Diagrami razredov so vrsta UML (Unified Modeling Language) diagram, ki se uporablja v programskem inženirstvu za vizualno predstavitev strukture in odnosov razredov v sistemu. UML je standardiziran jezik za modeliranje, ki pomaga pri načrtovanju in dokumentiranju programskih sistemov. So sestavni del procesa razvoja programske opreme in pomagajo tako v fazi oblikovanja kot v fazi dokumentacije.

Pomembne teme za diagram razredov

• Kaj so diagrami razredov?
• Kaj je razred?
• Zapis razreda UML
• Odnosi med razredi
• Namen diagramov razredov
• Prednosti diagramov razredov
• Kako narisati diagrame razredov
• Primeri uporabe diagramov razredov

Kaj so diagrami razredov?

Diagrami razredov so vrsta diagrama UML (Unified Modeling Language), ki se uporablja v programskem inženiringu za vizualno predstavitev strukture in razmerij med razredi znotraj sistema, tj. uporablja se za konstruiranje in vizualizacijo objektno usmerjenih sistemov.

V teh diagramih so razredi prikazani kot škatle, od katerih vsaka vsebuje tri predelke za ime razreda, atribute in metode. Črte, ki povezujejo razrede, ponazarjajo asociacije in prikazujejo razmerja, kot sta ena proti ena ali ena proti mnogo.

Diagrami razredov zagotavljajo visokonivojski pregled zasnove sistema, pomagajo komunicirati in dokumentirati strukturo programske opreme. So temeljno orodje v objektno usmerjenem načrtovanju in igrajo ključno vlogo v življenjskem ciklu razvoja programske opreme.

Kaj je razred?

V objektno usmerjenem programiranju (OOP) je razred načrt ali predloga za ustvarjanje objektov. Objekti so primerki razredov in vsak razred definira nabor atributov (podatkovnih članov) in metod (funkcij ali postopkov), ki jih bodo imeli predmeti, ustvarjeni iz tega razreda. Atributi predstavljajo značilnosti ali lastnosti predmeta, medtem ko metode definirajo vedenje ali dejanja, ki jih objekt lahko izvaja.

Zapis razreda UML

notacija razreda je grafična predstavitev, ki se uporablja za prikaz razredov in njihovih odnosov v objektno usmerjenem modeliranju.

polna oblika pvr

1. Ime razreda:
   • Ime razreda je običajno napisano v zgornjem predelu polja razreda in je na sredini in krepko.
2. Lastnosti:
   • Atributi, znani tudi kot lastnosti ali polja, predstavljajo podatkovne člane razreda. Navedeni so v drugem razdelku polja razreda in pogosto vključujejo vidnost (npr. javno, zasebno) in vrsto podatkov vsakega atributa.
3. Metode:
   • Metode, znane tudi kot funkcije ali operacije, predstavljajo vedenje ali funkcionalnost razreda. Navedeni so v tretjem razdelku polja razreda in vključujejo vidnost (npr. javno, zasebno), vrnjeno vrsto in parametre vsake metode.
4. Oznaka vidnosti:
   • Opombe o vidnosti označujejo raven dostopa atributov in metod. Pogoste oznake vidnosti vključujejo:
     • +>za javnost (vidno vsem razredom)
     • ->za zasebno (vidno samo znotraj razreda)
     • #>za zaščiteno (vidno podrazredom)
     • ~>za paket ali privzeto vidnost (vidno razredom v istem paketu)

Parameter Usmerjenost

V diagramih razredov se usmerjenost parametrov nanaša na indikacijo pretoka informacij med razredi prek parametrov metode. Pomaga določiti, ali je parameter vhod, izhod ali oboje. Te informacije so ključne za razumevanje, kako se podatki prenašajo med objekti med klici metode.

V diagramih razredov se uporabljajo tri glavne oznake za usmerjenost parametrov:

• V (vnos):
  • Vhodni parameter je parameter, ki ga klicni objekt (odjemalec) posreduje klicanemu objektu (strežniku) med priklicem metode.
  • Predstavljena je s puščico, ki kaže proti sprejemnemu razredu (razredu, ki je lastnik metode).
• Izhod (izhod):
  • Izhodni parameter je parameter, ki se po izvedbi metode prenese iz klicanega objekta (strežnika) nazaj v klicni objekt (odjemalec).
  • Predstavljen je s puščico, ki kaže stran od sprejemnega razreda.
• InOut (vhod in izhod):
  • Parameter InOut služi kot vhod in izhod. Prenaša informacije od kličočega objekta do klicanega objekta in obratno.
  • Predstavljen je s puščico, ki kaže proti sprejemnemu razredu in stran od njega.

