類別圖

UML 2.0 Diagrams

類別圖是軟件工程的統一建模語言一種靜態結構圖，該圖描述了系統的類別集合，類別的屬性和類別之間的關係。

概述

類別圖是物件導向式的建模。他們一般都被用於概念建模（conceptual modelling）的系統分類的應用程式，並可將模型建模轉譯成程式碼。

一個類別有三個區域

• 最上面是類別名稱
• 中間部分包含類別的屬性
• 底部部分包含類別的方法

為了進一步描述系統的行為，這些類圖可以輔之以狀態圖或UML狀態機。

成員

UML提供機制，以代表類的成員，如屬性和方法，對他們的其他資訊。

指定一個類成員（即任何屬性或方法）的可見性有下列符號，必須擺在各成員的名字之前：

+   公共
-   私有
#   保護（即對子類可見）
~   包（即對包内其他成員可見）

關係

實例層級的關係

外部連結

外部連結（External links）是物件之間的基本關係。

泛化

泛化（Generalization），即繼承的反方向，指的是一個類別（稱為父類別、父介面）具有另外的一個（或一些）類別（稱為子類別、子介面）的共有功能。子類別可視為其父類別的特例，並可以增加新功能。用帶空心三角形箭頭的實線表示。

實現

實現（Realization）指的是一個class類別實現interface介面（可以是多個）的功能；在Java中此類別關係通過關鍵字implements明確標識。用帶空心三角形箭頭的虛線表示。

依賴

依賴關係（Dependency）可以簡單的理解為一個類別A使用到了另一個類別B，" ... uses a ..."，被依賴的對象只是作為一種工具在使用，而並不持有對它的參照。而這種使用關係是具有偶然性、臨時性的、非常弱的，但是B類別的變化會影響到A；表現在代碼層面，為類別B作為參數被類別A在某個method（方法）中使用。用帶燕尾箭頭的虛線表示。表示一個類別依賴於另外一個類別的定義；依賴關係僅僅描述了類別與類別之間的一種使用與被使用的關係。

關聯

人與雜誌是一種關聯

一個關聯（Association）代表一個家族的聯繫。關聯可以命名，可以飾以角色名稱，有權指標，多重性，可視性，以及其他屬性（如相互關聯和有方向的（帶燕尾箭頭的實線表示）關聯）。在語意上是兩個類別之間、或類別與介面之間一種強依賴關係，是一種長期的穩定的關係，" ... has a ..." 。關聯關係使一個類別知道另外一個類別的屬性和方法；通常含有「知道」、「了解」的含義。某個對象會長期的持有另一個對象的參照，關聯的兩個對象彼此間沒有任何強制性的約束，只要二者同意，可以隨時解除關係或是進行關聯，它們在生命期問題上沒有任何約定。被關聯的對象還可以再被別的對象關聯，所以關聯是可以共用的。 在代碼層面上，被關聯類別以類別屬性的形式出現在關聯類別中，也可能是關聯類別參照了一個類別型為被關聯類別的全域變數。目前定義有五種不同類型的關聯。雙向（Bi-directional）和單向（uni-directional）的關聯是最常見的。

Class diagram showing Aggregation between two classes

聚合

聚合（Aggregate）是表示整體與部分的一類別特殊的關聯關係，是「弱」的包含（" ... owns a ..." ）關係，成分類別可以不依靠聚合類別而單獨存在，可以具有各自的生命周期，部分可以屬於多個整體對象，也可以為多個整體對象共用（sharable）。例如，池塘與（池塘中的）鴨子。再例如教授與課程就是一種聚合關係。又例如圖書館包含(owns a) 學生和書籍。即使沒有圖書館，學生亦可以存在，學生和圖書館之間的關係是聚集。聚集可能不涉及兩個以上的類別。圖形以空心的菱形箭尾與實線來表示。

// Aggregation
class Pond
{
private:
   std::vector<Duck*> ducks;
};

組成

組成（Composition）關係，是一類別「強」的整體與部分的包含關係（" ... is a part of ..."）。成分類別必須依靠合成類別而存在。整體與部分是不可分的，整體的生命周期結束也就意味着部分的生命周期結束。合成類別別完全擁有成分類別別，負責建立、銷毀成分類別別。例如汽車與化油器，又例如公司與公司部門就是一種組成關係。圖形以實心的菱形箭尾與實線表示。

// Composition
class Car
{
private:

    // Car is the owner of carburetor.
    // Carburetor is created when Car is created,
    // it is destroyed when Car is destroyed.
    Carburetor carb;

};

關聯、組成和聚集之差異

當一個類別作為另一個類別某個方法的參數時，為關聯。

兩者的差別主要描述了子類別的生命周期的不同。組合關係中，一旦父類別被銷毀子類別也會隨之銷毀；聚合關係中，子類別的生命周期與父類別獨立。例如，一個大學包含若干個系（如化學系），每個係由若干名教授。如果大學復原，這些系也就不復存在了，但這些教授仍會繼續存在。還需注意，一名教授可以在不同系甚至不同學校兼職，而一個系不能屬於兩所大學。所以，大學與系之間是組成關係，而系與教授是聚合關係。

類別層級的關係

概括

概括（Generalization），是指類別與類別之間的共通性，通常會具有繼承（inherit）的關係。圖形以實線和空心箭頭來表示。

實現

UML建模時，一個實現（realization）關係是兩個模型元素之間的關係，其中一個模型元素（客戶端）實現的行為，其他模型元素（供應商）指定。圖形以虛線和空心箭頭來表示。

一般關係

依賴

"Car" 與 "Wheel" 是一種弱化的依賴

依賴（Dependency）是一種弱化形式的關係，表示一類別依賴於另外的類別，因為類別在某個時間點使用另一個類別。

多重

關聯多重性（Multiplicity）是用來定義參與物件數量，每個參與類別都必須指定多重性值，例如class A會有多少個instance與class B的多少個instance關連在一起，在現實生活中，一個汽車駕駛與汽車個數就是多重關係，可以是一對多，或是多對多。

外部連結

• Introduction to UML 2 Class Diagrams （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
• UML 2 Class Diagram Guidelines （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
• IBM Class diagram Introduction （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
• OMG UML 2.2 specification documents （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）