类图的目的

1. 展示系统中分类器的静态结构
2. 为其他UML结构图提供基础符号
3. 对开发人员和其他团队成员非常有用
4. 业务分析师可以使用类图从业务角度建模系统

UML类图由以下部分组成：

• 一组类
• 类之间的关系集合

什么是类？

一组具有相似角色的对象的描述，包括：

• 结构特征（属性）：定义类的对象“知道”什么
  • 表示对象的状态
  • 描述类的结构或静态特征
• 行为特征（操作）：定义类的对象“能做什么”
  • 定义对象之间的交互方式
  • 描述类的行为或动态特征

类的表示法

类的表示法由三个部分组成：

1. 类名
   • 类名出现在第一个部分中。
2. 类属性
   • 属性显示在第二个部分中。
   • 类型显示在冒号之后。
   • 属性映射到代码中的成员变量（数据成员）。
3. 类操作（方法）
   • 操作显示在第三个分隔区中。它们表示类提供的服务。
   • 返回类型出现在方法签名末尾的冒号之后。
   • 参数类型出现在参数名称后的冒号之后。
   • 操作映射到代码中的类方法。

类的图形表示MyClass如上所示：

• MyClass 有 3 个属性和 3 个操作
• op2 的参数 p3 类型为 int
• op2 返回一个 float
• op3 返回指向 Class6 的指针（由 * 表示）

类关系

一个类可能与其他类存在一种或多种关系。关系可以有以下类型：（请参考右侧图像以获取图形表示）。

关系类型	图示
继承（或泛化）： 表示“是一个”关系。 抽象类名称以斜体显示。 SubClass1 和 SubClass2 是 SuperClass 的特化。 实线，箭头为空心，从子类指向父类。
简单关联: 两个等价类之间的结构连接。 Class1 和 Class2 之间存在关联。 连接两个类的实线。
聚合: 一种特殊类型的关联，表示“部分-整体”关系。 Class2 是 Class1 的一部分。 Class2 的多个实例（用 * 表示）可以与 Class1 关联。 Class1 和 Class2 对象具有独立的生命周期。 复合类一端使用空心菱形。
组合: 一种特殊的聚合，当整体被销毁时，其部分也会被销毁。 Class2 对象与 Class1 同生共死。 Class2 无法独立存在。 复合类一端使用实心菱形。
依赖: 如果一个类的定义发生变化可能引起另一个类的变化（但反之不成立），则两个类之间存在依赖关系。 Class1 依赖于 Class2。 带空心箭头的虚线。

关系名称

• 关系名称写在关联线的中间。
• 良好的关系名称在朗读时具有意义：
  • • “每个电子表格 包含 一些单元格”

  <li>表达式 求值为 一个值”

• 它们通常有一个 小箭头表示读取方向，例如：表达式求值为值，但值不会求值为表达式。小箭头表示读取方向，例如：表达式求值为值，但值不会求值为表达式。

关系 – 角色

• 角色定义了关联方向的目的。
• 角色写在关联线的末端，描述了类在该关系中所扮演的角色。
  • 例如，单元格与表达式相关。这种关系的本质是表达式是单元格的公式。

可导航性

箭头表示，给定一个关系的实例时，我们是否能够确定另一个类的相关实例。

如图所示：

• 给定一个电子表格，我们可以找到它包含的所有单元格，但是
  • 我们无法仅从单元格本身确定它属于哪个电子表格。
• 给定一个单元格，我们可以获取其相关的表达式和值，但是
  • 给定一个值（或表达式），我们无法找到具有这些属性的单元格。

类成员的可见性

在面向对象设计中，属性和操作的可见性被表示出来。UML定义了四种可见性类型：公共, 受保护, – 表示私有属性或操作，以及包.

