Діаграми класів є різновидом UML (Уніфікована мова моделювання) діаграма, яка використовується в розробці програмного забезпечення для візуального представлення структури та зв’язків класів у системі. UML — це стандартизована мова моделювання, яка допомагає проектувати та документувати програмні системи. Вони є невід’ємною частиною процесу розробки програмного забезпечення, допомагаючи як на етапі проектування, так і на етапі документації.

Важливі теми для діаграми класу

• Що таке діаграми класів?
• Що таке клас?
• Нотація класу UML
• Відносини між класами
• Призначення діаграм класів
• Переваги діаграм класів
• Як малювати діаграми класів
• Варіанти використання діаграм класів

Що таке діаграми класів?

Діаграми класів — це тип діаграми UML (Unified Modeling Language), яка використовується в розробці програмного забезпечення для візуального представлення структури та зв’язків класів у системі, тобто для побудови та візуалізації об’єктно-орієнтованих систем.

На цих діаграмах класи зображені у вигляді коробок, кожна з яких містить три відділення для імені класу, атрибутів і методів. Лінії, що з’єднують класи, ілюструють асоціації, показуючи такі відносини, як «один до одного» або «один до багатьох».

Діаграми класів надають загальний огляд дизайну системи, допомагаючи комунікувати та документувати структуру програмного забезпечення. Вони є фундаментальним інструментом об’єктно-орієнтованого проектування та відіграють вирішальну роль у життєвому циклі розробки програмного забезпечення.

Що таке клас?

В об’єктно-орієнтованому програмуванні (ООП) клас — це план або шаблон для створення об’єктів. Об’єкти є екземплярами класів, і кожен клас визначає набір атрибутів (членів даних) і методів (функцій або процедур), які будуть мати об’єкти, створені з цього класу. Атрибути представляють характеристики або властивості об'єкта, тоді як методи визначають поведінку або дії, які може виконувати об'єкт.

Нотація класу UML

нотація класу - це графічне представлення, яке використовується для зображення класів та їхніх зв'язків в об'єктно-орієнтованому моделюванні.

динамічний масив у java

1. Назва класу:
   • Назва класу зазвичай пишеться у верхньому відділенні коробки класу, виділяється по центру та жирним шрифтом.
2. Атрибути:
   • Атрибути, також відомі як властивості або поля, представляють члени даних класу. Вони перераховані у другому відділенні вікна класу та часто включають видимість (наприклад, загальнодоступний, приватний) і тип даних кожного атрибута.
3. Методи:
   • Методи, також відомі як функції або операції, представляють поведінку або функціональність класу. Вони перераховані в третьому відділі вікна класу та включають видимість (наприклад, публічний, приватний), тип повернення та параметри кожного методу.
4. Позначення видимості:
   • Позначення видимості вказують на рівень доступу до атрибутів і методів. Загальні позначення видимості включають:
     • +>для всіх (видимо для всіх класів)
     • ->для приватного (видимо лише в межах класу)
     • #>для захищених (видимих ​​для підкласів)
     • ~>для видимості пакета або за замовчуванням (видимий для класів у тому самому пакеті)

Параметр Спрямованість

У діаграмах класів спрямованість параметрів відноситься до вказівки потоку інформації між класами через параметри методу. Це допомагає визначити, чи є параметр входом, виходом або тим і іншим. Ця інформація є важливою для розуміння того, як дані передаються між об’єктами під час викликів методів.

У діаграмах класів використовуються три основні позначки спрямованості параметрів:

• В (вхід):
  • Вхідний параметр — це параметр, який передається від викликаючого об’єкта (клієнта) до викликаного об’єкта (сервера) під час виклику методу.
  • Він представлений стрілкою, що вказує на клас-одержувач (клас, якому належить метод).
• Out (Вихід):
  • Вихідний параметр — це параметр, який передається від викликаного об’єкта (сервера) назад до викликаного об’єкта (клієнта) після виконання методу.
  • Він представлений стрілкою, що вказує вбік від приймаючого класу.
• InOut (вхід і вихід):
  • Параметр InOut служить і вхідним, і вихідним. Він передає інформацію від об'єкта, що викликає, до об'єкта, що викликається, і навпаки.
  • Він представлений стрілкою, що вказує в бік і від класу-одержувача.

