Diagramy tried sú typom UML (Unified Modeling Language) diagram používaný v softvérovom inžinierstve na vizuálne znázornenie štruktúry a vzťahov tried v systéme. UML je štandardizovaný modelovací jazyk, ktorý pomáha pri navrhovaní a dokumentovaní softvérových systémov. Sú neoddeliteľnou súčasťou procesu vývoja softvéru a pomáhajú vo fáze návrhu aj dokumentácie.

Dôležité témy pre diagram tried

• Čo sú diagramy tried?
• čo je trieda?
• Notácia triedy UML
• Vzťahy medzi triedami
• Účel diagramov tried
• Výhody diagramov tried
• Ako nakresliť diagramy tried
• Prípady použitia diagramov tried

Čo sú diagramy tried?

Diagramy tried sú typom diagramu UML (Unified Modeling Language), ktorý sa používa v softvérovom inžinierstve na vizuálne znázornenie štruktúry a vzťahov tried v rámci systému, t. j. používané na konštrukciu a vizualizáciu objektovo orientovaných systémov.

V týchto diagramoch sú triedy zobrazené ako boxy, z ktorých každý obsahuje tri oddelenia pre názov triedy, atribúty a metódy. Čiary spájajúce triedy znázorňujú asociácie, zobrazujúce vzťahy ako jedna k jednej alebo jedna k mnohým.

Diagramy tried poskytujú prehľad o návrhu systému na vysokej úrovni a pomáhajú komunikovať a dokumentovať štruktúru softvéru. Sú základným nástrojom v objektovo orientovanom dizajne a zohrávajú kľúčovú úlohu v životnom cykle vývoja softvéru.

čo je trieda?

V objektovo orientovanom programovaní (OOP) je trieda plánom alebo šablónou na vytváranie objektov. Objekty sú inštanciami tried a každá trieda definuje množinu atribútov (údajových členov) a metód (funkcií alebo procedúr), ktoré budú mať objekty vytvorené z tejto triedy. Atribúty predstavujú charakteristiky alebo vlastnosti objektu, zatiaľ čo metódy definujú správanie alebo akcie, ktoré môže objekt vykonávať.

Notácia triedy UML

zápis triedy je grafické znázornenie používané na zobrazenie tried a ich vzťahov v objektovo orientovanom modelovaní.

unsigned int c programovanie

1. Názov triedy:
   • Názov triedy je zvyčajne napísaný v hornej časti poľa triedy a je vycentrovaný a tučný.
2. Vlastnosti:
   • Atribúty, známe aj ako vlastnosti alebo polia, predstavujú dátové členy triedy. Sú uvedené v druhej časti poľa triedy a často obsahujú viditeľnosť (napr. verejné, súkromné) a typ údajov každého atribútu.
3. Metódy:
   • Metódy, známe aj ako funkcie alebo operácie, predstavujú správanie alebo funkčnosť triedy. Sú uvedené v treťom oddelení poľa triedy a zahŕňajú viditeľnosť (napr. verejné, súkromné), typ návratu a parametre každej metódy.
4. Zápis viditeľnosti:
   • Zápisy viditeľnosti označujú úroveň prístupu atribútov a metód. Medzi bežné notácie viditeľnosti patria:
     • +>pre verejnosť (viditeľné pre všetky triedy)
     • ->pre súkromné ​​(viditeľné iba v rámci triedy)
     • #>pre chránené (viditeľné pre podtriedy)
     • ~>pre balík alebo predvolenú viditeľnosť (viditeľné pre triedy v rovnakom balíku)

Parameter Smernosť

V diagramoch tried sa smerovosť parametrov týka indikácie toku informácií medzi triedami prostredníctvom parametrov metódy. Pomáha určiť, či je parameter vstup, výstup alebo oboje. Tieto informácie sú kľúčové pre pochopenie toho, ako sa údaje prenášajú medzi objektmi počas volaní metód.

