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構造と動作:UML図の2つの主要な種類

UML,ソフトウェアシステムを可視化するための包括的なツールキットにおいて、その多数の図の種類を2つの基本的なグループに分類する: 構造図および動作図.この区分は任意ではない。あらゆる複雑なシステムを理解するための2つの核心的な視点を反映している:それが構成されているもので構成されているか、そしてそれが行うか.この違いを理解することが、設計においてUMLを効果的に活用する鍵となる。分析し、ソフトウェアの文書化を行う上で重要である。

構造図:システムとは何か

構造図はソフトウェアシステムの静的側面に注目する。時間の経過に伴って大きく変化しないシステムの要素を示す。システムを構成するコンポーネントと、それらの組織化および関係性に焦点を当てる。それらを建物の図面や配線図にたとえると、壁、部屋、配管、電気配線――物理的な構造とその固有の接続を定義するもの――を示す。誰がその中を移動しているか、あるいは内部で何が行われているかにかかわらず。

構造図の主な目的は、アーキテクチャ システムの

  • コンポーネント: システムを構成する部品や要素。

  • 関係: これらのコンポーネントがどのように接続されているか、 相互にやり取りするか、 または互いに依存しているか。

  • 組織: システムが論理的または物理的な単位にどのように配置・グループ化されているか。

構造図を使用することで、開発者やアーキテクトはシステムの基盤となる要素を理解できる。 組み立てにおける潜在的な設計上の欠陥を特定できる。 また、さまざまな部品が全体の要件を満たすように正しく組み立てられていることを確認できる。 以下のような質問に答えられる。 「私たちのアプリケーションの主要なクラスは何ですか?“, 「異なるモジュールはどのように接続されていますか?“, または「ソフトウェアは物理的にどこで実行されますか?」

一般的な構造図には以下がある。

  • クラス図: クラスを示す。 インターフェース、 属性、 操作、 およびそれらの関係、 これらがオブジェクト指向設計の設計図を形成する。

  • オブジェクト図: 特定の時点におけるクラスとその関係のインスタンスを示す。 クラス図の抽象構造の具体的な例を提供する。

  • コンポーネント図: ソフトウェアコンポーネント間の構成と依存関係を示す。 それらがどのように統合されて大きなシステムを形成するかを示す。

  • デプロイメント図: ソフトウェアアーティファクトがハードウェアノード上に物理的に配置される様子を可視化する。 ソフトウェアを実行環境にマッピングする。

  • パッケージ図: モデル要素を論理的なグループ(パッケージ)に整理し、それらの依存関係を示す。 大規模システムにおける複雑さを管理するのを助ける。

  • コンポジット構造図: クラスファイア(クラスやコンポーネントなど)の内部構造を詳細に示す。 その部品を含む。 ポート、 および接続子。

行動図:システムが何をするか

構造図とは対照的に、 行動図はソフトウェアシステムの動的側面に注目する。 システムがどのように動作するかを示す。 その要素が時間とともにどのように相互作用するか、 さまざまなイベントや刺激に対してどのように反応するか。 構造図が建物の図面であるなら、 行動図はウォークスルーのようなものだ。 プロセスフロー、 または使用手順 – 人々やプロセスが建物をどのように移動するかを示す。 どのような行動を取るか。 そしてその結果として何が起こるか。

行動図の主な目的は、システムの機能性およびダイナミクスを示すことである。

  • 相互作用: システムの異なる部分や外部ユーザーがどのように通信し、情報を交換するか。

  • プロセス: システム内で発生する手順や活動の順序。

  • 状態の変化: オブジェクトやシステム自体が異なる状態の間でどのように遷移するか。

行動図は、システムの運用面を理解するために不可欠である。要件の妥当性を検証し、 システムが期待通りに動作することを確認する。 以下のような質問に答えるのに役立つ。 「ユーザーはどのようにログインするのか?“, 「支払いが処理される際にどのような手順が発生するのか?“, または「オブジェクトがライフサイクルを通じてどのようにステータスを変化させるのか?」

一般的な行動図には以下がある。

  • ユースケース図: システムの機能性を外部ユーザーの視点から記述する。 キャラクタとそれらが実行するユースケースを示す。

  • シーケンス図: 特定の機能やシナリオを実行するために、オブジェクト間で渡されるメッセージの時系列順序を示す。

  • アクティビティ図:制御の流れまたはオブジェクトの流れをモデル化する。プロセス内のアクションや決定の順序を示す。

  • ステートマシン図(ステートチャート図):イベントに基づいて、オブジェクトやシステムの状態およびそれらの間の遷移を示すことによって、その振る舞いを描写する。

  • コミュニケーション図(旧来はコラボレーション図):シーケンス図と似ているが、メッセージを送信および受信するオブジェクトの構造的組織に焦点を当てる。

  • タイミング図:分類子インスタンスまたは役割の状態や値の時間経過に伴う変化を示す特殊な相互作用図。

相互作用

別々ではあるが、構造図と振る舞い図は、ソフトウェアシステムの包括的な視点を提供するためにしばしば併用される。構造図はクラスを定義するかもしれない。一方、振る舞い図は、そのクラスのインスタンスがどのように相互作用してタスクを実行するかを示す。たとえば、クラス図は、注文クラスと顧客クラスを示すかもしれない。一方、シーケンス図は、顧客注文.

これらの2つのカテゴリの違いを理解することで、ソフトウェア専門家は、現在の課題に最も適した図を選び、明確なコミュニケーション、より良い設計、そして最終的により成功したソフトウェアプロジェクトを実現できます。

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