Samouczek dotyczący diagramu klasy UML

Język Unified Modeling Language (UML) może pomóc w modelowaniu systemów na różne sposoby. Jednym z bardziej popularnych typów diagramów w UML jest diagram klas. Popularne wśród inżynierów oprogramowania, wykorzystywane do dokumentowania architektury oprogramowania, diagramy klas są rodzajem diagramu struktury, ponieważ opisują, co musi być obecne w modelowanym systemie. Bez względu na poziom znajomości UML lub diagramów klas, nasze oprogramowanie UML jest zaprojektowane tak, aby było proste i łatwe w użyciu.

UML został stworzony jako znormalizowany model opisujący podejście do programowania skupione na obiekcie Ponieważ klasy są budulcem obiektów, diagramy klas są budulcem UML. Różne komponenty diagramu klas mogą reprezentować klasy, które będą faktycznie programowane, główne obiekty lub interakcje między klasami i obiektami. 

Sam kształt klasy składa się z prostokąta z trzema rzędami. Górny wiersz zawiera nazwę klasy, środkowy wiersz zawiera atrybuty klasy, a dolna sekcja zawiera metody lub operacje, których może używać klasa. Klasy i podklasy są grupowane, aby pokazać statyczną relację między każdym obiektem.

Biblioteka kształtów UML w Lucidchart może pomóc w tworzeniu prawie każdego niestandardowego diagramu klas za pomocą naszego narzędzia do tworzenia diagramów UML.

Diagramy klas oferują szereg korzyści dla każdej organizacji. Użyj diagramów klas UML, aby:

• Zilustrować modele danych dla systemów informatycznych, bez względu na to, jak proste lub złożone.
• Lepiej zrozumieć ogólny przegląd schematów aplikacji.
• Wizualnie wyrażać wszelkie specyficzne potrzeby systemu i rozpowszechniać te informacje w całej firmie.
• Tworzyć szczegółowe wykresy, które podkreślają konkretny kod, który należy zaprogramować i zaimplementować w opisywanej strukturze.
• Podać niezależny od implementacji opis typów używanych w systemie, które są później przekazywane między jego komponentami.

Standardowy diagram klas składa się z trzech sekcji:

• Sekcja górna: 

  zawiera nazwę klasy. Ta sekcja jest zawsze wymagana, niezależnie od tego, czy mówimy o klasyfikatorze, czy o obiekcie.

• Sekcja środkowa:

  zawiera atrybuty klasy. Użyj tej sekcji, aby opisać cechy klasy. Jest to wymagane tylko podczas opisywania konkretnej instancji klasy.

• Sekcja dolna:

  zawiera operacje na klasach (metody). Wyświetlana jest w formie listy, a każda operacja zajmuje osobną linię. Operacje opisują sposób interakcji klasy z danymi.

Modyfikatory dostępu członków

Wszystkie klasy mają różne poziomy dostępu w zależności od modyfikatora dostępu (widoczności). Oto poziomy dostępu wraz z odpowiadającymi im symbolami:

• Publiczne (+)
• Prywatne (-)
• Chronione (#)
• Pakiet (~)
• Pochodne (/)
• Statyczne (podkreślone)

Zakresy członkowskie

Istnieją dwa zakresy dla członków: klasyfikatory i instancje.

Klasyfikatory są statycznymi członkami, podczas gdy instancje są konkretnymi instancjami klasy. Jeśli znasz podstawową teorię OO, nie jest to nic przełomowego.

Dodatkowe elementy diagramu klas

W zależności od kontekstu, klasy na diagramie klas mogą reprezentować główne obiekty, interakcje w aplikacji lub klasy do zaprogramowania. Aby odpowiedzieć na pytanie „Co to jest diagram klas w UML?” powinieneś najpierw zrozumieć jego podstawowy skład.

• Klasy: Szablon do tworzenia obiektów i implementowania zachowania w systemie. W UML klasa reprezentuje obiekt lub zestaw obiektów, które mają wspólną strukturę i zachowanie. Są one reprezentowane przez prostokąt, który zawiera wiersze z nazwą klasy, jej atrybutami i operacjami. Kiedy rysujesz klasę na diagramie klas, wystarczy wypełnić górny wiersz — pozostałe są opcjonalne, jeśli chcesz podać więcej szczegółów.

  • Nazwa: pierwszy wiersz w kształcie klasy.

  • Atrybuty: Drugi wiersz w kształcie klasy. Każdy atrybut klasy jest wyświetlany w osobnym wierszu.

  • Metody: Trzeci wiersz w kształcie klasy. Metody, znane również jako operacje, są wyświetlane w formacie listy, a każda operacja znajduje się w osobnym wierszu.

• Sygnały : symbole reprezentujące jednokierunkową, asynchroniczną komunikację między aktywnymi obiektami.

• Rodzaje danych: klasyfikatory, które definiują wartości danych. Rodzaje danych mogą modelować zarówno typy pierwotne, jak i wyliczenia.

• Pakiety: Kształty przeznaczone do organizowania powiązanych klasyfikatorów na diagramie. Symbolizuje je duży prostokąt z zakładkami.

• Interfejsy:  zbiór sygnatur operacji i/lub definicji atrybutów, które definiują spójny zestaw zachowań. Interfejsy są podobne do klas, z tą różnicą, że klasa może mieć instancję swojego typu, a interfejs musi mieć co najmniej jedną klasę, aby ją zaimplementować.

• Wyliczenia: Reprezentacje rodzajów danych zdefiniowanych przez użytkownika. Wyliczenie obejmuje grupy identyfikatorów, które reprezentują wartości wyliczenia.

