2.1.1. 静态图与动态图¶

静态图强调系统的静态结构，即系统中对象的属性、方法和关系。静态视图包括：

• 类图

• 部署图

在本课程中，我们主要关注类图。

动态图强调系统的动态行为，即系统的状态或模式，以及对象之间的协作。动态视图 包括：

• 顺序图

• 状态图

• 用例图

2.1.2. 类图¶

类图 (class diagram) 是最常见的一类图。它描述系统中对象的类型，以及这些 对象之间存在哪几种静态关系。

在 UML 中，类表示为一个含有一层或多层水平分栏的矩形。按照惯例，类名以大写 字母开头。另一个惯例是：如果类是 AbstractClass 这样的抽象类，就把类名写成 斜体。顶部分栏存放类名，类名是类图中唯一必需的字段。矩形中间的分栏存放类的 属性列表，底部分栏存放方法列表。

属性和方法的可见性用位于类成员前面的单个字符来表示。静态成员则通过在成员名 下方加下划线来表示。UML 中静态成员的术语是 分类符成员 (classifier members)。

UML 中属性的语法是： visibility name : type = defaultValue

类图使用不同的记法标准来表示类的继承、类的组合以及其他关联关系。

继承关系

在 UML 中，继承关系被称为 泛化 (generalization)。

继承画成一条空心箭头，从子类指向父类 (superclass)。父类被视为子类的一种 泛化 (generalization)，所以箭头指向父类是合理的。箭头想表达的意思是：子类 IS A 父类的一种类型。

在示例图中，有两个类继承自更一般的父类。规范并未明确要求必须把指向父类的线 合并为一组。一些 UML 绘图工具会把每条继承线画成一条独立的直线连到父类，这对 关系的含义没有任何影响。把关系画成一条合并的线，并不意味着这两个子类除了共享 一个共同祖先之外，还存在任何相互依赖。

实现关系

实现 (realization) 是两个模型元素之间的关系：其中一个模型元素（客户）实现 （执行）另一个模型元素（供应者）所指定的行为。

UML 中实现的图形表示是：在虚线（或多条线组成的线树）靠接口的一端画一个空心 三角形，这条虚线把接口连接到一个或多个实现者。而在把接口连接到其使用者的虚线 的接口一端，则使用普通箭头。

实现是类、接口、组件和包之间的关系，它把客户元素与供应者元素连接起来。类与 接口之间、组件与接口之间的实现关系表明：该类实现了该接口所提供的操作。

在本课程中，我们主要关注类之间的关系。注意 Person 类顶部新增的内容： <<interface>> 。尖括号定义的是一个 构造型 (stereotype)。构造型允许 UML 建模者扩展模型元素的词汇，或者更具体地说明某个模型元素的角色或用途。 在这里，构造型 <<interface>> 告诉我们：这并非一个普通的类，而是一个定义 了 接口 (interface) 的类。

请注意 泛化 (Generalization) 关系与 实现 (Realization) 关系之间的 相似之处。 泛化 建模的总是类之间的 继承 关系； 实现 建模的总是类 之间的 接口实现 关系。

关联

关联表示两个类之间的关系。两个类之间的关联用一条连接这两个类的线来表示。 关联意味着一个类使用了另一个类的属性或方法。如果线上没有箭头，就认为该关联 是双向的，也就是说，两个类都保存着关于对方类的信息。单向关联则用一个从持有者 对象指向被持有对象的箭头来表示。

关联是各类关系中最不特化的一种。当两个类各自拥有自己的生命周期、彼此独立时， 就使用关联。例如，两个类之所以相关，可能只是因为其中一个类（或两个都）把对方 作为某个方法的参数传入。

public class Author {
 
  public void write(Book b) { 
    // do something with the Book
  }
}

多重性

关联具有多重性 (multiplicity)，有时也称基数 (cardinality)，它表示在一个给定 的关系中，每个类的对象可以合法参与的个数。多重性用 n..m 记法表示，写在 关联线一端的附近，紧靠我们想展示其在关联中多重性的那个类。

这里 n 表示可能参与该关联的类实例的最小个数， m 表示这类实例的最大 个数。若 n = m ，则只显示 n 值。可选关系通过把最小个数写成 0 来 表示。通配符 * 用来表示 零个或多个 这一概念。

多重性取值示例

基数与强制性	多重性取值
一对一且强制 1
一对一且可选 0..1
一对多且强制 1..*
一对多且可选 *
下界为 l 且上界为 u l..u
下界为 l 且无上界 l..*

聚合

如果一个关联表达的信息是：一个对象是另一个对象的一部分，但二者的生命周期相互 独立（它们可以独立存在），那么这种关系就称为聚合 (aggregation)。

例如，一所大学拥有多个院系（如化学系），每个院系又有若干名教授。如果大学关闭 了，院系将不复存在，但这些院系里的教授们会继续存在。因此，可以把大学看作院系 的组合 (composition)，而院系则是教授的聚合 (aggregation)。此外，一名教授可以 任职于多个院系，但一个院系不可能属于不止一所大学。例如：

public class Department {
 
  private Professor prof;
 
  public void setProf(Professor prof) { 
    this.prof = prof; 
  }
}

组合

组合比聚合更加特化。与聚合一样，也是一个类 拥有 另一个类的一个实例，但 子类实例的生命周期依赖于父类实例的生命周期。换言之，父类消亡，子类也随之 消亡。

一个例子是 Car 和 Engine 两个类。创建一辆 Car 时，它会自带一台 Engine。 Engine 只有在 Car 存在的期间才能存在。此外，Engine 只为包含它的那辆 Car 服务—其他任何汽车都不能使用这台发动机。Car 被销毁时，Engine 也随之 销毁。例如：

public class Car {
 
  private Engine mopar = new Engine();
 
}


// an alternative method using constructor initialization 
public class Car {
 
  private Engine mopar;
 
  public Car() {
    mopar = new Engine();
  } 
}


// another alternative using lazy initialization
public class Car {
 
  private Engine mopar;
 
  public void buildEngine() {
    if (null == mopar) {
      mopar = new Engine();
    }
    mopar.doSomething();
  }
}

依赖关系

当对一个类的引用作为方法参数传入另一个类时，就表示为依赖 (dependency)。 例如，Book 类的一个实例被传给 Customer 类的一个方法：

public class Customer {
    
  public void purchase(Book b) {}
}

Customer 类需要 Book 类才能工作，但并不拥有它。purchase 方法的调用者 必须提供一个 Book 。

更多示例图和解释可以在 uml-diagrams.org 上查看。