Ein umfassender Leitfaden für UML-Klassendiagramme

Klasse Beispiel

Ein Hund hat Zustände – Farbe, Name, Rasse sowie Verhaltensweisen – Wedeln, Bellen, Fressen. Ein Objekt ist eine Instanz einer Klasse.

UML-Klassennotation

Eine Klasse stellt ein Konzept dar, das Zustand ( Attribute ) und Verhalten ( Operationen ) kapselt . Jedes Attribut hat einen Typ. Jede  Operation  hat eine  Signatur . Der Klassenname ist die  einzige obligatorische Information .

Klassenname:

• Der Name der Klasse erscheint in der ersten Partition.

Klassenattribute:

• Attribute werden in der zweiten Partition angezeigt.
• Der Attributtyp wird nach dem Doppelpunkt angezeigt.
• Attribute werden im Code Membervariablen (Datenmembern) zugeordnet.

Klassenoperationen (Methoden):

• Operationen werden in der dritten Partition gezeigt. Sie sind Dienste, die die Klasse bereitstellt.
• Der Rückgabetyp einer Methode wird nach dem Doppelpunkt am Ende der Methodensignatur angezeigt.
• Der Rückgabetyp von Methodenparametern wird nach dem Doppelpunkt nach dem Parameternamen angezeigt. Operationen werden Klassenmethoden im Code zugeordnet

Klassenbeziehungen

Eine Klasse kann an einer oder mehreren Beziehungen mit anderen Klassen beteiligt sein. Eine Beziehung kann einer der folgenden Typen sein: (Die grafische Darstellung von Beziehungen finden Sie in der Abbildung rechts).

Beziehungstyp	Grafische Darstellung
Vererbung  (oder Generalisierung): Repräsentiert eine „Ist-ein“-Beziehung. Ein abstrakter Klassenname wird kursiv dargestellt. SubClass1 und SubClass2 sind Spezialisierungen der Superklasse. Eine durchgehende Linie mit einer hohlen Pfeilspitze, die von der untergeordneten zur übergeordneten Klasse zeigt
Einfache Assoziation : Eine strukturelle Verbindung zwischen zwei Peer-Klassen. Es besteht eine Zuordnung zwischen Class1 und Class2 Eine durchgezogene Linie, die zwei Klassen verbindet
Aggregation :Eine besondere Art von Verein. Es stellt eine „Teil von“-Beziehung dar. Klasse2 ist Teil von Klasse1. Viele Instanzen (mit * gekennzeichnet) von Class2 können Class1 zugeordnet werden. Objekte von Klasse1 und Klasse2 haben unterschiedliche Lebensdauern. Eine durchgezogene Linie mit einer ungefüllten Raute am Assoziationsende, verbunden mit der Verbundklasse
Zusammensetzung :Eine besondere Art der Aggregation, bei der Teile zerstört werden, wenn das Ganze zerstört wird. Objekte von Class2 leben und sterben mit Class1. Class2 kann nicht alleine stehen. Eine durchgezogene Linie mit einer gefüllten Raute an der Assoziation, die mit der Klasse der Verbundwerkstoffe verbunden ist
Abhängigkeit : Existiert zwischen zwei Klassen, wenn die Änderungen an der Definition der einen Änderungen an der anderen bewirken können (aber nicht umgekehrt). Klasse1 hängt von Klasse2 ab Eine gestrichelte Linie mit einem offenen Pfeil

Beziehungsnamen

• Namen von Beziehungen werden in die Mitte der Assoziationslinie geschrieben.
• Gute Beziehungsnamen machen Sinn, wenn man sie laut vorliest:
  • „Jedes Tabellenblatt  enthält  eine gewisse Anzahl von Zellen“,
  • „ein Ausdruck  ergibt  einen Wert“
• Sie haben oft eine  kleine Pfeilspitze, um die Richtung anzuzeigen,  in der die Beziehung gelesen werden soll, z. B. werden Ausdrücke zu Werten ausgewertet, aber Werte werden nicht zu Ausdrücken ausgewertet.

