Diagram klas

(1)

Diagram klas

• Diagramy klas służą do obrazowania statycznych aspektów projektowanych systemów jako:

– Projekt struktury logicznej baz danych

– Projekt składników systemu stanowiący podstawę do stworzenia informatycznego systemu (kodu)

• Na podstawie diagramów klas bardzo prosto możemy generować kod (SQL, Java, C++ itd.)

• Diagramy klas są wykorzystywane przez

analityków na etapie opracowywania koncepcji systemu jak i przez projektantów na etapie

projektowania implementacji

(2)

Podstawy modelowania struktury

 Klasy

 Obiekty

 Modelowanie związków pomiędzy klasami i obiektami

(3)

Klasy

 Klasa jest najważniejszym blokiem konstrukcyjnym

 Klasy służą do opanowania słownictwa systemu

 Klasy reprezentują byty istotne z pewnego punktu widzenia

 Klasy mogą pochodzić z dziedziny problemu

 Mogą też być związane z implementacją

(4)

Nazwy klas

Student ImięNazwisko Adres Status

PodajStatus() Skreśl()

 Klasa musi mieć przypisaną nazwę, która wyróżnia klasę spośród innych klas

 Nazwa może być poprzedzona nazwą (nazwami) pakietu (pakietów) i poprzedzona podwójnym dwukropkiem

(nazwa ścieżkowa)

Główny::Uczelnia::Student ImięNazwisko

Adres Status

(5)

Operacje

 Operacja – implementacja pewnej usługiOperacja

 Do wykonania operacji zdolny jest każdy obiekt klasy

 W modelu można określić także dziedzinę wartości parametrów i wartości domyślne oraz dziedzinę

rezultatu

Student Imię : String

Nazwisko : String Adres : String

Status : Integer = ST_Kandydat PodajStatus()

Skreśl()

UstawStatus(Status : Integer = ST_Kandydat) : Integer

(6)

Odpowiedzialność

 Odpowiedzialność – jest to rodzaj kontraktuOdpowiedzialność

 Mówi się o zobowiązaniach klasy

 Klasa musi wypełnić swoje zobowiązania poprzez atrybuty i operacje

-- Podanie statusu Student Imię : String

Skreśl()

(7)

Relacja zależności

 Zależność – związek znaczeniowy pomiędzy klasami. Zależność

Zmiany jednego elementu mogą mieć wpływ na znaczenie drugiego elementu

 Zależność może mieć nazwę

 Wybrane stereotypy używane w przypadku zależności pomiędzy klasami i obiektami:

 <<derive>> - źródło można wyznaczyć na podstawie celu

 <<friend>> - źródło ma szczególny dostęp do wnętrza celu

 <<refine>> - wskazuje, że źródło jest na doskonalszym poziomie abstrakcji

 <<use>> - źródło korzysta z publicznych składowych celu

Proces Skreślania Studentów

Student Imię : String

Skreśl()

<<use>>

(8)

Relacja powiązania

 Powiązanie – zbiór wiązań miedzy obiektami klasy.Powiązanie

 Podstawowe właściwości:

 Liczność (zakres_od..zakres_do)

 Rola (rzeczownik znajdujący się na diagramie w pobliżu klasy)

 Nazwa (czasownik, lub rzeczownik odczasownikowy pośrodku linii łączącej klasy)

 Kierunek nawigacji (strzałka) – określa czy możliwe jest

"przejście" od obiektu źródłowego do docelowego

Student ImięNazwisko Adres Status

Grupa Oznaczenie Zapisz() 0..1

1..n 0..1

1..n

Należy

(9)

Diagram klas

Kluczowymi elementami są:

• klasy (class)

• związki (association)

• interfejsy (interface)

Dodatkowo diagram może zwierać:

• notatki (note)

• ograniczenia (constraints)

• pakiety (packages)

(10)

Konceptualny diagram klas zawiera

wyłącznie podstawowe elementy, cechując się przystępnością nazewnictwa klas, atrybutów i operacji.

Implementacyjny diagram klas jest stopniowo wzbogacany o elementy opisu niezbędne dla prawidłowej specyfikacji modelu, takie jak typy danych, zobowiązania, widoczność,

statyczność, klasy asocjacyjne, kwalifikacje, uogólnienia, zależności czy też realizacje.

(11)

Rodzaje diagramów klas

Diagramy klas, ze względu na znaczną liczbę elementów, jakie potencjalnie mogą na nich wystąpić, cechują się zróżnicowanym

poziomem szczegółowości. Należy rozróżnić dwa poziomy tworzenia:

poziom konceptualny,

poziom implementacyjny.

