Diagramy klas są podstawowym elementem języka modelowania jednolitego (UML), zapewniając widok strukturalny systemu poprzez przedstawienie klas, interfejsów, współpracy i ich relacji. Ten przewodnik omówi kluczowe koncepcje, elementy i zastosowania diagramów klas, pomagając Ci zrozumieć i skutecznie wykorzystywać je w modelowaniu systemów.
Założenia diagramów klas
Diagram klas to diagram strukturalny, który przedstawia zbiór klas, interfejsów i współpracy oraz ich relacje. Jest to najpowszechniejszy diagram stosowany w modelowaniu systemów obiektowych. Diagramy klas odnoszą się do statycznego widoku projektowania systemu, modelując słownictwo systemu, współpracy lub schematy. Są podstawą dla diagramów komponentów i diagramów wdrażania.
Przykład: W systemie zarządzania biblioteką diagram klas może przedstawiać klasy takie jak Książka, Autor, Biblioteka, oraz Członek, razem z ich relacjami i atrybutami.
Widok statyczny
Diagramy klas przedstawiają widok statyczny systemu, co oznacza, że nie pokazują zachowań zależnych od czasu. Ilustrują elementy modelu niezależnie od czasu. Te diagramy przedstawiają znaczące i użyteczne koncepcje, które mogą istnieć w świecie rzeczywistym, w implementacjach oprogramowania lub sprzętu, albo tylko w abstrakcji. Mogą zawierać elementy reprezentujące koncepcje z rzeczywistego świata, koncepcje abstrakcyjne, koncepcje implementacyjne lub koncepcje komputerowe.
Przykład: W systemie e-commerce diagram klas może zawierać klasy takie jak Produkt, Klient, Zamówienie, oraz Płatność, pokazując ich atrybuty i relacje bez uwzględniania kolejności operacji.
Klasy
Definicja i cechy
Klasa to opis zbioru obiektów, które mają wspólne atrybuty, operacje, relacje i semantykę. Jest to abstrakcja rzeczy, które są częścią słownictwa systemu. Klasy to najpowszechniejszy element modelowania w UML. Pozostałe elementy modelowania opisują pewne zachowanie, strukturę wewnętrzną, ułożenie, relacje lub organizację jednej lub więcej klas.
Przykład: W systemie bankowym diagram klas może zawierać klasy takie jak Konto, Klient, Transakcja, oraz Bank, każda z własnym zestawem atrybutów i operacji.
Rodzaje klas
- Klasy oprogramowania: Reprezentują jednostki oprogramowania.
- Klasy sprzętu: Reprezentują elementy sprzętu.
- Klasy koncepcyjne: Reprezentują abstrakcyjne pojęcia.
Przykład: W systemie domu inteligentnego klasy mogą obejmować Czujnik (sprzęt), Sterownik (oprogramowanie), oraz Pomieszczenie (koncepcyjne).
Składniki klasy
- Atrybuty: Właściwości klasy, które nas interesują.
- Operacje: Rzeczy, które mogą wykonywać obiekty tej klasy.
Przykład: A Książka klasa może mieć atrybuty takie jak tytuł, autor, i ISBN, i operacje takie jak wypozycz() i oddajKsiazke().
Notacja
Notacja klasy to prostokąt z obowiązkowym polem na nazwę. Opcjonalne pole może pokazywać atrybuty klasy. Klasa może mieć opcjonalne pole do pokazywania operacji klasy.
Przykład:
Poziomy abstrakcji
Klasy mogą istnieć na różnych poziomach znaczenia, w tym poziomach analizy, projektowania i implementacji.
Przykład: W projekcie rozwoju oprogramowania możesz mieć klasę poziomu analizy taką jak Użytkownik, klasę poziomu projektowania taką jak InterfejsUżytkownika, i klasę poziomu implementacji taką jak FormularzLogowaniaUżytkownika.
Klasy abstrakcyjne i konkretne
- Klasa abstrakcyjna: Klasa, która nie może być bezpośrednio instancjonowana. Jej nazwa może być w kursywie.
- Klasa konkretne: Klasa, która może mieć indywidualne instancje.
Przykład: Klasa abstrakcyjna Figura z podklasami Okrąg i Prostokąt.
