1、概述
在UML 2.0的13种图形中，类图是使用频率最高的UML图之一。Martin Fowler在其著作《UML Distilled: A Brief Guide to the Standard Object Modeling Language, Third Edition》（《UML精粹：标准对象建模语言简明指南（第3版）》）中有这么一段：“If someone were to come up to you in a dark alley and say, 'Psst, wanna see a UML diagram?' that diagram would probably be a class diagram. The majority of UML diagrams I see are class diagrams.”（“如果有人在黑暗的小巷中向你走来并对你说：‘嘿，想不想看一张UML图？’那么这张图很有可能就是一张类图，我所见过的大部分的UML图都是类图”），由此可见类图的重要性。
==类图==用于描述系统中所包含的类以及它们之间的相互关系，帮助人们简化对系统的理解，它是==系统分析和设计阶段的重要产物，也是系统编码和测试的重要模型依据==。
==类图(Class Diagram)==使用出现在系统中的不同类来描述系统的静态结构，它用来描述不同的类以及它们之间的关系。
2、类图的元素
在类图中一共包含了以下几种模型元素，分别是：类（Class）、接口（Interface）、依赖（Dependency）关系、泛化（Generalization）关系、关联（Association）关系、聚合关系（Aggregation）、组合关系（Composition）和实现（Realization）关系。本节介绍类、接口，下一节具体介绍各种关系。
2.1 类
在面向对象（OO) 编程中，类是对现实世界中一组具有相同特征的物体的抽象。包括名称、属性和操作。
2.2 接口
接口是一种特殊的类，具有类的结构但不可被实例化，只可以被实现（继承）。在UML中，接口使用一个带有名称的小圆圈来进行表示。也可以说，是在没有给出对象的实现和状态的情况下对对象行为的描述。
与类图不同，是顶部有一个《interface》显示：
也可以是一个空心圆表示：
3、类的关系
在UML类图中，常见的有以下几种关系: 泛化（Generalization）, 实现（Realization），关联（Association)，聚合（Aggregation），组合(Composition)，依赖(Dependency)。
各种关系的强弱顺序：
泛化 = 实现 > 组合 > 聚合 > 关联 > 依赖
3.1 泛化（Generalization）
【泛化关系】：是一种继承关系，表示一般与特殊的关系，它指定了子类如何特化父类的所有特征和行为。例如：老虎是动物的一种，即有老虎的特性也有动物的共性。
【箭头指向】：带三角箭头的实线，箭头指向父类
【java表示方法】：==extends==
【类的种类】：都可以
3.2 实现（Realization）
【实现关系】：是一种类与接口的关系，表示类是接口所有特征和行为的实现.
【箭头指向】：带三角箭头的虚线，箭头指向接口
【java表示方法】：==implements==
【类的种类】：主要控制类(Control Class)，service，dao
3.3 关联（Association)
【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；如：老师与学生，丈夫与妻子关联可以是双向的，也可以是单向的。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。
【代码体现】：成员变量
【箭头及指向】：带普通箭头的实心线，指向被拥有者
【类的种类】：主要是实体类(Entity Class)，
上图中，老师与学生是双向关联，老师有多名学生，学生也可能有多名老师。但学生与某课程间的关系为单向关联，一名学生可能要上多门课程，课程是个抽象的东西他不拥有学生。
下图为自身关联：
3.4 聚合（Aggregation）
【聚合关系】：是整体与部分的关系，且部分可以离开整体而单独存在。如车和轮胎是整体和部分的关系，轮胎离开车仍然可以存在。
聚合关系是关联关系的一种，是强的关联关系；关联和聚合在语法上无法区分，必须考察具体的逻辑关系。
【代码体现】：成员变量
【箭头及指向】：带空心菱形的实心线，菱形指向整体
【类的种类】：主要是实体类(Entity Class)
3.5 组合(Composition)
【组合关系】：是整体与部分的关系，但部分不能离开整体而单独存在。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。
组合关系是关联关系的一种，是比聚合关系还要强的关系，它要求普通的聚合关系中代表整体的对象负责代表部分的对象的生命周期。
【代码体现】：成员变量
【箭头及指向】：带实心菱形的实线，菱形指向整体
3.6 依赖(Dependency)
【依赖关系】：是一种使用的关系，即一个类的实现需要另一个类的协助，所以要尽量不使用双向的互相依赖.
