UML之轻松入门(1)-类图

来源：互联网发布：流体热力学软件编辑：程序博客网时间：2024/04/30 09:07

曾经看到过一篇blog，上面探讨了学习UML和学习设计模式的区别，同时提出了学习UML还不如学习设计模式的观点。自我感受是，UML和设计模式在本质上属于完全不同的两个方向。设计模式是一种被反复使用、多数人知晓的、代码设计经验的总结。它可以更容易让人理解而且保证了代码的可靠性，而UML则是一种模型化和可视化的一种语言。可以这么说，设计模式是一种方法，它让我们的代码更有层次感。而UML则是一种表达，它让我们的代码更加形象化。通过UML我们不必太过关注代码，不必担心客户是否了解相关的语言知识，整体的架构和功能的分析和实现成为我们的主要任务。应此，学习UML和设计模式都是很必要的。

UML是标准建模语言的简称，它是一个支持模型化和软件系统开发的图形化语言。为原件开发的所有阶段提供模型化和可视化支持。一般来说，软件开发可以分为5个阶段：1.需求分析阶段，主要是根据客户的需求进行系统功能建模，每一个客户需求都是一个用例。2.分析，主要是考虑需要解决的问题，利用逻辑图和动态图等方式描述系统特征。3.设计，主要是将分析阶段扩展为解决方案。4.构造，主要是吧设计阶段的类转化为相应的代码。5.测试，对系统进行单元和协同测试，以验证系统是否符合要求。

UML有3类主要的图，分别是静态图，动态图和物理图。其中静态图主要表示类、对象的结构和之间的关系。动态图表示在运行期间软件实体的变化。物理图则表示软件实体的不变物理结构，如源文件、2进制文件等。

现在通过实例观察类图的用法：

1.类的表示

例如在java中我们定义了一个Person类

public class Person {

private String name;

private int age;

public int publicId;

protected int className;

public void setName(String name){

this. name = name;

}

public String getName(){

return this. name;

}

这个类在UML图中的表示是

从这个实例中我们看出：

1.类的组成：类名称写在第一排，类的属性写在第二排，类的方法写在第三排。+代表public，-代表private，#代表protected。

2.类的属性：其格式为 (+|-|#)?(yourClassName):(type)

3.类的方法：其格式为 (+|-|#)?(yourClassName/((params)?/)):(type) 和类属性稍有不同的是，可以传入参数，“：”后代表的是传参的类型

2.类的关联

类的关联大致包括3个方面，继承、包含另一个类的引用和接口。

继承：

在java中定义一个Man类，让它继承Person类

public class Man extends Person {

private int money;

public int getMoney() {

return money;

}

public void setMoney( int money) {

this. money = money;

}

在UML图中可以这么表示

从这张图可以看出：我们可以用一个带空心三角形的符号来表示继承的关系。同时，箭头指向的类为超类，箭头的源头为子类。

包含另一个类的引用

在这里我们创建一个Woman类，它包含Man的一个引用。在实际生活中很多家庭主妇的钱都是老公赚的（除了女强人，哈哈）。因此，在Woman类中money属性的值是由Man的一个引用来决定的。代码实现如下：

public class Woman {

private Man myMan;

private int money;

public int getMoney(){

this. money = myMan.getMoney();

return this. money;

}

public void setMyMan(Man man){

this. myMan = man;

}

用UML图我们可以这么表示：

从图中我们可以看到：当一个类拥有另一个类的引用时，应用带箭头的线表示，箭头指向为被引用的对象，源头为引用者。

这里要注意箭头的不同，继承为三角形，而引用则不是。

接口

java中接口是实现多态的重要一环，也是封装不可缺少的一部分。在UML中对接口的使用也有特殊的表示：

从图可以看出：UML中的接口用一个圆圈和一条直线表示。

3.创建特殊的类

在java中我们常需要创建一个接口来实现封装。我们也常需要创建一个抽象类来实现多态。有时候，我们也要用一个静态类作为一个静态常量的容器。下面我们一起学习如何在UML中表示这些特殊的类。

接口类

在java中我们定义一个Student接口，这个接口要实现write()和read()方法。

public interface Student {

public void write();

public void read();

}

这个接口在UML中的表示方法如下：

从图中我们可以看出：可以用<<interface>>来表示一个接口类。

静态类

我们在java中定义一个Math的静态类，其中定义PI的属性：

public class MathParams {

static class Math {

public static final double PI = 3.141592654;

}

这个静态类，我们在UML中可以这么表示：

从图中可以看出：可以用<<utility>>来表示一个静态类。

抽象类

在java中我们定义一个抽象Person类，这个Person类有两个方法，抽象的write()方法和具体的eat()方法（因为每个人都会吃，但不是每个人都会写字，呃...）。

public abstract class PersonAbstract {

public abstract void write();

public void eat(){

//...

