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UML类图关系全面剖析

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UML的类图关系分为: 关联、聚合/组合、依赖、泛化(继承)。而其中关联又分为双向关联、单向关联、自身关联;下面就让我们一起来看看这些关系究竟是什么,以及它们的区别在哪里。

1、关联


双向关联:
C1-C2:指双方都知道对方的存在,都可以调用对方的公共属性和方法。

在GOF的设计模式书上是这样描述的:虽然在分析阶段这种关系是适用的,但我们觉得它对于描述设计模式内的类关系来说显得太抽象了,因为在设计阶段关联关系必须被映射为对象引用或指针。对象引用本身就是有向的,更适合表达我们所讨论的那种关系。所以这种关系在设计的时候比较少用到,关联一般都是有向的。

使用ROSE 生成的代码是这样的:

class C1
...{
public:
    C2* theC2;

};

class C2
...{
public:
    C1* theC1;

};双向关联在代码的表现为双方都拥有对方的一个指针,当然也可以是引用或者是值。

 

单向关联:
C3->C4:表示相识关系,指C3知道C4,C3可以调用C4的公共属性和方法。没有生命期的依赖。一般是表示为一种引用。

生成代码如下:

class C3
...{
public:
    C4* theC4;

};

class C4
...{

};单向关联的代码就表现为C3有C4的指针,而C4对C3一无所知。

 


自身关联(反身关联):
自己引用自己,带着一个自己的引用。

代码如下:

class C14
...{
public:
    C14* theC14;

};就是在自己的内部有着一个自身的引用。

2、聚合/组合

当类之间有整体-部分关系的时候,我们就可以使用组合或者聚合。

 

聚合:表示C9聚合C10,但是C10可以离开C9而独立存在(独立存在的意思是在某个应用的问题域中这个类的存在有意义。这句话怎么解,请看下面组合里的解释)。

代码如下:

class C9
...{
public:
    C10 theC10;

};

class C10
...{

};


组合(也有人称为包容):一般是实心菱形加实线箭头表示,如上图所示,表示的是C8被C7包容,而且C8不能离开C7而独立存在。但这是视问题域而定的,例如在关心汽车的领域里,轮胎是一定要组合在汽车类中的,因为它离开了汽车就没有意义了。但是在卖轮胎的店铺业务里,就算轮胎离开了汽车,它也是有意义的,这就可以用聚合了。在《敏捷开发》中还说到,A组合B,则A需要知道B的生存周期,即可能A负责生成或者释放B,或者A通过某种途径知道B的生成和释放。

他们的代码如下:

class C7
...{
public:
    C8 theC8;

};

class C8
...{
};可以看到,代码和聚合是一样的。具体如何区别,可能就只能用语义来区分了。

3、依赖

 

依赖:
指C5可能要用到C6的一些方法,也可以这样说,要完成C5里的所有功能,一定要有C6的方法协助才行。C5依赖于C6的定义,一般是在C5类的头文件中包含了C6的头文件。ROSE对依赖关系不产生属性。

注意,要避免双向依赖。一般来说,不应该存在双向依赖。

ROSE生成的代码如下:


// C5.h
#include "C6.h"

class C5
...{

};

// C6.h
#include "C5.h"

class C6
...{

};
虽然ROSE不生成属性,但在形式上一般是A中的某个方法把B的对象作为参数使用(假设A依赖于B)。如下:

#include "B.h"
class A
...{
          void Func(B &b);
}那依赖和聚合\组合、关联等有什么不同呢?

关联是类之间的一种关系,例如老师教学生,老公和老婆,水壶装水等就是一种关系。这种关系是非常明显的,在问题领域中通过分析直接就能得出。

依赖是一种弱关联,只要一个类用到另一个类,但是和另一个类的关系不是太明显的时候(可以说是“uses”了那个类),就可以把这种关系看成是依赖,依赖也可说是一种偶然的关系,而不是必然的关系,就是“我在某个方法中偶然用到了它,但在现实中我和它并没多大关系”。例如我和锤子,我和锤子本来是没关系的,但在有一次要钉钉子的时候,我用到了它,这就是一种依赖,依赖锤子完成钉钉子这件事情。

组合是一种整体-部分的关系,在问题域中这种关系很明显,直接分析就可以得出的。例如轮胎是车的一部分,树叶是树的一部分,手脚是身体的一部分这种的关系,非常明显的整体-部分关系。

上述的几种关系(关联、聚合/组合、依赖)在代码中可能以指针、引用、值等的方式在另一个类中出现,不拘于形式,但在逻辑上他们就有以上的区别。

这里还要说明一下,所谓的这些关系只是在某个问题域才有效,离开了这个问题域,可能这些关系就不成立了,例如可能在某个问题域中,我是一个木匠,需要拿着锤子去干活,可能整个问题的描述就是我拿着锤子怎么钉桌子,钉椅子,钉柜子;既然整个问题就是描述这个,我和锤子就不仅是偶然的依赖关系了,我和锤子的关系变得非常的紧密,可能就上升为组合关系(让我突然想起武侠小说的剑不离身,剑亡人亡...)。这个例子可能有点荒谬,但也是为了说明一个道理,就是关系和类一样,它们都是在一个问题领域中才成立的,离开了这个问题域,他们可能就不复存在了。


