UML類圖

統一建模語言（Unified Modeling Language，UML）是用來設計軟體藍圖的視覺化建模語言，它的特點是簡單、統一、圖形化、能表達軟體設計中的動態與靜態資訊。

UML 從目標系統的不同角度出發，定義了用例圖、類圖、物件圖、狀態圖、活動圖、時序圖、協作圖、構件圖、部署圖等 9 種圖。

類的結構

類

在 UML 中，類使用包含類名、屬性和操作且帶有分隔線的矩形來表示。

(1) 類名（Name）是一個字串，例如，Student。

(2) 屬性（Attribute）是指類的特性，即類的成員變數。UML 按以下格式表示：

[可見性]屬性名:型別[=預設值]

可見性表示該屬性對類外的元素是否可見，包括公有（+）、私有（-）、受保護（#）和朋友（~）。

(3) 操作（Operations）是類的任意一個例項物件都可以使用的行為，是類的成員方法。UML 按以下格式表示：

[可見性]名稱(引數列表)[:返回型別]

介面

在 UML 中，介面使用一個帶有名稱的小圓圈來進行表示。

類的關係

在軟體系統中，類不是孤立存在的，類與類之間存在各種關係。根據類與類之間的耦合度從弱到強排列，UML 中的類圖有以下幾種關係：依賴關係、關聯關係、聚合關係、組合關係、泛化關係和實現關係。其中泛化和實現的耦合度相等，它們是最強的。

依賴關係

依賴（Dependency）關係是一種使用關係，它是物件之間耦合度最弱的一種關聯方式，是臨時性的關聯。在程式碼中，某個類的方法通過區域性變數、方法的引數或者對靜態方法的呼叫來訪問另一個類（被依賴類）中的某些方法來完成一些職責。

在 UML 類圖中，依賴關係使用帶箭頭的虛線來表示，箭頭從使用類指向被依賴的類。

人與手機的關係圖，人通過手機的語音傳送方法打電話。

程式碼示例如下：

public class Person {
    private String name;
    public void call(MobilePhone mp){
        mp.transfer(); // 語音傳送
    }
}

public class MobilePhone {
    public void transfer(){
        System.out.println("send voice");
    }
}
 

關聯關係

關聯（Association）關係是物件之間的一種引用關係，用於表示一類物件與另一類物件之間的聯絡。

關聯可以是雙向的，也可以是單向的。在 UML 類圖中，雙向的關聯可以用帶兩個箭頭或者沒有箭頭的實線來表示，單向的關聯用帶一個箭頭的實線來表示，箭頭從使用類指向被關聯的類。也可以在關聯線的兩端標註角色名，代表兩種不同的角色。

在程式碼中通常將一個類的物件作為另一個類的成員變數來實現關聯關係。

每個老師可以教多個學生，每個學生也可向多個老師學，他們是雙向關聯。

程式碼示例如下：

public class Teacher {
    private String name;
    private List<Student> stus;
    public void teaching(){ }
}

public class Student {
    private String name;
    private List<Teacher> teas;
    public void study(){ }
}

聚合關係

聚合（Aggregation）關係是關聯關係的一種，是強關聯關係，是整體和部分之間的關係，是 has-a 的關係。

聚合關係也是通過成員物件來實現的，其中成員物件是整體物件的一部分，但是成員物件可以脫離整體物件而獨立存在。

學校與老師的關係，學校包含老師，但如果學校停辦了，老師依然存在。

在 UML 類圖中，聚合關係可以用帶空心菱形的實線來表示，菱形指向整體。

程式碼示例如下：

public class University {
    private List<Teacher> teas;
}

public class Teacher {
    private String name;
    private List<Student> stus;
    public void teaching(){ }
}

組合關係

組合（Composition）關係也是關聯關係的一種，也表示類之間的整體與部分的關係，但它是一種更強烈的聚合關係，是 cxmtains-a 關係。

在組合關係中，整體物件可以控制部分物件的生命週期，一旦整體物件不存在，部分物件也將不存在，部分物件不能脫離整體物件而存在。

頭和嘴的關係，沒有了頭，嘴也就不存在了。

在 UML 類圖中，組合關係用帶實心菱形的實線來表示，菱形指向整體。

程式碼示例如下：

public class Head {
    private Mouth mouth;
}

public class Mouth {
    private void eat(){ }
}

泛化關係

泛化（Generalization）關係是物件之間耦合度最大的一種關係，表示一般與特殊的關係，是父類與子類之間的關係，是一種繼承關係，是 is-a 的關係。

在 UML 類圖中，泛化關係用帶空心三角箭頭的實線來表示，箭頭從子類指向父類。

Student 類和 Teacher 類都是 Person 類的子類。

程式碼示例如下：

public class Person {
    private String name;
    private int age;
    public void speak(){ }
}

public class Teacher extends Person{
    private long studentNo;
    public void teaching(){ }
}

public class Student extends Person{
    private long studentNo;
    public void study(){ }
}

實現關係

實現（Realization）關係是介面與實現類之間的關係。在這種關係中，類實現了介面，類中的操作實現了介面中所宣告的所有的抽象操作。

在 UML 類圖中，實現關係使用帶空心三角箭頭的虛線來表示，箭頭從實現類指向介面。

汽車和船實現了交通工具。

程式碼示例如下：

public interface Vehicle {
    void move();
}

public class Car implements Vehicle{
    @Override
    public void move() { }
}

public class Ship implements Vehicle{
    @Override
    public void move() { }
}