如何绘制UML类图：详解和实例解读
如何绘制UML类图：详解和实例解读
UML类图是软件工程中一种重要的建模工具，用于描述系统的静态结构。通过UML类图，开发团队可以直观地理解系统的组件构成及其相互关系，从而提高开发效率和软件质量。本文将从UML类图的基本概念出发，逐步讲解类的基本属性、类之间的关系，并通过多个实例进行说明。最后，还将介绍使用ProcessOn工具绘制类图的具体步骤。
一、UML类图简介
UML类图是UML中最常用的图之一，主要用于描述系统中的类、接口、协作和它们之间的关系，如继承、聚合、组合、依赖和实现。它以反映类的结构(属性、操作)以及类之间的关系为主要目的，描述了软件系统的结构，是一种静态建模方法。类图用来描述系统中有意义的概念，包括具体的概念、抽象的概念、实现方面的概念等，是对现实世界中事物的抽象。
类图的主要作用是对系统的词汇进行建模、对简单的协作进行建模和对逻辑数据库模式进行建模。
UML类图的用途比较多，常用的给大家列举几个：
- 设计系统架构：类图帮助设计者在早期阶段规划系统的架构，定义类和它们之间的关系。
- 代码生成：一些工具可以基于UML类图自动生成代码框架，加速开发过程。
- 文档化系统：类图可以作为系统文档的一部分，帮助团队成员理解系统的结构和功能。
- 交流和协作：类图提供了一种通用的语言，便于开发团队、利益相关者和客户之间的沟通。
二、类图基本属性
类图概括起来主要由两部分组成：类和类之间的关系，其中对类的定义如下图所示，主要由三部分组成，它们分别是类名、类的属性、类的方法，对应图中的三个分区内容。
- 类名：图中最上面的矩形框中为类名。如果字体为斜体，表示为抽象类
- 类的属性：类名下方的区域
- 类的方法：图中的下面部分
*符号解释
说明：属性和方法前面的“+”“-”和“#”表示访问级别，以下对这些符号进行解释说明。
- +：public，公用的，对所有类可见
- -：private，私有的，只对该类本身可用
- #：protected，受保护的，对该类的子孙可见
- ~：package，包的，只对同一包声明的其他类可见
- =：表示默认值
- 下划线：static
- 斜体：抽象 (注意也可以用两个尖括号包裹来表示抽象，比如 —— <<我是抽象类or接口>>)
- 冒号前是方法名/变量名（根据有无括号区分），冒号后是返回参数/变量类型（根据有无括号区分），如果没有冒号的话表示方法返回空（也有人通过：void表示返空）
三、类之间的关系
类之间的关系主要包括泛化（继承）、依赖、关联、聚合、组合和实现6种关系，下面对它们进行一一阐释。
- 泛化关系
泛化关系是一种继承关系，子类继承父类的所有行为和属性，子类可以新增新的功能或者重写父类功能。
表示方法：空心三角+实线，箭头指向父类
- 依赖关系
依赖关系表示一个类使用（依赖）另一个类的服务或信息。当一个类的改变会影响到另一个类时，两个类之间存在依赖关系。一般来说，依赖总是单向的，不应该存在双向依赖。
表示方法：尖括号+虚线
- 关联关系
关联关系是一种拥有的关系，它使一个类知道另一个类的属性和方法。它体现不同类的一种强依赖关系，比如我和我的朋友，这种关系比依赖更强，不存在依赖关系中的偶然性，关系也不是临时的，一般是长期性的。
关联关系分为单向关联或双向关联，也可以有多重性（一对多），双向的关联可以有两个箭头或者没有箭头，单向的关联有一个箭头。
表示方法：尖括号+实线，箭头指向被拥有者
- 聚合关系
聚合关系在UML类图中表示的是“整体-部分”之间的关系，但是这种关系不像组合关系那样强烈，部分可以独立于整体存在。换句话说，即使整体不存在了，部分仍然可以继续存在并且有其独立的功能或意义。
假设我们有两个类：Professor（教授）和Course（课程）。教授可以教授多个课程，而一个课程也可以由多位教授来教授。这种情况下，Professor和Course之间的关系就可以被描述为聚合关系。
表示方法：空心菱形+实线，菱形指向整体
- 组合关系
组合关系（Composition）在UML类图中表示一种强类型的“整体-部分”关系，其中部分与整体的生命周期紧密相关，部分不能独立于整体存在。当整体对象被销毁时，其组成部分也将随之销毁。
比如：公司和部门是整体和部分的关系，没有公司就不存在部门，公司对其部门拥有完全的控制权，包括创建和销毁部门。当公司不存在时，其所属的部门也没有存在的意义。
表示方法：实心菱形+实线
- 实现关系
在UML类图中，实现关系（Realization）表示一个类（实现类）实现了接口中定义的所有抽象操作，这是一种契约关系，确保实现类遵守接口规定的协议。实现关系通常用于描述面向对象编程中的接口实现。
比如：图书馆系统。假设我们有一个图书馆系统，其中涉及到图书借阅功能。我们可以定义一个接口ILoanable（可借阅的），用于描述任何可以被借阅的物品应具备的行为。我们有具体的类Book（书籍）和Magazine（杂志），这两个类都可以实现ILoanable接口。
表示方法：空心三角+虚线
四、类图模板案例
为了帮助大家更好的理解类之间的6种关系，下面使用例子辅助大家学习和消化吸收。
- 汽车类图
点击查看模板高清原图
汽车类图说明：
- 车与小汽车和自行车之间是「实现」 关系，使用带空心箭头的虚线表示；
- 小汽车与SUV之间的关系为泛化关系，使用带空心箭头的实线表示；
- 小汽车与发动机和轮胎之间是「组合」 关系，使用实心菱形箭头的实线表示；
- 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。
- 学生与班级之间是「聚合」 关系，使用带空心菱形箭头的实线表示；
- 学生与身份证之间为「关联」 关系，使用尖箭头的实线表示；
- 动物UML类图
点击查看模板高清原图
- 学生上网UML类图
点击查看模板高清原图
- 微信支付类图
点击查看模板高清原图
如果你能快速的看懂并理解以上案例，说明你基本上已经把类图弄懂了，再去多结合一些代码和对应的类图巩固一下，以后再看到类图就不会懵了。
五、如何绘制类图？
ProcessOn支持多种图形的绘制，当然也包括UML图啦，用ProcessOn绘制类图的方法很简单，只要掌握了类图绘制的知识点，研究明白了小编分享的类图案例，相信每个人都可以快速学会画类图。
Step1：识别类。确定系统中需要的类，以及它们的属性和操作。
Step2：定义类间关系。确定类之间的关联、依赖、泛化、实现、聚合和组合关系。
Step3：绘制图。注册登录ProcessOn，新建UML图形，在左侧工具栏中选择类的标志，拖拽到右侧编辑区，写上类名、属性和方法，然后根据类之间的关系，标注箭头和线。
注：ProcessOn每个图标之间的连线默认都是实线箭头，大家根据需要可以在上方工具栏中调整连线样式、连线类型、连线颜色、箭头方向和箭头样式等。
Step4：评审和修改。与团队成员一起评审类图，根据反馈进行必要的修改。
如果你想让自己的图更美观一些，可以把文本、图标、线条等填充不同颜色、相同的图标尽可能大小相同。