V diagramoch tried sa používajú tri hlavné zápisy smerovosti parametrov:

• V (vstup):
  • Vstupný parameter je parameter odovzdaný z volajúceho objektu (klienta) volanému objektu (serveru) počas vyvolávania metódy.
  • Je reprezentovaný šípkou smerujúcou k prijímajúcej triede (trieda, ktorá vlastní metódu).
• Výstup (výstup):
  • Výstupný parameter je parameter odovzdaný z volaného objektu (servera) späť volajúcemu objektu (klientovi) po vykonaní metódy.
  • Je znázornená šípkou smerujúcou preč od prijímajúcej triedy.
• InOut (vstup a výstup):
  • Parameter InOut slúži ako vstup aj výstup. Prenáša informácie z volajúceho objektu do volaného objektu a naopak.
  • Je reprezentovaný šípkou smerujúcou k a preč od prijímajúcej triedy.

Vzťahy medzi triedami

V diagramoch tried vzťahy medzi triedami opisujú, ako sú triedy prepojené alebo ako navzájom spolupracujú v rámci systému. V objektovo orientovanom modelovaní existuje niekoľko typov vzťahov, z ktorých každý slúži špecifickému účelu. Tu sú niektoré bežné typy vzťahov v diagramoch tried:

1. Združenie

Asociácia predstavuje obojsmerný vzťah medzi dvoma triedami. Označuje, že inštancie jednej triedy sú spojené s inštanciami inej triedy. Asociácie sú zvyčajne zobrazené ako plná čiara spájajúca triedy s voliteľnými šípkami označujúcimi smer vzťahu.

Poďme pochopiť asociáciu pomocou príkladu:

Zoberme si jednoduchý systém na správu knižnice. V tomto systéme máme dve hlavné entity:Book>aLibrary>. KaždýLibrary>obsahuje viaceroBooks>, a každýBook>patrí ku konkrétnemuLibrary>. Tento vzťah medziLibrary>aBook>zastupuje združenie.

Triedu Library možno považovať za zdrojovú triedu, pretože obsahuje odkaz na viaceré inštancie triedy Book. Trieda Book by sa považovala za cieľovú triedu, pretože patrí do špecifickej knižnice.

java otváranie súboru

2. Riadené združenie

Riadená asociácia v diagrame tried UML predstavuje vzťah medzi dvoma triedami, kde asociácia má smer, čo naznačuje, že jedna trieda je spojená s inou špecifickým spôsobom.

• V riadenej asociácii sa k čiare asociácie pridá šípka, ktorá označuje smer vzťahu. Šípka ukazuje z triedy, ktorá iniciuje priradenie, na triedu, ktorá je priradením zameraná alebo ovplyvnená.
• Riadené priradenia sa používajú, keď má priradenie špecifický tok alebo smerovanie, ako je označenie, ktorá trieda je zodpovedná za spustenie priradenia alebo ktorá trieda je závislá od inej.

Uvažujme o scenári, v ktorom je trieda Učiteľ spojená s triedou kurzu v univerzitnom systéme. Smerovaná šípka asociácie môže ukazovať z triedy Učiteľ na triedu Kurz, čo znamená, že učiteľ je spojený s konkrétnym kurzom alebo ho vyučuje.

• Zdrojovou triedou je trieda Učiteľ. Trieda Učiteľ iniciuje asociáciu výučbou konkrétneho kurzu.
• Cieľovou triedou je trieda Course. Trieda kurzu je ovplyvnená asociáciou, keďže ju vyučuje konkrétny učiteľ.

3. Agregácia

Agregácia je špecializovaná forma asociácie, ktorá predstavuje vzťah celej časti. Označuje silnejší vzťah, kde jedna trieda (celok) obsahuje alebo je zložená z inej triedy (časť). Agregácia je reprezentovaná kosoštvorcovým tvarom na strane celej triedy. V tomto druhu vzťahu môže podradená trieda existovať nezávisle od svojej rodičovskej triedy.

Poďme pochopiť agregáciu pomocou príkladu:

Podnik možno považovať za celok, pričom jeho časťami sú zamestnanci. Zamestnanci patria do spoločnosti a spoločnosť môže mať viacerých zamestnancov. Ak však spoločnosť zanikne, zamestnanci môžu naďalej existovať samostatne.

