de_DEen_USes_ESfr_FRid_IDjapl_PLpt_PTvizh_CNzh_TW

Полное руководство по диаграммам классов в UML

Введение

Диаграмма классов — это статический тип диаграммыUnified Modeling Language (UML), которая визуально представляет структуру системы, показывая её классы, атрибуты, операции и отношения между объектами. Она служит чертежом для проектирования программного обеспечения с объектно-ориентированным подходом, обеспечивая четкий и краткий способ понимания и документирования архитектуры системы.

Цель и функциональность

Визуализация структуры системы

Диаграммы классов помогают разработчикам понять и документировать структуру системы, показывая, как различные классы взаимодействуют и связаны между собой. Такое визуальное представление критически важно для проектирования надежных и поддерживаемых программных систем.

Моделирование программного обеспечения

Диаграммы классов позволяют моделировать программное обеспечение на высоком уровне абстракции, позволяя разработчикам сосредоточиться на проектировании, не вникая в исходный код. Эта абстракция помогает выявлять потенциальные проблемы на ранних этапах разработки.

Объектно-ориентированное проектирование

Диаграммы классов являются фундаментальными для объектно-ориентированного моделирования. Они определяют основные элементы системы и их взаимодействие, что облегчает реализацию объектно-ориентированных принципов, таких как инкапсуляция, наследование и полиморфизм.

Моделирование данных

Диаграммы классов также могут использоваться для моделирования данных, отображая структуру и отношения данных внутри системы. Это особенно полезно при проектировании баз данных, где необходимо чётко определить сущности и их взаимосвязи.

Чертеж для кода

Диаграммы классов служат чертежом для создания исполняемого кода программных приложений. Они предоставляют чёткий план для разработчиков, обеспечивая соответствие реализации проектной архитектуре.

Ключевые компоненты

Классы

Классы изображаются в виде прямоугольников, разделённых на три секции:

  1. Имя класса: Верхняя секция содержит имя класса.
  2. Атрибуты: Средняя секция содержит перечень атрибутов или членов данных, определяющих состояние класса.
  3. Операции (методы): Нижняя секция содержит перечень операций или функций, которые может выполнять класс.

Связи

Связи между классами изображаются с помощью линий и символов:

  1. Обобщение: Представляет наследование, при котором класс (подкласс) наследует атрибуты и операции от другого класса (суперкласса). Изображается пустым треугольником, направленным от подкласса к суперклассу.
  2. Агрегация: Указывает, что один класс содержит экземпляры другого класса, но содержащийся класс может существовать независимо. Изображается пустым ромбом на конце линии, соединённой с содержащим классом.
  3. Композиция: Более сильная форма агрегации, при которой вложенный класс не может существовать без содержащего класса. Она изображается сплошным ромбом на конце линии, соединяющейся с содержащим классом.
  4. Ассоциация: Представляет связь между двумя классами, указывая на то, что один класс использует или взаимодействует с другим. Она изображается сплошной линией, соединяющей два класса.

Примеры диаграмм с использованием PlantUML

Базовая диаграмма классов

Диаграмма с агрегацией и композицией

Диаграмма с ассоциацией

Пример – система заказов

SDE | Uml Class Diagrams

Ключевые элементы

  1. Классы:

    • Клиент: Представляет клиента, делающего заказ.
      • Атрибуты: имя (строка), адрес (строка).
    • Заказ: Представляет заказ, сделанный клиентом.
      • Атрибуты: дата (дата), статус (строка).
      • Операции: calcSubTotal(), calcTax(), calcTotal(), calcTotalWeight().
    • OrderDetail: Представляет сведения о каждом элементе заказа.
      • Атрибуты: количество (int), статусНалога (String).
      • Операции: calcSubTotal(), calcWeight(), calcTax().
    • Item: Представляет товары, которые заказываются.
      • Атрибуты: весДоставки (float), описание (String).
      • Операции: getPriceForQuantity(), getTax(), в наличии().
    • Оплата (Абстрактный класс): Представляет оплату заказа.
      • Атрибуты: сумма (вещественное число).
    • Наличные: Подкласс Payment, представляет оплату наличными.
      • Атрибуты: выданная сумма (вещественное число).
    • Чек: Подкласс Payment, представляет оплату чеком.
      • Атрибуты: имя (строка), идентификатор банка (строка), подтверждено (логический тип).
    • Кредит: Подкласс Payment, представляет оплату кредитной картой.
      • Атрибуты: номер (строка), тип (строка), дата окончания действия (дата), isAuthorized (логическое значение).

  2. Связи:

    • Ассоциация:
      • Клиент и Заказ: клиент может разместить несколько заказов (0..* множественность со стороны заказа).
      • Заказ и Деталь заказа: заказ может содержать несколько деталей заказа (1..* множественность со стороны детали заказа).
      • Деталь заказа и Товар: каждая деталь заказа связана с одним товаром (1 множественность со стороны товара).
    • Агрегация:
      • Заказ и Деталь заказа: Указывает, что деталь заказа является частью заказа, но деталь заказа может существовать независимо.
    • Обобщение:
      • Оплата и его подклассы (Наличные, Чек, Кредит): Указывает на наследование, при котором наличные, чеки и кредит являются конкретными типами оплаты.
    • Роль:
      • Деталь заказа и Товар: Роль строковый элемент указывает на конкретную роль детали заказа в контексте заказа.