属性和操作名称前的符号 +、-、# 和 ~ 表示可见性：

• + 表示公共属性或操作
• – 表示私有属性或操作
• # 表示受保护的属性或操作
• ~ 表示包级别的属性或操作

类可见性示例

在上面的例子中：

• MyClassName 的 attribute1 和 op1 是公共的
• attribute3 和 op3 是受保护的
• attribute2 和 op2 是私有的

不同类成员的访问权限如下所示：

多重性

多重性表示一个类的多少个对象参与关系。它可以表示为：

• 恰好 1 – 1
• 零个或一个 – 0..1
• 多个 – 0..* 或 *
• 一个或多个 – 1..*
• 精确数量——例如，3..4 或 6
• 复杂关系——例如，0..1、3..4、6* 表示除2或5以外的任意数量

多重性示例

• 需求：一个学生可以注册多门课程，而一门课程也可以有多个学生注册。
• 在下面的示例中，类图（左）描述了上述需求的静态模型，而对象图（右）展示了软件工程和数据库管理课程注册情况的快照（类图的实例）。

聚合示例——计算机与组件

• 聚合是关联的一种特殊情况，表示“包含”层次结构。
• 聚合是父类，组件是子类。

继承示例——细胞分类

• 继承是关联的另一种特殊情况，表示“种类”层次结构。
• 通过引入分类法，继承简化了分析模型。
• 子类从父类继承属性和操作。

类图——图示工具示例

类图可以包含附加到类或关系上的注释。注释以灰色显示。

从上面的示例中，我们可以将该图解释如下：

1. Shape 是一个抽象类。它以斜体显示。
2. Shape 是一个父类。Circle、Rectangle 和 Polygon 都从 Shape 继承。换句话说，一个 Circle 是一个 Shape。这是一种泛化/继承关系。
3. DialogBox 和 DataController 之间存在关联。
4. Shape 是 Window 的一部分。这是一种聚合关系。Shape 可以独立于 Window 存在。
5. Point 是 Circle 的一部分。这是一种组合关系。Point 不能脱离 Circle 存在。
6. Window 依赖于 Event。但 Event 不依赖于 Window。
7. Circle 的属性是半径和中心点。它是一个具体类。
8. Circle 的方法包括 area()、circum()、setCenter() 和 setRadius()。
9. Circle 中的参数 radius 类型为 float。
10. Circle 中的 method area() 返回一个 double 值。
11. Rectangle 的属性和方法被隐藏。图中其他一些类也隐藏了它们的属性和方法。

处理复杂系统——使用多个还是单个类图？

在建模大型系统或大型业务领域时，必须考虑许多实体。我们应该使用多个类图还是单个类图？答案是：

• 使用多个类图比在单一图中建模每个实体及其关系要好。
• 将系统分解为多个类图会使理解变得更加容易，尤其是当每个图都是系统特定部分的视觉表示时。

类图在软件开发生命周期中的视角

类图可以在软件开发的各个阶段使用，软件开发生命周期（SDLC）通常会逐步建模三种不同层次的细节（视角）：

概念视角：该图被解释为描述现实世界中的事物。因此，如果你从概念视角出发，你会绘制一个表示所研究领域中概念的图。这些概念自然与实现它们的类相关联。这种视角是被视为与语言无关.
规范视角：该图被解释为描述具有规范和接口的软件抽象或组件，而不承诺具体的实现。因此，如果你从规范视角出发，你是在研究软件接口而非实现.
实现视角：该图被解释为描述特定技术及语言的软件实现。因此，如果你从实现视角出发，你是在研究软件实现.

相关链接

1. UML类图教程
   • Visual Paradigm.（2022年9月2日）UML类图教程 52.
2. 实验：在 Visual Paradigm 中创建类图
   • 詹姆斯麦迪逊大学。(无日期)。实验：在 Visual Paradigm 中创建类图 54.
3. 类图教程 | 使用 Visual Paradigm 进行 UML 建模
   • UML。(无日期)。类图教程 | 使用 Visual Paradigm 进行 UML 建模 55.
4. 在线类图软件
   • Visual Paradigm Online。(无日期)。在线类图软件 56.
5. Visual Paradigm 类图绘制
   • Stack Overflow。(2013年2月10日)。Visual Paradigm 类图绘制 57.
6. 类图模板
   • Visual Paradigm Online。(无日期)。类图模板 58.
7. 免费类图工具
   • Visual Paradigm Online。(2019年6月6日)。免费类图工具 59.
8. 类图教程
   • Visual Paradigm Online. (2010年1月11日).类图教程 60.
9. 什么是类图？
   • Visual Paradigm. (2022年2月9日).什么是类图？ 61.