遇见 PlantUML~

前言

来到公司实习也快一个月了，最大的体会就是，虽然大部分时间做的是简单的增删该查，但不同于在学校时写的 Demo，你要充分考虑程序的鲁棒性（健壮性）、可扩展性（可维护性）、时间/空间复杂度等。因为是要实际上线的项目，你需要面面俱到，对团队负责。

于是决定在完成组里任务之余，花时间提高自己的的编码规范、多思考程序设计的可扩展性、性能是否可观等。我觉得开发工程师和码农之间的区别是，不仅是复制粘贴和以实现功能为最终目标，还要考虑如何更优雅的编码、如何实现代码复用而避免重复动作，这是一种追求，也能给工作带来一种工艺、匠心上的体验。

于是我想从设计模式下手，学习前辈们多年沉淀下来的优雅的编码技巧。之前曾看过《Head First 设计模式》，当时感觉写的挺好，但是急于求成，一味地莽着看完了，到现在回想起来却也不记得几分。我觉得实战和重复是学习的重要因素，纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行，还是要花时间认真学一遍啊~

感觉《Head First 设计模式》中的内容针对 GUI 编程的较多，而现在 Java 主流应用在服务端，再加上看过的书除非是像《深入理解 Java 虚拟机》这种每每“”温故而知新”的，我不太愿意看第二遍，于是将目标定在了《图解 Java 设计模式》上。（本来上当当搜“Java 设计模式”发现《Java 设计模式及实践》好像还不错而且是针对 Java 服务端的，但奈何太新网盘上还搜不到 PDF 资源，而我又经济拮据……）

在看设计模式相关的书籍时总有一个感觉，当设计模式中的角色较多时很容易把自己搞混，这时一个清晰的 Java 类图能够高效的帮你理清思路以及如此设计的用意。于是我又折腾的下载了一个 IDEA 插件 PlantUML，自此 PlantUML 的入坑之路拉开序幕……

安装及配置

IDEA 插件

在 IDEA 中安装好 PlantUML 插件（和 markdown 插件类似，有自己的 UML 描述语言，在编写后能事实反应到 UML 图中）后，按照官方文档的提示 File->New->PlantUML File 开始我的第一个类图

然而，我在编写如上右侧的代码后，右边显示的确实一个异常：

这是因为 PlantUML 依赖 Graphviz，我们需要先下载它（该链接是 Windows 的 .msi 安装包，若是其它平台，可在参考 https://www.graphviz.org/download/）

安装之后需要为其配置环境变量 GRAPHVIZ_DOT，为安装目录下的 /bin/dot.exe，如图

然后重启 IDEA，PlantUML 标签窗口就能根据你输入的 PlangUML language 实时绘图了

PlantUML

上节是 PlantUML 作为插件在 IDEA 中的使用，作为独立的产品，自然也能够独立运行，本节就介绍通过运行 jar 的方式使用 PlantUML

首先下载该产品对应的 jar，然后在该 jar 所在路径运行 java -jar plantuml.jar 即可启动该应用：

然后点击 Change Directory 选择一个目录作为 workspace，这里我选的是 D:\Work_Space\UML，后续 PlantUML 源文件和对应生成的图片都将放在此目录。

在 workspace 中新建源文件，如 test.txt，键入如下代码：

@startuml
class HelloWorld
@enduml

保存后，在 GUI 中双击该文件即可打开对应的绘图窗口，并且每次保存源文件都会自动触发重新绘图：

类图

使用 PlantUML 可以画出很多中图，可参考官方文档，本文仅介绍 IDEA 中类图的画法。

类之间的关系

泛化/IS-A

IS-A 通常用来表继承关系，用空心三角形加实线来表示，语法为 Parent <|-- Child：

@startuml
Person <|-- Child
@enduml

你也可以像下面写代码一样表述关系，extends 将被识别

@startuml
class Person{
    age : int
    gender : char
}

class Student extends Person{
    grade : String
}
@enduml

实现

实现一般针对接口，符号为三角形加虚线，语法为 Flyable <|.. Plane

@startuml
interface Flyable{
    void fly();
    {abstract} double getSpeed();
}

class Vehicle{
    int speed;
    {abstract} void run();
}

Flyable <|.. Plane
Vehicle <|-- Plane
@enduml

聚合 Aggregation

语法：空心菱形加实线 Department o-- Employees

Aggregation 聚合关系用于表示实体对象之间的关系，表示整体由部分构成的语义，例如一个部门由多个员工组成。与组合关系不同的是，整体和部分不是强依赖的，即使整体不存在了，部分仍然存在，例如：部门撤销了，人员不会消失，他们依然存在

@startuml
class Employee{
}

class Department{
    Employee[] employees;
}

Department o- Employee
@enduml

一个 - 会画横线，两个 - 会画竖线，如 o-- 会画竖线

组合 Composition

语法：实心菱形 + 实线 ArrayList *- Element

Composition 组合关系是一种强依赖的特殊聚合关系，如果整体不存在了，则部分也不存在了，例如：公司不存在了，部门也将不存在了

@startuml
class Element{

}

class ArrayList{
    Element[] elements
}

ArrayList *- Element
@enduml

由于在 Java 中，内存管理对于我们是透明的。不像 C 语言，可能我们调用 free(company) 释放结构体对象 company 的内存，那么其成员 departmentList 也会被销毁。Java 的自动内存管理机制是只要该对象到 GC Roots 是可达的（即能够与引用链连上）那就不会被回收。因此，在 Java 中，这两种关系的界限并不分明。

关联关系 Association

语法：实线 + 箭头，->/<- 或 <--/--> 或 <->/<-->

关联关系是用一条直线表示的；它描述不同类的对象之间的结构关系；它是一种静态关系， 通常与运行状态无关，一般由常识等因素决定的；它一般用来定义对象之间静态的、天然的结构； 所以，关联关系是一种“强关联”的关系；

比如，乘车人和车票之间就是一种关联关系；学生和学校就是一种关联关系；

关联关系默认不强调方向，表示对象间相互知道；如果特别强调方向，如下图，表示 A 知道 B，但 B 不知道 A；

@startuml
class Controller{
    Service service;
}
class Service{
    Dao dao;
}
class Service2
class Dao
Controller -> Service
Service <-> Service2 
Service -> Dao
@enduml

依赖

语法：

依赖也容易和关联弄混，但与关联关系不同的是，它是一种临时性的关系，通常在运行期间产生，并且随着运行时的变化， 依赖关系也可能发生变化

显然，依赖也有方向，双向依赖是一种非常糟糕的结构，我们总是应该保持单向依赖，杜绝双向依赖的产生；

在最终代码中，依赖关系体现为类构造方法及类方法的传入参数，箭头的指向为调用关系；依赖关系除了临时知道对方外，还是“使用”对方的方法和属性；

@startuml
class UserController{
    void insertUser(User user)
}

class User{

}

UserController .> User
@enduml

关于类图的入门介绍到此为止，有兴趣的同学可参考官网进一步学习，并在学设计模式之后借助类图梳理流程和思路，以达到事半功倍的效果~

参考资料

• 《Head First 设计模式》
  链接: https://pan.baidu.com/s/1mc2ZmKEpGJwTpna5MbJvzw 提取码: e6a7

• 《图解 Java 设计模式》
  链接: https://pan.baidu.com/s/11p4wRMEpE7OWBrn9oWZ1rw 提取码: 6j9r

• PlantUML 语法手册
  http://plantuml.com/zh/class-diagram

• 博客
  https://design-patterns.readthedocs.io/zh_CN/latest/read_uml.html