4. Zloženie

Zloženie je silnejšou formou agregácie, čo naznačuje významnejší vzťah vlastníctva alebo závislosti. V kompozícii trieda časti nemôže existovať nezávisle od celej triedy. Kompozíciu predstavuje vyplnený kosoštvorcový tvar zo strany celej triedy.

Poďme pochopiť kompozíciu na príklade:

Predstavte si aplikáciu digitálnej knihy kontaktov. Kniha kontaktov je celok a každý záznam kontaktu je súčasťou. Každý záznam kontaktu je plne vlastnený a spravovaný knihou kontaktov. Ak je kniha kontaktov vymazaná alebo zničená, odstránia sa aj všetky súvisiace položky kontaktov.

To ilustruje zloženie, pretože existencia kontaktov úplne závisí od prítomnosti knihy kontaktov. Bez knihy kontaktov strácajú jednotlivé položky kontaktov zmysel a nemôžu existovať samostatne.

5. Zovšeobecnenie (dedičnosť)

Dedičnosť predstavuje is-vzťah medzi triedami, kde jedna trieda (podtrieda alebo dieťa) zdedí vlastnosti a správanie inej triedy (nadtriedy alebo rodiča). Dedičnosť je znázornená plnou čiarou s uzavretou dutou šípkou smerujúcou z podtriedy do nadtriedy.

prológový jazyk

V príklade bankových účtov môžeme použiť zovšeobecnenie na znázornenie rôznych typov účtov, ako sú bežné účty, sporiace účty a úverové účty.

Trieda Bankový účet slúži ako zovšeobecnená reprezentácia všetkých typov bankových účtov, pričom podtriedy (Bežný účet, Sporiaci účet, Úverový účet) predstavujú špecializované verzie, ktoré dedia a rozširujú funkčnosť základnej triedy.

6. Realizácia (implementácia rozhrania)

Realizácia naznačuje, že trieda implementuje vlastnosti rozhrania. Často sa používa v prípadoch, keď trieda realizuje operácie definované rozhraním. Realizácia je znázornená prerušovanou čiarou s otvorenou šípkou smerujúcou z implementačnej triedy k rozhraniu.

Uvažujme o scenári, v ktorom osoba aj spoločnosť realizujú rozhranie vlastníka.

dva k jednému multiplexeru

• Rozhranie vlastníka: Toto rozhranie teraz obsahuje metódy ako nadobúdať (majetok) a disponovať (vlastníctvom), ktoré predstavujú akcie súvisiace s nadobúdaním a zbavovaním sa majetku.
• Trieda osoby (realizácia): Trieda Person implementuje rozhranie Owner, ktoré poskytuje konkrétne implementácie pre metódy získania (vlastníctva) a disponovania (vlastníctva). Osoba môže napríklad získať vlastníctvo domu alebo disponovať autom.
• Korporačná trieda (realizácia): Podobne trieda Corporation tiež implementuje rozhranie Owner, ktoré ponúka špecifické implementácie pre metódy získania (vlastníctva) a disponovania (vlastníctva). Napríklad spoločnosť môže nadobudnúť vlastníctvo nehnuteľností alebo disponovať firemnými vozidlami.

Triedy Osoba aj Korporácia realizujú rozhranie Owner, čo znamená, že poskytujú konkrétne implementácie metód získania (vlastníctva) a disponovania (vlastníctva) definovaných v rozhraní.

7. Vzťah závislosti

Závislosť existuje medzi dvoma triedami, keď sa jedna trieda spolieha na druhú, ale vzťah nie je taký silný ako asociácia alebo dedičnosť. Predstavuje voľnejšie spojené spojenie medzi triedami. Závislosti sú často zobrazené ako prerušovaná šípka.

Uvažujme o scenári, kde Osoba závisí od Knihy.

• Trieda osoby: Predstavuje jednotlivca, ktorý číta knihu. Trieda Osoba závisí od triedy Kniha, ktorá má prístup a čítanie obsahu.
• Trieda knihy: Predstavuje knihu, ktorá obsahuje obsah, ktorý si môže prečítať osoba. Trieda Kniha je nezávislá a môže existovať bez triedy Osoba.

