UML中的用例图和类图

在UML(统一建模语言)中,**用例图(Use Case Diagram)类图(Class Diagram)**是两种最常用的图表类型,分别用于描述系统的高层功能和静态结构。以下是它们的核心概念、用途及区别:


1. 用例图(Use Case Diagram)

用途

描述系统的功能需求和用户(或其他系统)与系统的交互,聚焦于**"系统做什么"**,而不关心具体实现细节。

核心元素
  • 参与者(Actor):系统外部的实体(如用户、外部系统),用小人图标表示。

  • 用例(Use Case):系统提供的功能单元,用椭圆表示,描述参与者与系统的交互。

  • 关系

    • 关联(Association):参与者与用例之间的连线,表示交互。

    • 包含(Include):一个用例必须调用另一个用例(如"支付"必须包含"验证密码")。

    • 扩展(Extend):一个用例在特定条件下扩展另一个用例(如"订单"可能扩展"申请折扣")。

    • 泛化(Generalization):用例或参与者之间的继承关系(如"VIP用户"继承自"普通用户")。

示例场景
  • 在线购物系统中:

    • 参与者:顾客、管理员、支付系统。

    • 用例:浏览商品、下单、支付、管理库存。

特点
  • 面向用户视角,易于与非技术人员沟通。

  • 不涉及实现细节(如类、方法)。


2. 类图(Class Diagram)

用途

描述系统的静态结构,展示类、接口、属性、方法以及它们之间的关系,聚焦于**"系统如何构建"**。

核心元素
  • 类(Class):矩形框,分三部分:类名、属性(字段)、方法(操作)。

  • 关系

    • 关联(Association):类之间的引用(如"学生"与"课程")。

    • 聚合(Aggregation):弱"整体-部分"关系(如"汽车"与"轮胎")。

    • 组合(Composition):强"整体-部分"关系,生命周期一致(如"公司"与"部门")。

    • 继承(Generalization):父子类关系(如"动物"与"猫")。

    • 依赖(Dependency):一个类的变化影响另一个类(如"订单"依赖"支付服务")。

    • 接口实现(Realization):类实现接口(如"PDFGenerator"实现"IExport")。

示例场景
  • 电商系统中的类:

    • Product(属性:id, name;方法:getPrice())。

    • Order(关联Product,依赖PaymentService)。

特点
  • 面向开发者,指导代码实现。

  • 可标注多重性(如1对多)、可见性(+public, -private)。


关键区别

维度 用例图 类图
目的 描述系统功能需求(做什么) 描述系统静态结构(如何构建)
受众 用户、需求分析师 开发者、架构师
内容 参与者、用例、功能流程 类、属性、方法、关系
抽象级别 高层次,不涉及实现 低层次,直接映射代码

实际应用中的联系

  1. 从用例图到类图:用例图中的功能需求可转化为类图中的类和方法。

    • 例如,"支付"用例可能对应类图中的Payment类、processPayment()方法。
  2. 互补性:用例图定义需求边界,类图实现这些需求的具体结构。

通过结合这两种图,可以从需求分析平滑过渡到系统设计,确保开发与用户期望一致。

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