在日常开发中，我们经常会通过 UML 图形化的方式，帮助开发人员和业务分析师进行需求分析、系统设计和文档编制，这篇文章，我们将来重点分析 UML 类图。
什么是UML？
UML，Unified Modeling Language 统一建模语言，它是可视化软件系统设计的标准方法，UML 是一种经典的建模语言，包含了系统论、工程思想，以及架构学的元素。
UML 包含多种图表，用于表示系统的不同方面，以下是主要的 UML 图表类型：
- 用例图（Use Case Diagram）：描述系统功能及其与外部实体（如用户或其他系统）的交互。
- 类图（Class Diagram）：描述系统的静态结构，包括类、属性、方法及类之间的关系。
- 对象图（Object Diagram）：展示特定时刻系统中对象的实例及其关系，通常是类图的实例化。
- 顺序图（Sequence Diagram）：显示对象之间按时间顺序进行的交互，强调消息的发送和接收。
- 通信图（Communication Diagram）：又称协作图，展示对象之间的交互，强调对象之间的连接和消息流。
- 状态图（State Diagram）：描述对象在其生命周期中所经历的状态变化及状态之间的转移。
- 活动图（Activity Diagram）：描述系统中的活动流程，强调并行和分支控制流。
- 组件图（Component Diagram）：描述系统的物理组件及其相互关系，通常用于显示代码结构。
- 部署图（Deployment Diagram）：描述系统的物理部署架构，包括硬件节点及其之间的通信关系。
- 包图（Package Diagram）：组织类和其他模型元素，展示系统的包及其依赖关系。
- 定时图（Timing Diagram）：描述对象状态或条件随时间变化的图表，常用于实时系统建模。
什么是 UML 类图？
UML Class Diagram（UML 类图），它是 UML 中使用最广泛的一种，提供了面向对象系统的静态视图，展示了它的类、属性、方法以及对象之间的关系。
在本文中，我们将探讨 UML 类图的构建块、如何表示它们、不同类型的类关系，并为每种表示形式提供真实世界的示例。
UML 类图的组成
UML 类图由以下构建基块组成：
- Class（类）
- Attributes（属性）
- Methods（方法）
- Interfaces（接口）
- Abstract Class（抽象类）
- Enumeration（枚举）
1.Class
类是定义对象的属性和行为的蓝图或模板。
如下示例，有一个 BankAccount 类以及用 UML 类图表示方式：
public class BankAccount {
private String accountNumber;
protected double balance;
public void deposit(double amount) {
this.balance = amount;
}
public void withdraw(double amount) {
balance += amount;
}
private void updateBalance(double amount) {
balance += amount;
}
String getAccountInfo() {
return accountNumber;
}
}
类表示为矩形，分为三个区间：
- 顶部：表示类的名称，类的唯一标识符（例如，BankAccount）；
- 中间：表示与类关联的属性或数据（例如，accountNumber、balance）；
- 底部：表示类对象可以执行的方法（例如，deposit()、updateBalance()）；
可见性标记：可见性标记指示类中属性和方法的可访问权限，可见性通常有以下 4种：
- + （Public）：可以从任何类访问属性或方法。
- - （Private）：属性或方法只能在同一类中访问。
- # （Protected）：属性或方法在同一类及其子类中是可访问的。
- ~（Package）：属性或方法在同一包中是可访问的。
2.Attributes
UML 类图中的属性表示类的属性或数据字段。
属性的定义通常为下面的形式：
- username : String- -：代表属性的访问权限。
- username：代表属性的名称。
- String：代表属性的数据类型。
如下示例，有一个 Person类，以及用 UML 类图表示方式：
public class Person {
private String name;
protected int age;
public String email;
String phoneNumber = "187xxxx1234";
}
2.Methods
UML 类图中的方法（或操作）表示类可以执行的功能或行为。
属性的定义通常为下面的形式：
+ sum(int a, int b): int- +，代表属性的访问权限；
- sum：代表方法的名称；
- (int a, int b)，代表参数列表，以逗号分隔的参数列表，每个参数都指定为名称和类型；
- int，代表方法返回的数据类型。
如下示例，展示一个 Person类中 4种访问权限的方法：
3.Interfaces
接口被描述为一个类矩形，接口名称上方带有关键字 «interface»，接口中的方法大部分上是抽象的，但是也有一些 default 方法。
如下示例，定义了一个 Drawable 接口，以及用 UML 类图表示的方式：
public interface Drawable {
public void draw();
private void erase(){ }
}
4.Abstract Class
抽象类是无法实例化的类，在 UML 中的抽象类用斜体表示类名，在类名上方用关键字 《abstract》表示。类中的抽象方法通常也以斜体显示。
如下示例，定义了一个 Shape 抽象类，以及用 UML 类图表示的方式：
public abstract class Shape {
public double area;
public abstract double getArea();
}
5.Enumeration
枚举是一种数据类型，用于定义一组命名值（例如，颜色、星期、月份等）。在 UML 类图中，在枚举名称上方用关键字 «enumeration» 表示，枚举的值列在类框中。
如下示例，定义了一个 Color 枚举，以及用 UML 类图表示的方式：
public enum Color {
RED, GREEN, BLUE
}
UML 类图中的关系
在 UML 类图中，类之间的关系主要有以下 6种类型：
- Association（关联）
- Aggregation（聚合）
- Composition（组合）
- Inheritance（继承）
- Implementation（实现）
- Dependency（依赖）
这六种关系的箭头如下所示：
1.Association
Association（关联），表示两个类之间的 uses-a 关系，其中一个类使用另一个类或与另一个类交互。
如下示例：学生班级与课程班级相关联，因为学生可以注册多个课程。
2.Aggregation
Aggregation（聚合），表示 has-a关系， 一个类（整体）包含另一个类（部分），但包含的类可以独立存在。
如下示例：Car 类具有 Engine 类，但 Engine 类可以在没有 Car 类的情况下存在。
3.Composition
Composition（组成），代表了一种强烈的 has-a 关系，在这种关系中，没有整体，部分就无法存在。如果整体被破坏，部分也被破坏。
如下示例：House 类由 Room 类组成，但 Room 类不能没有 House 类而存在。
4.Inheritance
Inheritance（继承或泛化），表示一种 is-a 关系，其中一个类（子类）继承另一个类（超类）的属性和方法。
如下示例：Dog 类和 Cat 类继承自 Animal 类，因为狗和猫都是动物。
5.Implementation
Implementation（实现），表示类和接口之间的关系，其中类实现接口中声明的方法。
示例：Rectangle 类和 Circle 类实现了 Shape 接口，该接口声明了 getArea() 方法。
6.Dependency
Dependency（依赖），代表一种 uses 关系，其中一个类别的变化可能会影响另一个类别。
如下示例：Customer 类使用 Order 类下订单。
最后，我们再对上面几种关系给出一个全面的示例：
总结
UML 类图是软件工作中很重要的一个知识点，作为程序员，我们一定要掌握，最后对 UML 类图做个总结：
UML 类图由以下构建基块组成：
- Class（类）
- Attributes（属性）
- Methods（方法）
- Interfaces（接口）
- Abstract Class（抽象类）
- Enumeration（枚举）
类之间的关系主要有以下 6种类型：
- Association（关联）
- Aggregation（聚合）
- Composition（组合）
- Inheritance（继承）
- Implementation（实现）
- Dependency（依赖）
