クラス図は統一モデリング言語（UML）の基本的な構成要素であり、クラス、インターフェース、協働関係およびそれらの関係を示すことで、システムの構造的視点を提供します。このガイドでは、クラス図の主要な概念、構成要素、および用途について説明し、システムモデリングにおいてそれらを理解し効果的に活用するのに役立ちます。
クラス図の目的
クラス図は、クラス、インターフェース、協働関係およびそれらの関係を示す構造図です。オブジェクト指向システムのモデリングにおいて最も一般的な図です。クラス図はシステムの静的設計ビューを扱い、システムの語彙、協働関係、またはスキーマをモデル化します。また、コンポーネント図やデプロイメント図の基礎となります。
例：図書館管理システムでは、クラス図は以下のクラスを示すことがあります。書籍, 著者, 図書館、および会員、それらの関係性と属性を含んでいます。
静的ビュー
クラス図はシステムの静的ビューを表しており、時間に依存する動作を示さないことを意味します。これらの図は時間に依存せずにモデルの要素を描画します。現実世界、ソフトウェアやハードウェアの実装、あるいは抽象的な概念として存在する意味のある有用な概念を示します。現実世界の概念、抽象的概念、実装の概念、コンピュータの概念を表す要素を含むことがあります。
例：ECシステムでは、クラス図に以下のクラスを含むことがあります。商品, 顧客, 注文、および支払い、処理の順序を考慮せずに、属性と関係性を示しています。
クラス
定義と特徴
クラスは、同じ属性、操作、関係性、意味を持つオブジェクトの集合を記述したものです。システムの語彙に含まれる事柄の抽象化です。クラスはUMLモデリング要素の中で最も一般的です。他のモデリング要素は、1つ以上のクラスの行動、内部構造、配置、関係性、または組織を記述します。
例： 銀行システムでは、クラス図に以下のクラスが含まれる可能性があります。口座, 顧客, 取引、および銀行それぞれが固有の属性と操作を備えています。
クラスの種類
- ソフトウェアクラスソフトウェアエンティティを表します。
- ハードウェアクラスハードウェア部品を表します。
- 概念クラス抽象的概念を表します。
例： スマートホームシステムでは、クラスに以下のものがあるかもしれません。センサー（ハードウェア）、コントローラ（ソフトウェア）、および部屋（概念）。
クラスの構成要素
- 属性関心のあるクラスの特性。
- 操作そのクラスのオブジェクトが実行できる事柄。
例： A 本 クラスには、次の属性が含まれる可能性があるタイトル, 著者、およびISBN、および次の操作が含まれる可能性がある貸出() および返却().
表記法
クラスの表記法は、名前を示す必須の部屋を持つ長方形である。クラスの属性を示すオプションの部屋を設けることができる。クラスには、操作を示すオプションの部屋を設けることもできる。
例：
抽象度のレベル
クラスは、分析、設計、実装などの異なる意味のレベルに存在することができる。
例：ソフトウェア開発プロジェクトでは、分析レベルのクラスとしてユーザー、設計レベルのクラスとしてユーザーインターフェース、実装レベルのクラスとしてユーザーログインフォーム.
抽象クラスと具象クラス
- 抽象クラス：直接インスタンス化できないクラス。名前は斜体で表示されることがある。
- 具象クラス：個別のインスタンスを持つことができるクラス。
例： 抽象クラス Shape サブクラスを伴って Circle および Rectangle.
クラススコープの属性と操作
クラスはグローバルオブジェクトと見なすことができる。クラススコープの属性はこの暗黙のオブジェクトの属性である。クラススコープの操作はオブジェクトではなく、クラス自体に適用される。
例： 1つの MathUtility クラススコープの操作を備えたクラス factorial(int n).
スタereotype
クラスはギルメット（« と »）を使ってスタereotypeで表示できる。スタereotypeはモデル要素の特別なカテゴリまたは文法における新しい用語を示す。クラスには作成操作（コンストラクタ）がある場合があり、これはクラス内で下線を引いた操作として表示される。
例：
関係
クラス図はクラス間の関係も示す。これらの関係には以下が含まれる：
関連
関連は、特定のクラスの個々のオブジェクト間の意味的なつながりを記述する。これらは、異なるクラスのオブジェクトが相互に作用できるようにする接続を提供する。
例： 1つの Customer クラスと関連付けられた Order クラスは、顧客が注文を出すことができるということを示している。
一般化
一般化は、親分類子（スーパークラス）の一般的な記述を、より専門的な子分類子（サブクラス）の記述に関連付ける。これにより、祖先から継承された記述に追加するインクリメンタルな宣言を使用して、分類子の記述を容易にする。
例： 1 つの 車両 クラスとそのサブクラス 自動車 および 自転車.
