Diagram klas UML: Kompletny przewodnik po referencjach

Wprowadzenie do diagramów klas

Diagram klaszapewnia przegląd systemu docelowego poprzez opisanie obiektów i klas wewnątrz systemu oraz relacji między nimi. Zapewnia szeroki zakres zastosowań; od modelowania struktury danych specyficznych dla domeny po szczegółowy projekt systemu docelowego.

Główne korzyści:

Modelowanie domeny: Zbieraj jednostki biznesowe i ich relacje
Projektowanie systemu: Określ architekturę oprogramowania na poziomie klas
Generowanie kodu: Generuj kod implementacyjny z elementów modelu
Dokumentacja: Twórz utrzymywalną dokumentację techniczną
Ponowne wykorzystanie modelu: Udostępniaj modele klas między diagramami interakcji w celu modelowania zachowań dynamicznych
Automatyczne generowanie: Użyj diagramu formularza do automatycznego generowania diagramów z zdefiniowanym przez użytkownika zakresem

Podstawowe oznaczenia i elementy

Podstawowe elementy strukturalne

Klasa

Definicja: Klasa opisuje zbiór obiektów, które dzielą te same specyfikacje cech, ograniczeń i znaczeń. Klasa to rodzaj klasyfikatora, którego cechami są atrybuty i operacje.

Kluczowe właściwości:

Właściwość	Opis
Nazwa	Nazwa klasy
Rodzic	Element modelu, który posiada klasę
Widoczność	Określa wygląd i dostępność przestrzeni nazw
Abstrakcyjny	Jeśli prawda, klasa nie może być bezpośrednio instancjonowana
Liść	Jeśli prawda, klasa nie może być dalej specjalizowana
Pierwiastek	Wskazuje, czy klasa nie ma przodków
Aktywny	Określa, czy obiekty są aktywne (równoległe) czy pasywne
Atrybuty	Bezpośrednie właściwości należące do klasy
Operacje	Cechy zachowania określające parametry wywołania
Parametry szablonu	Formalne parametry do powiązania szablonu

Klasa <>

Definicja: Forma klasy działająca jako kontener literałów wyliczenia. Na przykład wyliczenie Kolor zawiera literały wyliczenia czerwony, zielony, oraz niebieski.

Klasa <>

Definicja: Interfejs to rodzaj klasyfikatora reprezentujący deklarację zestawu spójnych publicznych cech i zobowiązań. Interfejs określa kontrakt; każda instancja klasyfikatora realizująca interfejs musi spełnić ten kontrakt.

Kluczowe cechy:

Interfejsy są deklaracjami i nie mogą być instancjonowane
Zaimplementowane przez instancje klas instancjonowalnych
Klasifikator może zaimplementować wiele interfejsów
Może zawierać ograniczenia i specyfikacje protokołów

Klasa <>

Definicja: Forma klasy, która reprezentuje zdefiniowany typ danych. Na przykład klasa boolean klasy (typu).

Uwaga

Definicja: Uwaga (komentarz) umożliwia dołączanie różnych uwag do elementów. Komentarz nie ma siły semantycznej, ale może zawierać informacje przydatne dla modelera.

Ograniczenie

Definicja: Warunek lub ograniczenie wyrażone w tekście naturalnym języku lub w języku czytelnym dla maszyny w celu zadeklarowania części semantyki elementu.

Właściwości:

Właściwość	Opis
Nazwa	Opcjonalna nazwa ograniczenia
Wyrażenie	Warunek, który musi być spełniony, aby ograniczenie było spełnione
Dokumentacja	Opis ograniczenia

Współpraca

Definicja: Współpraca jest reprezentowana jako rodzaj klasifikatora i definiuje zbiór współpracujących jednostek, które mają być odgrywane przez instancje (ich role), a także zbiór połączeń definiujących ścieżki komunikacji między uczestniczącymi instancjami.

Model

Definicja: Pakiet najwyższego poziomu zawierający cały model lub istotną część jego części.

NARY

Definicja: Reprezentuje powiązanie n-arnie łączące jednocześnie wiele klasifikatorów.

