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# 第4章 类图与对象图
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> **考试重要度**：★★★★★
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> **核心内容**：类与对象的识别、六大类关系、抽象类与接口、边界类/控制类/实体类
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## 📢 从生活中理解类和对象
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💬 **类 = 模板，对象 = 具体的东西。**
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| 概念 | 生活例子 | 代码例子 |
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|------|----------|----------|
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| **类** | "汽车"这个类别 | `class Car` |
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| **对象** | 你家楼下停的那辆红色宝马 | `Car myCar = new Car()` |
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| **属性** | 颜色、车牌号、排量 | `color`, `plateNumber` |
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| **操作** | 启动、加速、刹车 | `start()`, `accelerate()` |
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> 例：银行的"账户"类有属性（姓名、密码、余额）和操作（查询余额、存款、取款）。张三的账户就是一个具体对象，余额是5000元。
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## 💡 一、类的三格表示法
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┌──────────────────────┐
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│ 类名 │ ← 第一格：类名
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├──────────────────────┤
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│ -name: String │ ← 第二格：属性
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│ -age: int │
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│ +count: int │
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├──────────────────────┤
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│ +getName(): String │ ← 第三格：操作（方法）
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│ +setAge(a: int) │
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└──────────────────────┘
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```
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### 属性语法
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[可见性] 属性名 [:类型] [=初始值] [{约束}]
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### 可见性符号
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| 符号 | 名称 | 含义 |
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|------|------|------|
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| `+` | Public（公有） | 谁都能访问 |
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| `-` | Private（私有） | 只能类内部访问 |
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| `#` | Protected（受保护） | 类内部+子类能访问 |
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## ✍️ 边学边练（一）
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**题目**：银行账户类Account有属性：账号(私有)、密码(私有)、余额(私有)、利率(公有)。请用UML类图的三格表示法写出。
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**答案：**
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```
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┌──────────────────────┐
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│ Account │
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├──────────────────────┤
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│ -accountNo: String │
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│ -password: String │
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│ -balance: double │
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│ +interestRate: float│
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├──────────────────────┤
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│ +getBalance():double│
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│ +deposit(amt) │
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│ +withdraw(amt) │
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└──────────────────────┘
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```
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## 💡 二、类之间的六大关系（重中之重！必考！）
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### 1. 关联关系（Association）—— "认识/拥有"
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> **含义**：一个类的属性类型是另一个类。这是最基础的关系。
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💬 **比喻**：员工"属于"某个部门——Employee类中有一个Department类型的属性。
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**关联关系的子类型**：
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| 子类型 | 说明 | 生存期 | 画法 |
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|--------|------|--------|------|
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| **普通关联** | 平等关系 | 各自独立 | 实线 |
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| **聚合（Aggregation）** | 整体-部分，弱关系 | 部分可独立存在 | 空心菱形 |
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| **组合（Composition）** | 整体-部分，强关系 | 部分随整体消亡 | 实心菱形 |
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💬 **聚合 vs 组合**：
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- 聚合：学校由学生组成，学校解散了，**学生还在**。
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- 组合：汽车由发动机组成，汽车报废了，**发动机也没意义了**。
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### 2. 依赖关系（Dependency）—— "临时使用"
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> **含义**：一个类的方法的参数/返回值/局部变量用了另一个类。
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💬 **比喻**：你去商店买东西——你跟商店的关系只在买东西那一刻存在，买完就没关系了。
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### 3. 泛化关系（Generalization）—— "是……的一种"
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> **含义**：子类继承父类的属性和方法。
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💬 **比喻**：狗是动物的一种——狗继承了动物的所有特征，还有自己特有的"汪汪叫"。
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### 4. 实现关系（Realization）—— "履行接口约定"
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> **含义**：类实现了接口中定义的所有方法。
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### 关联 vs 依赖 对比
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| 维度 | 关联 | 依赖 |
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|------|------|------|
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| **强度** | 强，长期稳定 | 弱，临时短暂 |
