UML–类详解

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

基础

如先前所涉嫌的,类图的目的是呈现建模系统的品类。在大部分的 UML
模型中这一个体系包括:

  • 接口

  • 数据类型

  • 组件

UML
为这个项目起了一个专程的名字:“分类器”。平日地,你可以把分类器当做类,但在技术上,分类器是更加宽泛的术语,它仍然引用下面的此外三类别型为好。

类名

类的 UML 表示是一个长方形,垂直地分成六个区,如图 1
所示。顶部区域突显类的名字。中间的区域列出类的习性。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,你必须要有下面的区域,下边的二个区域是可拔取的(当图描述仅仅用于呈现分类器间事关的高层细节时,下面的两个区域是不必要的)。图
1 来得一个航路班机怎样作为 UML
类建模。正如我辈所能见到的,名字是 Flight,我们得以在中游区域看到Flight类的3个属性:flightNumber,departure提姆(Tim)e

flightDuration。在底部区域中我们得以见见Flight类有多少个操作:delayFlight
和 getArrival提姆(Tim)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特性。属性节是可采纳的,如果一用它,就隐含类的列表显示的各样属性。该线用如下格式:

name : attribute type
flightNumber : Integer

接轨我们的Flight类的事例,我们可以使用性质类型信息来讲述类的属性,如表 1
所示。

表 1:具有关联类型的Flight类的性质名字

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

在事情类图中,属性类型一般与单位符合,那对于图的可能读者是有含义的(例如,分钟,美金,等等)。然则,用于转移代码的类图,要求类的属性类型必须界定在由程序语言提供的类型之中,或带有于在系统中贯彻的、模型的项目之中。

在类图上展现所有默认值的特定属性,有时是行之有效的(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始值)。UML
规范允许在属性列表节中,通过行使如下的标志作为默认值的标识:

name : attribute type = default value

比方来说:

balance : Dollars = 0

来得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的连串,它的默认值为0。

图片 2

图 2:呈现默认为0欧元的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个(最低的)区域中,它也是可采取的。和总体性一样,类的操作以列表格式突显,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

上边的表 2 中Flight类操作的炫耀。

表 2:从图 2 炫耀的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。但是,delayFlight
操作没有再次来到值。 1 当一个操作有参数时,参数被放在操作的括号内;每个参数都利用这样的格式:“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,你或许应用一个可挑选的指示器,以突显参数到操作的输入参数、或输出参数。那么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,除非将使用一种早期的次序编程语言,如Fortran
,这一个指示器可能会具备援救,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

在面向对象的筹划中一个这么些重大的定义,继承,指的是一个类(子类)继承其余的一个类(超类)的如出一辙效能,并扩展它和谐的新效率(一个非技术性的比喻,想象我连续了自己婶婶的相似的音乐力量,不过在自家的家里,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(要持续行为的类)拉出一条闭合的,单键头(或三角形)的实线指向超类。考虑银行账户的档次:图
4 呈现 CheckingAccount 和 SavingsAccount 类咋样从 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门的线画出,这是在IBM Rational
罗丝(Rose)和IBM Rational
XDE中利用的法子。然则,有一种名叫 树标记的预备格局可以画出继承关系。当存在五个或更多子类时,如图
4 中所示,除了延续线象树枝一样混在一块外,你可以采取树形记号。图 5
是重绘的与图 4 一样的继续,但是这一次运用了树形记号。

图片 5

图 5: 一个采纳树形记号的继承实例

抽象类及操作 
密切的读者会注意到,在图 4 和 图5
中的图中,类名BankAccount和withdrawal操作使用斜体。这表示,BankAccount
类是一个抽象类,而withdrawal方法是空洞的操作。换句话说,BankAccount
类使用withdrawal规定抽象操作,并且CheckingAccount 和 SavingsAccount
多少个子类都分别地履行它们分别版本的操作。

可是,超类(父类)不肯定假如抽象类。标准类作为超类是常规的。

关联 
当你系统建模时,特定的目的间将会互相关系,而且这么些涉嫌本身需要被清晰地建模。有五种关系。在这一部分中,我将会谈论它们中的五个– 双向的关系和单向的关系,而且我将会在Beyond the
basics
一部分研究剩下的两种关系类型。请留心,关于什么时候该利用每类别型涉及的详尽探究,不属于本文的界定。相反的,我将会把重点集中在每种关系的用途,并表达什么在类图上画出涉及。

双向(标准)的关联 
涉嫌是多少个类间的连接。关联总是被假定是双向的;这表示,六个类互相精通它们间的关联,除非您限定一些任何门类的涉嫌。回顾一下Flight
的例证,图 6 展现了在Flight类和Plane类之间的一个标准项目的关联。

