Введение в диаграммы классов: руководство для начинающих по моделированию UML

Диаграммы классов языка унифицированного моделирования (UML) являются важными инструментами для визуализации и проектирования статической структуры системы. Они обеспечивают четкий и краткий способ представления классов, интерфейсов, взаимодействий и их отношений внутри системы. В этом руководстве вы пройдете основные концепции диаграмм классов UML, получите примеры и практические советы, чтобы освоить этот фундаментальный аспект UML.

Цель диаграмм классов

Диаграмма классов — это структурная диаграмма которая показывает набор классов, интерфейсов и взаимодействий, а также их отношения. Это наиболее распространенная диаграмма при моделировании объектно-ориентированных систем. Диаграммы классов охватывают статический проектный вид системы, сосредоточившись на словаре, взаимодействиях или схемах. Они служат основой для диаграмм компонентов и развертывания.

Статический вид

Диаграммы классов представляют статический вид системы, то есть они не показывают поведение, зависящее от времени. Они отображают элементы модели независимо от времени, демонстрируя значимые и полезные концепции, которые могут существовать в реальном мире, программных или аппаратных реализациях, или абстрактных формах. Эти диаграммы могут включать элементы, представляющие концепции реального мира, абстрактные концепции, концепции реализации или компьютерные концепции.

Ключевые элементы диаграмм классов

Классы

Класс — это описание набора объектов которые имеют одинаковые атрибуты, операции, отношения и семантику. Это абстракция вещей, входящих в словарь системы. Классы являются наиболее распространенным элементом моделирования UML и могут представлять программное обеспечение, аппаратное обеспечение или концептуальные вещи.

Атрибуты и операции

• Атрибуты: Свойства класса, которые нас интересуют.
• Операции: То, что могут делать объекты этого класса.

Нотация

Нотация для класса — это прямоугольник с обязательным разделом для имени. Дополнительные разделы могут показывать атрибуты и операции класса.

Уровни значения

Классы могут существовать на разных уровнях значения, включая уровни анализа, проектирования и реализации.

Абстрактные и конкретные классы

• Абстрактный класс: Класс, который нельзя непосредственно инстанцировать. Его имя может быть курсивом.
• Конкретный класс: Класс, который может иметь отдельные экземпляры.

Атрибуты и операции в области класса

Класс можно рассматривать как глобальный объект. Атрибуты в области класса являются атрибутами этого неявного объекта, а операции в области класса применяются к самому классу, а не к объекту.

Стереотипы

Класс может быть показан со стереотипом, используя угловые скобки (« и »). Стереотипы указывают на специальную категорию элемента модели или новое понятие в грамматике.

Операция создания

Класс может иметь операцию создания (конструктор), показанная как подчёркнутая операция в классе.

Связи

Диаграммы классов также показывают отношения между классами, включая:

• Ассоциации: Описывают семантические связи между отдельными объектами заданных классов.
• Обобщение: Связывает общие описания родительских классификаторов (суперклассов) с более специализированными дочерними классификаторами (подклассами).
• Зависимости: Показывают отношения между элементами, такими как уровни абстракции, параметры шаблонов, разрешения или использование.

Экземпляры и объекты

• Объект: Экземпляр класса. Это индивидуум с идентичностью, структура и поведение которого описываются классом.
• Состояние: Текущие значения атрибутов объекта.

Нотация

Нотация для спецификации экземпляра UML (объекта) — это прямоугольник с обязательным разделом для поля имени, включающего имя объекта, символ «:» и имя инстанцированного класса. Дополнительный, необязательный раздел может показывать слоты (атрибуты и их текущие значения). Имя экземпляра подчёркнуто.

Содержимое диаграммы

Экземпляры могут появляться как на диаграммах классов, так и на диаграммах объектов. Класс может быть соединён со своим экземпляром пунктирной стрелкой, обозначающей зависимость.