Atrybuty i operacje w zakresie klasy
Klasę można traktować jako obiekt globalny. Atrybuty w zakresie klasy to atrybuty tego niejawnej obiektu. Operacja w zakresie klasy dotyczy samej klasy, a nie obiektu.
Przykład: Klasa MathUtility klasa z operacją w zakresie klasy silnia(int n).
Stereotypy
Klasa może być przedstawiona z użyciem stereotypu za pomocą znaków guillemetów (« i »). Stereotypy wskazują specjalną kategorię elementu modelu lub nowe pojęcie w gramatyce. Klasa może mieć operację tworzenia (konstruktor), która jest przedstawiona jako podkreślona operacja w klasie.
Przykład:
Relacje
Diagramy klas również pokazują relacje między klasami. Te relacje obejmują:
Połączenia
Połączenia opisują semantyczne połączenia między poszczególnymi obiektami danych klas. Zapewniają one połączenia, za pomocą których obiekty różnych klas mogą się wzajemnie oddziaływać.
Przykład: Klasa Klient klasa połączona z Zamówienie klasą, wskazującą, że klient może składać zamówienia.
Ogólnianie
Ogólnianie łączy ogólne opisy klas nadrzędnych (klas nadklas) z bardziej szczegółowymi klasami potomnymi (klasami podklas). Ułatwia opisywanie klas za pomocą deklaracji inkrementalnych, które dodają do opisu dziedziczonego od przodków.
Przykład: Klasa Vehicle z podklasami Car i Bicycle.
Zależności
Zależności pokazują relacje między elementami, takimi jak poziomy abstrakcji, parametry szablonów, uprawnienia lub użycie.
Przykład: Klasa Logger klasa, która zależy od FileWriter klasy do zapisywania plików dziennika.
Instancje i obiekty
Definicja
Obiekt to instancja klasy. Jest to indywidualny element o identyfikatorze, którego struktura i zachowanie są opisane przez klasę. Obiekty mają stan, który jest aktualną wartością ich atrybutów.
Przykład: Instancja klasy Book z tytułem „UML dla początkujących”.
Oznaczenia
Oznaczenie specyfikacji instancji UML (obiektu) to prostokąt z obowiązkowym kompartmentem dla pola nazwy, który zawiera nazwę obiektu, znak „:” oraz nazwę klasy instancjonowanej. Opcjonalny drugi kompartment może pokazywać pola, tj. atrybuty i ich aktualne wartości. Nazwa instancji jest podkreślona.
Przykład:
Wygląd na diagramach
Instancje mogą pojawiać się zarówno na diagramach klas, jak i diagramach obiektów. Klasa może być połączona z jej instancją strzałką przerywaną wskazującą zależność. Diagramy klas mogą zawierać instancje w celu wizualizacji (możliwie dynamicznego) typu instancji.
Przykład: Diagram klas pokazujący klasę Biblioteka klasę z wystąpieniem mainLibrary połączone strzałką przerywaną.
Zawartość diagramu
Diagramy klas zawierają klasy, interfejsy, współprace i relacje. Mogą również zawierać notatki i ograniczenia. Diagramy klas mogą zawierać pakiety lub podsystemy w celu grupowania elementów modelu w większe fragmenty.
Przykład: Diagram klas dla systemu uczelnianego może zawierać pakiety takie jak ZarządzanieStudentami, ZarządzaniePrzedmiotami, oraz ZarządzanieZespołem.
Zastosowanie diagramów klas
Diagramy klas są używane do modelowania statycznego widoku projektowego systemu. Mogą być używane do modelowania słownika systemu, modelowania współpracy klas oraz modelowania schematów logicznych baz danych.
Przykład: Używanie diagramu klas do modelowania schematu bazy danych sklepu internetowego, w tym klas takich jak Produkt, Kategoria, oraz Klient.
Związek z innymi diagramami
Diagramy klas są powiązane z innymi diagramami, takimi jak:
Diagramy obiektów
Diagramy obiektów pokazują wystąpienia klas i ich relacje.
Przykład: Diagram obiektowy pokazujący instancjeKlient i Zamówienie klasy i ich relacje.
Diagramy komponentów i diagramy wdrożenia
Diagramy komponentów i diagramy wdrożenia są podobne do diagramów klas, ale zawierają odpowiednio komponenty i węzły.
Przykład: Diagram komponentów pokazujący komponenty oprogramowania systemu e-commerce oraz diagram wdrożenia pokazujący, jak te komponenty są wdrażane na serwerach.