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| **代码体现** | 属性类型是另一个类 | 方法参数/局部变量用了另一个类 |
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| **生命周期** | 对象存在就有关系 | 方法调用结束关系就结束 |
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| **画法** | 实线 | 虚线箭头 |
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## ✍️ 边学边练（二）
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**题目**：判断以下场景属于什么关系。
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1. 飞机由机翼、发动机、机身组成。（飞机-机翼）
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2. 医生在医院工作。（医生-医院）
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3. 学生是人。（学生-人）
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4. 程序员写代码时用到开发工具。（程序员-开发工具）
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**答案：**
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1. **组合关系**（实心菱形）—— 机翼不能脱离飞机独立存在
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2. **关联关系**（普通关联）—— 医生有"所属医院"这个属性
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3. **泛化关系**（继承）—— 学生是人的子类
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4. **依赖关系**（虚线箭头）—— 程序员"写代码"这个方法用到了开发工具，但不是长期持有
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⚠️ **易错点**：聚合和组合都表示"整体-部分"，区别在于部分能否独立存在。能独立=聚合，不能独立=组合。
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## 💡 三、关联关系的重要概念
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### 多重性
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| 表示法 | 含义 |
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|--------|------|
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| `1` | 恰好1个 |
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| `0..1` | 0个或1个 |
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| `0..*` 或 `*` | 0个或多个 |
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| `1..*` | 至少1个 |
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| `n..m` | n到m个 |
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> 例：一个学生选**0..\***门课，一门课被**1..\***个学生选。
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### 关联类
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> 当一个属性放在哪个类都不合适时，就用关联类。
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💬 例：员工和公司之间有个"合同"——合同有"工资"属性。工资既不是员工的固有属性（换公司会变），也不是公司的固有属性。所以"合同"是一个关联类。
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### 限定关联
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> 用限定符把多对多变成一对多，提高查询效率。
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💬 例：一个人可以在多家银行开户（多对多）。但如果限定"在某家银行"，就变成一对多了。
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## 💡 四、抽象类 vs 接口
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| 维度 | 抽象类 | 接口 |
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|------|--------|------|
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| **属性** | 可以有 | 不能有 |
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| **方法实现** | 部分方法有实现 | 所有方法都没有实现 |
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| **关系** | 子类继承（泛化） | 类实现（实现关系） |
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| **多重性** | 只能继承一个 | 可以实现多个 |
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| **关键词** | `abstract class` | `interface` |
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💬 **比喻**：抽象类像"半成品家具"（有些部分做好了，有些需要你自己完成）；接口像"插座标准"（只规定了插孔形状和电压，具体怎么发电不管）。
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## 💡 五、版型：边界类、控制类、实体类
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这是MVC模式的UML体现，期中考试经常考！
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| 版型 | 职责 | 常见形式 | 对应MVC |
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| ---------------------- | ------ | --------- | ---------- |
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| **边界类** `<<boundary>>` | 与外界交互 | 窗口、对话框、报表 | View |
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| **控制类** `<<control>>` | 协调业务逻辑 | 处理业务规则 | Controller |
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| **实体类** `<<entity>>` | 持久化数据 | 数据库表对应的类 | Model |
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🔑 **协作关系**：边界类接收用户输入 → 控制类处理业务逻辑 → 实体类存取数据。
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## 📌 附录：类图常用画图符号速查
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> 这一节把类图中所有的关系符号、接口、抽象类、版型、对象图等所有画图元素用字符画列出来，画类图时直接照搬即可。
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### 1. 关联关系（Association）—— 实线（可带多重性）
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**普通关联**（双向带多重性）：
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```
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┌────────┐ 1 0..* ┌────────┐
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│ 老师 │ ────────────────── │ 学生 │
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└────────┘ └────────┘
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||
```
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**自关联**（一个类关联到自己）：
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```
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┌────────┐
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||
│ 员工 │
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||
│ │
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│ 领导 │◀──┐
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└────────┘ │
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||
│ │
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└─────┘
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||
```
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### 2. 聚合关系（Aggregation）—— 实线 + 空心菱形 ◇
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||
> 部分可脱离整体独立存在。
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```
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◇
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┌────────┐ ┌────────┐
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│ 班级 │ ───────────── │ 学生 │
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└────────┘ └────────┘
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||
(整体) (部分，可独立)
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||
💬 学校没了，学生还在 —— 所以是空心菱形
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```