Содержание диаграммы

Диаграммы классов содержат классы, интерфейсы, взаимодействия и отношения. Они также могут содержать примечания и ограничения. Диаграммы классов могут включать пакеты или подсистемы для группировки элементов модели в более крупные блоки.

Применение диаграмм классов

Диаграммы классов используются для моделирования статического проектного вида системы. Их можно использовать для:

• Моделирование словаря системы.
• Моделирование взаимодействий классов.
• Моделирование логических схем баз данных.

Связь с другими диаграммами

Диаграммы классов связаны с другими диаграммами, например:

• Диаграммы объектов: Показывают экземпляры классов и их отношения.
• Диаграммы компонентов и Диаграммы развертывания: Подобны диаграммам классов, но содержат компоненты и узлы соответственно.

Абстракция

Диаграммы классов представляют собой форму абстракции, обеспечивающую упрощённый взгляд на систему, фиксируя существенные детали и скрывая избыточную сложность.

Несколько диаграмм

Часто требуется несколько диаграмм классов, чтобы показать полный статический вид системы. Каждая диаграмма должна сосредоточиться на определённой аспекте системы.

Диаграмма как проекция

Диаграмма классов — это проекция в модель. Это графическое представление набора элементов.

Прямое и обратное проектирование

Диаграммы классов могут использоваться для прямого и обратного проектирования моделей и кода.

Метамодель

Абстрактный синтаксис UML использует модели MOF для отображения грамматики UML. Эти модели MOF используют подмножество структурных диаграмм UML. Прямоугольники на диаграммах абстрактного синтаксиса — это «Метаклассы». Элементы UML являются экземплярами этих «Метаклассов».

Примеры диаграмм классов

Библиотечная система

Рассмотрим простую библиотечную систему, чтобы проиллюстрировать ключевые понятия диаграмм классов.

Классы

• Книга: Представляет книгу в библиотеке.
  • Атрибуты: название, автор, ISBN
  • Операции: взять в долг(), вернуть()
• Посетитель: Представляет посетителя библиотеки.
  • Атрибуты: имя, номер члена
  • Операции: взять книгу(), вернуть книгу()
• Библиотекарь: Представляет библиотекаря.
  • Атрибуты: имя, номер сотрудника
  • Операции: добавить книгу(), removeBook()

Связи

• Ассоциации:
  • А Посетитель может взять в аренду несколько Книгас.
  • А Библиотекарь может управлять несколькими Книгас.
• Обобщение:
  • Посетитель и Библиотекарь может быть обобщено до Личность класса.
• Зависимости:
  • Класс LibrarySystem класс зависит от Книга, Посетитель, и Библиотекарь.

Экземпляры

• Объект: Экземпляр Книга с название = «UML для чайников», автор = «Джон Доу», ISBN = “1234567890”.

Система электронной коммерции

Рассмотрим систему электронной коммерции, чтобы лучше проиллюстрировать эти понятия.

Классы

• Товар: Представляет товар в магазине.
  • Атрибуты: название, цена, на складе
  • Операции: addToCart(), removeFromCart()
• Покупатель: Представляет клиента.
  • Атрибуты: имя, идентификатор клиента
  • Операции: сделать заказ(), посмотреть историю заказов()
• Заказ: Представляет заказ, сделанный клиентом.
  • Атрибуты: идентификатор заказа, дата, статус
  • Операции: рассчитать итог(), отправить заказ()

Связи

• Ассоциации:
  • Клиент Клиентможет сделать несколько Заказs.
  • Заказ Заказ может содержать несколько Товаршт.
• Обобщение:
  • Покупатель и Администратор может быть обобщено до Пользователь класса.
• Зависимости:
  • Класс EcommerceSystem класс зависит от Товар, Покупатель, и Заказ.

Экземпляры

• Объект: Экземпляр Товар с именем = «Ноутбук», цена = “$999.99”, запас = “100”.