图片 6

图 6:在一个Flight类和Plane类之间的双向关联的实例

一个双向关联用五个类间的实线表示。在线的任一端,你放置一个角色名和多重值。图
6
展现Flight与一个特定的Plane相关联,而且Flight类知道这些关系。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意味,当一个Flight实体存在时,可以有一个或从不Plane与之提到(也就是,Plane可能还不曾被分配)。图
6
也出示Plane知道它与Flight类的涉及。在这么些涉及中,Flight承担“assignedFlights”角色;图
6
的图告诉大家,Plane实体可以不与flight关联(例如,它是一架全新的飞行器)或与从不上限的flight(例如,一架已经当兵5年的飞行器)关联。

由于对这个在关系尾部可能出现的多重值描述感到纳闷,下面的表3列出了一些多重值及它们含义的事例。

表 3: 多重值和它们的表示

莫不的多重值描述

表示

含义

0..1

0个或1个

1

只能1个

0..*

0个或两个

*

0个或五个

1..*

1个或自己个

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,多少个类是相关的,然而只有一个类知道这种关系的存在。图 7
展现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 类则对关联一无所知。

一个一方面的关联,表示为一条带有指向已知类的怒放箭头(不关门的箭头或三角形,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,不过与专业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。不过,和专业提到不同,BankAccount
类并不知道它与 OverdrawnAccountsReport
相关联。 2

软件包 
不可避免,假如您正在为一个大的系统或大的业务领域建模,在您的模子上将会有许多不比的分类器。管理所有的类将是一件令人生畏的天职;所以,UML
提供一个名为 软件包的团队元素。软件包使建模者可以协会模型分类器到名字空间中,这有些象文件系统中的文件夹。把一个系列分为四个软件包使系统成为容易了解,尤其是在每个软件包都表现系统的一个特定部分时。 3

在图中设有二种方法表示软件包。并没有规则要求运用哪个种类标志,除了用你个人的论断:哪一类更便宜阅读你画的类图。两种形式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初露的,如图
8 所示。可是建模者必须决定包的成员咋样表示,如下:

  • 如果建模者决定在大长方形中显得软件包的分子,则怀有的这多少个成员 4 亟需被停放在长方形里面。此外,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 的显得)。

  • 一旦建模者决定在大的长方形之外显示软件包成员,则装有将会在图上呈现的积极分子都亟待被停放长方形之外。为了显示属于软件包的分类器属于,从各种分类器画一条线到中间有加号的圆圆,这多少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展现软件包成员的软件包元素例子

图片 9

图 9:一个通过连接线表现软件包成员的软件包例子

询问基础重要性

在 UML 2
中,掌握类图的功底更为首要。这是因为类图为有着的别样社团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

到此停止,我早就介绍了类图的基本功,不过请继续往下读!在下面的部分中,我将会指点您到您会拔取的类图的更紧要的地点。那些概括UML
2 正经中的接口,其余的两种关系类型,可见性和任何补给。

接口 
在本文的前头,我提议你以类来设想分类器。事实上,分类器是一个尤其相似的定义,它概括数据类型和接口。

至于什么日期、以及哪些神速地在系统结构图中利用数据类型和接口的总体研讨,不在本文的商量范围以内。既然这样,我为何要在这边提及数据类型和接口呢?你可能想在结构图上效仿那些分类器类型,在这多少个时候,使用科学的标记来表示,或者至少知道那个分类器类型是重要的。不得法地绘制这多少个分类器,很有可能将使你的布局图读者感到混乱,将来的系统将不可以适应需求。

一个类和一个接口不同:一个类可以有它造型的真实性实例,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。由此,接口就象类这样绘制,然则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。大家清楚这或多或少是出于上边四个原因:1)
Person对象作为接口被定义 —
它在目标的名字区域中有“interface”文本,而且我们见到由于Professor和Student对象依据画类对象的平整(在它们的名字区域中绝非额外的分类器文本)标示,所以它们是 目标。
2) 我们理解继承在此地没有被显示,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(或实施);正如大家在图
4 中所见到的,一条带有闭合单向箭头的线意味着继续。

更多的涉及 
在地点,我谈谈了双向关联和单向关系。现在,我将会介绍剩下的三体系型的涉及。

关联类 
在关系建模中,存在一些景色下,你需要包括此外类,因为它含有了有关关联的有价值的信息。对于这种情形,你会采取 关联类 来绑定你的骨干关系。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 展现一个航空工业实例的关系类。

图片 11

图 11:扩展关联类 MileageCredit

在图 11 中显得的类图中,在Flight类和 FrequentFlyer
类之间的涉嫌,爆发了号称
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,将会发出 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。在大旨的聚众关系中, 部分类 的生命周期独立于 整体类 的生命周期。

举例来说,我们得以想像, 是一个完完全全实体,而 车轮 轮胎是整辆车的一有的。轮胎可以在安顿到车时的前多少个礼拜被制作,并放置于仓库中。在这些实例中,Wheel类实例清楚地单独地Car类实例而存在。但是,有些境况下, 部分 类的生命周期并  独立于 整体 类的生命周期

这称为合成聚合。举例来说,考虑公司与单位的关系。 公司和机关 都建模成类,在信用社存在往日,部门不可能存在。这里Department类的实例依赖于Company类的实例而留存。