Відносини між класами

У діаграмах класів зв’язки між класами описують, як класи пов’язані або взаємодіють один з одним у системі. В об’єктно-орієнтованому моделюванні існує кілька типів зв’язків, кожен з яких служить певній меті. Ось кілька поширених типів зв’язків у діаграмах класів:

1. Асоціація

Асоціація представляє двонаправлений зв’язок між двома класами. Він вказує на те, що екземпляри одного класу підключені до екземплярів іншого класу. Асоціації зазвичай зображуються суцільною лінією, що з’єднує класи, із необов’язковими стрілками, які вказують напрямок зв’язку.

Розберемо асоціацію на прикладі:

Розглянемо просту систему управління бібліотекою. У цій системі ми маємо дві основні сутності:Book>іLibrary>. КоженLibrary>містить кількаBooks>, і коженBook>належить до конкретногоLibrary>. Цей зв'язок міжLibrary>іBook>представляє асоціацію.

Клас Library можна вважати вихідним класом, оскільки він містить посилання на кілька екземплярів класу Book. Клас Book вважатиметься цільовим класом, оскільки він належить до певної бібліотеки.

isletter java

2. Спрямована асоціація

Спрямована асоціація на діаграмі класів UML представляє зв’язок між двома класами, де асоціація має напрямок, вказуючи, що один клас асоціюється з іншим певним чином.

• У спрямованій асоціації до лінії асоціації додається стрілка, яка вказує напрямок зв’язку. Стрілка вказує від класу, який ініціює асоціацію, до класу, на який асоціація впливає або на яку впливає.
• Спрямовані асоціації використовуються, коли асоціація має певний потік або спрямованість, наприклад, вказує, який клас відповідає за ініціювання асоціації або який клас залежить від іншого.

Розглянемо сценарій, коли клас викладача пов’язаний із класом курсу в системі університету. Спрямована стрілка асоціації може вказувати від класу «Вчитель» до класу «Курс», вказуючи, що викладач пов’язаний із певним курсом або викладає його.

• Вихідним класом є клас Teacher. Клас «Вчитель» ініціює асоціацію, викладаючи певний курс.
• Цільовим класом є курсовий клас. Асоціація впливає на клас курсу, оскільки його викладає конкретний викладач.

3. Агрегація

Агрегація — це спеціалізована форма асоціації, яка представляє зв’язок ціле-частина. Це означає сильніший зв’язок, коли один клас (ціле) містить або складається з іншого класу (частини). Агрегація представлена ​​ромбовидною формою збоку від усього класу. У такому вигляді відносин дочірній клас може існувати незалежно від свого батьківського класу.

Давайте розберемо агрегацію на прикладі:

Компанію можна розглядати як єдине ціле, а співробітників – її частини. Співробітники належать компанії, і компанія може мати кількох працівників. Однак, якщо компанія припиняє своє існування, працівники можуть існувати самостійно.

4. Композиція

Композиція є сильнішою формою агрегації, що вказує на більш значущі відносини власності чи залежності. У складі клас частини не може існувати незалежно від цілого класу. Композиція представлена ​​заповненим ромбом збоку від усього класу.

Розберемо композицію на прикладі:

Уявіть собі програму цифрової контактної книги. Книга контактів - це ціле, і кожен запис контакту є частиною. Кожен запис контакту повністю належить і керується книгою контактів. Якщо книгу контактів видалено або знищено, усі пов’язані записи контактів також видаляються.

Це ілюструє композицію, оскільки існування записів контактів повністю залежить від наявності книги контактів. Без контактної книги окремі контактні записи втрачають сенс і не можуть існувати самі по собі.

5. Узагальнення (успадкування)

Спадкування являє собою відношення між класами, де один клас (підклас або дочірній) успадковує властивості та поведінку іншого класу (суперкласу або батьківського). Спадкування зображується суцільною лінією із закритою порожнистою стрілкою, що вказує від підкласу до суперкласу.

mysql створити користувача

У прикладі банківських рахунків ми можемо використовувати узагальнення для представлення різних типів рахунків, таких як поточні рахунки, ощадні рахунки та кредитні рахунки.

Клас Bank Account служить узагальненим представленням усіх типів банківських рахунків, тоді як підкласи (Current Account, Savings Account, Credit Account) представляють спеціалізовані версії, які успадковують і розширюють функціональні можливості базового класу.

6. Реалізація (реалізація інтерфейсу)

Реалізація вказує на те, що клас реалізує функції інтерфейсу. Він часто використовується у випадках, коли клас реалізує операції, визначені інтерфейсом. Реалізація зображена пунктирною лінією з відкритою стрілкою, що вказує від класу реалізації до інтерфейсу.

