没必要在你的模型中包含全部实体性质及操作。相反地,仅仅呈现感兴趣的特性及其值是截然适用的。如图16所描述。

图片 16

图 16:Plane类的一个实例例子(只呈现感兴趣的属性值)

不过,仅仅呈现一些实例而从未它们的涉及不太实用;由此,UML 2
也同目的在于实体层的关联/关联建模。绘制关联与一般的类关系的条条框框平等,除了在建模关联时有一个增大的渴求。附加的限量是,关联关系必须与类图的关联相平等,而且事关的角色名字也不可以不与类图相平等。它的一个例子突显于图
17 中。在这个事例中,实例是图 6 中类图的例证实例。

图片 17

图 17:图 6 中用实例代替类的例证

图 17
有Flight类的二个实例,因为类图提议了在Plane类和Flight类之间的涉嫌是 0或多。因而,我们的例证给出了两个与NX0337
Plane实例相关的Flight实例。

角色 
建模类的实例有时比期望的尤为详细。有时,你或许只是想要在一个较多的貌似层次做类关系的模子。在这种状态下,你应有使用 角色 记号。角色记号类似于实例记号。为了树立类的角色模型,你画一个方格,并在中间放置类的角色名及类名,作为实体记号,但是在这状态你不能够加下划线。图
18 展现一个由图 14 中图描述的雇员类扮演的角色实例。在图 18
中,大家能够认为,就算雇员类与它本身有关,关系实在是关于雇员之间扮演主任及团伙成员的角色。

图片 18

图 18:一个类图展现图14中扮演不同角色的类

只顾,你无法在纯粹类图中做类角色的建模,虽然图
18显得你可以如此做。为了采纳角色记号,你将会需要动用下边钻探的内部结构记号。

里面的结构 
UML 2
结构图的更有效的服从之一是新的内部结构记号。它同意你显示一个类或此外的一个分类器如何在里头整合。那在
UML 1. x
中是不能的,因为记号限制你只可以呈现一个类所兼有的会师关系。现在,在 UML
2 中,内部的协会记号让您更精通地出示类的逐条部分怎么样保持关系。

让大家看一个实例。在图 18
中我们有一个类图以表现一个Plane类咋样由六个引擎和五个控制软件对象组成。从这多少个图中省略的事物是体现关于飞机部件如何被装配的有些音信。从图
18
的图,你不能表达,是各类控制软件对象说了算五个引擎,如故一个控制软件对象说了算多少个引擎,而另一个决定一个发动机。

图片 19

图 19: 只彰显对象之间关系的类图

绘制类的内在结构将会立异这种情景。最先时,你通过用二个区域画一个方格。最上端的区域包含类名字,而较低的区域包含类的内部结构,显示在它们父类中负责不同角色的部分类,角色中的每个部分类也关系到此外类。图
19 来得了Plane类的内部结构;注意内部结构怎么着澄清混乱性。

图片 20

图 20:Plane类的内部结构例子。

在图 20 中Plane有五个ControlSoftware 对象,而且每个控制二个引擎。在图左侧上的
ControlSoftware(control1)控制引擎 1 和 2 。在图左侧的
ControlSoftware(control2)控制引擎 3 和 4 。 

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