依存関係
依存関係は、抽象度のレベル、テンプレートパラメータ、権限、使用状況などの要素間の関係を示す。
例： 1 つの Logger クラスで、FileWriter クラスに依存してログファイルを書き込む。
インスタンスとオブジェクト
定義
オブジェクトはクラスのインスタンスである。識別可能な個体であり、その構造と振る舞いはクラスによって記述される。オブジェクトには状態があり、それは属性の現在の値である。
例： 1 つの Book クラスで、タイトルが「UML for Dummies」のインスタンス。
表記法
UMLインスタンス仕様（オブジェクト）の表記法は、名前フィールドを含む必須のコンパートメントを持つボックスである。この名前フィールドにはオブジェクト名、コロン「:」、インスタンス化されたクラス名が含まれる。オプションの2番目のコンパートメントには、スロット（すなわち、属性とその現在の値）を表示できる。インスタンス名は下線を引く。
例：
図における表示
インスタンスはクラス図およびオブジェクト図の両方に表示できる。クラスは点線矢印でそのインスタンスに接続され、依存関係を示す。クラス図にはインスタンスを含めることで、インスタンスの（可能性のある動的）型を可視化できる。
例：クラス図で、ライブラリクラスとそのインスタンスmainLibrary破線の矢印で接続されている。
図の内容
クラス図にはクラス、インターフェース、協同、関係が含まれます。また、ノートや制約を含むこともできます。クラス図は、モデル要素をより大きな単位にグループ化するためにパッケージやサブシステムを含むことができます。
例：大学システムのクラス図には、学生管理, 授業管理、および教員管理.
クラス図の使用
クラス図は、システムの静的設計ビューをモデル化するために使用されます。システムの語彙をモデル化したり、クラスの協同をモデル化したり、論理的なデータベーススキーマをモデル化するために使用できます。
例：オンラインストアのデータベーススキーマをモデル化するためにクラス図を使用し、製品, カテゴリ、および顧客.
他の図との関係
クラス図は、次の図など他の図と関係があります：
オブジェクト図
オブジェクト図は、クラスのインスタンスとその関係を示します。
例：オブジェクト図で、次のクラスのインスタンスを示す：顧客 および 注文 クラスとそれらの関係。
コンポーネント図とデプロイメント図
コンポーネント図とデプロイメント図はクラス図に似ていますが、それぞれコンポーネントとノードを含んでいます。
例： オンラインショッピングシステムのソフトウェアコンポーネントを示すコンポーネント図と、これらのコンポーネントがサーバーにどのようにデプロイされるかを示すデプロイメント図。
抽象化
クラス図は、システムの簡略化されたビューを提供する抽象化の一種であり、不要な複雑さを隠蔽しながら重要な詳細を捉えます。
例： 銀行システム用の高レベルのクラス図で、主なクラスとそれらの関係のみを示し、個々の属性や操作の詳細を隠蔽する。
複数の図
システム全体の静的ビューを示すには、複数のクラス図が必要な場合があります。各図はシステムの特定の側面に焦点を当てるべきです。
例： システムのユーザー管理に関するクラス図と、注文処理に関する別のクラス図。
図としての投影
クラス図はモデルへの投影です。これは、要素の集合のグラフィカルな表現です。
例： 零售システムにおける在庫管理に関連するクラスのサブセットの投影を示すクラス図。
前向きおよび逆方向の設計
クラス図は、モデルおよびコードの前向きおよび逆方向の設計に使用できます。
例： クラス図を用いてクラス群のJavaコードを生成し、その後コードの変更に基づいてクラス図を更新するために逆方向設計を使用する。
メタモデル
UMLの抽象構文は、MOFモデルを用いてUMLの文法を示す。これらのMOFモデルは、UML構造図のサブセットを使用する。抽象構文図上のボックスは「メタクラス」である。UMLの要素はこれらの「メタクラス」のインスタンスである。
例： UMLクラス図の抽象構文を示すメタモデルで、「メタクラス」が以下の通りである。クラス, 属性、および操作.