Typy relacji

Relacje powiązań

Powiązanie (bez agregacji)

Definicja: Powiązanie określa relację semantyczną, która może wystąpić między wystąpieniami typowymi. Ma co najmniej dwa końce reprezentowane przez właściwości, z których każda jest połączona z typem końca.

Kluczowe właściwości:

Właściwość	Opis
Nazwa	Nazwa powiązania
Widoczność	Wygląd i dostępność w przestrzeni nazw
Koniec powiązania Od/Do	Źródło i cel powiązania
Abstrakcyjny	Jeśli prawda, powiązanie jest niekompletne i nie może być instancjonowane
Liść	Jeśli prawda, powiązanie nie może być dalej specjalizowane
Wyprowadzony	Określa, czy jest wyprowadzony z innych elementów modelu

Agregacja (powiązanie współdzielone)

Definicja: Rodzaj powiązania, którego jeden z końców jest oznaczonyudostępnionejako rodzaj agregacji, oznaczającego, że ma udostępnioną agregację (relację całość-część, w której części mogą istnieć niezależnie).

Kompozycja (złożona relacja)

Definicja: Silna forma agregacji, w której wystąpienie części może być zawarte co najwyżej w jednym złożeniu naraz. Jeśli złożenie jest usuwane, jego wszystkie części są zwykle usuwane razem z nim.

Kluczowe cechy:

Części nie mogą należeć do wielu złożonych jednocześnie
Usuwanie złożenia zwykle powoduje usunięcie jego części
Części mogą być usuwane przed usunięciem złożenia
Kompozycje mogą tworzyć skierowane grafy acykliczne z transformatywnym usuwaniem

Klasa relacji

Definicja: Element modelu, który ma zarówno właściwości relacji, jak i klasy. Klasę relacji można traktować jako relację mającą również właściwości klasy, albo jako klasę mającą również właściwości relacji.

Powiązany zasób: Rysowanie klasy relacji

Zależności

Zależność

Definicja: Relacja oznaczająca, że pojedynczy lub zbiór elementów modelu wymaga innych elementów modelu do ich specyfikacji lub implementacji.

Właściwości:

Właściwość	Opis
Dostawca	Niezależny element(y) w relacji
Klient	Zależny element(y) w relacji
Widoczność	Wygląd i dostępność przestrzeni nazw
Mapowanie	Opcjonalny wyrażenie określające relację

Abstrakcja

Definicja: Relacja łącząca dwa elementy lub zbiory elementów, które reprezentują tę samą koncepcję na różnych poziomach abstrakcji lub z różnych punktów widzenia.

Realizacja

Definicja: Specjalizowana relacja abstrakcji między dwoma zbiorami elementów modelu, z których jeden reprezentuje specyfikację (dostawcę), a drugi implementację drugiego (klienta).

Przypadki użycia: Krokowe wzbogacanie, optymalizacje, przekształcenia, szablony, syntezowanie modeli, kompozycja frameworków

Generalizacja

Definicja: Relacja taksonomiczna między bardziej ogólnym klasifikatorem a bardziej szczegółowym klasifikatorem. Każdy egzemplarz klasifikatora szczegółowego jest również pośrednim egzemplarzem klasifikatora ogólnego.

Kluczowa właściwość:

Właściwość	Opis
Zastępowalny	Jeśli prawda, konkretny klasifikator może zastąpić klasifikator ogólny w czasie wykonywania

Użycie

Definicja: Relacja, w której jeden element wymaga innego elementu (lub zbioru elementów) do pełnej realizacji lub działania.

Dostęp

Definicja: Import elementu zdefiniowany jako skierowana relacja między przestrzenią nazw importującą a elementem pakowalnym. Nazwa elementu pakowalnego lub jego alias jest dodawana do przestrzeni nazw importującej.

Oznaczenie:

<<import>> słowo kluczowe dla widoczności publicznej
<<access>> kluczowe słowo dla widoczności prywatnej

Import

Definicja: Import pakietu jest definiowany jako relacja skierowana, która identyfikuje pakiet, którego elementy mają być importowane przez przestrzeń nazw.

Zezwolenie

Definicja: Rodzaj zależności, która udziela elementowi modelu uprawnienia do dostępu do elementów w innej przestrzeni nazw.