  3. Множественность:

    • Указывает количество экземпляров одного класса, которые могут быть связаны с одним экземпляром другого класса. Например, клиент может разместить несколько заказов (0..*).

  4. Абстрактный класс:

    • Оплата: Отмечен как абстрактный класс, что означает, что он не может быть непосредственно создан и служит базовым классом для других типов оплаты.

Пояснение

  • Клиент: Представляет сущность, размещающую заказ, с базовыми атрибутами, такими как имя и адрес.
  • Заказ: Представляет сам заказ с атрибутами, такими как дата и статус, и операциями для расчета суммы, налога, общей суммы и общей массы.
  • Детали заказа: Представляет детали каждого элемента в заказе, включая количество и статус налога, с операциями для расчета суммы, веса и налога.
  • Элемент: Представляет товары, которые заказываются, с атрибутами, такими как вес доставки и описание, и операциями для получения цены за количество, налога и статуса наличия на складе.
  • Оплата: Абстрактный класс, представляющий оплату за заказ, с атрибутом для суммы. Он имеет подклассы для различных способов оплаты:
    • Наличные: Представляет оплату наличными с атрибутом для суммы, предложенной к оплате.
    • Чек: Представляет оплату чеком с атрибутами для имени, идентификатора банка и статуса авторизации.
    • Кредит: Представляет оплату кредитной картой с атрибутами для номера карты, типа, даты окончания срока действия и статуса авторизации.

Диаграмма эффективно отражает структуру и взаимосвязи внутри системы обработки заказов, предоставляя четкое визуальное представление о том, как взаимодействуют различные компоненты.

Заключение

Диаграммы классов являются важным инструментом в моделировании UML, обеспечивающим четкий и структурированный способ представления архитектуры системы. Понимая ключевые компоненты и взаимосвязи, разработчики могут создавать надежные и поддерживаемые архитектуры программного обеспечения. Используя инструменты, такие как PlantUML, эти диаграммы легко визуализируются и могут быть легко обменены между членами команды, что способствует сотрудничеству и обеспечивает единообразное понимание структуры системы.

Ссылки

  1. Бесплатная версия Visual Paradigm Online:

    • Бесплатная версия Visual Paradigm Online (VP Online) — это бесплатное онлайн-приложение для рисования, поддерживающее диаграммы классов, другие диаграммы UML, инструменты ERD и инструменты построения организационных диаграмм. Он имеет простой, но мощный редактор, который позволяет быстро и легко создавать диаграммы классов. Инструмент предоставляет неограниченный доступ без ограничений на количество диаграмм или фигур, которые вы можете создать, и не содержит рекламы. Вы обладаете созданными вами диаграммами для личного и некоммерческого использования. Редактор включает функции, такие как создание фигур перетаскиванием, редактирование атрибутов и операций классов прямо в тексте, а также различные инструменты форматирования. Вы также можете распечатывать, экспортировать и делиться своей работой в различных форматах (PNG, JPG, SVG, GIF, PDF)123.

  2. Впечатляющие функции рисования:

    • Visual Paradigm Online предоставляет продвинутые параметры форматирования для улучшения ваших диаграмм. Вы можете точно размещать фигуры с помощью направляющих для выравнивания и форматировать диаграммы классов с помощью параметров форматирования фигур и линий, стилей шрифтов, поворачиваемых фигур, встроенных изображений и URL-адресов, а также эффектов теней. Инструмент совместим с различными платформами (Windows, Mac, Linux) и может быть использован через любой веб-браузер. Он также поддерживает интеграцию с Google Drive для бесшовного сохранения и доступа к вашим диаграммам23.

  3. Полный набор опций диаграммирования:

    • Visual Paradigm Online поддерживает широкий спектр типов диаграмм, включая диаграммы UML (диаграммы классов, случаи использования, последовательности, деятельности, состояний, компонентов и развертывания), инструменты ERD, организационные диаграммы, конструкторы планов этажей, ITIL и диаграммы бизнес-концепций. Инструмент разработан для простоты использования, с функцией перетаскивания и умными соединителями, которые автоматически фиксируются. Также предоставляется богатый набор параметров форматирования, включая более 40 типов соединителей и различные варианты заливки45.

  4. Обучение и настройка:

    • Visual Paradigm предоставляет удобную платформу для создания и управления диаграммами классов, что делает ее отличным выбором для разработчиков программного обеспечения и инженеров. Вы можете настраивать свои диаграммы классов, меняя цвета, шрифты и макет. Инструмент также поддерживает создание отношений между классами, такими как ассоциации, наследование и зависимости. Visual Paradigm — это мощный инструмент моделирования UML, который помогает отображать статическую структуру системы, включая классы системы, их атрибуты, методы и отношения между ними67.

  5. Община и поддержка:

    • Community Edition Visual Paradigm — это бесплатное программное обеспечение UML, поддерживающее все типы диаграмм UML. Оно разработано для того, чтобы помочь пользователям быстрее, легче и быстрее освоить UML. Инструмент интуитивно понятен и позволяет легко создавать собственные диаграммы классов. Visual Paradigm доверяют более 320 000 профессионалов и организаций, включая малые предприятия, компании из списка Fortune 500, университеты и государственные структуры. Он используется для подготовки следующего поколения IT-разработчиков с необходимыми специализированными навыками для рабочей среды89.

Эти ссылки подчеркивают всеобъемлющие возможности и преимущества использования Visual Paradigm для создания диаграмм классов, делая его рекомендуемым инструментом как для индивидуального, так и для профессионального использования