目录

一、什么是类

1.1 概述

1.2 UML中类的表示

1.3  接口

1.4 抽象类

1.5 模板类

二、什么类图

2.1 概述

2.2 类关系

三、UML类图

3.1 结构关系

3.1.1 完全一体：继承关系 （类与类耦合度最高，类与类之间最强的关系）

3.1.2 组合关系

3.1.3 聚合关系

3.1.4 关联关系

3.2  操作关系

3.2.1 操作上的继承关系：实现关系（Implementation）

3.2.2 依赖关系

四 总结

一、什么是类

1.1 概述

类是面向对象语言的程序设计中的概念，是面向对象编程的基础。

类的实质是一种引用数据类型，类似于 byte、short、int（char）、long、float、double 等基本数据类型，不同的是它是一种复杂的数据类型。因为它的本质是数据类型，而不是数据，所以不存在于内存中，不能被直接操作，只有被实例化为对象时，才会变得可操作。

类是对现实生活中一类具有共同特征的事物的抽象。如果一个程序里提供的数据类型与应用中的概念有直接的对应，这个程序就会更容易理解，也更容易修改。一组经过很好选择的用户定义的类会使程序更简洁。此外，它还能使各种形式的代码分析更容易进行。特别地，它还会使编译器有可能检查对象的非法使用。 

类的内部封装了属性和方法，用于操作自身的成员。类是对某种对象的定义，具有行为（behavior），它描述一个对象能够做什么以及做的方法（method），它们是可以对这个对象进行操作的程序和过程。它包含有关对象行为方式的信息，包括它的名称、属性、方法和事件。

类的构成包括成员属性和成员方法（数据成员和成员函数）。数据成员对应类的属性，类的数据成员也是一种数据类型，并不需要分配内存。成员函数则用于操作类的各项属性，是一个类具有的特有的操作，比如“学生”可以“上课”，而“水果”则不能。类和外界发生交互的操作称为接口。

备注：

类有两种组成：成员变量和成员函数，因此类与类之间的关系，也是从这两个角度去看：是在成员函数结构上建立关联？ 还是在成员函数上建立关联？

1.2 UML中类的表示

在类的UML图中，使用长方形描述一个类的主要构成，长方形垂直地分为三层，以此放置类的名称、属性和方法。

 一般类的类名用正常字体粗体表示，如上图抽象类名用斜体字粗体，如User；接口则需在上方加上<< interface >>。

属性和方法都需要标注可见性符号，+代表public，#代表protected，-代表private。

另外，还可以用冒号:表明属性的类型和方法的返回类型，如+$name:string、+getName():string。当然，类型说明并非必须。

 1. 从上到下分为三部分，分别是类名、属性和操作。类名是必须有的

​ 2.类如果有属性，则每一个属性必须有一个名字，另外还可以有其他的描述信息，如可见性、数据类型、缺省值等

​ 3.类如果有操作，则每一个操作也都有一个名字，其他可选的信息包括可见性、参数的名、参数类型、参数缺省值和操作的返回值的类型等

1.3  接口

​ 一组操作的集合，只有操作的声明而没有实现。

1.4 抽象类

​ 不能被实例化的类，一般至少包含一个抽象操作

1.5 模板类

​ 一种参数化的类，在编译时把模板参数绑定到不同的数据类型，从而产生不同的类。

二、什么类图

2.1 概述

类图以反映一个类与其他类在类的结构(属性、操作)以及类之间的关系为主要目的，描述了软件系统的结构，是一种静态建模方法。

​ 类图中的“类”与面向对象语言中的“类”的概念是对应的，是对现实世界中的事物的抽象。

类是一种复合数据类型，是一种自定义复合数据类型，既然是数据类型，就意味着会被其他数据类似使用，在UML中，称为类与类的关系。

2.2 类关系

类与类之间的关系主要有六种：

继承、实现、组合、聚合、关联和依赖，

这六种关系的箭头表示如下。

类的关系的强弱，体现在如下两个大的方面：

（1）通过内存结构体现，由强到弱为：继承-》组合-》聚合-》关联

（2）通过操作函数体现，由强到弱为：实现-》....................-》依赖

三、UML类图

3.1 结构关系

3.1.1 完全一体：继承关系 （类与类耦合度最高，类与类之间最强的关系）

继承关系也称泛化关系（Generalization），用于描述父类与子类之间的关系。父类又称作基类，子类又称作派生类。

继承关系中，子类继承父类的所有功能，父类所具有的属性、方法，子类应该都有。子类中除了与父类一致的信息以外，还包括额外的信息。

例如：公交车、出租车和小轿车都是汽车，他们都有名称，并且都能在路上行驶。

继承关系：Bus或Taxi完成拥有Car的一切，包括所有的成员属性和成员函数。

与在Bus或Taxi空的类定义上增加一个Car类型的成员变量不同的是，后者称为关联。

继承关系：子类可以直接操作父类中的成员函数和成员属性的名字。而关联关系必须通过新定义的成员变量名才能访问。如:

Class A

{

        int x；

}

1. 继承关系

Class B: A

{

}

在使用B的实例时，可以直接访问A中的x.