Instancjonowanie

Definicja: Zależność użycia między klasifikatorami wskazującą, że operacje na kliencie tworzą instancje dostawcy.

Powiązanie

Definicja: Powiązanie szablonu to relacja skierowana od powiązanego elementu szablonowego do sygnatury szablonu docelowego. Powiązanie szablonu posiada zestaw podstawień parametrów szablonu.

Wyprowadzenie

Definicja: Określa relację wyprowadzenia między elementami modelu, które zwykle, ale niekoniecznie, są tego samego typu. Zależność wyprowadzona wskazuje, że klient może być obliczony na podstawie dostawcy.

Udoskonalenie

Definicja: Określa relację doskonalenia między elementami modelu na różnych poziomach semantycznych, takich jak analiza i projekt.

Przypadki użycia: Przekształcenia od analizy do projektu, ewolucja modelu

Śledzenie

Definicja: Określa relację śledzenia między elementami modelu lub zestawami elementów modelu, które reprezentują tę samą koncepcję w różnych modelach.

Główny zastosowanie: Śledzenie wymagań i zmian między modelami; mapowanie jest zwykle nieformalne i dwukierunkowe

Zastępowanie

Definicja: Relacja między dwoma klasifikatorami, która oznacza, że klasifikator zastępujący spełnia kontrakt określony przez klasifikator kontraktowy.

Implikacja: Instancje klasyfikatora zastępczego są zastępowalne w czasie wykonywania tam, gdzie oczekiwane są instancje klasyfikatora kontraktowego.

Połączenie

Definicja: Połączenie pakietów to kierowana relacja między dwoma pakietami, która wskazuje, że zawartość tych dwóch pakietów ma zostać połączona.

Kluczowe cechy:

Podobne do uogólnienia, ale dla zawartości pakietów
Używane, gdy elementy w różnych pakietach reprezentują tę samą koncepcję
Zezwala na stopniowe rozszerzanie podstawowych koncepcji
W szczególności przydatne w modelowaniu metamodeli i definiowaniu metamodeli UML

Warianty klas i stereotypy

Klasy specyficzne dla ORM

Klasa <>

Definicja: Specjalna forma klasy, która może być używana do modelowania modelu obiektowego bazy danych relacyjnej. Kod ORM może być generowany z zestawu klas ORM Persistable.

Dodatkowe właściwości:

Właściwość	Opis
Szczegóły klasy ORM	Ustawienia wpływające na generowanie kodu ORM
Klucz biznesowy	Używane do generowania operacji equals() i hashCode()
Zapytanie ORM	Zdefiniuj kwalifikatory ORM i zapytania nazwane

Właściwość	Opis
Szczegóły kodu klasy EJB	Atrybuty związane z EJB do generowania kodu

Właściwości i konfiguracja

Odwołanie do wspólnych właściwości klasy

Właściwość	Dotyczy	Opis
Nazwa	Wszystkie elementy	Identyfikator elementu modelu
Nadrzędny	Klasy, Interfejsy	Element modelu właściciela
Widoczność	Największość elementów	Kontroluje wygląd przestrzeni nazw: `publiczny`, `prywatny`, `chroniony`, `pakiet`
Abstrakcyjny	Klasy, Połączenia	Jeśli prawda, element jest niekompletny i nie może być bezpośrednio instancjonowany
Liść	Klasy, Połączenia	Jeśli prawda, element nie może być dalej specjalizowany
Pierwiastek	Klasy	Wskazuje, czy element nie ma przodków
Aktywny	Klasy	Określa, czy obiekty są aktywne (równoległe) czy pasywne
Model biznesowy	Klasy	Flaga do oznaczenia jako „klasa biznesowa”
Atrybuty	Klasy	Bezpośrednie właściwości należące do klasy
Operacje	Klasy	Cechy zachowania z parametrami i ograniczeniami
Parametry szablonu	Elementy szablonowe	Parametry formalne dla elementów ogólnych/parametryzowanych
Wyprowadzone	Związki	Określa, czy element jest wyprowadzony z innych elementów modelu

Ustawienia generowania kodu

Konfiguracja specyficzna dla Java

Adnotacje Java: Metadane dodane do kodu źródłowego Java w celach adnotacji
Inżynieria dwukierunkowa: Generuj i synchronizuj kod Java

