UML中类的建模全解析

### UML 中类的建模全解析 #### 1. 类在系统建模中的基础概念 在系统建模里，类是面向对象系统极为关键的构建模块。类是对具有相同属性、操作、关系和语义的一组对象的描述。例如在 UML 里，一个类通常用矩形来图形化表示。 类名在其所在的包内必须是唯一的。类名可以是由字母、数字和特定标点符号组成的文本，实际应用中，类名一般是从系统词汇表中选取的简短名词或名词短语，并且每个单词的首字母通常大写，像“Customer”或“TemperatureSensor”。 类名有简单名和路径名之分。简单名就是类自身的名称，而路径名是类名加上其所在包的名称。比如在 Java 里，`java.util.ArrayList` 就是路径名，`ArrayList` 则是简单名。 #### 2. 类的属性 属性与聚合语义相关，它是类的一个命名属性，描述了该属性实例可能持有的值的范围。一个类可以有任意数量的属性，也可以没有属性。 属性代表了所建模事物的某种特性，并且该类的所有对象都共享这些特性。例如，每面墙都有高度、宽度和厚度；在对客户进行建模时，每个客户可能有姓名、地址、电话号码和出生日期等属性。 在图形表示上，属性列在类名下方的一个区域内。属性名和类名一样可以是文本，实际中通常是代表其所属类某种特性的简短名词或名词短语，除第一个字母外，每个单词的首字母大写，如“name”或“loadBearing”。还可以进一步指定属性的其他特性，如将其标记为只读或由类的所有对象共享，也可以说明其类和可能的默认初始值。 #### 3. 类的操作 操作是可以从类的任何对象请求以影响其行为的服务的实现。换句话说，操作是可以对对象执行的某种行为的抽象，并且该类的所有对象都共享这些操作。 一个类可以有任意数量的操作，也可以没有操作。例如在 Java 的 `awt` 包中的 `Rectangle` 类，其所有对象都可以进行移动、调整大小或查询属性等操作。调用操作时，通常（但不总是）会改变对象的数据或状态。 操作名和类名一样可以是文本，实际中通常是代表其所属类某种行为的简短动词或动词短语，除第一个字母外，每个单词的首字母大写，如“move”或“isEmpty”。还可以指定操作的其他特性，如将其标记为多态或常量，或者指定其可见性，也可以通过说明其签名（包括所有参数的名称、类型和默认值，以及函数的返回类型）来进一步指定操作。 #### 4. 类的属性和操作的组织 在绘制类图时，无需一次性展示类的所有属性和操作。实际上，多数情况下也无法做到，因为属性和操作数量过多难以在一个图中呈现，而且通常也没必要，因为特定视图可能只关注其中一部分。 可以选择省略类的部分或全部属性和操作，空的区域并不意味着没有属性或操作，只是未选择展示。可以在每个列表末尾用省略号（“...”）明确表示还有更多属性或操作未展示。 为了更好地组织长列表的属性和操作，可以使用构造型为每个组添加描述性类别。 #### 5. 类的职责 职责是类的一种契约或义务。创建类时，意味着该类的所有对象都具有相同类型的状态和行为。从更抽象的层面看，对应的属性和操作就是类履行职责的具体体现。 例如，`Wall` 类负责了解墙的高度、宽度和厚度；在信用卡应用中，`FraudAgent` 类负责处理订单并判断其合法性、可疑性或欺诈性；`TemperatureSensor` 类负责测量温度并在温度达到特定点时发出警报。 在建模类时，一个好的起点是明确词汇表中事物的职责。像 CRC 卡片和基于用例的分析等技术在这方面非常有帮助。一个类可以有任意数量的职责，但实际上，每个结构良好的类至少有一个职责，最多只有几个。随着模型的细化，需要将这些职责转化为一组能最好地履行类职责的属性和操作。 职责可以用自由格式的文本表示，实际中通常写成短语、句子或（最多）简短的段落。在图形上，职责可以绘制在类图标底部的单独区域内。 #### 6. 类的其他特性 除了属性、操作和职责这些常见特性外，有时还需要可视化或指定其他特性，如单个属性和操作的可见性、操作的特定语言特性（如是否为多态或常量），甚至类的对象可能产生或处理的异常。这些在 UML 中都可以表达，但属于高级概念。 在构建模型时，几乎创建的每个抽象都是某种类型的类。有时需要将类的实现与其规范分离，在 UML 中可以使用接口来实现。 当构建更复杂的模型时，会经常遇到一些常见类型的类，如代表并发进程和线程的类，或代表物理事物（如 applet、Java Beans、COM + 对象、文件、网页和硬件）的类。UML 为此提供了活动类（代表进程和线程）、组件（代表物理软件组件）和节点（代表硬件设备）。 类很少单独存在，构建模型时通常会关注相互交互的类组。在 UML 中，这些类组形成协作关系，通常