Как построить диаграмму классов UML.

Диаграмма классов соответствует принципам объектно-ориентированного программирования (ООП) и является одним из базовых инструментов проектирования ООП-систем.

Диаграмма классов соответствует принципу инкапсуляции. Он заключается в том, что каждый класс должен скрывать свою реализацию от других классов и предоставлять интерфейс для взаимодействия с ним. Это достигается через использование публичных и приватных методов и атрибутов класса, которые определены на диаграмме.

Диаграмма классов также соответствует принципу наследования, который позволяет создавать новые классы на основе уже существующих. Наследование позволяет упростить процесс проектирования системы, так как можно использовать уже реализованные классы и добавлять к ним новые функциональности.

Другим важным принципом, которому соответствует диаграмма классов, является полиморфизм. Он позволяет одному методу работать с различными объектами, реализующими один и тот же интерфейс. Диаграмма классов позволяет определить интерфейсы и абстрактные классы, которые могут быть реализованы различными классами.

Содержание диаграммы классов

Классы

Класс — это основной элемент моделирования, который представляет собой абстракцию реального объекта или сущности в системе. Он определяет свойства (атрибуты) и поведение (методы) объектов, которые являются экземплярами данного класса. На диаграмме классов обычно представляется в виде прямоугольника, разделенного на три части:

• Название класса располагается в верхней части прямоугольника.
• Атрибуты класса указываются в средней части прямоугольника.
• Методы класса располагаются в нижней части прямоугольника.

Атрибуты класса — это характеристики объекта, например, имя, возраст, адрес и т.д. Каждый атрибут имеет имя и тип данных. Тип данных может быть примитивным (например, целочисленным, строковым) или ссылочным, то есть типом другого класса.

Методы класса — это действия, которые может выполнять объект, например, получение или изменение значения атрибутов, выполнение какой-либо операции или обработка событий. Каждый метод имеет имя, тип возвращаемого значения (если есть) и список параметров.

Классы могут быть связаны друг с другом на диаграмме классов различными типами отношений, такими как наследование, ассоциация, композиция и агрегация. Такие отношения позволяют определить связи и взаимодействия между классами в системе.

Виды классов

В диаграмме классов UML можно выделить следующие виды классов:

Обычный класс — это класс, который представляет собой абстракцию реального объекта или сущности в системе. Он имеет свои атрибуты и методы, которые описывают характеристики и поведение объектов данного класса.

Абстрактный класс — это класс, который содержит хотя бы один абстрактный метод. Абстрактный метод не имеет реализации в самом классе, а определяется только его сигнатура (имя, параметры, тип возвращаемого значения). Абстрактные классы могут использоваться для определения общих характеристик для нескольких классов, от которых наследуются другие классы.

Интерфейс — это специальный вид класса, который определяет набор методов без их реализации. Интерфейсы используются для определения общих методов, которые должны быть реализованы в классах, которые их имплементируют. Один класс может имплементировать несколько интерфейсов.

Класс перечисления — это класс, который содержит константы, описывающие возможные значения для определенного атрибута. Классы перечисления используются, когда требуется ограничить множество допустимых значений атрибутов.

Класс шаблона — это класс, который представляет общий шаблон для создания конкретных классов, которые определяются позже. Классы шаблоны используются для обобщения классов и уменьшения повторяемости кода.

Каждый класс в диаграмме классов может иметь свою специфическую роль в системе и использоваться для различных целей. Однако, независимо от типа класса, его свойства и методы определяются с целью описания реальных объектов и сущностей в системе.

Видимость

Видимость (visibility) в языке моделирования UML определяет уровень доступности элементов модели. Она определяет, какие части программы могут обращаться к конкретному элементу модели.

В языке UML используется четыре уровня видимости:

1. Public (публичный) — элементы с такой видимостью доступны из любой точки модели и внешних модулей. Они могут быть использованы как внутри класса, так и снаружи.
2. Protected (защищенный) — элементы с такой видимостью не могут быть использованы вне класса, кроме классов-наследников.
3. Private (приватный) — элементы с такой видимостью доступны только внутри класса, в котором они объявлены. Они не доступны из других классов и объектов.
4. Package (пакетный) — элементы с такой видимостью доступны всем классам находящимся внутри одного пакета.