Odnosi med razredi

V diagramih razredov odnosi med razredi opisujejo, kako so razredi povezani ali medsebojno delujejo znotraj sistema. V objektno usmerjenem modeliranju obstaja več vrst relacij, od katerih vsaka služi določenemu namenu. Tukaj je nekaj pogostih vrst razmerij v diagramih razredov:

1. Združenje

Asociacija predstavlja dvosmerno razmerje med dvema razredoma. Označuje, da so primerki enega razreda povezani s primerki drugega razreda. Asociacije so običajno prikazane kot polna črta, ki povezuje razrede, z neobveznimi puščicami, ki kažejo smer razmerja.

Razumejmo asociacijo na primeru:

Oglejmo si preprost sistem za upravljanje knjižnice. V tem sistemu imamo dve glavni entiteti:Book>inLibrary>. VsakLibrary>vsebuje večBooks>, in vsakBook>pripada določenemuLibrary>. To razmerje medLibrary>inBook>predstavlja združenje.

Razred Library lahko štejemo za izvorni razred, ker vsebuje sklicevanje na več primerkov razreda Book. Razred Book bi veljal za ciljni razred, ker pripada določeni knjižnici.

vb in vb net

2. Usmerjeno združenje

Usmerjena povezava v diagramu razredov UML predstavlja razmerje med dvema razredoma, kjer ima povezava smer, ki kaže, da je en razred povezan z drugim na določen način.

• Pri usmerjeni povezavi je asociacijski črti dodana puščica, ki označuje smer odnosa. Puščica kaže od razreda, ki sproži povezavo, do razreda, ki je cilj ali na katerega vpliva povezava.
• Usmerjene povezave se uporabljajo, kadar ima povezava določen tok ali usmerjenost, kot je navedba, kateri razred je odgovoren za začetek povezave ali kateri razred je odvisen od drugega.

Razmislite o scenariju, kjer je razred učitelja povezan z razredom predmeta v univerzitetnem sistemu. Usmerjena povezovalna puščica lahko kaže od razreda učitelja do razreda predmeta, kar pomeni, da je učitelj povezan z določenim predmetom ali ga poučuje.

• Izvorni razred je razred Učitelj. Učiteljski razred začne povezovanje s poučevanjem določenega predmeta.
• Ciljni razred je razred tečaja. Na tečaj tečaja vpliva povezava, saj ga poučuje določen učitelj.

3. Združevanje

Združevanje je specializirana oblika povezovanja, ki predstavlja razmerje med celoto in delom. Označuje močnejši odnos, kjer en razred (celota) vsebuje ali je sestavljen iz drugega razreda (del). Združevanje je predstavljeno z diamantno obliko na strani celotnega razreda. V tej vrsti odnosa lahko podrejeni razred obstaja neodvisno od svojega nadrejenega razreda.

Razumejmo združevanje na primeru:

Podjetje lahko obravnavamo kot celoto, zaposlene pa kot dele. Zaposleni pripadajo podjetju, podjetje pa ima lahko več zaposlenih. Če pa podjetje preneha obstajati, lahko zaposleni še vedno samostojno obstajajo.

4. Sestava

Sestava je močnejša oblika združevanja, ki kaže na pomembnejše razmerje lastništva ali odvisnosti. V sestavi razred del ne more obstajati neodvisno od celotnega razreda. Sestava je predstavljena z zapolnjeno diamantno obliko na strani celotnega razreda.

Razumejmo sestavo na primeru:

Predstavljajte si aplikacijo digitalnega imenika. Imenik je celota in vsak kontaktni vnos je del. Vsak kontaktni vnos je v celoti v lasti in upravljanju kontaktne knjige. Če je imenik izbrisan ali uničen, se odstranijo tudi vsi povezani vnosi stikov.

To ponazarja sestavo, ker je obstoj kontaktnih vnosov v celoti odvisen od prisotnosti kontaktne knjige. Brez kontaktne knjige posamezni kontaktni vnosi izgubijo pomen in ne morejo obstajati sami.

5. Generalizacija (dedovanje)

Dedovanje predstavlja razmerje med razredi, kjer en razred (podrazred ali podrejeni) podeduje lastnosti in vedenja drugega razreda (nadrejenega ali nadrejenega). Dedovanje je prikazano s polno črto z zaprto, votlo konico puščice, ki kaže od podrazreda do nadrazreda.

razpakiranje v linuxu

V primeru bančnih računov lahko uporabimo posplošitev za predstavitev različnih vrst računov, kot so tekoči računi, varčevalni računi in kreditni računi.