Abstrakcja
Diagramy klas to forma abstrakcji, która zapewnia uproszczony widok systemu, uchwytywając istotne szczegóły, jednocześnie ukrywając niepotrzebną złożoność.
Przykład: Diagram klas najwyższego poziomu dla systemu bankowego, który pokazuje tylko główne klasy i ich relacje, ukrywając szczegóły indywidualnych atrybutów i operacji.
Wiele diagramów
Często wymagane są wiele diagramów klas, aby przedstawić całościowy widok statyczny systemu. Każdy diagram powinien skupiać się na konkretnym aspekcie systemu.
Przykład: Jeden diagram klas dla aspektu zarządzania użytkownikami systemu i drugi dla aspektu przetwarzania zamówień.
Diagram jako projekcja
Diagram klas to projekcja w modelu. Jest to graficzne przedstawienie zbioru elementów.
Przykład: Diagram klas pokazujący projekcję podzbioru klas związanych z zarządzaniem zapasami w systemie detalicznym.
Inżynieria wsteczna i wsteczna
Diagramy klas mogą być używane do inżynierii wstecznej i wstecznej modeli i kodu.
Przykład: Używanie diagramu klas do generowania kodu Java dla zestawu klas, a następnie używanie inżynierii wstecznej do aktualizacji diagramu klas na podstawie zmian w kodzie.
Metamodel
Abstrakcyjna składnia UML wykorzystuje modele MOF do przedstawienia gramatyki UML. Te modele MOF wykorzystują podzbiór diagramów strukturalnych UML. Prostokąty na diagramach abstrakcyjnej składni to «Metaklasy». Elementy UML są instancjami tych «Metaklas».
Przykład: Metamodel pokazujący abstrakcyjną składnię diagramów klas UML, z «Metaklasami» takimi jakKlasa, Atrybut, i Operacja.
Te pojęcia są podstawowe dla zrozumienia i skutecznego wykorzystania diagramów klas w UML do modelowania systemów. Opanowując te elementy, możesz tworzyć kompleksowe i dokładne diagramy klas, które skutecznie przekazują strukturę i relacje wewnątrz Twojego systemu.
Przykład 1: System zarządzania biblioteką
Diagram klasy:
Przykład 2: System e-commerce
Diagram klasy:
Przykład 3: System bankowy
Diagram klasy:
Przykład 4: System inteligentnego domu
Diagram klasy:
Przykład 5: Klasy abstrakcyjne i konkretne
Diagram klasy:
Przykład 6: Metamodel
Diagram klasy:
Przykład 7: Diagram klas najwyższego poziomu dla systemu bankowego
Diagram klasy:
Wnioski
Diagramy klas są niezwykle ważnym narzędziem w języku modelowania jednolitym (UML), zapewniając jasny i strukturalny obraz składników systemu oraz ich relacji. Zrozumienie i skuteczne wykorzystanie diagramów klas pozwala programistom i architektom modelować statyczny wygląd systemu, uchwycić słownictwo i współprace klas oraz projektować logiczne schematy baz danych.
Przez cały ten przewodnik badaliśmy kluczowe pojęcia, elementy i zastosowania diagramów klas. Zobaczliśmy, jak klasy, atrybuty, operacje i relacje mogą być przedstawione w celu modelowania pojęć z rzeczywistego świata, abstrakcyjnych i implementacyjnych. Wykorzystanie stereotypów, generalizacji, relacji i zależności dalsze wzbogaca możliwości modelowania, umożliwiając kompleksowe i szczegółowe przedstawienie struktury systemu.
Podane przykłady wraz z odpowiadającymi im diagramami klas ilustrują praktyczne zastosowanie diagramów klas w różnych dziedzinach, od systemów zarządzania biblioteką po platformy e-commerce i systemy bankowe. Te przykłady pokazują, jak diagramy klas mogą być wykorzystywane do modelowania złożonych systemów, uchwycenia istotnych szczegółów i skutecznego przekazywania projektu zainteresowanym stroną.
Dodatkowo, diagramy klas nie są izolowanymi jednostkami; są ze sobą powiązane z innymi diagramami UML, takimi jak diagramy obiektów, diagramy składników i diagramy wdrażania. Ta wzajemna powiązana struktura pozwala na kompleksowe spojrzenie na system, zapewniając, że wszystkie jego aspekty są modelowane i zrozumiałe.