Konfiguracja specyficzna dla ORM

Zapytanie ORM: Zdefiniuj kwalifikatory i nazwane zapytania dla klas trwale zapisywalnych
Klucz biznesowy: Skonfiguruj pola używane do generowania equals()/hashCode()
Mapowanie kolumn: Określ nazwy i typy kolumn bazy danych

Powiązane typy diagramów UML

Diagramy klas integrują się z innymi diagramami UML w celu kompleksowego modelowania systemu:

Typ diagramu	Cel	Link
Diagram przypadków użycia	Zbieraj wymagania funkcjonalne	Diagram przypadków użycia
Diagram sekwencji	Modeluj interakcje dynamiczne w czasie	Diagram sekwencji
Diagram komunikacji	Pokaż interakcje między obiektami i połączenia	Diagram komunikacji
Diagram maszyny stanów	Zamodeluj cykl życia obiektu i stany	Diagram maszyny stanów
Diagram aktywności	Zamodeluj przepływy pracy i procesy	Diagram aktywności
Diagram składników	Pokaż fizyczne składniki oprogramowania	Diagram składników
Diagram wdrażania	Zamodeluj wdrażanie sprzętu i oprogramowania	Diagram wdrażania
Diagram pakietów	Zorganizuj elementy modelu w pakietach	Diagram pakietów
Diagram obiektów	Pokaż instancje w konkretnym momencie	Diagram obiektów
Diagram struktury złożonej	Zamodeluj wewnętrzną strukturę klasifikatorów	Diagram struktury złożonej
Diagram czasu	Skup się na ograniczeniach czasowych	Diagram czasu
Diagram przeglądowy interakcji	Połącz diagramy interakcji i aktywności	Diagram przeglądowy interakcji