Trieda Osoba závisí od triedy Kniha, pretože na čítanie jej obsahu vyžaduje prístup ku knihe. Trieda Kniha však nezávisí od triedy Osoba; môže existovať nezávisle a jeho funkčnosť sa nespolieha na triedu Osoba.

8. Vzťah používania (závislosti).

Vzťah závislosti od použitia v diagrame tried UML naznačuje, že jedna trieda (klient) využíva alebo závisí od inej triedy (dodávateľa) na vykonávanie určitých úloh alebo na prístup k určitej funkcii. Trieda klientov sa spolieha na služby poskytované triedou dodávateľov, ale nevlastní ani nevytvára jej inštancie.

• Závislosti používania predstavujú formu závislosti, kde jedna trieda závisí od inej triedy, aby splnila špecifickú potrebu alebo požiadavku.
• Trieda klientov vyžaduje prístup k špecifickým funkciám alebo službám poskytovaným triedou dodávateľov.
• V diagramoch tried UML sú závislosti použitia zvyčajne znázornené prerušovanou čiarou so šípkou smerujúcou z triedy klienta na triedu dodávateľa.
• Šípka ukazuje smer závislosti, čo ukazuje, že trieda klientov závisí od služieb poskytovaných triedou dodávateľov.

Uvažujme o scenári, v ktorom trieda auta závisí od triedy palivovej nádrže pri riadení spotreby paliva.

• Trieda Car môže potrebovať prístup k metódam alebo atribútom triedy FuelTank na kontrolu hladiny paliva, doplnenie paliva alebo sledovanie spotreby paliva.
• V tomto prípade je trieda Car závislá od triedy FuelTank, pretože využíva jej služby na vykonávanie určitých úloh súvisiacich s riadením paliva.

Účel diagramov tried

Hlavným účelom použitia diagramov tried je:

• Toto je jediné UML, ktoré dokáže vhodne zobraziť rôzne aspekty konceptu OOPs.
• Správny návrh a analýza aplikácií môže byť rýchlejšia a efektívnejšia.
• Je to základ pre nasadenie a diagram komponentov.
• Zahŕňa dopredné a spätné inžinierstvo.

Výhody diagramov tried

• Štruktúra triedy modelovania:
  • Diagramy tried pomáhajú pri modelovaní štruktúry systému reprezentáciou tried a ich atribútov, metód a vzťahov.
  • To poskytuje jasný a organizovaný pohľad na architektúru systému.
• Pochopenie vzťahov:
  • Diagramy tried zobrazujú vzťahy medzi triedami, ako sú asociácie, agregácie, kompozície, dedičnosť a závislosti.
  • To pomáha zainteresovaným stranám, vrátane vývojárov, dizajnérov a obchodných analytikov, pochopiť, ako sú rôzne komponenty systému prepojené.
• komunikácia:
  • Diagramy tried slúžia ako komunikačný nástroj medzi členmi tímu a zainteresovanými stranami. Poskytujú vizuálnu a štandardizovanú reprezentáciu, ktorá je ľahko zrozumiteľná pre technické aj netechnické publikum.
• Návrh na implementáciu:
  • Diagramy tried slúžia ako plán na implementáciu softvéru. Vedú vývojárov pri písaní kódu tým, že ilustrujú triedy, ich atribúty, metódy a vzťahy medzi nimi.
  • To môže pomôcť zabezpečiť konzistentnosť medzi návrhom a skutočnou implementáciou.
• Generovanie kódu:
  • Niektoré nástroje a rámce na vývoj softvéru podporujú generovanie kódu z diagramov tried.
  • Vývojári môžu vygenerovať značnú časť kódu z vizuálnej reprezentácie, čím sa zníži pravdepodobnosť manuálnych chýb a ušetrí sa čas na vývoj.
• Identifikácia abstrakcií a zapuzdrenia:
  • Diagramy tried podporujú identifikáciu abstrakcií a zapuzdrenie údajov a správania v rámci tried.
  • To podporuje princípy objektovo orientovaného dizajnu, ako je modularita a skrývanie informácií.

