UML类图关系

UML 类图中最常见的几种关系有：泛化（Generalization）、实现（Realization）、组合（Composition）、聚合（Aggregation）、关联（Association）和依赖（Dependency）。这些关系的强弱顺序为：泛化=实现 > 组合 > 聚合 > 关联 > 依赖。

泛化关系

泛化（Generalization）是一种继承关系，表示一般与特殊的关系，它指定了子类如何特化父类的所有特征和行为。

UML泛化（generalization）关系表示法为：空心三角形+实线。用mermaid表示为A <|-- B。

例如：哺乳动物具有恒温、胎生、哺乳等生理特征，猫和牛都是哺乳动物，也都具有这些特征，但除此之外，猫会捉老鼠，牛会耕地。

classDiagram class MammalAnimal { +feature() } class Cat { +feature() +catchingMouse() } class Cattle { +feature() +farmland() } MammalAnimal <|-- Cat MammalAnimal <|-- Cattle

用Java语言表示为

public class Cat extends MammalAnimal{
    ...
}
public class Cattle extends MammalAnimal{
    ...
}

实现关系

实现（realization）是一种类与接口的关系，表示类是接口所有特征和行为的实现。

UML实现(realization)关系表示法为：虚线+空心三角形。用mermaid表示为A..|>B（A实现了B）。

例如：蝙蝠也是哺乳动物，它除具有哺乳动物的一般特征之外，还会飞，我们可以定义一个IFlyable的接口，表示飞行的动作，而蝙蝠需要实现这个接口。

classDiagram class IFlyable{ <> +flying() } class Bat{ +flying() } IFlyable <|.. Bat

用Java语言表示为

public interface IFlyable{
    void flying()
}
public class Bat implements IFlyable{
    @Override
    void flying(){
        ...
    }
}

组合关系

组合（composition）也表示整体与部分的关系，但部分离开整体后无法单独存在。因此，组合与聚合相比是一种更强的关系。

UML组合(composition)关系表示法为：实心菱形+实线。用mermaid表示为：A *--B（B是A的一部分）。

例如：我们的电脑由CPU、主板、硬盘、内存组成，电脑与CPU、主板、硬盘、内存是整体与部分的关系，但如果让CPU、主板等组件单独存在，就无法工作，因此没有意义。

classDiagram class Computer{ } class CPU{ } class Mainboard{ } class HardDisk{ } class MemeryCard{ } Computer *-- CPU Computer *-- Mainboard Computer *-- HardDisk Computer *-- MemeryCard

用Java语言表示为

public class Computer{
    private Cpu cpu;
    private Mainboard mainboard;
    private HardDisk hardDisk;
    private Memery memery;
    
    public Computer(){
        cpu=new Cpu();
        mainboard=new Mainboard();
        hardDisk=new HardDisk();
        memery=new Memery();
    }
}

Computer类在实例化之前一定要先实例化其他部分。

聚合关系

聚合关系表示一种弱的拥有关系，即A对象可以拥有B对象，但B对象不是A对象的一部分。

聚合（aggregation）关系的UML表示法为：空心菱形+实线箭头。用mermaid表示为A o--> B。

从逻辑上来说，停车场中有汽车，但汽车并不是停车场的一部分。汽车和停车场之间没有部分和整体之间的关系。

classDiagram class Parking { -ParkingSpacesNum -ExportsNum +Open() +Close() } class Car { -Engine +Run() -Stop() } Parking "1" o--> "*" Car

用Java语言表示为

public class Parking{
    private List<Car> carList;
    
    public Parking(){
    
    }
}

Parking可先实例化，carList可有可无。

关联关系

实体之间的一个结构化关系表明对象之间是相互连接的。箭头可选，没有箭头则表示双向的关联关系，单箭头表示单向的关联关系。

UML关联（association）关系表示法为：实线+箭头。用mermaid表示为A --> B。

例如：Employee可以有0个或更多的TimeCard对象。但是，每个TimeCard只从属于单独一个Employee。

classDiagram Employee "1" --> "0..*" TimeCard

用Java语言表示

public class Employee{
    private TimeCard _tc;
    public void maintainTimeCard(){
        ...
    }
}

依赖关系

对于两个相对独立的对象，当一个对象负责构造另一个对象的实例，或者依赖于另一个对象的服务时，这两个对象之间主要体现为依赖关系。依赖关系具体表现在局部变量、方法的参数，以及对静态方法的调用上。

UML依赖（dependency）关系表示法为：虚线+箭头。用mermaid表示为A ..> B（A依赖于B）。

例如：动物有几大特征，如新陈代谢、繁殖、有生命。而动物要有生命力，就需要氧气、水及食物，也就是说，动物依赖于氧气和水。

classDiagram Animal ..> Water Animal ..> Oxygen

用Java语言表示为

public abstract class Animal{
    public String Metabolism(Oxygen oxygen, Water water){
        ...
    }
}

参考资料

• mermaid语法之类图
• Java面向对象程序设计（第3版）
• 人人都懂设计模式：从生活中领悟设计模式（Python实现）