UML类图教程：带示例的抽象类

类图定义了系统中对象的类型以及它们之间存在的不同类型的关系。它提供了应用程序的高级视图。这种建模方法几乎可以与所有面向对象的方法一起运行。一个类可以引用另一个类。一个类可以拥有自己的对象，或者可以从其他类继承。

类图的好处

• 类图展示了即使是复杂信息系统的数据模型
• 它在研究实际代码之前提供了应用程序结构方式的概览。这可以轻松减少维护时间
• 它有助于更好地理解应用程序的总体图式。
• 允许绘制详细的图表，以突出需要编程的代码
• 对开发人员和其他利益相关者有帮助。

UML 类图的基本元素

UML 类图的基本元素是

1. 类名
2. 属性
3. 操作

类名

类名仅在类的图形表示中需要。它出现在最上面的隔间中。类是对象的蓝图，可以共享相同的关系、属性、操作和语义。类显示为矩形，在其各自的隔间中包含名称、属性和操作。

表示类时必须遵循以下规则

1. 类名应始终以大写字母开头。
2. 类名应始终位于第一个隔间的中央。
3. 类名应始终以粗体格式书写。
4. UML 抽象类名应以斜体格式书写。

属性

属性是类中命名的属性，它描述了正在建模的对象。在类图中，此组件位于名称隔间正下方。

派生属性是从其他属性计算得出的。例如，学生的年龄可以根据他的出生日期轻松计算。

属性特征

• 属性通常与可见性因子一起写入。
• 公共、私有、保护和包是四种可见性，分别用+、-、#或~符号表示。
• 可见性描述了类属性的可访问性。
• 属性必须有一个有意义的名称，以描述其在类中的用途。

关系

UML 中主要有三种关系

1. 依赖关系
2. 泛化
3. 关联

依赖性

依赖关系是指两个或多个类之间的关系，其中一个类的更改可能会强制更改另一个类。但是，它总是会产生较弱的关系。依赖关系表示一个类依赖于另一个类。

在下面的 UML 类图示例中，Student 依赖于 College

泛化

泛化有助于将子类连接到其超类。子类继承自其超类。泛化关系不能用于模拟接口实现。类图允许从多个超类继承。

在此示例中，Student 类泛化自 Person 类。

关联

这种关系表示类 A 和类 B 之间的静态关系。例如；一名员工为某个组织工作。

以下是有关关联的一些规则

• 关联通常是动词或动词短语，或名词或名词短语。
• 它应该命名，以指示在关联路径末端附加的类所扮演的角色。
• 自反关联的强制要求

在此示例中，显示了学生与学院之间的关系，即学习。

多重性

多重性是与属性相关的因子。它指定在类初始化时创建多少个属性实例。如果未指定多重性，则默认情况下将其视为默认多重性。

假设一所大学有 100 名学生。一所大学可以有多个学生。

聚合

聚合是一种特殊的关联，它模拟了聚合及其部分之间的整体-部分关系。

例如，College 类由一个或多个学生组成。在聚合中，包含的类从不完全依赖于容器的生命周期。在这里，即使没有学生，College 类仍然存在。

组合

组合是一种特殊的聚合，当一个类是另一个类的一部分时，它表示两个类之间的强所有权。

例如，如果 College 由 Student 类组成。College 可以包含许多学生，而每个学生只属于一个 College。因此，如果 College 无法运行，所有学生也会被移除。

聚合与组合

聚合	组合
聚合表示一种关系，其中子类可以独立于父类存在。例如：Automobile（父类）和 Car（子类）。因此，如果您删除 Automobile，子类 Car 仍然存在。	组合显示了子类永远无法独立于父类存在的关系。例如：House（父类）和 Room（子类）。Rooms 永远不会脱离 House。

抽象类

它是一个具有操作原型的类，但没有实现。也可以有一个不包含任何声明操作的抽象类。抽象类有助于识别类之间的功能。让我们看一个抽象类的例子。假设我们有一个名为 motion 的抽象类，其中声明了一个方法或操作。在抽象类中声明的方法称为move()。

此抽象类方法可供任何对象（如汽车、动物、机器人等）用于更改当前位置。将此抽象类方法与对象一起使用效率很高，因为对于给定函数没有提供实现。我们可以以任何方式将其用于多个对象。

在 UML 中，抽象类的表示法与类相同。类与抽象类之间唯一的区别是类名严格以斜体书写。

抽象类不能被初始化或实例化。

在上面的抽象类表示法中，只有一个抽象方法可以被类的多个对象使用。

UML 类图示例

创建类图是一个直接的过程。它不涉及太多技术细节。这里有一个例子

ATM 系统非常简单，因为客户需要按一些按钮来接收现金。但是，ATM 系统需要通过多层安全保护。这有助于防止欺诈，并向银行客户提供现金或所需详细信息。

下面是一个 UML 类图示例

也请查看：- UML 图：历史、类型、特性、版本、工具

软件开发生命周期中的类图

类图可用于各种软件开发阶段。它有助于从三个不同的角度对类图进行建模。

1. 概念视角：概念图描述了现实世界中的事物。您应该绘制一个图表来表示正在研究的领域中的概念。这些概念与类相关，并且总是与语言无关。

2. 规范视角：规范视角描述了具有规范和接口的软件抽象或组件。但是，它不承诺特定的实现。

3. 实现视角：这种类型的类图用于特定语言或应用程序的实现。实现视角用于软件实现。

类图设计的最佳实践

类图是用于软件应用程序开发最重要的 UML 图。在绘制类图时，需要考虑许多属性。它们代表了软件应用程序的各个方面。

这里有一些在绘制类图时应注意的事项

• 给类图的名称必须有意义。此外，它应该描述系统的真实方面。
• 需要提前识别每个元素之间的关系。
• 需要识别每个类的职责。
• 对于每个类，应指定最少数量的属性。因此，不必要的属性很容易使图变得复杂。
• 每当需要定义图表的某些方面时，都应包含用户注释。在绘制完成后，软件开发团队必须能够理解。
• 最后，在创建最终版本之前，需要在普通纸上绘制图表。此外，在准备好最终提交之前，应对其进行修改。

结论

• UML 是用于指定、设计和可视化软件系统构件的标准语言
• 类是对象的蓝图
• 类图描述了系统中对象的类型以及它们之间存在的不同类型的关系
• 它允许分析和设计软件应用程序的静态视图
• 类图是用于软件应用程序开发最重要的 UML 图
• UML 类图的基本元素是 1) 类 2) 属性 3) 关系
• 类图提供了应用程序结构方式的概览，然后才研究实际代码。它肯定会减少维护时间
• 类图可用于映射面向对象编程语言，如 Java、C++、Ruby、Python 等。

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