软件工程师应该关注的几种 UML 图

UML 的真正价值在于：它并非一套僵化的规范，而是一种用于结构化思考与团队沟通的通用语言。掌握 UML 是软件设计的必备技能，也是高阶开发者的核心能力之一。

1. 类图 class diagram

类图不同于 ER 图------后者用于描述关系型数据库中的实体及其关系，而类图则是面向对象开发的核心工具。一份设计良好的类图，几乎等同于系统的代码骨架。

1.1. 认识类图

接口、类、实现关系、泛化关系、关联关系、依赖关系；同时可以包含约束、注解和包等。

1.1.1 类

类是面向对象系统中组织结构的核心，是对具有相同属性、行为、关系和语义对象的抽象。

包括名称（name）、属性(attribute)和操作(operation)。

1.1.2 接口

接口是一种特殊的类，所有接口在 UML 中都带有 <<interface>> 构造型。

在 UML 中，接口使用一个带有名称的小圆圈来进行表示，并且可以通过一条Realize（实现关系）线与实现它的类相连接。

1.2 类之间的关系

实现关系（realization ;接口实现）
泛化关系 (generalization)
依赖关系 (dependency)
关联关系（association; 特殊的聚合、组合）

1.2.1. 依赖关系

依赖表示一个模型元素（客户方）需要另一个模型元素（供应方）来达到某种目的，供应方的修改会影响客户方的执行结果。依赖关系暗示着一个客户方如果没有供应方的支持是不完整的。例如，当给一个雇员计算工资的时候，需要使用计算器。UML中，依赖关系用一个从使用者指向提供者的虚箭头表示

提示：依赖关系应从语义层面理解------客户方依赖提供方以实现某项功能，若提供方发生变更，可能影响客户方的行为。

在 Java 中，方法的入参可视为该类对其的依赖。

1.2.2 泛化关系

泛化（继承）关系用来描述类的一般和具体之间的关系------is a kind of。

在 UML 中，使用一条带空心三角箭头的实线表示，箭头指向父类。

1.2.3 关联关系

关联关系是一种结构关系，指出了一个事物的对象与另一个事物的对象之间的连接。

导航性：若A指向B（导航性）则B为A的成员变量

提示：关联关系中有1对n，也有1对1。如果带有箭头，则表明是一种单方向的。

1.2.4. 聚合(Aggregation)关系和组合关系（Composition）

关联关系有两种非常重要的形式，分别是聚合（Aggregation）关系和组合（Composition）关系。

聚合和组合都是关联关系的一种特殊情况，如何区别他们，则需要从语义的角度去理解

组合 composition：缺一不可。如果其中一个不存在，则整体也无法存在。

例如，CPU 和主板是台式主机的核心组成部分，缺一不可。

聚合 aggregation: 一个和一群的关系。一个缺少，并不会影响整体。例如大雁和雁群

1.2.5. 实现关系

大多数情况下，实现关系用来规定接口和实现接口的类或者组件之间的关系。

在 UML 中，实现关系的表示形式和泛化关系的表示符号很相似，使用一条带封闭空箭头的虚线来表示。实现关系还有一种省略的表示法：将接口表示为一个小圆圈并和实现它的类之间用一条线相连

提示：在不同的UML工具中，有不同的展现形式。

1.3. 综合的类图实例

接口使用 <<interface>> 进行标注，是对一组对象行为的抽象，不包含具体实现。例如接口飞翔，需要实现其飞的动作行为
类：抽象类，需要斜体。类包括：类名称、特性和操作。
实现：大雁实现飞翔
依赖关系：如动物依赖氧气，水。语义表示。
泛化（继承），鸟继承动物
聚合关系，大雁和雁群的关系。
组合关系：鸟和翅膀
关联关系：企鹅和气候

面向对象设计的核心在于分析与抽象，UML 仅是辅助这一过程的可视化工具

2. 用例图（Use Case Diagram）

用例描述了用户如何通过系统实现特定目标。用例图由系统边界、参与者（Actor）和用例（Use Case）三者构成，用于回答三个关键问题：

系统是什么？
谁在使用系统？
用户希望通过系统完成什么？

用例图向用户展示了其捕获的系统、子系统、类或者组件的行为。简单而言，谁使用这个系统能做什么。

2.1. 认识用例图

描述参与者与用例之间通信。可以以不同的视角展现系统的功能性需求。外部用户能够观察到的系统功能、对客户来讲，用例视图是他们业务领域的逻辑化表达；对于开发者，用例图是系统蓝图、开发依据。

2.2. 认识元素

2.2.1. 参与者/执行者（actor）

执行者是系统、子系统或类发生交互作用的外部用户、进程或者其他系统理想化角色。

2.2.2. 用例

用例是一个外部可见的系统内聚功能单元，功能单元由一种被称为主体(subject)的类所提供。用例的目的是在不揭示主体内部结构的情况下定义一个连贯行为。例如：产品维护。产品维护包括增删改查。

2.2.3. 关系

用例图中涉及的关系有：关联、泛化、包含、扩展。

包含：一个用例包含其他用例、并把它作为自身的片段、这被称为包含关系。

扩展：一个用例可以被定义为基用例的增量扩展、这叫做扩展关系。扩展关系箭头指向被扩展的用例。

泛化：一个用例可以被细化分为一个或多个子用例。任何子用例都可以用于其父用例能够应用的场合。

2.3. 案例

简单的购物系统中部分功能用例图。