(12)

Diagram klas

• Najczęściej spotykany w modelach obiektowych,

• Obrazuje statyczne aspekty systemu,

• Jeżeli diagram klas zawiera klasy aktywne, dotyczy tylko statycznych aspektów

perspektywy projektowej,

• Wykorzystywany jest przy budowaniu systemów wykonywalnych z użyciem inżynierii do przodu i inżynierii wstecz.

(13)

Diagram klas

Czym jest klasa?

Klasa jest opisem zbioru obiektów, które mają takie same:

•atrybuty

•operacje

•związki

•znaczenia

(14)

Klasy – wzorce obiektów

• Klasa

– Opis grupy obiektów o jednolitym zbiorze atrybutów i sposobie zachowania

– Zawiera opis tworzenia obiektów klasy

• Klasę możemy nazwać „fabryką obiektów”

• Każda klasa posiada „wzorzec” (plany) dla tworzenia obiektów tej klasy.

• Każdy nowo tworzony obiekt klasy posiada osobną tożsamość, a także może mieć różne wartości atrybutów.

(15)

Model świata – związki klas obiektów

• Obiekty w czasie swojego życia kontaktują się z innymi obiektami. Kontakty polegają na

wzajemnym korzystaniu z udostępnianych usług.

W trakcie modelowania określamy związki między klasami obiektów.

• Podstawowy „model świata” w podejściu

obiektowym stanowi zatem zbiór klas obiektów wraz z odpowiednimi związkami między nimi.

(16)

dokonanie rejestracji zarejestrowanie

Właściciel własność wniesienie o

rejestrację

Rejestrator

wykonanie czynności urzędowej

Rejestracja

(17)

(18)

Metody obiektowe – jak z obiektów stworzyć system

• Podstawowymi koncepcjami podejścia obiektowego są klasa i związki klas. Klasa jest także podstawowym

pojęciem używanym we wszystkich językach

programowania obiektowego. Model klas stworzony na etapie analizy znajduje swoje odzwierciedlenie w kodzie.

Poprawna konstrukcja tego modelu jest zatem kluczowym czynnikiem powodzenia projektów.

• Podstawą każdej metody modelowania obiektowego jest technika budowy diagramów klas. Obok niej istnieją inne techniki pozwalające przy pomocy modeli opisać różne aspekty tworzonego systemu.

(19)

Diagram klas

Klasa w notacji UML

Nazwa

Atrybuty

Operacje

(20)

Klasa

Nazwa klasy (class name)

•musi wyróżniać klasę spośród innych.

•jeżeli jest to sama nazwa to jest to nazwa prosta.

•jeżeli nazwa poprzedzona jest nazwą pakietu to jest to nazwa ścieżkowa.

(21)

Klasa

Atrybut klasy (attribute) to nazwana właściwość klasy.

Określa zbiór wartości, jakie można przypisać do poszczególnych egzemplarzy tej klasy.

Atrybuty

(22)

Klasa

Dokładniejsze określenie atrybutu:

• dodanie typu

• dodanie wartości początkowej

[ widoczność ] nazwa [ liczebność ] [ : typ ] [ = wartość początkowa ] [ {określenie właściwości} ]

(23)

Klasa

Operacja klasy (opetarion) to implementacja usługi klasy.

Wykonania usługi można zażądać od każdej instancji klasy.

Operacje

(24)

Klasa

Dokładniejsze określenie operacji:

• dodanie typu wartości zwracanej przez operację

• podanie parametrów, ich typów i wartości początkowych

[ widoczność ] nazwa [ (lista parametrów) ] [ : typ wyniku ] [ {określenie właściwości} ]

(25)

Klasa

Odpowiedzialność (responsibility) jest kontraktem lub zobowiązaniem klasy.

Modelując klasy często zapisuje się jedynie

zobowiązania klasy jakie musi ona wypełniać.

W procesie dokładniejszego specyfikowania systemu zobowiązania tłumaczy się na zbiory atrybutów i operacji.

(26)

Klasa

Odpowiedzialność klasy

(27)

Klasa

Widoczność atrybutów i operacji określa kto może wywołać operacją, lub kto ma dostęp do kreślonego atrybutu.

Typy widoczności:

•Public

•Protected

•Private

•Package

(28)

Klasa

Widoczność Public +

Każdy ma dostęp do elementów klasy

(atrybutów i operacji) oznaczonych jako public.

(29)

Klasa

Widoczność Protected #

Atrybut lub operacja jest widoczna dla potomków klasy.

(30)

Klasa

Widoczność Private -

Atrybut lub operacja jest widoczna tylko dla innych elementów tej klasy.

(31)

Klasa

Widoczność Package ~

Elementy klasy widoczne są jedynie dla klas zawierających się w tym samym pakiecie.

