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UML超新手入門（3）類別圖型 - 結合關係

閲讀次數：62000 發表時間：2016/12/29

tags: Java uml class diagram

類別圖中的類別節點可以把每一個類別所有的內容呈現出來，也可以只有顯示類別之間的關聯，這些關聯就是程式碼之間的相依性。這一點非常重要，因為要從一大堆原始程式碼中找出它們之間的相依性，相對之下是比較困難的。使用類別圖型可以讓你清楚的瞭解某一些特定的相依性，尤其在一個高度抽象化的軟體系統中，瞭解這個特性更加重要。

類別圖型最重要的特性之一，就是可以表現出軟體系統裡，所有關鍵類別的關聯。使用類別圖型來呈現這些關聯的資訊，不論是應用在系統的分析與程式設計師之間的討論，都比直接使用原始程式碼來得容易許多。

繼承(extends)

經過抽象化的動作後，往往會產生許多類別之間的繼承關係，使用類別圖型的繼承表示方法可以清楚的瞭解複雜的繼承架構，類別圖型使用「Generalization arrow」來表示類別之間繼承的關聯：

從上列的類別圖型，可以很清楚的知道這些類別之間的繼承關係：

在類別圖型中如果詳細的表現出類別節點的資訊，包含所有的屬性和方法定義，你可以從圖中知道子類別繼承了哪些成員，如果子類別繼承的是一個抽象類別，也可以知道子類別必需實作哪些方法，這在龐大的繼承架構裡非常有用：

實作(implements)

類別圖型使用「Realization arrow」來表示類別之間的實作關聯：

上列的類別圖型也可以使用簡化的介面表示方法：

結合

類別和類別之間的關聯都可以稱為「結合、Association」。使用結合
可以表現類別之間的：

抽象的結合關聯。例如「擁有」或「使用」
抽象的結合角色。例如「線上客戶」或「系統管理員」
結合的數量。例如「Car」與「Wheel」的結合數量是1跟4
結合的方向。例如表示「使用者」與「被使用者」

將這些結合的元素使用在圖型的話，會像這樣：

以上列的圖型來說，可以在結合線條上直接使用箭頭來表示方向，這樣就可以省略掉結合方向的符號，這也是一般比較常用的作法：

上列的結合範例圖型，對應到Java類別的宣告會像這樣：

在結合關係裡，結合數量通常表示軟體系統中一些重要的行為，關於結合數量的標示可以使用下列幾種方法：

數字：確定的數量
*：零到多個
0..*：零到多個
0..1：零到一個
1..*：一到多個
n..m：最少n個，最多m個

Java在結合數量上的實作，可以使用下列幾種方法：

允許零個時，表示物件變數的值可以是「null」
確定的數量可以使用陣列或集合資料結構
不確定的數量可以使用集合資料結構

下列是一個使用不同結合數量的類別圖型範例：

上列的結合範例圖型，對應到Java類別的宣告會像這樣：

在軟體系統的實作上，類別之間產生相依性的狀況無所不在，上列討論的幾種結合狀況，是比較明顯的。但是相依性的意思應該是說「在軟體系統中的A類別會使用到B類別」，從這個條件來看，如果缺少了B類別，那這個軟體系統當然會出問題。

所以在結合關係裡，也可以使用「Stereotypes」來表示一些特殊的結合特性，讓類別圖型的結合特性可以更接近軟體系統的實作：

<<local>>

在「Foo」類別的區塊中建立與使用「Qoo」物件，只是一種區域變數，生命週期只有在區塊裡，彼此之間沒有直接的關係。
<<parameter>>

在「Foo」類別中透過參數來取得「Qoo」物件，建立「Qoo」物件的責任在呼叫方法的類別。這種結合情況有另外一種常見的表示方法：
<<create>>

「Qoo」物件由「Foo」負責建立，然後傳給需要的地方，這種作法稱為「Factory method」，是一種常見的「設計模式、Design pattern」。
<<delegate>>

「Delegate」是代理的意思，「Foo」類別在這種情況下扮演「代理者」的角色，由「Foo」類別負責將方法的呼叫轉為呼叫「Qoo」的方法，有許多設計模式都會使用這種結合，例如Command、Proxy或Composite。

聚合

「聚合、Aggregation」是一種特殊情況的結合關係，它建立在「整體、whole」與「成員、member」的概念上，這個整體必須擁有這些成員才具有意義：

以上列的範例來說，如果一台沒有有引擎、車門和輪子的車子，應該就不算是一台車子；但是引擎、車門和輪子都是可以獨立存在，並且有它們各自的用途，例如引擎不一定要裝在車子上。

聚合在Java的實作上，並沒有特別明顯的方法，它跟一般的結合並沒有什麼差別，對Java程式設計師來說，唯一該注意的地方，就是要確定被擁有者一定會被建立：

組合

「組合、Composition」是一種特殊情況的聚合關係，它跟聚合的差別在於方向的角度，你可以把聚合視為「單向」，而把組合看成「雙向」的結合關係：

在上列的範例中，一個課程必須擁有學生與教材，才算是一個課程，這個特性跟聚合是一樣的；但是學生與教材也必須有課程開課了，才能夠去上課，也就是說如果沒有課程存在，學生與教材是沒有意義的。

組合在Java的實作上，跟聚合一樣，同樣要確定被擁有者一定會被建立：

因為組合的特性，另外要注意兩個在實作上的狀況：

一個成員物件不能同時被兩個擁有者擁有
擁有者要負責成員的的生命週期

在Java技術中，物件的「解構、deconstruct」是透過「Garbage collection」來完成的，程式設計師並不需要去管理物件的生命週期；但是在一些特殊的情況下，你可能需要覆寫「Object」類別中的「finalize」方法，在這個方法中處理解構物件該作的事情，例如中斷取得的網路連線。