Указание видимости осуществляется при объявлении элемента модели с помощью знаков +, #,  — и ~,  соответственно, для публичного, защищенного, приватного  и пакетного типа. Например, при объявлении атрибута с публичной видимостью, он будет помечен знаком «+».

Отношения (Взаимосвязи)

Классы могут быть связаны друг с другом на диаграмме классов различными типами отношений, такими как наследование, ассоциация, композиция и агрегация. Такие отношения позволяют определить связи и взаимодействия между классами в системе.

Зависимость (Dependency)

Зависимость — это отношение между двумя классами, где изменения в одном классе могут повлиять на другой класс. Она обозначается стрелкой, которая указывает на зависимый класс. Например, если класс A зависит от класса B, то на диаграмме классов стрелка будет указывать от класса A к классу B.

Примером зависимости может быть использование объекта одного класса в методе другого класса. Например, если класс Order содержит метод calcTotal(), который использует объект класса Product для расчета общей стоимости заказа, то можно нарисовать зависимость между классами Order и Product.

Зависимость также может возникать в результате передачи объектов как параметров методов других классов или при использовании переменных других классов внутри методов. Она является наименее сильным типом отношений между классами и обычно не включается в диаграммы классов в большом количестве.

Ассоциация (Association)

Ассоциация — это отношение между объектами двух классов, которое описывает, что объекты одного класса могут использоваться в объектах другого класса. Она представляется на диаграмме классов в виде линии, соединяющей два класса, с указанием на концах ассоциации их ролей.

Роль — это название, которое описывает, как именно объекты класса связаны между собой в рамках ассоциации. Роль может быть определена для каждого конца ассоциации и описывать, как объекты каждого класса используются в контексте связи между этими классами.

Множественность — это характеристика ассоциации, которая определяет количество объектов каждого класса, которые могут быть связаны между собой через эту ассоциацию. Множественность отношений может быть выражена числом или диапазоном чисел, которые указывают на допустимое количество связанных объектов. Некоторые распространенные обозначения множественности отношений включают:

Множественность указывается на диаграмме классов с использованием чисел или символов, разделенных двоеточием, и располагается рядом с концами связи между классами.

Например, рассмотрим два класса: «Студент» и «Курс». Между ними существует ассоциация, которая показывает, что студент может записаться на несколько курсов или не записаться ни на какой, а курс может как иметь несколько студентов, которые на него записались, так и не иметь записанных на него студентов. На диаграмме классов это отображается в виде линии, соединяющей классы «Студент» и «Курс», с указанием на концах ассоциации их ролей (например, «записывается на» и «имеет студентов»), а также множественности (например, «многие-ко-многим»).

Агрегация (Aggregation)

Агрегация — это отношение между объектами классов, когда один объект является частью другого объекта. В этом случае, объект, содержащий другой объект, называется контейнером, а содержащийся объект — содержимым. Контейнер может содержать несколько объектов-содержимых, а объект-содержимое может быть частью нескольких контейнеров.

В диаграмме классов агрегация обозначается отношением «больше-чем» с пустым ромбом на стороне контейнера. Например, если у нас есть класс «Компания» и класс «Сотрудник», то мы можем использовать агрегацию, чтобы показать, что каждая компания содержит несколько сотрудников. В этом случае, класс «Компания» будет контейнером, а класс «Сотрудник» — содержимым.

Композиция (Composition)

Композиция — это более строгий вариант агрегации, когда объект класса-контейнера создает объект класса-части и полностью управляет его жизненным циклом. Объекты класса-части могут принадлежать только одному объекту класса-контейнера. При удалении объекта класса-контейнера все объекты класса-части также удаляются.

Композиция обозначается на диаграмме классов uml с помощью пустого ромба на стороне класса-контейнера, соединенной линией с классом-частью. Также можно указать имя роли, которую выполняет класс-часть в отношении с классом-контейнером.

В данном примере класс Order содержит список экземпляров класса OrderItem, при этом экземпляры класса OrderItem принадлежат только одному экземпляру класса Order. Обозначение отношения композиции между классами Order и OrderItem указано с помощью пустого ромба со стороны класса Order и надписи composition.