让大家更进一步探索基本聚合和整合聚合。

骨干聚合 
有成团关系的涉嫌指出,某个类是此外某个类的一有些。在一个集结关系中,子类实例可以比父类存在更长的时辰。为了显示一个成团关系,你画一条从父类到一些类的实线,并在父类的涉及末端画一个未填充棱形。图
12 呈现车和轮胎间的会见关系的例子。

图片 12

图 12: 一个汇集关联的例子

整合聚合 
组合聚合关系是聚众关系的另一种样式,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,显示了Company类和Department类之间的三结合关系,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: 一个组合关系的事例

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。因为涉及是组成关系,当Company实例被移除/销毁时,Department实例也将活动地被移除/销毁。组合聚合的另一个首要意义是局部类只可以与父类的实例相关(举例来说,大家例子中的Company类)。

反射关联 
当今大家曾经商讨了富有的关系类型。就如你恐怕注意到的,我们的持有例子已经彰显了多少个不同类之间的涉及。不过,类也可以应用反射关联与它自身相关联。起始,这恐怕没有意思,然而切记,类是空虚的。图
14 展现一个Employee类如何通过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实例可能是此外一个Employee实例的经纪。不过,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此外雇员管理。

可见性 
在面向对象的计划性中,存在属性及操作可见性的号子。UML
识别四种档次的可见性: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,然则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。即使UML 指定四种可见性类型,可是其实的编程语言可能扩张额外的可见性,或不援助UML 定义的可见性。表4呈现了 UML 帮助的可见性类型的两样标志。

表 4:UML 匡助的可见性类型的标志

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

近日,让我们看一个类,以证实属性及操作的可见性类型。在图 15
中,所有的属性及操作都是public,除了 updateBalance 操作。updateBalance
操作是protected。

图片 15

图 15:一个 BankAccount 类表达它的特性及操作的可见性


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UML
2 补充

既然如此我们已经覆盖了根基和高等主题,大家将覆盖一些由UML 1.
x充实的类图的新标志。

实例 
当一个系统结构建模时,彰显例子类实例有时候是可行的。为了那种布局建模,UML
2
提供 实例规范 元素,它显得在系统中应用例子(或具体)实例的值得注意的音讯。

实例的符号和类一样,可是代表顶端区域中仅部分类名,它的名字是透过拼接的:

Instance Name : Class Name

举例来说来说:

Donald : Person

因为体现实例的指标是展现值得注意的或有关的信息,没必要在你的模型中蕴含全部实体性质及操作。相反地,仅仅显示感兴趣的习性及其值是全然适用的。如图16所描述。

图片 16

图 16:Plane类的一个实例例子(只显示感兴趣的属性值)

然而,仅仅显示有些实例而从不它们的涉及不太实用;由此,UML 2
也同目的在于实体层的关系/关联建模。绘制关联与一般的类关系的平整平等,除了在建模关联时有一个外加的要求。附加的限制是,关联关系必须与类图的关系相平等,而且涉嫌的角色名字也不可以不与类图相平等。它的一个事例呈现于图
17 中。在那个例子中,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,因为类图提出了在Plane类和Flight类之间的涉及是 0或多。由此,我们的例证给出了五个与NX0337
Plane实例相关的Flight实例。

角色 
建模类的实例有时比期望的愈加详细。有时,你恐怕只是想要在一个较多的相似层次做类关系的模子。在这种情况下,你应该运用 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,并在其中放置类的角色名及类名,作为实体记号,然而在这状态你不可以加下划线。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,我们得以认为,尽管雇员类与它自己有关,关系真正是关于雇员之间扮演主管及团体成员的角色。

图片 18

图 18:一个类图展现图14中扮演不同角色的类

瞩目,你不可以在纯粹类图中做类角色的建模,尽管图
18来得你可以这样做。为了接纳角色记号,你将会需要动用上面研商的内部结构记号。

里面的组织 
UML 2
结构图的更使得的机能之一是新的内部结构记号。它同意你显得一个类或此外的一个分类器如何在里边整合。这在
UML 1. x
中是不容许的,因为记号限制你只好突显一个类所具备的集合关系。现在,在 UML
2 中,内部的结构记号让您更明白地出示类的各类部分咋样保持关系。

让我们看一个实例。在图 18
中我们有一个类图以突显一个Plane类怎么着由三个引擎和五个控制软件对象组成。从这些图中省略的东西是显示关于飞机部件如何被装配的部分音讯。从图
18
的图,你不可能表达,是各样控制软件对象说了算多少个引擎,依旧一个控制软件对象说了算五个引擎,而另一个说了算一个发动机。

图片 19

图 19: 只显示对象期间涉及的类图

绘制类的内在结构将会改革这种情景。开端时,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,显示在它们父类中顶住不同角色的部分类,角色中的每个部分类也涉及到其余类。图
19 来得了Plane类的内部结构;注意内部结构怎么样澄清混乱性。

图片 20

图 20:Plane类的内部结构例子。

在图 20 中Plane有多少个ControlSoftware 对象,而且每个控制二个引擎。在图右侧上的
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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