我的 UML 学习笔记：结合 Android 实例看懂 4 种常用图表

前言

UML (Unified Modeling Language) 是统一建模语言，它的核心就是图表。使用它可以帮助我们开发者设计和理解系统，也方便向他人阐述系统。

了解更多：(14 条消息) UML科普文，一篇文章掌握14种UML图 - 知乎

接下来，我们以实战的方式来了解 Android 开发中常用的 UML 图，用到的工具是 StarUML。

类图

类图中的六种关系

类图描述了系统中的类（接口）以及它们之间的关系。

在类图中，有以下几种关系：

泛化（Generalization）：是一种继承关系，使用带有空心三角箭头的实线指向父类。

实现（Realization）：是类与接口的关系，使用带有空心三角箭头的虚线指向接口。

以 BaseActivity 和 IBaseView 接口为例：

参考代码

kotlin 复制代码

  interface IBaseView {
      fun initView()
      fun initData()
  }

  abstract class BaseActivity : IBaseView {
      fun showToast(s: String) {}
  }

  class MainActivity : BaseActivity() {
      override fun initView() {}
      override fun initData() {}
  }

依赖（Dependency）：是临时使用的关系，一个类使用到了另一个类，使用带箭头的虚线指向被使用者。

以 Handler 发送消息为例：
关联（Association）：是一种拥有的关系，即一个类知道另一个类的属性和方法，使用带箭头的实线指向被拥有者。

注意：它和依赖很容易搞混，依赖强调的是临时使用（形式是方法参数 / 局部变量 / 静态方法调用），而关联强调长期持有（即作为类的成员持有引用）。

比如 Message 内部会保存 target (Handler)，这就是关联关系。

这里的箭头是 Message 指向 Handler。此外，关联可以是双向的，使用双向箭头的实线连接。
聚合（Aggregation）：是一种整体与部分的关系，部分可以单独存在，也是关联关系的一种。在整体的一端是空心菱形，实线连接部分。
组合（Composition）：也是整体与部分的关系，但部分不能离开整体而单独存在，它也是关联关系的一种。在整体的一端是实心菱形，实线连接部分。

例如：Fragment 可以脱离 Activity 存在，Activtiy 销毁，Fragment 对象不一定立即被销毁；ViewGroup 销毁，子 View 没有依附，也会销毁，不能同时加到另一个父 ViewGroup 。

关键在于生命周期是否受整体的掌控。

结合 RecyclerView 实战解析

现在，我们以 RecyclerView 相关类为例，巩固一下前面学到的知识。

kotlin 复制代码

data class ItemBean(val title: String)

class NewsSource {
    private val items = mutableListOf<ItemBean>()

    fun addItem(item: ItemBean) {
        items.add(item)
    }

    fun getAll(): List<ItemBean> = items.toList()
}

interface IViewHolder<T> {
    fun bind(data: T)
}

interface IAdapter<T> {
    fun setData(list: List<T>)
}


class NewsViewHolder(itemView: View) : RecyclerView.ViewHolder(itemView), IViewHolder<ItemBean> {
    val tvTitle: TextView = itemView.findViewById(android.R.id.text1)
    override fun bind(data: ItemBean) {
        tvTitle.text = data.title
    }
}

class MyNewsAdapter(
    private val newsSource: NewsSource?
) : RecyclerView.Adapter<NewsViewHolder>(), IAdapter<ItemBean> {
    private val dataList: MutableList<ItemBean> = mutableListOf()

    override fun onCreateViewHolder(parent: ViewGroup, viewType: Int): NewsViewHolder {
        val view = LayoutInflater.from(parent.context)
            .inflate(android.R.layout.simple_list_item_1, parent, false)
        return NewsViewHolder(view)
    }

    override fun onBindViewHolder(holder: NewsViewHolder, position: Int) {
        val item = dataList[position]
        holder.bind(item)
    }

    override fun getItemCount(): Int = dataList.size

    @SuppressLint("NotifyDataSetChanged")
    override fun setData(list: List<ItemBean>) {
        dataList.clear()
        dataList.addAll(list)
        notifyDataSetChanged()
    }

    fun refreshFromSource() {
        newsSource?.let {
            setData(it.getAll())
        }
    }
}

class MainActivity : AppCompatActivity() {

    private val originData = List(3){
        ItemBean("News $it")
    }

    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)
        setContentView(R.layout.activity_main)

        val newsRecyclerView = findViewById<RecyclerView>(R.id.recycler_view)
        newsRecyclerView.layoutManager = LinearLayoutManager(this)


        val newsSource = NewsSource().apply {
            repeat(10) {
                addItem(ItemBean("News $it from NewsSource"))
            }
        }

        val newsAdapter = MyNewsAdapter(newsSource)
        newsAdapter.setData(originData)
        newsRecyclerView.adapter = newsAdapter

        lifecycleScope.launch {
            delay(2000.milliseconds)
            val newList = originData.toMutableList().apply {
                add(ItemBean("News 4"))
                add(ItemBean("News 5"))
            }
            newsAdapter.setData(newList)

            delay(3000.milliseconds)
            newsAdapter.refreshFromSource()
        }
    }
}