(32)

Klasa

Dodatkowe właściwości klasy:

• abstrakcyjna klasa (abstract class) (nazwa klasy napisana kursywą) – klasa nie może mieć bezpośredniego egzemplarza

• elementy statyczne (static elements) – atrybuty lub operacje mogą być statyczne (nazwa

podkreślona) – dostępne są również bez konkretnego egzemplarza klasy

(33)

Interfejs (Interface)

Czym jest interfejs?

Zestaw operacji, które wyznaczają usługi oferowane przez klasę lub komponent.

Interfejs wyznacza granicę między specyfikacją tego, co dana abstrakcja ma robić, a

implementacją tego, jak to robi.

(34)

Interfejs

Dobrze zbudowany interfejs charakteryzuje się tym, że wyraźnie oddzielone są wewnętrzne

aspekty abstrakcji od zewnętrznych.

(35)

Interfejsy

W UML 2.0 wprowadzono rozróżnienie pomiędzy interfejsami:

interfejs dostarczany (provided interface)

interfejs wymagany (required interface)

(36)

Interfejsy

Każda klasa może być wykorzystywana na różne sposoby i może realizować różne interfejsy

(różne usługi). Grupowanie usług klasy realizuje się za pomocą portów.

Porty łączą implementację klasy ze środowiskiem,

w którym istnieje.

Komunikacja klasy odbywa się poprzez porty.

(37)

Interfejs dostarczany

Interfejs dostarczany są to usługi które klasa implementuje.

Klasa umożliwia innym elementom systemu korzystanie z obsługiwanych przez daną klasę usług.

Dwie postacie interfejsu dostarczanego:

(38)

Interfejs dostarczany

Nazwa interfejsu:

• prosta

np.: IPisownia

• ścieżkowa

np.: UsługiSieciowe::IRouter

(39)

Interfejs dostarczany

Interfejs jest definicją usług oferowanych przez klasę lub komponent.

(40)

Interfejs wymagany

Interfejs wymagany są to usługi, które inne klasy muszą dostarczyć w celu zapewnienia

odpowiedniego funkcjonowania klasy w środowisku.

(41)

Interfejs wymagany

Klasa wymaga tych interfejsów do poprawnej pracy.

Komunikator internetowy nie udostępnia pełnej funkcjonalności użytkownikowi bez połączenie z Internetem.

(42)

Interfejs

Interfejs wymagany i dostarczany

(43)

Związki

Tylko niewielka liczba klas występuje samotnie.

Większość klas wiąże się z innymi klasami następującymi związkami:

•zależność

•uogólnienie

•powiązanie

(44)

Związki

Zależność to związek użycia. Zmiany dokonane w jednym elemencie mogą mieć wpływ na inny element.

Z zależności należy korzystać kiedy chce się podkreślić, że jeden element używa drugiego.

(45)

Związki

Uogólnienie to związek między elementem ogólnym a elementem szczególnym.

Potomek może wystąpić wszędzie tam gdzie jest spodziewany przodek, ale nie na odwrót.

Potomek dziedziczy wszystkie właściwości przodka (atrybuty i operacje).

(46)

Związki

Uogólnienie

(47)

Związki

Powiązanie – obiekty jednego elementu są połączone z obiektami innego.

Powiązanie między dwoma klasami oznacza, że można przejść z obiektu jednej klasy do obiektu drugiej.

(48)

Związki

Powiązanie może mieć:

• nazwę

• role (np.: pracownik, pracodawca)

• kierunek (również dwustronny)

• liczebność (multiplicity)

(49)

Związki

Dodatkową funkcjonalnością powiązań jest agregacja (aggregation) i kompozycja

(composition).

Zwykłe powiązanie sprawia, że związane elementy są sobie równorzędne.

W celu zaprezentowania związku „część- całość” należy użyć agregacji.

(50)

Związki

Kompozycja, zwana również agregacją

całkowitą, wprowadza dodatkowo zależność czasu życia klas oraz wyłączną własność.

Części o nieustalonej liczebności mogą

powstawać po utworzeniu całości, ale potem żyją i umierają razem z nią.

(51)

Klasy aktywne

Do reprezentacji procesów lub wątków (które są źródłem przepływu sterowania) używa się klas aktywnych.

Reprezentacja klasy aktywnej od klasy

statycznej różni się pogrubioną ramką klasy.

(52)

Diagramy klas

(53)

Diagramy klas

(54)

Diagramy klas - Ćwiczenie

Zbuduj diagram klas w oparciu o diagram przypadków użycia.

Diagram przypadków użycia jest definicją wymagań funkcjonalnych systemu i nie musi mieć wspólnych cech z implementacją systemu. Prosta konwersja przypadek użycia → klasa zwykle jest błędna.