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### 3. 组合关系（Composition）—— 实线 + 实心菱形 ◆
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> 部分不能脱离整体独立存在。
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||
```
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◆
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┌────────┐ ┌────────┐
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||
│ 汽车 │ ───────────── │ 发动机 │
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└────────┘ └────────┘
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||
(整体) (部分，离不开整体)
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||
💬 汽车报废了，发动机也没意义了 —— 所以是实心菱形
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||
```
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### 4. 依赖关系（Dependency）—— 虚线 + 开放箭头
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```
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┌────────┐ ┌────────┐
|
||
│ 司机 │ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─⇨ │ 汽车 │
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└────────┘ └────────┘
|
||
(使用者) (被使用者)
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||
(虚线 + 开放箭头)
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||
```
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### 5. 泛化关系（Generalization）—— 实线 + 空心三角
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**方向**：子类 → 父类（空心三角指向父类）。
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```
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▷
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┌────────┐ ┌────────┐
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│ 狗 │ ───────────── │ 动物 │
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└────────┘ └────────┘
|
||
(子类) (父类)
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||
```
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### 6. 实现关系（Realization）—— 虚线 + 空心三角
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**方向**：实现类 → 接口（空心三角指向接口）。
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||
```
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▷
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┌────────┐ ┌──────────────┐
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||
│ 鸟 │ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ │<<interface>>│
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||
└────────┘ │ 飞行 │
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||
(实现类) └──────────────┘
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||
(接口)
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||
```
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### 7. 接口的两种画法
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**普通矩形画法**（在类图中更常见）：
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```
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┌──────────────────┐
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│ <<interface>> │ ← 关键字标识
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||
│ 飞行 │ ← 接口名
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├──────────────────┤
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│ +起飞(): void │ ← 只有声明，没有实现
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│ +降落(): void │
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└──────────────────┘
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||
```
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||
**棒棒糖表示法**（简化版，常在组件图中使用）：
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||
```
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┌────────┐ ┌────────┐
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│ 鸟 │●─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┤ 飞行 │ (棒棒糖+连接线)
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└────────┘ └────────┘
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||
(实现类) (接口)
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||
```
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### 8. 抽象类与抽象方法
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> **画法**：抽象类**类名用斜体**、抽象方法**方法名用斜体**。在字符画里用 `<<abstract>>` 标识或加文字说明。
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||
```
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┌────────────┐
|
||
│ 动物 │ ← 实际画图时类名用斜体
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├────────────┤
|
||
│ │
|
||
├────────────┤
|
||
│ 移动() │ ← 实际画图时方法名用斜体
|
||
│ 叫() │
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└────────────┘
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{abstract} ← 标注方式（实际画图用斜体）
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||
```
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### 9. 版型（Stereotype）的画法
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**边界类**：
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```
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┌────────────────┐
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│ <<boundary>> │ ← 写在类名上方
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│ 登录页面 │
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├────────────────┤
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||
│ -用户名:String │
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│ -密码:String │
|
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├────────────────┤
|
||
│ +提交():void │
|
||
└────────────────┘
|
||
```
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||
**控制类**：
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||
```
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┌────────────────┐
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||
│ <<control>> │
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||
│ 订单处理 │
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├────────────────┤
|
||
│ │
|
||
├────────────────┤
|
||
│ +处理订单() │
|
||
│ +检查库存() │
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||
└────────────────┘
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||
```