Давайте розглянемо сценарій, коли особа і корпорація реалізують інтерфейс власника.

• Інтерфейс власника: Цей інтерфейс тепер включає такі методи, як accept(property) і dispose(property) для представлення дій, пов’язаних із придбанням і відчуженням власності.
• Клас особи (реалізація): Клас Person реалізує інтерфейс Owner, надаючи конкретні реалізації для методів accept(property) і dispose(property). Наприклад, особа може придбати у власність будинок або розпорядитися автомобілем.
• Клас корпорації (реалізація): Подібним чином клас Corporation також реалізує інтерфейс власника, пропонуючи конкретні реалізації для методів accept(property) і dispose(property). Наприклад, корпорація може придбати право власності на нерухоме майно або розпоряджатися транспортними засобами компанії.

І класи Person, і Corporation реалізують інтерфейс власника, тобто вони забезпечують конкретні реалізації для методів accept(property) і dispose(property), визначених в інтерфейсі.

7. Відносини залежності

Залежність існує між двома класами, коли один клас покладається на інший, але зв’язок не такий міцний, як асоціація чи спадкування. Він представляє більш слабкий зв'язок між класами. Залежності часто зображуються пунктирною стрілкою.

Давайте розглянемо сценарій, коли Людина залежить від Книги.

• Клас особи: Представляє людину, яка читає книгу. Клас Person залежить від класу Book для доступу та читання вмісту.
• Клас книги: Представляє собою книгу, яка містить вміст для читання людиною. Клас Book є незалежним і може існувати без класу Person.

Клас Person залежить від класу Book, оскільки йому потрібен доступ до книги, щоб прочитати її вміст. Однак клас Book не залежить від класу Person; він може існувати незалежно і не покладається на клас Person для своєї функціональності.

8. Відносини використання (залежності).

Відношення залежності використання на діаграмі класів UML вказує на те, що один клас (клієнт) використовує або залежить від іншого класу (постачальника) для виконання певних завдань або доступу до певної функціональності. Клас клієнта покладається на послуги, що надаються класом постачальника, але не володіє та не створює його екземпляри.

• Залежності використання представляють форму залежності, коли один клас залежить від іншого класу для задоволення певної потреби чи вимоги.
• Клас клієнта потребує доступу до певних функцій або послуг, що надаються класом постачальника.
• У діаграмах класів UML залежності використання зазвичай представлені пунктирною лінією зі стрілкою, що вказує від класу клієнта до класу постачальника.
• Стрілка вказує напрямок залежності, показуючи, що клас клієнта залежить від послуг, які надає клас постачальника.

Розглянемо сценарій, коли клас автомобіля залежить від класу FuelTank для керування споживанням палива.

• Класу Car може знадобитися доступ до методів або атрибутів класу FuelTank, щоб перевірити рівень палива, долити паливо або контролювати споживання палива.
• У цьому випадку клас Car має залежність використання від класу FuelTank, оскільки він використовує його служби для виконання певних завдань, пов’язаних із керуванням паливом.

Призначення діаграм класів

Основна мета використання діаграм класів:

додавання рядка java

• Це єдиний UML, який може належним чином відобразити різні аспекти концепції ООП.
• Правильний дизайн і аналіз додатків можуть бути швидшими та ефективнішими.
• Це основа для розгортання та діаграма компонентів.
• Він включає прямий і зворотний інжиніринг.

Переваги діаграм класів

• Моделювання структури класу:
  • Діаграми класів допомагають моделювати структуру системи, представляючи класи та їхні атрибути, методи та зв’язки.
  • Це забезпечує чітке та впорядковане уявлення про архітектуру системи.
• Розуміння відносин:
  • Діаграми класів відображають зв’язки між класами, наприклад асоціації, агрегації, композиції, успадкування та залежності.
  • Це допомагає зацікавленим сторонам, включаючи розробників, дизайнерів і бізнес-аналітиків, зрозуміти, як пов’язані різні компоненти системи.
• Зв'язок:
  • Діаграми класів служать інструментом спілкування між членами команди та зацікавленими сторонами. Вони забезпечують візуальне та стандартизоване представлення, яке легко зрозуміти як технічній, так і нетехнічній аудиторії.
• План впровадження:
  • Діаграми класів служать планом реалізації програмного забезпечення. Вони скеровують розробників у написанні коду, ілюструючи класи, їхні атрибути, методи та зв’язки між ними.
  • Це може допомогти забезпечити узгодженість між проектом і фактичною реалізацією.
• Генерація коду:
  • Деякі інструменти розробки програмного забезпечення та фреймворки підтримують генерацію коду з діаграм класів.
  • Розробники можуть створити значну частину коду з візуального представлення, зменшуючи ймовірність помилок вручну та заощаджуючи час розробки.
• Ідентифікація абстракцій та інкапсуляції:
  • Діаграми класів сприяють ідентифікації абстракцій та інкапсуляції даних і поведінки в класах.
  • Це підтримує принципи об'єктно-орієнтованого проектування, такі як модульність і приховування інформації.

