面向对象和UML设计

简介：UML（Unified Modeling Language）即统一建模语言，是一种专为面向对象系统的产品进行说明、可视化和编制文档的一种标准语言，具有独立于任何具体程序设计语言的特点。UML是面向对象设计的建模工具。

1、什么是UML图？

在具体学习设计模式的Python实现之前，还需要了解如何用图形化的方式来表示面向对象各个类之间的关系，这种图称为UML图。

图1 UML图之类图

今天不会将UML的各种元素都提到，我只想讲讲类图中各个类之间的关系；能看懂类图中各个类之间的线条、箭头代表什么意思后，也就足够应对 日常的工作和交流；同时，我们应该能将类图所表达的含义和最终的代码对应起来；有了这些知识，看后面章节的设计模式结构图就没有什么问题了。

仔细看图1的UML图，我们简单解释一下：

• 车的类图结构为<<abstract>>，表示车是一个抽象类；
• 它有两个继承类：小汽车和自行车；它们之间的关系为实现关系，使用带空心箭头的虚线表示；
• 小汽车为与SUV之间也是继承关系，它们之间的关系为泛化关系，使用带空心箭头的实线表示；
• 小汽车与发动机之间是组合关系，使用带实心箭头的实线表示；
• 学生与班级之间是聚合关系，使用带空心箭头的实线表示；
• 学生与身份证之间为关联关系，使用一根实线表示；
• 学生上学需要用到自行车，与自行车是一种依赖关系，使用带箭头的虚线表示；

2、类之间的关系

图1中表示了六种类之间的关系即：

• 泛化关系(generalization)
• 实现关系(realize)
• 聚合关系(aggregation)
• 组合关系(composition)
• 关联关系(association)
• 依赖关系(dependency)

3、UML图之时序图

除了类图之外，对于一个系统的设计，还常用到时序图，主要是为了展示对象之间的交互细节，后续对设计模式解析的章节，都会用到时序图；

时序图（Sequence Diagram）是显示对象之间交互的图，这些对象是按时间顺序排列的。时序图中显示的是参与交互的对象及其对象之间消息交互的顺序。

图2 时序图举例

时序图包括的建模元素主要有：对象（Actor）、生命线（Lifeline）、控制焦点（Focus of control）、消息（Message）等等。