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|
||
**实体类**：
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||
```
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┌────────────────┐
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||
│ <<entity>> │
|
||
│ 订单 │
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├────────────────┤
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||
│ -订单号:String│
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│ -金额:double │
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├────────────────┤
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||
│ +保存() │
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||
│ +查询() │
|
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└────────────────┘
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```
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### 10. 对象图的画法
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> 对象名格式：`对象名:类名`（对象名和类名下加**下划线**），属性有具体值。
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```
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┌─────────────────┐
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||
│ 张三:员工 │ ← 对象名:类名，下划线
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├─────────────────┤
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||
│ 员工号 = "E001" │ ← 属性=值
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│ 姓名 = "张三" │
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│ 年龄 = 28 │
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└─────────────────┘
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```
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**对象图与类图对比**：
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```
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类图（描述规则） 对象图（描述实例）
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┌──────────┐ ┌────────────────┐
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│ 员工 │ │ 张三:员工 │
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├──────────┤ ├────────────────┤
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│ -员工号 │ │ 员工号="E001" │
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│ -姓名 │ ──> │ 姓名="张三" │
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│ -年龄 │ │ 年龄=28 │
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├──────────┤ └────────────────┘
|
||
│ +查询() │
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└──────────┘
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```
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### 11. 关联类的画法
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> 关联类挂在关联线中间，用虚线连到关联线上。
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```
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┌────────┐ ┌────────┐
|
||
│ 员工 │ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ │ 公司 │
|
||
└────────┘ │ └────────┘
|
||
│
|
||
┌────────┐
|
||
│ 合同 │ ← 关联类（虚线连到关联线上）
|
||
├────────┤
|
||
│ -工资 │
|
||
│ -合同期│
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└────────┘
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```
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🔑 **一句话记忆口诀**：实线实箭是关联，空心菱形是聚合，实心菱形是组合，虚线开放箭头是依赖；实线空三角是泛化（继承），虚线空三角是实现（接口）。
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## ✍️ 边学边练（三）
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**题目**：在线购物系统中，"用户"通过"购物页面"下单，系统"订单处理"模块检查库存后，更新"订单"数据和"库存"数据。请指出各属于哪种版型。
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**答案：**
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- 购物页面 → **边界类**（与用户交互）
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- 订单处理模块 → **控制类**（协调业务逻辑）
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- 订单、库存 → **实体类**（持久化的数据）
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完整流程：边界类("购物页面") → 控制类("订单处理") → 实体类("订单""库存")
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## 💡 六、对象图
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> **对象图 = 类图的"截图"**。类图描述通用规则，对象图描述某一时刻的具体情况。
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| 类图 | 对象图 |
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|------|--------|
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| 三个格子（类名+属性+操作） | 两个格子（对象名:类名 + 属性值） |
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| 描述所有可能的情况 | 描述某一个时刻的快照 |
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| 属性定义特征（如"姓名: String"） | 属性有具体值（如"姓名 = 张三"） |
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💬 **比喻**：类图像"菜单"（描述菜的做法），对象图像"上桌的菜"（一份具体的菜）。
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## 📝 章末自测
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**1. 填空题**
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- 聚合关系中，整体不存在了，部分（ ___ ）存在。（能/不能）
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- 组合关系中，整体不存在了，部分（ ___ ）存在。（能/不能）
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- 边界类、控制类、实体类分别对应MVC中的（ _____ ）、（ _____ ）、（ ___ ）
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**2. 判断题**
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- ( ) 依赖关系比关联关系更弱
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- ( ) 接口可以有属性
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- ( ) 抽象类可以被实例化
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- ( ) 对象图是类图的实例
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- ( ) 一个类只能继承一个抽象类，但可以实现多个接口
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**3. 分析题**
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- 职工类Employee包含属性empcode、name、address、birthday。Address类包含houseNumber、streetNumber、city、zipcode。分析两个类之间的关系。
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**答案：**
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**填空题**：能、不能、View、Controller、Model
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**判断题**：✅ ❌(接口无属性) ❌(抽象类不能实例化) ✅ ✅
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**分析题**：**关联关系**。因为Employee类中有一个属性address，其类型是Address类。这是一个长期稳定的结构关系。多重性：Employee端1，Address端0..*（一个地址可以被多个员工使用）。
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