Beziehung – Rollen

• Eine Rolle ist ein Richtungszweck einer Assoziation.
• Rollen werden an die Enden einer Assoziationslinie geschrieben und beschreiben den Zweck, den diese Klasse in der Beziehung spielt.
  • Eine Zelle ist zB mit einem Ausdruck verbunden. Die Art der Beziehung besteht darin, dass der Ausdruck die  Formel  der Zelle ist.

Schiffbarkeit

Die Pfeile zeigen an, ob es bei einer an einer Beziehung beteiligten Instanz möglich ist, die zugehörigen Instanzen der anderen Klasse zu ermitteln.

Das obige Diagramm legt nahe, dass

• In einer Tabelle können wir alle Zellen finden, die sie enthält, außer das
  • Wir können nicht anhand einer Zelle feststellen, in welcher Tabelle sie enthalten ist.
• Bei einer gegebenen Zelle können wir den zugehörigen Ausdruck und Wert erhalten, aber
  • Bei einem Wert (oder Ausdruck) können wir die Zelle nicht finden, deren Attribute diese sind.

Sichtbarkeit von Klassenattributen und Operationen

Im objektorientierten Design gibt es eine Notation der Sichtbarkeit für Attribute und Operationen. UML unterscheidet vier Arten von Sichtbarkeit:  public ,  protected ,  private und  package .

Die Symbole +, -, # und ~ vor einem Attribut- und Operationsnamen in einer Klasse geben die Sichtbarkeit des Attributs und der Operation an.

• + bezeichnet öffentliche Attribute oder Operationen
• – bezeichnet private Attribute oder Operationen
• # bezeichnet geschützte Attribute oder Operationen
• ~ bezeichnet Paketattribute oder Operationen

Beispiel für Klassensichtbarkeit

Im obigen Beispiel:

• attribute1 und op1 von MyClassName sind öffentlich
• attribute3 und op3 sind geschützt.
• attribute2 und op2 sind privat.

Der Zugriff für jeden dieser Sichtbarkeitstypen wird unten für Mitglieder verschiedener Klassen gezeigt.

Vielzahl

Wie viele Objekte jeder Klasse an den Beziehungen und der Multiplizität teilnehmen, kann ausgedrückt werden als:

• Genau eine – 1
• Null oder Eins – 0..1
• Viele – 0..* oder *
• Eine oder mehrere – 1..*
• Genaue Zahl – zB 3..4 oder 6
• Oder eine komplexe Beziehung – zB 0..1, 3..4, 6.* würde eine beliebige Anzahl von Objekten außer 2 oder 5 bedeuten

Beispiel für Multiplizität

• Voraussetzung: Ein Student kann viele Kurse belegen und viele Studenten können in einem Kurs eingeschrieben sein.
• Im Beispiel unten beschreibt das  Klassendiagramm  (links) die obige Aussage der Anforderung für das statische Modell, während das Objektdiagramm (rechts) die Momentaufnahme (eine Instanz des Klassendiagramms) der Kursanmeldung für zeigt die Studiengänge Software Engineering bzw. Database Management)

Aggregationsbeispiel – Computer und Teile

• Eine Aggregation ist ein Sonderfall der Assoziation, der eine „besteht aus“-Hierarchie bezeichnet
• Das Aggregat ist die übergeordnete Klasse, die Komponenten sind die untergeordneten Klassen

Vererbungsbeispiel – Zelltaxonomie

• Vererbung ist ein weiterer Sonderfall einer Assoziation, die eine Art von Hierarchie bezeichnet
• Die Vererbung vereinfacht das Analysemodell durch die Einführung einer Taxonomie
• Die untergeordneten Klassen erben die Attribute und Operationen der übergeordneten Klasse.