【代码表现】：局部变量、方法的参数或者对静态方法的调用，==@Autowired==
【箭头及指向】：带箭头的虚线，指向被使用者
4、简单的示例
4.1 实例分析1——登录模块
某基于C/S的即时聊天系统登录模块功能描述如下：
用户通过登录界面(LoginForm)输入账号和密码，系统将输入的账号和密码与存储在数据库(User)表中的用户信息进行比较，验证用户输入是否正确，如果输入正确则进入主界面(MainForm)，否则提示“输入错误”。
根据以上描述绘制初始类图。
参考解决方案：
参考类图如下：
考虑到系统扩展性，在本实例中引入了抽象数据访问接口IUserDAO，再将具体数据访问对象注入到业务逻辑对象中，可通过配置文件（如XML文件）等方式来实现，将具体的数据访问类类名存储在配置文件中，如果需要更换新的具体数据访问对象，只需修改配置文件即可，原有程序代码无须做任何修改。
类说明：
方法说明：
4.2 实例分析2——注册模块
某基于Java语言的C/S软件需要提供注册功能，该功能简要描述如下：
用户通过注册界面(RegisterForm)输入个人信息，用户点击“注册”按钮后将输入的信息通过一个封装用户输入数据的对象(UserDTO)传递给操作数据库的数据访问类，为了提高系统的扩展性，针对不同的数据库可能需要提供不同的数据访问类，因此提供了数据访问类接口，如IUserDAO，每一个具体数据访问类都是某一个数据访问类接口的实现类，如OracleUserDAO就是一个专门用于访问Oracle数据库的数据访问类。
根据以上描述绘制类图。为了简化类图，个人信息仅包括账号(userAccount)和密码(userPassword)，且界面类无需涉及界面细节元素。
参考解决方案：
在以上功能说明中，可以分析出该系统包括三个类和一个接口，这三个类分别是注册界面类RegisterForm、用户数据传输类UserDTO、oracle用户数据访问类OracleUserDAO，接口是抽象用户数据访问接口IUserDAO。它们之间的关系如下：
(1) 在RegisterForm中需要使用UserDTO类传输数据且需要使用数据访问类来操作数据库，因此RegisterForm与UserDTO和IUserDAO之间存在关联关系，在RegisterForm中可以直接实例化UserDTO，因此它们之间可以使用组合关联。
(2) 由于数据库类型需要灵活更换，因此在RegisterForm中不能直接实例化IUserDAO的子类，可以针对接口IUserDAO编程，再通过注入的方式传入一个IUserDAO接口的子类对象（在本书后续章节中将学习如何具体实现），因此RegisterForm和IUserDAO之间具有聚合关联关系。
(3) OracleUserDAO是实现了IUserDAO接口的子类，因此它们之间具有类与接口的实现关系。
(4) 在声明IUserDAO接口的增加用户信息方法addUser()时，需要将在界面类中实例化的UserDTO对象作为参数传递进来，然后取出封装在UserDTO对象中的数据插入数据库，因此addUser()方法的函数原型可以定义为：public boolean addUser(UserDTO user)，在IUserDAO的方法addUser()中将UserDTO类型的对象作为参数，故IUserDAO与UserDTO存在依赖关系。
通过以上分析，该实例参考类图如图1所示：
注意：在绘制类图或其他UML图形时，可以通过注释(Comment)来对图中的符号或元素进行一些附加说明，如果需要详细说明类图中的某一方法的功能或者实现过程，可以使用如图2所示表示方式：
4.3 实例分析3——售票机控制程序
某运输公司决定为新的售票机开发车票销售的控制软件。图I给出了售票机的面板示意图以及相关的控制部件。
售票机相关部件的作用如下所述：
(1) 目的地键盘用来输入行程目的地的代码（例如，200表示总站）。
(2) 乘客可以通过车票键盘选择车票种类（单程票、多次往返票和座席种类）。
(3) 继续/取消键盘上的取消按钮用于取消购票过程，继续按钮允许乘客连续购买多张票。
(4) 显示屏显示所有的系统输出和用户提示信息。
(5) 插卡口接受MCard（现金卡），硬币口和纸币槽接受现金。
(6) 打印机用于输出车票。
(7) 所有部件均可实现自检并恢复到初始状态。
现采用面向对象方法开发该系统，使用UML进行建模，绘制该系统的初始类图。
参考解决方案：
参考类图如下：
类说明：
方法说明：