Razred Bančni račun služi kot posplošena predstavitev vseh vrst bančnih računov, medtem ko podrazredi (Tekoči račun, Varčevalni račun, Kreditni račun) predstavljajo specializirane različice, ki podedujejo in razširjajo funkcionalnost osnovnega razreda.

6. Realizacija (implementacija vmesnika)

Realizacija nakazuje, da razred izvaja funkcije vmesnika. Pogosto se uporablja v primerih, ko razred realizira operacije, ki jih definira vmesnik. Realizacija je prikazana s črtkano črto z odprto konico puščice, ki kaže od izvedbenega razreda do vmesnika.

Razmislimo o scenariju, kjer oseba in korporacija uresničujeta vmesnik lastnika.

• Lastniški vmesnik: Ta vmesnik zdaj vključuje metode, kot sta Acquisi(property) in Dispose(property), ki predstavljata dejanja, povezana s pridobivanjem in odtujitvijo lastnine.
• Razred osebe (realizacija): Razred Person implementira vmesnik Owner, ki zagotavlja konkretne implementacije za metode pridobi (lastnost) in odstrani (lastnost). Oseba lahko na primer pridobi lastništvo hiše ali odtuji avto.
• Razred korporacije (realizacija): Podobno tudi razred Corporation implementira vmesnik Owner, ki ponuja specifične implementacije za metode pridobi (last) in odstrani (lastnost). Na primer, korporacija lahko pridobi lastništvo nad nepremičninami ali odtuji službena vozila.

Oba razreda Person in Corporation realizirata vmesnik Owner, kar pomeni, da zagotavljata konkretne izvedbe za metode pridobitve (lastnosti) in odstranitve (lastnosti), definirane v vmesniku.

7. Razmerje odvisnosti

Med dvema razredoma obstaja odvisnost, ko se en razred zanaša na drugega, vendar odnos ni tako močan kot povezava ali dedovanje. Predstavlja bolj ohlapno povezano povezavo med razredi. Odvisnosti so pogosto prikazane kot črtkana puščica.

Razmislimo o scenariju, kjer je oseba odvisna od knjige.

če drugače če java

• Razred osebe: Predstavlja posameznika, ki bere knjigo. Razred Oseba je odvisen od razreda Knjiga za dostop in branje vsebine.
• Razred knjige: Predstavlja knjigo, ki vsebuje vsebino, ki jo oseba prebere. Razred Knjiga je neodvisen in lahko obstaja brez razreda Oseba.

Razred Oseba je odvisen od razreda Knjiga, ker zahteva dostop do knjige za branje njene vsebine. Vendar pa razred Book ni odvisen od razreda Person; lahko obstaja neodvisno in se za svojo funkcionalnost ne zanaša na razred osebe.

8. Razmerje uporabe (odvisnosti).

Razmerje odvisnosti od uporabe v diagramu razredov UML kaže, da en razred (odjemalec) uporablja ali je odvisen od drugega razreda (dobavitelj) za izvajanje določenih nalog ali dostop do določene funkcionalnosti. Razred odjemalca se zanaša na storitve, ki jih zagotavlja razred dobavitelja, vendar ni lastnik ali ustvarja njegovih primerkov.

• Odvisnosti od uporabe predstavljajo obliko odvisnosti, kjer je en razred odvisen od drugega razreda za izpolnitev določene potrebe ali zahteve.
• Razred odjemalca zahteva dostop do posebnih funkcij ali storitev, ki jih zagotavlja razred dobavitelja.
• V diagramih razredov UML so odvisnosti od uporabe običajno predstavljene s črtkano puščico, ki kaže od razreda odjemalca do razreda dobavitelja.
• Puščica označuje smer odvisnosti, kar kaže, da je razred odjemalca odvisen od storitev, ki jih zagotavlja razred dobavitelja.

Razmislite o scenariju, kjer je razred avtomobila odvisen od razreda FuelTank za upravljanje porabe goriva.

• Razred Car bo morda moral dostopati do metod ali atributov razreda FuelTank za preverjanje nivoja goriva, dolivanje goriva ali spremljanje porabe goriva.
• V tem primeru je razred Car odvisen od uporabe od razreda FuelTank, ker uporablja njegove storitve za izvajanje določenih nalog, povezanih z upravljanjem goriva.

Namen diagramov razredov

Glavni namen uporabe diagramov razredov je:

• To je edini UML, ki lahko ustrezno prikazuje različne vidike koncepta OOP.
• Pravilno načrtovanje in analiza aplikacij sta lahko hitrejša in učinkovitejša.
• Je osnova za uvajanje in diagram komponent.
• Vključuje napredni in povratni inženiring.