Klassendiagramm – Beispiel für ein Diagrammtool

Ein Klassendiagramm kann auch Notizen zu Klassen oder Beziehungen haben. Notizen werden grau dargestellt.

Im obigen Beispiel:

Wir können die Bedeutung des obigen Klassendiagramms interpretieren, indem wir die Punkte wie folgt durchlesen.

1. Shape ist eine abstrakte Klasse. Es ist kursiv dargestellt.
2. Shape ist eine Superklasse. Circle, Rectangle und Polygon werden von Shape abgeleitet. Mit anderen Worten, ein Kreis ist eine Form. Dies ist eine Verallgemeinerungs-/Vererbungsbeziehung.
3. Es besteht eine Zuordnung zwischen DialogBox und DataController.
4. Shape ist Teil von Window. Dies ist eine Aggregationsbeziehung. Form kann ohne Fenster existieren.
5. Point ist Teil von Circle. Dies ist eine Kompositionsbeziehung. Punkt kann ohne Kreis nicht existieren.
6. Das Fenster ist vom Ereignis abhängig. Event ist jedoch nicht von Window abhängig.
7. Die Attribute von Circle sind Radius und Zentrum. Dies ist eine Entitätsklasse.
8. Die Methodennamen von Circle sind area(), circum(), setCenter() und setRadius().
9. Der Parameter radius in Circle ist ein in-Parameter vom Typ float.
10. Die Methode area() der Klasse Circle gibt einen Wert vom Typ Double zurück.
11. Die Attribute und Methodennamen von Rectangle werden ausgeblendet. Bei einigen anderen Klassen im Diagramm sind die Attribute und Methodennamen ebenfalls ausgeblendet.

Umgang mit komplexen Systemen – Mehrfach- oder Einzelklassendiagramm?

Wenn Sie ein großes System oder einen großen Geschäftsbereich modellieren, müssen Sie zwangsläufig zahlreiche Entitäten berücksichtigen. Sollen wir mehrere oder ein einzelnes Klassendiagramm zur Modellierung des Problems verwenden? Die Antwort ist:

• Anstatt jede Entität und ihre Beziehungen in einem einzelnen Klassendiagramm zu modellieren, ist es besser, mehrere Klassendiagramme zu verwenden.
• Das Unterteilen eines Systems in mehrere Klassendiagramme erleichtert das Verständnis des Systems, insbesondere wenn jedes Diagramm eine grafische Darstellung eines bestimmten Teils des Systems ist.

Perspektiven des Klassendiagramms im Softwareentwicklungslebenszyklus

Wir können Klassendiagramme in verschiedenen Entwicklungsphasen eines  Softwareentwicklungslebenszyklus verwenden  und in der Regel, indem wir Klassendiagramme schrittweise in drei verschiedenen Perspektiven (Detailebenen) modellieren, während wir voranschreiten:

Konzeptionelle Perspektive : Die Diagramme werden so interpretiert, dass sie Dinge in der realen Welt beschreiben. Wenn Sie also die konzeptionelle Perspektive einnehmen, zeichnen Sie ein Diagramm, das die Konzepte in dem untersuchten Bereich darstellt. Diese Konzepte beziehen sich natürlich auf die Klassen, die sie implementieren. Die konzeptionelle Perspektive gilt  als sprachunabhängig .

Spezifikationsperspektive : Die Diagramme werden so interpretiert, dass sie Software-Abstraktionen oder -Komponenten mit Spezifikationen und Schnittstellen beschreiben, jedoch ohne Bindung an eine bestimmte Implementierung. Wenn Sie also die Spezifikationsperspektive einnehmen, betrachten wir  die Schnittstellen der Software , nicht die Implementierung.

Implementierungsperspektive : Die Diagramme werden so interpretiert, dass sie Softwareimplementierungen in einer bestimmten Technologie und  Sprache beschreiben . Wenn Sie also die Implementierungsperspektive einnehmen, betrachten wir  die Softwareimplementierung .