Як малювати діаграми класів

Малювання діаграм класів передбачає візуалізацію структури системи, включаючи класи, їхні атрибути, методи та зв’язки. Ось кроки, щоб намалювати діаграми класів:

1. Визначте класи:
   • Почніть з визначення класів у вашій системі. Клас представляє план для об’єктів і повинен інкапсулювати пов’язані атрибути та методи.
2. Список атрибутів і методів:
   • Для кожного класу перелічіть його атрибути (властивості, поля) і методи (функції, операції). Включіть таку інформацію, як типи даних і видимість (загальнодоступні, приватні, захищені).
3. Визначте відносини:
   • Визначте зв’язки між класами. Загальні зв’язки включають асоціації, агрегації, композиції, успадкування та залежності. Зрозумійте природу та різноманітність цих відносин.
4. Створення ящиків класів:
   • Намалюйте прямокутник (коробку класу) для кожного визначеного класу. Помістіть назву класу у верхній відділ коробки. Розділіть коробку на відсіки для атрибутів і методів.
5. Додайте атрибути та методи:
   • Усередині вікна кожного класу перелічіть атрибути та методи у відповідних відсіках. Використовуйте позначки видимості (+ для публічних, – для приватних, # для захищених, ~ для пакетів/за замовчуванням).
6. Намалюйте відносини:
   • Намалюйте лінії, щоб відобразити зв’язки між класами. Використовуйте стрілки, щоб вказати напрямок асоціацій або залежностей. Різні типи ліній або позначення можуть використовуватися для різних зв’язків.
7. Відносини міток:
   • Якщо потрібно, позначте зв’язки множинністю та іменами ролей. Множинність вказує на кількість екземплярів, залучених у зв’язок, а імена ролей уточнюють роль кожного класу у зв’язку.
8. Перегляньте та уточніть:
   • Перегляньте свою діаграму класів, щоб переконатися, що вона точно відображає структуру системи та зв’язки. За потреби уточніть діаграму на основі відгуків і вимог.
9. Використовуйте інструменти для цифрового малювання:
   • Хоча ви можете малювати діаграми класів на папері, використання цифрових інструментів може забезпечити більшу гнучкість і легкість модифікації. Інструменти моделювання UML, програмне забезпечення для малювання або навіть спеціальні інструменти для створення діаграм можуть бути корисними.

Варіанти використання діаграм класів

• Дизайн системи:
  • На етапі проектування системи діаграми класів використовуються для моделювання статичної структури програмної системи. Вони допомагають у візуалізації та організації класів, їхніх атрибутів, методів і зв’язків, забезпечуючи план для реалізації системи.
• Спілкування та співпраця:
  • Діаграми класів служать інструментом візуального спілкування між зацікавленими сторонами, включаючи розробників, дизайнерів, менеджерів проектів і клієнтів. Вони сприяють обговоренню структури та дизайну системи, сприяючи спільному розумінню серед членів команди.
• Генерація коду:
  • Деякі середовища розробки програмного забезпечення та інструменти підтримують генерацію коду на основі діаграм класів. Розробники можуть генерувати скелети коду, зменшуючи витрати на кодування вручну та забезпечуючи узгодженість між проектом і реалізацією.
• Тестування та планування тестування:
  • Тестувальники використовують діаграми класів, щоб зрозуміти зв’язки між класами та відповідно планувати тестові випадки. Візуальне представлення структур класів допомагає визначити області, які потребують ретельного тестування.
• Зворотне проектування:
  • Діаграми класів можна використовувати для зворотного проектування, коли розробники аналізують існуючий код для створення візуальних представлень структури програмного забезпечення. Це особливо корисно, коли документація мізерна або застаріла.