Ako nakresliť diagramy tried

Kreslenie diagramov tried zahŕňa vizualizáciu štruktúry systému vrátane tried, ich atribútov, metód a vzťahov. Tu sú kroky na kreslenie diagramov tried:

1. Identifikujte triedy:
   • Začnite identifikáciou tried vo vašom systéme. Trieda predstavuje plán pre objekty a mala by zahŕňať súvisiace atribúty a metódy.
2. Zoznam atribútov a metód:
   • Pre každú triedu uveďte jej atribúty (vlastnosti, polia) a metódy (funkcie, operácie). Zahrňte informácie, ako sú typy údajov a viditeľnosť (verejné, súkromné, chránené).
3. Identifikujte vzťahy:
   • Určte vzťahy medzi triedami. Bežné vzťahy zahŕňajú asociácie, agregácie, kompozície, dedičnosť a závislosti. Pochopte povahu a mnohorakosť týchto vzťahov.
4. Vytvorte triedy boxov:
   • Pre každú identifikovanú triedu nakreslite obdĺžnik (rámček triedy). Umiestnite názov triedy do hornej priehradky škatule. Rozdeľte krabicu na priehradky pre atribúty a metódy.
5. Pridať atribúty a metódy:
   • Vo vnútri každého poľa triedy uveďte atribúty a metódy v ich príslušných oddeleniach. Použite označenie viditeľnosti (+ pre verejné, – pre súkromné, # pre chránené, ~ pre balík/predvolené nastavenie).
6. Kresliť vzťahy:
   • Nakreslite čiary na znázornenie vzťahov medzi triedami. Pomocou šípok označte smer asociácií alebo závislostí. Pre rôzne vzťahy možno použiť rôzne typy čiar alebo zápisy.
7. Vzťahy so štítkami:
   • V prípade potreby označte vzťahy multiplicitou a názvami rolí. Násobnosť označuje počet inštancií zapojených do vzťahu a názvy rolí objasňujú úlohu každej triedy vo vzťahu.
8. Skontrolujte a spresnite:
   • Skontrolujte svoj diagram tried, aby ste sa uistili, že presne reprezentuje štruktúru a vzťahy systému. Upravte diagram podľa potreby na základe spätnej väzby a požiadaviek.
9. Použite nástroje na digitálne kreslenie:
   • Aj keď môžete kresliť diagramy tried na papier, používanie digitálnych nástrojov môže poskytnúť väčšiu flexibilitu a jednoduchosť úprav. Užitočné môžu byť nástroje na modelovanie UML, kresliaci softvér alebo dokonca špecializované nástroje na vytváranie diagramov.

Prípady použitia diagramov tried

• Dizajn systému:
  • Počas fázy návrhu systému sa diagramy tried používajú na modelovanie statickej štruktúry softvérového systému. Pomáhajú pri vizualizácii a organizovaní tried, ich atribútov, metód a vzťahov a poskytujú plán implementácie systému.
• Komunikácia a spolupráca:
  • Diagramy tried slúžia ako vizuálny komunikačný nástroj medzi zainteresovanými stranami vrátane vývojárov, dizajnérov, projektových manažérov a klientov. Uľahčujú diskusie o štruktúre a dizajne systému a podporujú spoločné porozumenie medzi členmi tímu.
• Generovanie kódu:
  • Niektoré prostredia a nástroje na vývoj softvéru podporujú generovanie kódu na základe diagramov tried. Vývojári môžu generovať kostry kódu, čím sa zníži úsilie pri manuálnom kódovaní a zabezpečí sa konzistentnosť medzi návrhom a implementáciou.
• Testovanie a plánovanie testov:
  • Testeri používajú diagramy tried na pochopenie vzťahov medzi triedami a podľa toho plánujú testovacie prípady. Vizuálna reprezentácia štruktúr tried pomáha pri identifikácii oblastí, ktoré si vyžadujú dôkladné testovanie.
• Reverzné inžinierstvo:
  • Diagramy tried možno použiť na reverzné inžinierstvo, kde vývojári analyzujú existujúci kód, aby vytvorili vizuálnu reprezentáciu softvérovej štruktúry. To je užitočné najmä vtedy, keď je dokumentácia vzácna alebo zastaraná.