4、泛化(继承)

 

泛化关系:如果两个类存在泛化的关系时就使用,例如父和子,动物和老虎,植物和花等。
ROSE生成的代码很简单,如下:

#include "C11.h"

class C12 : public C11
...{
};
5、这里顺便提一下模板

上面的图对应的代码如下:

template<int>
class C13
...{
};
这里再说一下重复度,其实看完了上面的描述之后,我们应该清楚了各个关系间的关系以及具体对应到代码是怎么样的,所谓的重复度,也只不过是上面的扩展,例如A和B有着“1对多”的重复度,那在A中就有一个列表,保存着B对象的N个引用,就是这样而已。

好了,到这里,已经把上面的类图关系说完了,希望你能有所收获了,我也费了不少工夫啊(画图、生成代码、截图、写到BLOG上,唉,一头大汗)。不过如果能让你彻底理解UML类图的这些关系,也值得了。:)


本文来自CSDN博客,转载请标明出处:http://blog.csdn.net/dylgsy/archive/2006/08/16/1076044.aspx

 

 

另一种描述:

 

全面认识UML类图关系

UML类图之间的关系你是否熟悉,本文就向大家介绍一下,为了将类图作为一种高效的沟通工具使用,开发者必须理解如何将类图上出现的元素转换到Java中。

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本节重点向大家介绍一下UML类图关系,开发Java应用程序时,开发者要想有效地利用统一建模语言(UML),必须全面理解UML元素和UML类图关系以及这些元素和关系如何映射到Java。

全面认识UML类图关系

类图是最常用的UML图,它用于描述系统的结构化设计。其中包括类关系以及与每个类关联的属性及行为。类图能出色地表示继承与合成关系。为了将类图作为一种高效的沟通工具使用,开发者必须理解如何将类图上出现的元素转换到Java中。下面来进一步探索这一转换过程。

UML类图关系
后面的例子将针对某个具体目的来独立地展示各种关系。虽然语法无误,但这些例子可进一步精炼,在它们的有效范围内包括更多的语义。

依赖(Dependency)

实体之间一个“使用”关系暗示一个实体的规范发生变化后,可能影响依赖于它的其他实例(图D)。更具体地说,它可转换为对不在实例作用域内的一个类或对象的任何类型的引用。其中包括一个局部变量,对通过方法调用而获得的一个对象的引用(如下例所示),或者对一个类的静态方法的引用(同时不存在那个类的一个实例)。也可利用“依赖”来表示包和包之间的关系。由于包中含有类,所以你可根据那些包中的各个类之间的关系,表示出包和包的关系。

图D 

关联(Association)

UML类图关系中实体之间的一个结构化关系表明对象是相互连接的。箭头是可选的,它用于指定导航能力。如果没有箭头,暗示是一种双向的导航能力。在Java中,关联(图E)转换为一个实例作用域的变量,就像图E的“Java”区域所展示的代码那样。可为一个关联附加其他修饰符。多重性(Multiplicity)修饰符暗示着实例之间的关系。在示范代码中,Employee可以有0个或更多的TimeCard对象。但是,每个TimeCard只从属于单独一个Employee。

图E

聚合(Aggregation)

聚合(图F)是关联的一种形式,代表两个类之间的整体/局部关系。UML类图关系中聚合暗示着整体在概念上处于比局部更高的一个级别,而关联暗示两个类在概念上位于相同的级别。聚合也转换成Java中的一个实例作用域变量。

关联和聚合的区别纯粹是概念上的,而且严格反映在语义上。聚合还暗示着实例图中不存在回路。换言之,只能是一种单向关系。

图F

合成(Composition)

合成(图G)是聚合的一种特殊形式,暗示“局部”在“整体”内部的生存期职责。合成也是非共享的。所以,虽然局部不一定要随整体的销毁而被销毁,但整体要么负责保持局部的存活状态,要么负责将其销毁。局部不可与其他整体共享。但是,整体可将所有权转交给另一个对象,后者随即将承担生存期职责。

Employee和TimeCard的关系或许更适合表示成“合成”,而不是表示成“关联”。

图G

泛化(Generalization)

泛化(图H)表示一个更泛化的元素和一个更具体的元素之间的关系。UML类图关系中泛化是用于对继承进行建模的UML元素。在Java中,用extends关键字来直接表示这种关系。

图H

实现(Realization)

实例(图I)关系指定两个实体之间的一个合同。换言之,一个实体定义一个合同,而另一个实体保证履行该合同。对Java应用程序进行建模时,UML类图关系中实现关系可直接用implements关键字来表示。

图I

精确映射
如本节所述,UML类图上的元素能精确映射到Java编程语言。开发团队的成员可利用这种精确性来加强沟通,取得对系统结构化设计的共识。

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