}

这个抽象类在UML中的表达方式是：

从图中可以看出，抽象的类和方法都用斜体表示。因为本人用的是VISIO开发工具，其默认是用斜体表示。还有另一种表示方法是在抽象的类和方法后加上{abstract}约束。而且这个“{}”不仅可以加"abstract",还可以添加自己的属性，如{name = "Lee",age = 13}。

4.类图中的一些常用标记

这三种表示方法差别并不大，所以在大多数时候只采用第一种方式就行了。最后一种方式可以表示：两个类是组合在一起的，即Woman的一个对象复制后，它对应的那个Man对象也会复制。当Woman的一个对象清空时，那么它对应的那个Man对象也会被清空。

内部类是用一个圆圈中含有十字架加上一条线段组成(在VISIO中并未找到，还请了解的人相告)。

在包含类的引用时，当包含的引用不止一条时，我们就需要用一个容器装载包含的引用，可能是Vector，也可能是其他的。这时，我们可以用关联类的表示：

5.一个简单的应用

这里是一个简单的二元树算法：

首先，为了更加容易的理解算法，我们回顾一下Comparable接口和Comparator接口。

Comparable和Comparator都实现了比较的功能，不能的是：1.Comparable是java.lang包，而Comparator是java.util包中。2.Comparable接口需要绑定到一个指定的类上，而Comparator则不需要。因此，comparator更加灵活。3.Comparable需要重写comparaTo方法，且只需传入绑定的对象一个参数，而Comparator需要重写compare方法，需要传入比较的两个对象，两个参数。下面我们用比较两个字符串的长度来看看两中方法的差别：

使用Comparable来比较两个字符串的长度：

//通过实现Comparable接口来自定义比较的规则，实现compareTo方法

public class MyComparable implements Comparable<MyComparable> {

//这个例子实现比较两个字符串的长度

private String compareString;

MyComparable(String compareString){

this. compareString = compareString;

}

//这里重写两个比较的规则

@Override

public int compareTo(MyComparable o) {

// TODO Auto-generated method stub

return this. compareString.length() - o.compareString.length();

}

使用Comparator来比较两个字符串的长度：

import java.util.Comparator;

//实现Comparator接口无需绑定类，可实现动态排序

public class Mycomparator implements Comparator<String> {

@Override

public int compare(String o1, String o2) {

// TODO Auto-generated method stub

return o1.length() - o2.length();

}

了解了Comparable接口的用法后，我们来看简单的二元树的算法：

public class TreeMap {

TreeMapNode topNode = null;

public void add(Comparable key,Object value){

if( topNode == null)

topNode = new TreeMapNode(key,value);

else

topNode.add(key,value);

}

public Object get(Comparable key){

return topNode == null? null: topNode.get(key);

}

class TreeMapNode {

public static final int LESS = 0;

public static final int GREATER = 1;

private Comparable itsKey ;

private Object itsValue;

private TreeMapNode nodes[] = new TreeMapNode[2];

public TreeMapNode(Comparable key,Object value) {

// TODO Auto-generated constructor stub

this. itsKey = key;

this. itsValue = value;

}

public void add(Comparable key, Object value) {

// TODO Auto-generated method stub

if( itsKey.compareTo(key) == 0)

itsValue = value;

else

addSubNode(selectSubNode(key),key,value);

}

private void addSubNode( int node, Comparable key, Object value) {

// TODO Auto-generated method stub

if ( nodes[node] == null)

nodes[node] = new TreeMapNode(key, value);

else

nodes[node].add(key, value);

}

private int selectSubNode(Comparable key) {

// TODO Auto-generated method stub

return ( key.compareTo(itsKey) < 0)? LESS: GREATER;

}

public Object get(Comparable key) {

// TODO Auto-generated method stub

if( key.compareTo(itsKey) == 0)

return itsValue;

return getSub(selectSubNode(key),key);

}

private Object getSub( int node, Comparable key) {

// TODO Auto-generated method stub

return nodes[node] == null? null: nodes[node].get(key);

}

下面我们用UML图来表示这个类：

6.总结

UML本来就是一个让代码更加形象的东东，应此不需要太过复杂。所以UML的内容最好比较简洁明朗，达到言简意赅的效果才是最好。

4 0