UML 类图与 C++ 表示

一、类的属性的表示方法

在 UML 类图中，类使用包含类名、属性（field）和方法（method）且带有分割线的矩形来表示，比如下图表示一个 Employee 类，它包含 name,age 和 email这 3 个属性，以及 modifyInfo() 方法。

 _______________________
|       Employee        |
|_______________________|
| - name  : string      |
| - age   : int         |
| - email : string      |
|_______________________|
| + modifyinfo() : void |
|_______________________|

属性/方法名称前加的加号和减号表示了这个属性或方法的 可见性，UML 类图中表示可见性的符号有三种：

  • +：表示 public
  • -：表示 private
  • #：表示 protected（friendly也归入这类）

实际上，属性的完整表示方式是这样的：

  • 可见性 名称 ：类型 [ = 缺省值]

其中中括号中的内容表示是可选的。

二、类的方法的表示方式

上图中我们已经看到了方法的表示形式。实际上，方法的完整表示方式如下：

  • 可见性 名称(参数列表) [ : 返回类型]

同样，中括号中的内容是可选的。

三、类与类之间关系的表示方式

1. 依赖（Dependency）（弱弱关联）

在 uml 中，依赖 表示为 带箭头的虚线，箭头指向被依赖的元素。是类与类之间的连接，表示为一个类依赖于另一个类的定义，其中一个类的变化将影响另一个类。依赖总是 单向 的，不应该存在双向依赖，这一点要特别注意。更具体的说，依赖可以理解为：一个类（A）对不在其实例作用域内的另一个类或对象（B）的任何类型的引用。大致包含以下几种情况：

  1. 局部变量
  2. 方法的参数
  3. 静态方法的调用

下面是依赖关系的 uml 示意图：

综合上图，ClassA 类的实现依赖 ClassB 类，即 ClassA 类可能要用到 ClassB类的一些方法，即，要完成 ClassA 里的所有功能，一定要有 ClassB 类的某些方法协助才行。

2. 关联（Association）（弱关联）

在 uml 中，关联 表示为 带箭头的实线。关联可以是单向的，也可以是双向的, 还有自身关联是指拥有一个自身的引用。如果是双向关联，则可以表示为双向箭头，或者没有箭头,双向关联是指双方都拥有对方的引用, 都可以调用对方的公共属性和方法。一般来说，系统设计应表现为单向关联，这样利于维护。一个关联可以附加 多重性 的修饰符，表示两个类之间的数量关系。关联可以理解为：一个类（A）持有另一个类或对象（B）。具体表现为：

下面是关联关系的 uml 示例图：

上面的关联表示，一个 Employee 持有（has）0 个或多个 TimeCard，从而可以调用其中的属性或方法，但 Employee 与 TimeCard 之间没有生命期的依赖。

3. 聚合（Aggregation）（强关联）

在 uml 中，聚合 表示为 空心的菱形箭头线。聚合关系 是关联关系的一种，表示一种 强 关联关系。对比 关联关系，两个类是处于同一个层次的。而聚合关系，两个类处于 不同的层次，强调了一个 整体/局部 的关系。

例如一辆汽车有一个引擎，4 个轮胎。在聚合关系中，体现了一种 弱拥有 的概念。也就是说，对象 A 拥有对象 B，但 B 并不是 A 的组成部分。更具体的表现为，如果 A 由 B 聚合而成，则 A 包含 B 的全局对象，但 B 对象可以不在 A 对象创建时创建。回到前面的例子，汽车对象由轮胎对象聚合而成，但是轮胎对象的生命期并不受汽车对象的左右。当汽车对象销毁时，轮胎对象也可以单独存在！

下面是聚合关系的 uml 示意图：

从代码上看，聚合和关联没有任何区别。这里仅仅体现一种概念上的含义。在创建 ClassA 的时候，不一定需要同时创建 ClassB 的实例。 表示 ClassA 由 ClassB 聚合而成，但 ClassB 可以独立存在。

简而言之，关联关系和聚合关系都需要在类 A 中持有（has）对象 B，但不同的是：

  • 在关联关系中，类 A 和类 B 是同一 Level 的，它们之间只是有关联，但并没有包含关系，不存在说类 B 是类 A 的一部分
  • 在聚合关系中，类 A 和类 B 是不同 Level 的，具体来说，类 A 是整体，它包含局部类 B，也即类 A 由类 B 构成，但局部类 B 仍然可以独立存在

4. 组合（Composition）（更强关联）

在 uml 中，组合 表示为 实心菱形箭头线。组合也叫 合成。合成关系强调了比 聚合关系 更加强的 整体/部分 的关联，例如人和四肢。和聚合关系所不同的是，在组合关系中，虽然局部不一定随着整体的销毁而销毁，但整体要么负责保持局部的存活状态，要么负责将其销毁。也就是说，组合关系中，局部的存活期一定是小于，最多是等于整体的存活期的。

下面是组合关系的 uml 示例图：

5. 泛化（Generalization）

泛化 也就是通常所谓的 继承关系，在 uml 中表示为一个 带空心三角的实线。表示为 is-a 的关系，是对象间 耦合度最大 的一种关系，子类继承父类的所有细节，并可以在此基础上添加自己的特性。

下面是泛化关系的 uml 图：

6. 实现（Realization）

所谓 实现 就是 类对接口的定义实现，表示类是接口所有特征和行为的实现。表现为 带箭头的虚线。

下面的实现的uml图：

例子

下面通过一副类图包含上述六类常用关系：

example

  1. 依赖：动物依赖氧气，水
  2. 关联：当一个类知道另一个类时，可以用关联关系。现在企鹅需要知道气候的变化，了解气候的变化规律
  3. 聚合：雁群由单只大雁聚合而成，但是单只大雁可独立存在
  4. 组合：一只鸟包含两支翅膀，但是翅膀无法单独存活，即生命期在鸟的生命期内
  5. 泛化：泛化即继承，子类继承父类属性及方法，如大雁从鸟类继承而来
  6. 实现：类对接口的实现，如大雁类实现了飞翔接口的所有方法(飞),所以大雁类实现了飞翔这个接口.

关联关系

我们从 语义 的角度除法，看一看面向对象建模 依赖、关联、聚合以及组合关系 区别

  • 依赖表达：use a
  • 关联表达：has a
  • 聚合表达：owns a
  • 组合表达：is a part of

四种联系是递进的，表示对象之间的联系越来越紧密。

代码实现形式：

  • 依赖：一般对应局部变量，方法形参，静态方法调用表达
  • 关联：一般对应成员变量，有时也用方法形参的形式
  • 聚合：一般对应成员变量，聚合关系一般使用 setter 方法给成员变量赋值
  • 组合：一般来说，为了表示组合关系，常常会使用构造方法来达到初始化的目的

参考资料

posted @ 2025-06-04 12:34  光風霽月  阅读(14)  评论(0)    收藏  举报