《Java设计模式及实践》—1.4　统一建模语言简介

1.4　统一建模语言简介

统一建模语言（Unified Modeling Language，UML）可以帮助我们表示软件的结构：不同的模块、类和对象如何相互交互，以及它们之间的关系是什么。

UML经常与面向对象的设计结合使用，但它具有更广泛的适用范围。然而这超出了本书的范围，因此，下面我们将重点介绍与本书相关的UML功能。

在UML中，我们可以定义系统的结构和行为，并且可以通过图表可视化全部或者部分模型。有两种类型的图表：

• 结构图用于表示系统的结构。有许多类型的结构图，但我们只讨论类图。对象图、包图和组件图均类似于类图。

• 行为图用于描述系统的行为。交互图是行为图的子集，用于描述系统的不同组件之间的控制流和数据流。在行为图中，顺序图广泛用于面向对象的设计中。

类图是面向对象设计和开发阶段中使用最多的图类型。类图是一种结构图，用于说明类的结构及类之间的关系。如图1-1所示。

类图对于描述类在应用程序中的结构非常有用。大多数时候，仅仅查看结构就足以了解类如何交互，但有时这还不够。对于这些情况，我们可以使用行为图和交互图，其中顺序图用于描述类和对象的交互。让我们使用顺序图来显示Car对象和Vehicle对象如何在继承和多态示例中进行交互，如图1-2所示。

类之间的关系

在面向对象编程中，除了代表基本概念的继承关系之外，还有一些其他类关系可以帮助我们建模和开发复杂的软件系统：

• 泛化和实现

• 依赖

• 关联、聚合和组合

图　1-2

1.泛化

继承也被称为Is-A关系，因为从另一个类继承而来的类能够被当成父类来使用。

当一个类表示多个类的共享特征时，这称为泛化，例如，Vehicle是Bike、Car和Truck的泛化。类似地，当一个类表示一般类的特殊实例时，这称为特化，因此Car是Vehicle的特化，如图1-3所示。

在UML术语中，描述继承的关系称为泛化。

2.实现

如果说泛化是面向对象中继承概念对应的UML中的术语，则UML中的实现表示面向对象编程中类的接口实现。

我们假设创建了一个名为Lockable的接口，该接口仅由可以锁定的Vehicle实现。在这种情况下，为Car类实现Lockable的图1-3将如图1-4所示。

3.依赖

依赖是最通用的UML关系类型之一。它用于定义一个类以某种方式依赖于另一个类，而另一个类可能依赖于或不依赖于第一个类。依赖关系有时被称为Uses-A关系。

通常，在面向对象的编程语言中，依赖关系用于描述一个类在方法的声明中是否包含第二个类的参数，或者说它只是通过方法将第二个类传递给其他类，而不是使用方法来创建第二个类的实例。如图1-5所示。

       图　1-4                                              图　1-5

4.关联

关联表示两个实体之间的关系。有两种类型的关联：组合和聚合。通常，关联关系由箭头表示，如图1-6所示。

5.聚合

聚合是一种特殊类型的关联。如果将继承看作Is-A关系，则可以将聚合视为Has-A关系。

聚合用于描述以下情况中两个或多个类之间的关系：一个类在逻辑上包含另一个类，但所包含的类的实例又可以独立于第一个类在其上下文之外生存，或者可以被其他的类所引用。例如，部门与教师间存在Has-A关系，每位教师必须属于部门，但如果部门不再存在，教师仍然可以处于活动状态，如图1-7所示。

       图　1-6                                          图　1-7

6.组合

顾名思义，一个类是另一个类的组成部分就称两者间存在组合关系。这有点类似于聚合，不同之处在于当主类不再存在时，依赖类不再存在。例如，房子（House）由房间（Room）组成，但如果房子被销毁，房间就不再存在，如图1-8所示。

实际上，尤其是在具有垃圾回收器的Java等语言中，组合和聚合之间的界限并不是很清晰。对象不必手动销毁，当它们不再被引用时，它们会被垃圾回收器自动销毁。因此，从编码的角度来看，我们不需要真正关心处理的是组合还是聚合关系，但是如果我们想要在UML中有一个定义良好的模型，考虑这一点就很重要了。