これらの概念は、UMLにおけるクラス図を理解し、効果的に活用してシステムモデル化を行う上で基本的なものです。これらの要素を習得することで、システム内の構造と関係を効果的に伝えることができる包括的で正確なクラス図を作成できます。
例1：図書館管理システム
クラス図：
例2：電子商取引システム
クラス図：
例3：銀行システム
クラス図：
例4：スマートホームシステム
クラス図：
例5：抽象クラスと具象クラス
クラス図：
例6：メタモデル
クラス図：
例7：銀行システム用の高レベルクラス図
クラス図：
結論
クラス図は統一モデリング言語（UML）における必須のツールであり、システムの構成要素とそれらの関係を明確で構造的な視点で提供します。クラス図を理解し、効果的に活用することで、開発者やアーキテクトはシステムの静的設計ビューをモデル化し、クラスの語彙と協働関係を捉え、論理的なデータベーススキーマを設計できます。
本ガイドを通じて、クラス図の主要な概念、構成要素、および用途について検討してきました。クラス、属性、操作、関係性をどのように表現するかによって、現実世界の概念、抽象的概念、実装の概念をモデル化できることを確認しました。スタイリティ、一般化、関連、依存関係の使用により、モデル化の能力がさらに豊かになり、システム構造を包括的かつ詳細に表現することが可能になります。
提供された例とそれに対応するクラス図は、図書館管理システムから電子商取引プラットフォーム、銀行システムに至るまで、さまざまな分野におけるクラス図の実用的応用を示しています。これらの例は、複雑なシステムをモデル化し、重要な詳細を捉え、ステークホルダーに設計を効果的に伝えるためにクラス図がどのように利用できるかを示しています。
さらに、クラス図は孤立した存在ではなく、オブジェクト図、コンポーネント図、配置図などの他のUML図と連携しています。この相互接続性により、システム全体の包括的な視点が得られ、すべての側面がモデル化され、理解されることが保証されます。
要するに、クラス図はUMLにおける強力で多用途なツールであり、システムの静的構造をモデル化する上で不可欠です。本ガイドで述べた概念と技術を習得することで、システム設計および開発の基盤となる正確で効果的なクラス図を作成できます。新しいシステムの設計、既存システムのドキュメント化、ステークホルダーへの設計アイデアの伝達のいずれにおいても、クラス図は成功した結果を確保するために必要な明確さと詳細を提供します。
参考文献
- UMLクラス図チュートリアル
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- この包括的なガイドは、UMLクラス図について詳しく解説し、効果的に作成および使用する方法も含んでいます。また、無料のUMLソフトウェアであるVisual Paradigm Community Editionの機能も紹介しています。
- 無料のクラス図ツール
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- Visual Paradigm Onlineは、クラス図やその他のUML図を作成するための無料版を提供しています。このツールは使いやすく、図の数や形状の数に制限なく、さまざまな図タイプをサポートしています。
- クラス図とは何ですか？
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- この記事では、UMLにおけるクラス図の基本について、その構造や構成要素を含めて説明しています。また、これらの図を作成するためのVisual Paradigmの使い方についても解説しています。
- クラス図の描き方
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- Visual Paradigmを使用してクラス図を描くためのステップバイステップガイドで、列挙型の作成やメンバーの接続に関するヒントも含まれています。
- オンラインクラス図ソフトウェア
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- Visual Paradigmのオンラインクラス図ツールは、高速かつ直感的になるように設計されており、ユーザーが迅速かつ共同でプロフェッショナルなUML図を作成できるようにしています。
- UML図：包括的なガイド
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- このガイドでは、クラス図を含むさまざまなUML図の種類と、ソフトウェア工学におけるその重要性について解説しています。また、クラス図がシステムの静的構造およびクラス間の関係をどのように表現するかについても説明しています。
- UMLクラス図の包括的なガイド
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- この記事では、UMLクラス図の詳細な概要、その構成要素、システム設計のさまざまな段階での使用方法について説明しています。また、これらの図を作成するためのVisual Paradigmの利用についても言及しています。
- Visual ParadigmにおけるUML図の紹介
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- この記事では、Visual ParadigmがサポートするさまざまなUML図の種類を紹介し、特にクラス図とそのシステムの静的構造をモデル化する役割に焦点を当てています。
- Visual Paradigmでクラス図を学ぶ
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- Visual Paradigmを使用してクラス図を作成するためのステップバイステップガイドで、図をシンプルで明確に保つためのベストプラクティスも含まれています。
- UMLのナビゲーション：14種類の図の概要とアジャイル環境におけるその関連性
- UMLのナビゲーション：14種類の図の概要とアジャイル環境におけるその関連性
- この概要では、クラス図を含むさまざまなUML図の種類と、アジャイルソフトウェア開発環境におけるその関連性について説明しています。
これらの参考文献は、クラス図とUMLについて包括的な理解を提供するとともに、これらの図を作成するためのVisual Paradigmの実用的な使い方についてのガイドも提供しています。