设计模式系列(2)：图文并茂详解UML类图

什么是UML？

UML（Unified Modeling Language，统一建模语言），是一种用于软件系统分析和设计的语言工具，用于帮助软件开发人员进行思考和记录思路的结果

UML本身是一套符号的规定，通过这些符号，来描述软件模型中各个元素之间的关系；比如类、接口、实现、泛化、依赖、组合、聚合等

UML图的目的

上面有介绍，UML是一种语音，语言的核心作用就是用来交流；不过他交流的方式并不是以传统意义上的说进行的，而是以图形加文字的方式进行；其最终的目的就是将真实的系统给抽象，然后以图文可视化的方式表达出来，使软件设计人员沟通更简明，进一步缩短了设计时间，减少开发成本。

这里的还有另外一个主要的目的，为了后续设计模式的过程中，结合UML类图，能更好的理解。

UML的分类

用例图
静态结构图
- 类图
- 对象图
- 包图
- 组件图
- 部署图
动态行为图
- 时序图
- 协作图
- 交互图
- 状态图
- 活动图

说明：

类图是描述类与类之间的关系，是UML图中最核心的部分；后续的设计模式讲解，也主要是通过类图来协助我们理解。那么这里也就主要讲解类图的部分了。

类图常用标识符

实体

简单的类图示例

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public class User {
    // 用户id
    private Integer id;
    // 用户名
    public String name;
    // 地址
    protected String addr;
    
    // 设置id
    public void setId(Integer id) {
        this.id = id;
    }
    // 获取用户名
    public String getName() {
        return name;
    }
    // 获取地址
    public String getAddr() {
        return addr;
    }
}

类图

第一层：类名

最、（private）#

中间为属性名称

右边为属性的类型

第三层：方法结构和属性类似

关系

泛化（继承）

泛化关系又称之为继承关系（Generalization），用来描述类与类之间的父子关系；父类又称之为基类，子类称之为派生类；

父类主要用来描述了一类事物的公有属性或行为;

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，还允许包括额外的信息。

例如：不管什么材质的门，都具备开门或关门的行为；否则，就不能称之为门了；所以他的材质和开关门的行为就可以定义为父类，其他所有的门都将继承自这个基类；

继承关系符

类图

代码实现

父类

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public class Door {
    // 材质
    public String material;

    // 开门
    public void open(){
        System.out.println(material "门打开了");
    }
    // 关门
    public  void close(){
        System.out.println(material "门关上了");
    }
}

木门

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public class WoodenDoor extends Door{
    public WoodenDoor(){
        this.material = "木制";
    }
}

玻璃门

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public class GlassDoor extends Door{
    public GlassDoor(){
        this.material = "玻璃";
    }
}

测试

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public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Door woodenDoor = new WoodenDoor();
        woodenDoor.open();
        woodenDoor.close();
        Door glassDoor = new GlassDoor();
        glassDoor.open();
        glassDoor.close();
    }
}

运行结果

实现（Realization）

用来表达类与接口之间的关系；

接口是一个方法的集合，在实现关系中，实现类需要实现接口中定义的所有方法；

接口主要用来定义一类对象中，部分拥有的行为；

例如：所有的门都拥有开关门的行为，但是并不是所有的门都有门铃的行为，对于这种不是所有对象都有用的行为，我们就可以将其定义为接口；对象想拥有该行为，就实现对于的接口；

延续上一个示例，假定木门有门铃，玻璃门没有门铃，实现如下：

实现关系符

类图

代码示例

父类 public class Door { // 材质 public String material; // 开门 public void open(){ System.out.println(material "门打开了"); } // 关门 public void close(){ System.out.println(material "门关上了"); } }
木门 public class WoodenDoor extends Door implements DoorBell{ public WoodenDoor(){ this.material = "木制"; } public void bell() { System.out.println(material "门的门铃响了：咚咚咚..."); } }
测试代码 public class Test { public static void main(String[] args) { Door woodenDoor = new WoodenDoor(); woodenDoor.open(); woodenDoor.close(); Door glassDoor = new GlassDoor(); glassDoor.open(); glassDoor.close(); // 判断有没有实现门铃的接口 if(woodenDoor instanceof DoorBell){ // 实现了说明具备门铃的功能然后就按门铃 ((DoorBell) woodenDoor).bell(); } // 同上 if(glassDoor instanceof DoorBell){ ((DoorBell) glassDoor).bell(); } } } 测试结果