UML类图（上）：类、继承和实现

面向对象设计

对于一个程序员来说，在工作的开始阶段通常都是别人把东西设计好，你来做。伴随着个人的成长，这个过程将慢慢变成自己设计一部分功能来实现，自己实现。如果要自己设计，无论是给自己看，还是给别人看，势必要输出一些文档，清晰地整理出思路。

关于文档，有些人会用文字，但是再多的文字在绝大多数人看来，都不会有一张图来得直白，本文就讲一讲使用UML图来进行面向对象的设计。

面向对象设计主要就是使用UML的类图，类图用于描述系统中所包含的类以及它们之间的相互关系，帮助人们简化对系统的理解，它是系统分析和设计阶段的重要产物，也是系统编码和测试的重要模型依据。

UML类图分为上下两篇，上篇是类、继承和实现三种关系，下面开始。

类的UML画法

Java是一门面向对象语言，那最基础的就类了。类（Class）封装了数据和行为，是面向对象的重要组成部分，它是具有相同属性、操作、关系的对象集合的总称。在系统中，每个类都具有一定的职责，职责指的是类要完成什么样子的功能，要承担什么样子的义务。一个类可以有多种职责，但是设计得好的类一般只有一种职责。

假如我现在定义了这么一个类：

public class Person 
{
    private String name = "Jack";

    public String getName() 
    {
        return name;
    }

    public void setName(String name) 
    {
        this.name = name;
    }
    
    protected void playBasketball() 
    {
        pass();
    }
    
    private void pass() 
    {

    }
}

那么此类对应的UML为：

看到该图分为三层：最顶层的为类名，中间层的为属性，最底层的为方法。

属性的表示方式为：【可见性】【属性名称】：【类型】={缺省值，可选}

方法的表示方式为：【可见性】【方法名称】（【参数列表】）：【类型】 

可见性都是一样的，"-"表示private、"+"表示public、"#"表示protected。

继承关系

继承也叫作泛化（Generalization），用于描述父子类之间的关系，父类又称为基类或者超类，子类又称作派生类。在UML中，泛化关系用带空心三角形的实线来表示。

假如现在我又定义了一个Student和一个Teacher：

public class Student extends Person 
{
    private String studentNo;
    
    public void study() 
    {

    }
}

public class Teacher extends Person 
{
    private String teacherNo;
    
    public void teach() 
    {

    }
}

那么，用UML表示这种关系应当是：

抽象继承关系

上面的继承是普通的继承，在Java中，除了普通的继承之外，众所周知的还有一种抽象的继承关系，因此就再讲讲抽象继承关系，作为上面的继承的补充。

比方说我想实现一个链表（Link），插入（insert）与删除（remove）动作我想让子类去实现，链表本身只实现统计链表中元素个数的动作（count），然后有一个子类单向链表（OneWayLink）去实现父类没有实现的动作，Java代码为：

public abstract class Link
{
    public abstract void insert();
    public abstract void remove();
    
    public int count()
    {
        return 0;
    }
}

public class OneWayLink extends Link
{
    public void insert()
    {
        
    }

    public void remove()
    {
        
    }
}

其UML的画法为：

在UML中，抽象类无论类名还是抽象方法名，都以斜体的方式表示，因为这也是一种继承关系，所以子类与父类通过带空心三角形的实线来联系。

实现关系

很多面向对象的语言中都引入了接口的概念，如Java、C#等，在接口中通常没有属性，而且所有的操作都是抽象的，只有操作的声明没有操作的实现。UML中用与类类似的方法表示接口，假设我有一个Animal：

public interface Animal 
{
    public void move();
    public void eat();
}

那么它的UML应当表示为：

很简单，注意在方法上应当有<<interface>>表示这是一个接口。接口一般没有属性，所以这里中间层没有，有属性要注意也都是常量。

接下来，有一个Dog和一个Cat实现了Animal：

public class Dog implements Animal 
{
    public void move() 
    {
        
    }

    public void eat() 
    {
        
    }
}

public class Cat implements Animal 
{
    public void move() 
    {
        
    }

    public void eat() 
    {
        
    }
}

此时应当使用带空心三角形的虚线来表示，UML应该是这样的：

两个抽象方法，Dog和Cat的实现将不一样，当然，在Dog和Cat之中，也可以增加Dog和Cat自己的变量和方法。