Podsumowując, diagramy klas to potężne i elastyczne narzędzie w UML, niezbędne do modelowania statycznej struktury systemu. Opanowując pojęcia i techniki omówione w tym przewodniku, możesz tworzyć dokładne i skuteczne diagramy klas, które stanowią podstawę projektowania i rozwoju systemu. Niezależnie od tego, czy projektujesz nowy system, dokumentujesz istniejący, czy komunikujesz idee projektowe z zainteresowanymi stronami, diagramy klas zapewniają jasność i szczegółowość potrzebne do osiągnięcia sukcesu.
Bibliografia
- Poradnik po diagramach klas UML
- Poradnik po diagramach klas UML
- Ten kompleksowy przewodnik zapewnia szczegółowy przegląd diagramów klas UML, w tym sposób tworzenia i skutecznego używania ich. Omawia również cechy edycji społecznościowej Visual Paradigm, bezpłatnego oprogramowania UML.
- Bezpłatny narzędzie do diagramów klas
- Bezpłatny narzędzie do diagramów klas
- Visual Paradigm Online oferuje edycję bezpłatną do tworzenia diagramów klas i innych diagramów UML. Narzędzie to jest intuicyjne i obsługuje różne typy diagramów bez ograniczeń liczby diagramów lub kształtów.
- Co to jest diagram klas?
- Co to jest diagram klas?
- Ten artykuł wyjaśnia podstawy diagramów klas w UML, w tym ich strukturę i składniki. Przedstawia również wgląd w korzystanie z Visual Paradigm do tworzenia tych diagramów.
- Jak narysować diagram klas?
- Jak narysować diagram klas?
- Krok po kroku przewodnik dotyczący rysowania diagramów klas za pomocą Visual Paradigm, w tym wskazówki dotyczące tworzenia wyliczeń i łączenia członków.
- Oprogramowanie online do diagramów klas
- Oprogramowanie online do diagramów klas
- Narzędzie online do diagramów klas Visual Paradigm zostało zaprojektowane, aby było szybkie i intuicyjne, umożliwiając użytkownikom szybkie i wspólne tworzenie profesjonalnych diagramów UML.
- Diagramy UML: kompleksowy przewodnik
- Diagramy UML: kompleksowy przewodnik
- Ten przewodnik obejmuje różne typy diagramów UML, w tym diagramy klas, oraz ich znaczenie w inżynierii oprogramowania. Omawia, jak diagramy klas przedstawiają strukturę statyczną systemu i relacje między klasami.
- Kompleksowy przewodnik do diagramu klas UML
- Kompleksowy przewodnik do diagramu klas UML
- Ten artykuł zawiera szczegółowy przegląd diagramów klas UML, ich składników oraz sposobu ich wykorzystywania w różnych fazach projektowania systemu. Wspomina również o użyciu Visual Paradigm do tworzenia tych diagramów.
- Wprowadzenie do diagramów UML w Visual Paradigm
- Wprowadzenie do diagramów UML w Visual Paradigm
- Ten artykuł wprowadza różne typy diagramów UML obsługiwanych przez Visual Paradigm, z naciskiem na diagramy klas i ich rolę w modelowaniu struktury statycznej systemu.
- Nauka diagramów klas za pomocą Visual Paradigm
- Nauka diagramów klas za pomocą Visual Paradigm
- Krok po kroku przewodnik dotyczący tworzenia diagramów klas za pomocą Visual Paradigm, w tym najlepsze praktyki utrzymywania diagramów prostych i jasnych.
- Przewodnik po UML: przegląd 14 typów diagramów i ich znaczenia w środowiskach agilnych
- Przewodnik po UML: przegląd 14 typów diagramów i ich znaczenia w środowiskach agilnych
- Ten przegląd omawia różne typy diagramów UML, w tym diagramy klas, oraz ich znaczenie w środowiskach agilnych tworzenia oprogramowania.
Te odniesienia zapewniają kompleksowe zrozumienie diagramów klas i UML, razem z praktycznymi przewodnikami dotyczącymi korzystania z Visual Paradigm do tworzenia tych diagramów.
Ten post dostępny jest również w Deutsch, English, Español, Français, Bahasa Indonesia, 日本語, Portuguese, Ру́сский, Việt Nam, 简体中文 and 繁體中文