UML 類圖綜合指南

類示例

狗有狀態——顏色、名字、品種以及行為——搖擺、吠叫、進食。對像是類的一個實例。

UML 類表示法

類表示封裝狀態（屬性）和行為（操作）的概念。每個屬性都有一個類型。每個 操作 都有一個 簽名。 類名是 唯一的強制性信息。

班級名稱：

• 類的名稱出現在第一個分區中。

類屬性：

• 屬性顯示在第二個分區中。
• 屬性類型顯示在冒號之後。
• 屬性映射到代碼中的成員變量（數據成員）。

類操作（方法）：

• 操作顯示在第三個分區中。它們是班級提供的服務。
• 方法的返回類型顯示在方法簽名末尾的冒號之後。
• 方法參數的返回類型顯示在參數名稱後面的冒號後面。操作映射到代碼中的類方法

類關係

一個類可能涉及與其他類的一種或多種關係。關係可以是以下類型之一：（有關關係的圖形表示，請參見右圖）。

關係類型	圖示
繼承 （或泛化）： 表示“is-a”關係。 抽像類名稱以斜體顯示。 SubClass1 和 SubClass2 是 Super Class 的特化。 帶有空心箭頭的實線，從子類指向父類
簡單關聯： 兩個對等類之間的結構鏈接。 Class1 和 Class2 之間存在關聯 連接兩個類的實線
聚合：一種特殊類型的關聯。它代表關係的“一部分”。 Class2 是 Class1 的一部分。 Class2 的許多實例（用 * 表示）可以與 Class1 相關聯。 Class1 和 Class2 的對象具有不同的生命週期。 連接到復合類的關聯端帶有未填充菱形的實線
組成：一種特殊類型的聚合，當整體被破壞時，部分被破壞。 Class2 的對象與 Class1 一起生存和死亡。 Class2 無法獨立存在。 與復合材料類相連的關聯處帶有實心菱形的實線
依賴： 如果對一個類的定義的更改可能導致對另一個類的更改（但不是相反），則存在於兩個類之間。 Class1 依賴於 Class2 帶有空心箭頭的虛線

關係名稱

• 關係名稱寫在關聯行的中間。
• 當您大聲朗讀它們時，好的關係名稱是有意義的：
  • “每個電子表格都 包含 一些單元格”，
  • “表達式 求 值”
• 它們通常有一個 小箭頭來顯示 讀取關係的方向，例如，表達式計算為值，但值不計算為表達式。

關係——角色

• 角色是關聯的方向性目的。
• 角色寫在關聯行的末尾，描述了該類在關係中的作用。
  • 例如，一個單元格與一個表達式相關。關係的本質是表達式是單元格的 公式 。

可導航性

箭頭表示，給定一個參與關係的實例，是否可以確定與其相關的另一個類的實例。

上圖表明，

• 給定一個電子表格，我們可以找到它包含的所有單元格，但是
  • 我們無法從單元格中確定它包含在哪個電子表格中。
• 給定一個單元格，我們可以獲得相關的表達式和值，但是
  • 給定一個值（或表達式），我們找不到那些是屬性的單元格。

類屬性和操作的可見性

在面向對象的設計中，屬性和操作有一個可見性的表示法。UML 標識了四種類型的可見性：  public、  protected、  private和 package。

類中屬性和操作名稱前的 +、-、# 和 ~ 符號表示屬性和操作的可見性。

• + 表示公共屬性或操作
• – 表示私有屬性或操作
• # 表示受保護的屬性或操作
• ~ 表示包屬性或操作

類可見性示例

在上面的例子中：

• MyClassName 的 attribute1 和 op1 是公共的
• attribute3 和 op3 受到保護。
• attribute2 和 op2 是私有的。

下面為不同類的成員顯示了每種可見性類型的訪問權限。

多樣性

每個類有多少個對象參與關係和多重性可以表示為：

• 正好一個 – 1
• 零或一 – 0..1
• 許多 – 0..* 或 *
• 一個或多個 – 1..*
• 確切數字 – 例如 3..4 或 6
• 或複雜的關係——例如 0..1、3..4、6.* 表示除 2 或 5 之外的任意數量的對象

多重性示例

• 要求：一個學生可以參加多門課程，許多學生可以參加一門課程。
• 在下面的示例中， 類圖 （左側）描述了上述靜態模型的需求陳述，而對像圖（右側）顯示了課程註冊的快照（類圖的實例）分別是軟件工程和數據庫管理課程）

聚合示例 – 計算機和部件

• 聚合是關聯的一種特殊情況，表示“包含”層次結構
• 聚合是父類，組件是子類

繼承示例——細胞分類

• 繼承是表示“種類”層次結構的關聯的另一個特例
• 繼承通過引入分類法來簡化分析模型
• 子類繼承父類的屬性和操作。

類圖 – 圖表工具示例

類圖也可能附有類或關係的註釋。註釋以灰色顯示。

在上面的例子中：

我們可以通過閱讀以下幾點來解釋上述類圖的含義。

1. 形狀是一個抽像類。它以斜體顯示。
2. 形狀是一個超類。Circle、Rectangle 和 Polygon 是從 Shape 派生的。換句話說，圓就是形狀。這是一種泛化/繼承關係。
3. DialogBox 和 DataController 之間存在關聯。
4. 形狀是窗口的一部分。這是一種聚合關係。形狀可以在沒有窗口的情況下存在。
5. 點是圓的一部分。這是一種組合關係。沒有圓，點就不能存在。
6. 窗口依賴於事件。但是，Event 不依賴於 Window。
7. Circle 的屬性是半徑和中心。這是一個實體類。
8. Circle 的方法名稱是 area()、circ()、setCenter() 和 setRadius()。
9. Circle 中的參數 radius 是 float 類型的 in 參數。
10. Circle 類的方法 area() 返回一個 double 類型的值。
11. Rectangle 的屬性和方法名是隱藏的。圖中的其他一些類也隱藏了它們的屬性和方法名稱。

處理複雜系統——多類圖還是單類圖？

不可避免地，如果您正在對大型系統或大型業務領域進行建模，那麼您必須考慮許多實體。我們應該使用多個還是單個類圖來建模問題？答案是：

• 與其在單個類圖上對每個實體及其關係進行建模，不如使用多個類圖。
• 將系統劃分為多個類圖使系統更易於理解，特別是如果每個圖都是系統特定部分的圖形表示。

軟件開發生命週期中類圖的觀點

我們可以在軟件開發生命週期的不同開發階段使用類圖，  並且通常通過在我們前進的過程中逐步在三個不同的視角（詳細程度）中對類圖進行建模：

概念視角：圖表被解釋為描述現實世界中的事物。因此，如果您從概念的角度來看，您將繪製一個表示所研究領域中概念的圖表。這些概念自然會與實現它們的類相關。概念視角被 認為與語言無關。

規範視角：這些圖被解釋為描述具有規範和接口但不承諾特定實現的軟件抽像或組件。因此，如果您從規範的角度來看，我們正在 查看軟件的接口，而不是實現。

實施視角：這些圖被解釋為以特定技術和 語言描述軟件實施。因此，如果您從實施的角度來看，我們正在 研究軟件實施。