Заключение

Понимание ключевых концепций диаграмм классов UML является основой для эффективного моделирования статической структуры системы. Диаграммы классов предоставляют четкий и краткий способ представления классов, их атрибутов, операций и отношений. Освоив эти концепции и применив их к реальным примерам, вы сможете создавать значимые и полезные диаграммы, отражающие суть архитектуры вашей системы. Независимо от того, являетесь ли вы опытным разработчиком или новичком в этой области, диаграммы классов UML представляют собой мощный инструмент для визуализации и общения сложных систем.

Удачного моделирования!

Ссылки

1. Учебник по диаграммам классов UML
   • Учебник по диаграммам классов UML 
   • Этот всесторонний гид предоставляет подробный обзор диаграмм классов UML, включая способы их создания и эффективного использования. Он также подчеркивает особенности Community Edition Visual Paradigm — бесплатного программного обеспечения для UML.
2. Бесплатный инструмент для диаграмм классов
   • Бесплатный инструмент для диаграмм классов 
   • Visual Paradigm Online предлагает бесплатную версию для создания диаграмм классов и других диаграмм UML. Этот инструмент удобен в использовании и поддерживает различные типы диаграмм без ограничений по количеству диаграмм или фигур.
3. Что такое диаграмма классов?
   • Что такое диаграмма классов?
   • В этой статье объясняются основы диаграмм классов в UML, включая их структуру и компоненты. Также рассматриваются особенности использования Visual Paradigm для создания этих диаграмм.
4. Как нарисовать диаграмму классов?
   • Как нарисовать диаграмму классов? 
   • Пошаговое руководство по созданию диаграмм классов с помощью Visual Paradigm, включая советы по созданию перечислений и соединению элементов.
5. Онлайн-программное обеспечение для диаграмм классов
   • Онлайн-программное обеспечение для диаграмм классов 
   • Онлайн-инструмент диаграмм классов Visual Paradigm разработан для быстрого и интуитивно понятного использования, позволяя пользователям быстро и совместно создавать профессиональные диаграммы UML.
6. Диаграммы UML: всестороннее руководство
   • Диаграммы UML: всестороннее руководство 
   • Это руководство охватывает различные типы диаграмм UML, включая диаграммы классов, и их значение в области разработки программного обеспечения. Обсуждается, как диаграммы классов отображают статическую структуру системы и взаимосвязи между классами.
7. Всестороннее руководство по диаграммам классов UML
   • Всестороннее руководство по диаграммам классов UML 
   • В этой статье представлен подробный обзор диаграмм классов UML, их компонентов и способов их использования на различных этапах проектирования системы. Также упоминается использование Visual Paradigm для создания этих диаграмм.
8. Введение в диаграммы UML в Visual Paradigm
   • Введение в диаграммы UML в Visual Paradigm
   • В этой статье рассматриваются различные типы диаграмм UML, поддерживаемые Visual Paradigm, с акцентом на диаграммы классов и их роль в моделировании статической структуры системы.
9. Изучение диаграмм классов с помощью Visual Paradigm
   • Изучение диаграмм классов с помощью Visual Paradigm
   • Пошаговое руководство по созданию диаграмм классов с помощью Visual Paradigm, включая лучшие практики для обеспечения простоты и ясности диаграмм.
10. Ориентация в UML: Обзор 14 типов диаграмм и их актуальности в агILE-средах
    • Ориентация в UML: Обзор 14 типов диаграмм и их актуальности в агILE-средах
    • В этом обзоре рассматриваются различные типы диаграмм UML, включая диаграммы классов, и их актуальность в средах разработки программного обеспечения по агILE-методологии.

Эти ссылки обеспечивают всестороннее понимание диаграмм классов и UML, а также практические руководства по использованию Visual Paradigm для создания этих диаграмм.

Эта статья также доступна на Deutsch, English, Español, فارسی, Français, Bahasa Indonesia, 日本語, Polski, Portuguese, Việt Nam, 简体中文 and 繁體中文