UML中的用例图和类图

在UML（统一建模语言）中，**用例图（Use Case Diagram）和类图（Class Diagram）**是两种最常用的图表类型，分别用于描述系统的高层功能和静态结构。以下是它们的核心概念、用途及区别：

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1. 用例图（Use Case Diagram）

用途

描述系统的功能需求和用户（或其他系统）与系统的交互，聚焦于**“系统做什么”**，而不关心具体实现细节。

核心元素

• 参与者（Actor）：系统外部的实体（如用户、外部系统），用小人图标表示。

• 用例（Use Case）：系统提供的功能单元，用椭圆表示，描述参与者与系统的交互。

• 关系：

  • 关联（Association）：参与者与用例之间的连线，表示交互。

  • 包含（Include）：一个用例必须调用另一个用例（如“支付”必须包含“验证密码”）。

  • 扩展（Extend）：一个用例在特定条件下扩展另一个用例（如“订单”可能扩展“申请折扣”）。

  • 泛化（Generalization）：用例或参与者之间的继承关系（如“VIP用户”继承自“普通用户”）。

示例场景

• 在线购物系统中：

  • 参与者：顾客、管理员、支付系统。

  • 用例：浏览商品、下单、支付、管理库存。

特点

• 面向用户视角，易于与非技术人员沟通。

• 不涉及实现细节（如类、方法）。

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2. 类图（Class Diagram）

用途

描述系统的静态结构，展示类、接口、属性、方法以及它们之间的关系，聚焦于**“系统如何构建”**。

核心元素

• 类（Class）：矩形框，分三部分：类名、属性（字段）、方法（操作）。

• 关系：

  • 关联（Association）：类之间的引用（如“学生”与“课程”）。

  • 聚合（Aggregation）：弱“整体-部分”关系（如“汽车”与“轮胎”）。

  • 组合（Composition）：强“整体-部分”关系，生命周期一致（如“公司”与“部门”）。

  • 继承（Generalization）：父子类关系（如“动物”与“猫”）。

  • 依赖（Dependency）：一个类的变化影响另一个类（如“订单”依赖“支付服务”）。

  • 接口实现（Realization）：类实现接口（如“PDFGenerator”实现“IExport”）。

示例场景

• 电商系统中的类：

  • Product（属性：id, name；方法：getPrice()）。

  • Order（关联Product，依赖PaymentService）。

特点

• 面向开发者，指导代码实现。

• 可标注多重性（如1对多）、可见性（+public, -private）。

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关键区别

维度	用例图	类图
目的	描述系统功能需求（做什么）	描述系统静态结构（如何构建）
受众	用户、需求分析师	开发者、架构师
内容	参与者、用例、功能流程	类、属性、方法、关系
抽象级别	高层次，不涉及实现	低层次，直接映射代码

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实际应用中的联系

1. 从用例图到类图：用例图中的功能需求可转化为类图中的类和方法。

   • 例如，“支付”用例可能对应类图中的Payment类、processPayment()方法。

2. 互补性：用例图定义需求边界，类图实现这些需求的具体结构。

通过结合这两种图，可以从需求分析平滑过渡到系统设计，确保开发与用户期望一致。