• Obiekty: Instancje klasy lub klas. Obiekty można dodawać do diagramu klas, aby reprezentować konkretne lub prototypowe instancje.

• Artefakty: elementy modelu reprezentujące konkretne elementy w systemie oprogramowania, takie jak dokumenty, bazy danych, pliki wykonywalne, komponenty oprogramowania itp.

Interakcje

Termin „interakcje” odnosi się do różnych relacji i powiązań, które mogą istnieć w diagramach klas i obiektów. Najczęstsze interakcje obejmują:

• Dziedziczenie: proces, w którym dziecko lub podklasa przejmuje funkcjonalność klasy rodzica lub klasy nadrzędnej, znany również jako uogólnienie. Symbolizuje go prosta połączona linia z zamkniętym grotem strzałki, wskazująca klasę nadrzędną.

W tym przykładzie obiekt „Samochód” odziedziczyłby dodatkowo wszystkie atrybuty (prędkość, liczba pasażerów, paliwo) i metody (jedź(), stop(), zmień kierunek()) klasy nadrzędnej („Pojazd”) do określonych atrybutów (typ modelu, liczba drzwi, marka) i metody własnej klasy (Radio(), wycieraczka(), klimatyzacja/ciepło()). Dziedziczenie jest pokazane na diagramie klas za pomocą linii ciągłej z zamkniętą, pustą strzałką.

• Powiązanie dwukierunkowe: domyślna relacja między dwiema klasami. Obie klasy są świadome siebie nawzajem i wzajemnych relacji. Powiązanie to jest reprezentowane przez linię prostą między dwiema klasami.

W powyższym przykładzie klasa Samochód i Wycieczka są ze sobą powiązane. Na jednym końcu linii Samochód przyjmuje skojarzenie „przypisanySamochód” z wartością wielokrotności 0..1, więc gdy istnieje instancja Wycieczka, może mieć powiązaną jedną instancję Samochodu lub nie być skojarzona z Samochodem. W takim przypadku potrzebna jest oddzielna klasa przyczep kempingowych o wartości wielokrotności 0..*, aby zademonstrować, że Wycieczka może mieć wiele powiązanych z nią instancji samochodów. Ponieważ jedna instancja Samochodu może mieć wiele powiązań „jedźnaWycieczkę” — innymi słowy jeden samochód może jeździć na wiele wycieczek — wartość krotności jest ustawiona na 0..*

• Powiązanie jednokierunkowe: Nieco mniej powszechny związek między dwiema klasami. Jedna klasa jest świadoma drugiej i współdziała z nią. Jednokierunkowe powiązanie jest modelowane za pomocą prostej linii łączącej, która wskazuje otwarty grot strzałki z klasy poznającej do znanej klasy.

Na przykład podczas podróży przez Arizonę możesz natknąć się na fotoradar, w którym kamera rejestruje Twoją aktywność podczas jazdy, ale nie dowiesz się o tym, dopóki nie otrzymasz powiadomienia pocztą. Nie jest to narysowane na obrazie, ale w tym przypadku wartość krotności wynosiłaby 0..* w zależności od tego, ile razy przejedziesz przez fotoradar.

Tworzenie diagramu klas w celu odwzorowania przepływów procesów jest łatwe. Rozważ dwa poniższe przykłady, budując własne diagramy klas w UML.

Diagram klas dla systemu zarządzania hotelem

Diagram klas może pokazywać relacje między każdym obiektem w systemie zarządzania hotelem, w tym informacje o gościach, obowiązki personelu i obłożenie pokoi. Poniższy przykład stanowi przydatny przegląd systemu zarządzania hotelem. Rozpocznij pracę z diagramem klas, klikając poniższy szablon.

Diagram klas dla systemu bankomatu

Bankomaty są zwodniczo proste: chociaż klienci muszą tylko nacisnąć kilka przycisków, aby otrzymać gotówkę, istnieje wiele warstw zabezpieczeń, przez które musi przejść bezpieczny i skuteczny bankomat, aby zapobiec oszustwom i zapewnić wartość dla klientów bankowych. Na tym łatwym do odczytania diagramie zilustrowano różne ludzkie i nieożywione części systemu bankomatowego — każda klasa ma swój tytuł, a atrybuty są wymienione poniżej. Możesz edytować, zapisywać i udostępniać ten wykres, otwierając dokument i rejestrując darmowe konto Lucidchart.

Kliknij tutaj , aby użyć tego szablonu

W Lucidchart tworzenie diagramu klas od podstaw jest zaskakująco proste. Wystarczy wykonać następujące kroki:

1. Otwórz pusty dokument lub zacznij od szablonu.

2. Włącz bibliotekę kształtów UML. Po lewej stronie edytora Lucidchart kliknij „Kształty”. Po przejściu do Menedżera biblioteki kształtów zaznacz „UML” i kliknij „Zapisz”.

3. Z właśnie dodanych bibliotek wybierz żądany kształt i przeciągnij go z przybornika na kanwę.

4. Modeluj przebieg procesu, rysując linie między kształtami jednocześnie dodając tekst.

Zagłębij się w tym przewodniku dotyczącym tego jak narysować diagram klas w UML, aby uzyskać dodatkowe informacje. W Lucidchart łatwo jest zmienić rozmiar i styl dowolnego elementu. Możesz nawet importować kształty SVG i pliki Visio, aby uzyskać niestandardowe rozwiązanie. Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej o UML, zapoznaj się z naszym samouczkiem „ Co to jest UML?”