Lista odniesień

Odniesienia do głównych diagramów
Diagram przypadków użycia: Wizualne przedstawienie funkcjonalności systemu z perspektywy użytkownika, uchwytywanie aktorów i ich celów.
Diagram sekwencji: Pokazuje interakcje obiektów ułożone w kolejności czasowej, podkreślając porządek przekazywania wiadomości.
Diagram komunikacji: Prezentuje interakcje obiektów z naciskiem na relacje strukturalne między obiektami.
Diagram maszyny stanów: Modeluje zachowanie dynamiczne obiektu poprzez stany cyklu życia i przejścia.
Diagram aktywności: Reprezentuje przepływy pracy, procesy biznesowe i kroki operacyjne z uwzględnieniem przepływu sterowania.
Diagram składników: Ilustruje fizyczne składniki oprogramowania, ich interfejsy i zależności.
Diagram wdrażania: Pokazuje węzły sprzętowe, artefakty oprogramowania oraz ich relacje wdrażania.
Diagram pakietów: Organizuje elementy modelu w hierarchiczne pakiety w celu zapewnienia modułowości i zarządzania przestrzenią nazw.
Diagram obiektów: Wyświetla instancje klas i ich połączenia w konkretnym momencie czasu.
Diagram struktury złożonej: Modeluje strukturę wewnętrzną klasifikatorów, w tym części, porty i połączenia.
Diagram czasu: Skupia się na ograniczeniach czasowych i zmianach stanów w dokładnych przedziałach czasu.
Diagram przeglądowy interakcji: Łączy diagramy interakcji z notacją diagramu aktywności w celu przedstawienia przepływu interakcji na wysokim poziomie.
Odniesienia do notacji diagramu klas
Abstrakcja: Relacja łącząca elementy reprezentujące tę samą koncepcję na różnych poziomach abstrakcji.
Dostęp: Relacja importu elementu kontrolująca widoczność importowanych elementów pakowalnych.
Agregacja (społeczna relacja): Relacja całość-część, w której części mogą istnieć niezależnie od całości.
Związek (bez agregacji): Relacja semantyczna między wystąpieniami typowymi z nawigowalnymi końcami.
Klasa związku: Element modelu łączący właściwości związku i klasy do atrybutów relacji.
Powiązanie: Relacja powiązania szablonu z podstawieniem parametrów dla elementów ogólnych.
Klasa: Podstawowy klasyfikator opisujący obiekty o wspólnych cechach, atrybutach i operacjach.
Klasa <>: Klasa kontenera dla literałów wyliczenia reprezentujących zbiory stałych wartości.
Klasa <>: Specyfikacja kontraktu deklarująca publiczne cechy dla klas implementujących.
Klasa <>: Wstępnie zdefiniowana klasa typu danych reprezentująca podstawowe typy języka.
Klasa <>: Klasa mapowana na bazę danych wspierająca generowanie kodu ORM i trwałość.
Klasa <>: Abstrakcyjna klasa bazowa do współdzielenia wspólnych atrybutów ORM między zapisywalnymi podklasami.
Klasa <>: Niestandardowy typ zapisywany jako kolumna bazy danych zamiast tabeli encji.
Klasa <>: Typ parametryzowany umożliwiający weryfikację poprawności danych w kodzie ORM.
Klasa <>: Klasa modelu EJB entity bean dla aplikacji Java w przedsiębiorstwie.
Współpraca: Klasyfikator definiujący role współpracy i ścieżki komunikacji dla oddziałujących wystąpień.
Kompozycja (złożona relacja): Silna relacja całość-część z wyłącznym prawem własności i kaskadowym usuwaniem.
Ograniczenie: Warunek lub ograniczenie określające semantykę elementów modelu.
Zależność: Relacja wskazująca, że jeden element wymaga innego do specyfikacji lub implementacji.
Wyprowadzić: Relacja określająca, że element klienta można obliczyć na podstawie elementu dostawcy.
Uogólnienie: Relacja dziedziczenia, w której konkretny klasifikator dziedziczy cechy z ogólnego klasifikatora.
Import: Relacja importu pakietu, która czyni członków pakietu dostępnych w przestrzeni nazw importującej.
Instancjonowanie: Zależność wskazująca, że operacje klienta tworzą instancje klasifikatora dostawcy.
Scalenie: Scalanie pakietów łączące zawartość dwóch pakietów w celu rozszerzania koncepcji w sposób inkrementalny.
Model: Główne pojemnik do organizowania elementów modelu i pakietów.
N-ARNY: N-arną asociacja łącząca jednocześnie wiele klasifikatorów.
Notatka: Element komentarza do dołączania nie-semantycznych uwag do elementów modelu.
Zezwolenie: Zależność nadająca uprawnienia dostępu do elementów w innej przestrzeni nazw.
Realizacja: Specjalizowana abstrakcja, w której klient realizuje specyfikację zdefiniowaną przez dostawcę.
Udoskonalenie: Relacja między elementami modelu na różnych poziomach semantycznych, takich jak analiza i projekt.
Zastąpienie: Relacja wskazująca, że zastępujący klasifikator spełnia specyfikację klasifikatora kontraktowego.
Śledzenie: Śledzenie relacji tego samego pojęcia w różnych modelach, głównie do zarządzania wymaganiami.
Użycie: Zależność, w której element klienta wymaga elementu dostawcy do pełnej realizacji lub działania.
Poradniki i odniesienia do zasobów
Rysowanie klasy asocjacji: Poradnik krok po kroku tworzenia klas asocjacji w Visual Paradigm.
Generuj i synchronizuj kod Java: Poradnik dotyczący inżynierii dwukierunkowej między diagramami klas a implementacją Java.
Wsparcie dla typów użytkownika Hibernate: Zasób do implementacji niestandardowych typów użytkownika Hibernate przy użyciu klas ORM-Persistable.
Odniesienie do standardów
Obiektowa Grupa Zarządzania – Język Modelowania Unifikowanego: Oficjalne źródło specyfikacji UML od organizacji standardów regulujących UML.
Definicja notacji pochodzi z Obiektowa Grupa Zarządzania Język Modelowania Unifikowanego (OMG UML) Superstruktura w wersji 2.2 i wcześniejszych wersjach (dla notacji, które już nie istnieją w najnowszej specyfikacji).

Ten przewodnik opiera się na dokumentacji diagramów klas UML w Visual Paradigm. Aby uzyskać najnowsze specyfikacje, zawsze odwołuj się do oficjalnych standardów OMG UML.