布局：

xml 复制代码

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<androidx.recyclerview.widget.RecyclerView xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    android:id="@+id/recycler_view"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="match_parent" />

关于泛化和实现，我就不说了，因为一眼看得出，无非就是继承和实现。

接着看依赖关系，NewsViewHolder 依赖了 ItemBean，因为它是 bind 方法的参数 ，如果它的结构改变，NewsViewHolder 也要跟着变。又比如 MainActivity onCreate 方法中的 NewsSource、MyNewsAdapter、ItemBean 局部变量，都是它所依赖的。

最后是最难辨别的关联关系，找很容易，成员变量就是了。其中 val tvTitle: TextView 是 NewsViewHolder 的成员变量，所以 NewsViewHolder 关联 TextView。

val title: String 是 ItemBean 的成员变量，所以 ItemBean 关联 String。val originData: List<ItemBean> 是 MainActivity 的成员变量，所以 MainActivity 关联 List<ItemBean>。

然后 MyNewsAdapter 中的 newsSource，也是关联关系，不过因其是从外部传入的，生命周期不受 MyNewsAdapter 的控制，所以属于特殊的聚合关系。

MyNewsAdapter 中的 dataList 也是关联关系，因为是内部直接创建的，当自己被清理时，这个实例也会死亡，所以是组合关系 。NewsSource 中的 items 也是组合关系。

怎么辨认 A 和 B 是否平等呢？（是普通还是特殊的关联关系？）

如果 A 可以知道 B，B 也可以知道 A，那么就属于平等关系，不存在谁包含谁。例如 NewsViewHolder 和 TextView，ViewHodler 只是借用 TextView 来保留了组件引用，方便自己更新组件文字，ViewHodler 不由 TextView 组成，TextView 也不归 NewsViewHolder 管理。

UML 图：

在标准的 UML 类图规范中，通常不会把基本数据类型和内置的基础类画出来，这会导致整张图变乱，失去展示核心业务和架构的意义。

像一些成员可以直接放到类框的属性栏里，也可以表达关系，同时可以保持图的整洁。

总结一下这六种关系的强弱关系：泛化 = 实现 > 组合 > 聚合 > 关联 > 依赖，关系越强，耦合度往往越高。

序列图 (时序图)

它也被称为时序图，主要用于以时间顺序描述多个对象之间如何协作。

以 Activity 启动为例：当我们调用 startActivity() 时，底层其实经历了复杂的跨进程调用。以核心的对象为例，来了解交互顺序：

MainActivity 发起启动请求。
Instrumentation 拦截请求，并通过 Binder 发送给系统服务 ActivityManagerService (AMS)。
AMS 检查完权限和栈信息后，通知应用进程的 ApplicationThread。
ApplicationThread 通过 Handler 切换到主线程，最终由 ActivityThread 真正执行新 Activity 的 onCreate。

通常在阅读源码或业务开发中，想要知道某个操作经历了哪些步骤，回调是怎么传的，会画序列图来清晰地展示。

用例图

用例图根本不关心代码，只想知道"谁"在使用系统的"什么"功能，用来描述整个系统的功能，它是从用户视角出发的。

这里有几个核心概念：

参与者 (Actor)：一个小人，代表着使用者。
用例 (Use Case)：一个椭圆，代表一个可以使用的具体功能。

以新闻业务为例：

用户拥有"浏览新闻列表"、"查看新闻详情"这两个核心用例。
同时可以在详情页中点赞、收藏，"点赞新闻"、"收藏新闻"就是扩展用例（<<extend>>）。
而无论是点赞还是收藏，都必须先完成登录，故"用户登录"就是一个被包含的公共用例（<<include>>）。

活动图

我们之前画的流程图，其实在 UML 标准规范中对应的是活动图，描述了具体业务的实现流程。

比如加载新闻列表数据的逻辑：

进入新闻列表页面。
首先检查本地是否有缓存数据。
如果有缓存，直接渲染列表 UI。
如果没缓存，通过 NewsSource 发起网络请求获取数据。
获取成功后保存到本地，同时汇合去渲染 UI。
流程结束。

可以用活动图画出来：