三、类图与设计类图（Class Diagrams / DCD）

类图用于描述系统的静态结构。概念类图（CCD）侧重于现实概念，设计类图（DCD）面向技术编码实现。

1. 类图核心元素含义说明#

1.1 类的三段式表示#

类在图中用矩形框表示，从上到下分为三格：

第一格：类名。接口用 <<interface>> 双角括号标识，抽象类名用斜体表示。
第二格：属性（Attributes）。格式为：可见性属性名 : 数据类型 = 默认值。
第三格：方法（Methods）。格式为：可见性方法名(参数名 : 参数类型) : 返回值类型。

1.2 可见性修饰符（Visibility）#

+：Public（公共）。外部任意类均可直接访问和调用。
-：Private（私有）。仅在本类内部可见，子类与外部均无法访问（DCD 的属性通常全部设为私有）。
#：Protected（受保护）。仅在本类及子类（继承体系）内部可见。

2. 六大核心关系与箭头标准#

UML 类图的关系强弱顺序为：泛化 = 实现 > 组合 > 聚合 > 关联 > 依赖。

NOTE

六大关系在 Kotlin 中的代码实现对照：

1
// 1. 泛化（Generalization / 继承）
2
open class Account(val accountNumber: String, var balance: Double)
3
class SavingAccount(accountNumber: String, balance: Double) : Account(accountNumber, balance)
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// 2. 实现（Realization）
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interface WithdrawalService {
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    fun createTransaction(cardNumber: String, amount: Double): Long
8
}
9
class WithdrawalServiceImpl : WithdrawalService {
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    override fun createTransaction(cardNumber: String, amount: Double): Long = 1001L
11
}
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// 3. 组合（Composition）
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// 整体负责部分（OrderItem）的生命周期。部分不能脱离整体（Order）独立存在。通常由整体的构造方法或方法内部负责创建。
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class Order {
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    private val items = mutableListOf<OrderItem>()
17
    fun addOrderItem(name: String, price: Double) {
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        // 整体直接 new (创建) 部分，两者生命周期强绑定
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        items.add(OrderItem(name, price))
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    }
21
}
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class OrderItem(val name: String, val price: Double)
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// 4. 聚合（Aggregation）
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// 部分（Employee）可以脱离整体（Department）独立存在。通常由外部创建后，通过参数（如构造注入/Setter）传入整体中。
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class Department(val name: String) {
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    private val employees = mutableListOf<Employee>()
28
    fun addEmployee(employee: Employee) {
29
        employees.add(employee) // 仅持有外部传入实例的引用，解耦
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    }
31
}
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class Employee(val name: String)
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// 5. 关联（Association）
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// 长期、稳定的结构化连接关系。类 A 将类 B 声明为自己的全局成员属性。
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class ATMController(private val service: WithdrawalService) { // 长期持有成员引用
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    fun withdraw() {
38
        service.createTransaction("622202xxx", 100.0)
39
    }
40
}
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// 6. 依赖（Dependency）
43
// 临时、瞬时关系。另一个类仅作为当前类方法的入参、方法内部的局部变量，或调用了静态方法。
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class ReceiptPrinter {
45
    fun printReceipt(transaction: WithdrawalTransaction) { // 仅作为临时方法形参传入
46
        println("Print receipt for transId: ${transaction.transactionId}")
47
    }
48
}
49
class WithdrawalTransaction(val transactionId: Long)

关系类型	线型	箭头形状	语义说明与代码实现特征
泛化（继承）	实线	空心三角形	子类指向父类。表示子类继承父类的结构与行为。代码实现：`extends`。
实现（Realization）	虚线	空心三角形	实现类指向接口。表示类实现抽象接口中声明的方法。代码实现：`implements`。
组合（Composition）	实线	实心黑色菱形	从部分指向整体（菱形在整体端）。强“整体-部分”关系。部分与整体生死与共，部分不能脱离整体独立存在。代码实现：在 `Order` 实例化时直接 `new` 订单项。
聚合（Aggregation）	实线	空心菱形	从部分指向整体（菱形在整体端）。“整体-部分”关系，但耦合度较弱，部分可以脱离整体而单独存在（如：部门与员工）。代码实现：外部传入参数包装为全局对象。
关联（Association）	实线	开放实心箭头	一类指向另一类。类与类之间有结构化的、长期的连接关系。表示类 A 将类 B 的实例作为自己的全局成员属性。通常需标明多重度（如 `1`, `0..*`）。
依赖（Dependency）	虚线	开放实心箭头	一类指向另一类。临时、弱使用关系。A 类的方法在运行期临时使用了 B 类的实例（如：B 作为 A 方法 of 入参、局部变量，或者 A 方法内静态调用了 B）。

2.1 多重度（Multiplicity）的表示与实现#

在 UML 类图中，关联（Association）、聚合（Aggregation）和组合（Composition）关系的两端必须标注多重度，用以精确指明类与类之间的实例数量映射（如 1对多、多对多）：

符号表示	数量语义含义	典型应用场景实例
`1`	有且仅有 1 个实例	ATM控制器对应 1 个取款服务
`0..` 或 ``	0 个或多个（不设上限）	客户拥有 0 个或多个账户
`1..*`	至少 1 个实例	订单包含至少 1 个商品条目
`0..1`	0 个或 1 个（可选关联）	员工可能有关联的独立工位（或者没有）

多重度的 UML 绘制规范：

1对多（1 to Many）：在关联线两端分别标注数量，如在 Customer 端标 1，在 Account 端标 0..*，代表一个客户可以有多个账户，但一个账户只属于一个客户。
1对多组合：在整体端标 1 并带实心黑色菱形，在部分端标 1..*，代表一个订单包含至少一个订单项。
多对多（Many to Many）：在概念阶段可以直接在连线两端标注 * 与 *（如 Student 与 Course）。但在系统详细设计设计阶段（DCD 类图），多对多关联必须拆解，通过引入一个中间关联表（实体）将其转换为两个“1对多”关系（如 Student "1" -> "*" Enrollment "*" <- "1" Course），这样才能在关系型数据库和面向对象代码中进行具体物理实现。

3. 实战例图#

3.1 ATM取款交易设计类图（DCD）#

题目背景：某银行自动柜员机（ATM）系统中，客户插入银行卡，选择取款功能并输入取款金额，系统验证账户后自动创建一条取款交易记录（WithdrawalTransaction），并调用数据仓库进行持久化保存。请绘制该场景的三层架构设计类图（DCD）。

Rendering diagram...

3.2 支付模块通道路由策略模式类图#

题目背景：某银行在线支付交易系统需要对接微信支付（WeChatPay）与支付宝（AliPay）等多种第三方支付通道。系统要求支持根据不同费率或速度动态切换支付通道。请使用策略模式（Strategy Pattern）设计该通道选择模块的设计类图。

Rendering diagram...