2. 组合关系

Class C

{

        Class A  a；

}

是在使用C的实例时，需要通过新定义的变量访问，如a.x

3.1.2 组合关系

组合关系（Composition）：整体与部分的关系，但是整体与部分不可以分开。

组合关系表示类之间整体与部分的关系，整体和部分有一致的生存期。一旦整体对象不存在，部分对象也将不存在，是同生共死的关系。

例如：人由头部和身体组成，两者不可分割，共同存在。

两个类的耦合程度，组合关系仅次于继承关系。

与继承关系相似，组合关系表示一个类是另一个类结构上（成员变量）的组成部分。

只不过，需要听过新定义变量才能访问。

3.1.3 聚合关系

聚合关系（Aggregation）：整体和部分的关系，整体与部分可以分开。

聚合关系也表示类之间整体与部分的关系，成员对象是整体对象的一部分，但是成员对象可以脱离整体对象独立存在。

例如：公交车司机和工衣、工帽是整体与部分的关系，但是可以分开，工衣、工帽可以穿在别的司机身上，公交司机也可以穿别的工衣、工帽。

 与组合关系一样，组合关系表示一个类是另一个类结构上（成员变量）的组成部分，是整体与部分的关系。

与组合关系不同的是：

组合关系：两个类对应的对象（实例化后的变量，内存空间）的生命周期是相同的。体现在代码上，是通过成员变量的建立了部分与整体的关系。

聚合关系：两个类对应的对象（实例化后的变量，内存空间）的生命周期可以不同，体现在代码上，是通过引用或指针建立了部分与整体的关系。

3.1.4 关联关系

关联关系（Association）：表示一个类的成员属性中保存了对另一个类的一个实例（或多个实例）的引用。即两个类的实例，在结构上并没有部分与整体这种强关系，仅仅表示结构上（不是成员函数、成员操作上）有某种内在的联系而已。

关联关系是类与类之间最常用的一种关系，表示一类对象与另一类对象之间有联系。

组合、聚合也属于关联关系，是一种强关联关系，是一种特殊的关联关系：部分与整体的关系，只是关联关系的类间关系比其他两种要弱。

关联关系有四种：双向关联、单向关联、自关联、多重数关联。

例如：汽车和司机，一辆汽车对应特定的司机，一个司机也可以开多辆车。

在多重性关系中，可以直接在关联直线上增加一个数字，表示与之对应的另一个类的对象的个数。

1..1：仅一个
0..*：零个或多个
1..*：一个或多个
0..1：没有或只有一个
m..n：最少m、最多n个 (m<=n)

3.2  操作关系

3.2.1 操作上的继承关系：实现关系（Implementation）

主要用来规定接口和实现类的关系。

接口（包括抽象类）是方法的集合，在实现关系中，类实现了接口，类中的方法实现了接口声明的所有方法。

例如：汽车和轮船都是交通工具，而交通工具只是一个可移动工具的抽象概念，船和车实现了具体移动的功能。

 实现关系本质上是一种继承关系，因此图形表示与继承是相似的，只不过，只有成员函数，没有成员变量，因此用了虚线表示。

3.2.2 依赖关系

依赖关系（Dependence）：假设A类的变化引起了B类的变化，则说名B类依赖于A类。

大多数情况下，依赖关系体现在某个类的方法使用另一个类的对象作为参数。

并没有体现在对象的内存结构（成员属性，成员变量）上有某种关系。

依赖关系是一种“使用”关系，特定事物的改变有可能会影响到使用该事物的其他事物，在需要表示一个事物使用另一个事物时使用依赖关系。

例如：汽车依赖汽油，如果没有汽油，汽车将无法行驶。

备注：

普通的关联关系本质也是一种依赖关系，依赖关系本质上也是一种关联关系，因此他们的图形是相似的。

• 普通的关联关系：内存结构上、成员变量上的依赖关系，通过成员变量关联，即在内存结构上进行关联，因此用的是实线。
• 依赖关系：成员函数上的依赖关系，通过成员函数进行关联，因此，用的是虚线。

四 总结

这六种类关系中，组合、聚合和关联的代码结构一样，可以从关系的强弱来理解，各类关系从强到弱依次是：继承→实现→组合→聚合→关联→依赖。如下是完整的一张UML关系图。