Prednosti diagramov razredov

• Modeliranje strukture razreda:
  • Diagrami razredov pomagajo pri modeliranju strukture sistema s predstavljanjem razredov in njihovih atributov, metod in odnosov.
  • To zagotavlja jasen in organiziran pogled na arhitekturo sistema.
• Razumevanje odnosov:
  • Diagrami razredov prikazujejo odnose med razredi, kot so asociacije, združevanja, sestave, dedovanje in odvisnosti.
  • To pomaga zainteresiranim stranem, vključno z razvijalci, oblikovalci in poslovnimi analitiki, razumeti, kako so povezane različne komponente sistema.
• Komunikacija:
  • Diagrami razredov služijo kot komunikacijsko orodje med člani ekipe in deležniki. Zagotavljajo vizualno in standardizirano predstavitev, ki jo zlahka razume tako tehnično kot netehnično občinstvo.
• Načrt za izvedbo:
  • Diagrami razredov služijo kot načrt za implementacijo programske opreme. Vodijo razvijalce pri pisanju kode s ponazoritvijo razredov, njihovih atributov, metod in odnosov med njimi.
  • To lahko pomaga zagotoviti skladnost med zasnovo in dejansko izvedbo.
• Generiranje kode:
  • Nekatera orodja za razvoj programske opreme in ogrodja podpirajo ustvarjanje kode iz diagramov razredov.
  • Razvijalci lahko ustvarijo pomemben del kode iz vizualne predstavitve, s čimer zmanjšajo možnosti ročnih napak in prihranijo čas pri razvoju.
• Prepoznavanje abstrakcij in enkapsulacije:
  • Diagrami razredov spodbujajo identifikacijo abstrakcij in enkapsulacijo podatkov in vedenja znotraj razredov.
  • To podpira načela objektno usmerjenega oblikovanja, kot sta modularnost in skrivanje informacij.

Kako narisati diagrame razredov

Risanje diagramov razredov vključuje vizualizacijo strukture sistema, vključno z razredi, njihovimi atributi, metodami in odnosi. Tukaj so koraki za risanje diagramov razredov:

1. Identificirajte razrede:
   • Začnite z identifikacijo razredov v vašem sistemu. Razred predstavlja načrt za objekte in mora vključevati povezane atribute in metode.
2. Seznam atributov in metod:
   • Za vsak razred navedite njegove atribute (lastnosti, polja) in metode (funkcije, operacije). Vključite informacije, kot so vrste podatkov in vidnost (javno, zasebno, zaščiteno).
3. Ugotovite razmerja:
   • Določite razmerja med razredi. Pogosta razmerja vključujejo asociacije, združevanja, sestave, dedovanje in odvisnosti. Razumeti naravo in mnogoterost teh odnosov.
4. Ustvarite polja razreda:
   • Narišite pravokotnik (polje razreda) za vsak identificiran razred. Postavite ime razreda v zgornji predelek škatle. Škatlo razdelite na predelke za atribute in metode.
5. Dodajte atribute in metode:
   • Znotraj vsakega polja razreda navedite atribute in metode v njihovih razdelkih. Uporabite oznake vidnosti (+ za javno, – za zasebno, # za zaščiteno, ~ za paket/privzeto).
6. Risanje odnosov:
   • Narišite črte, ki predstavljajo razmerja med razredi. S puščicami označite smer povezav ali odvisnosti. Za različna razmerja se lahko uporabljajo različne vrste črt ali zapisi.
7. Razmerja oznak:
   • Po potrebi označite razmerja z imeni množice in vlog. Večkratnost označuje število primerkov, vključenih v razmerje, imena vlog pa pojasnjujejo vlogo vsakega razreda v odnosu.
8. Pregled in izboljšanje:
   • Preglejte svoj diagram razredov, da zagotovite, da natančno predstavlja strukturo in odnose sistema. Po potrebi izboljšajte diagram na podlagi povratnih informacij in zahtev.
9. Uporabite orodja za digitalno risanje:
   • Medtem ko lahko diagrame razredov narišete na papir, lahko uporaba digitalnih orodij zagotovi večjo prilagodljivost in enostavnost spreminjanja. V pomoč so lahko orodja za modeliranje UML, programska oprema za risanje ali celo specializirana orodja za diagrame.

Primeri uporabe diagramov razredov

• Zasnova sistema:
  • Med fazo načrtovanja sistema se diagrami razredov uporabljajo za modeliranje statične strukture programskega sistema. Pomagajo pri vizualizaciji in organiziranju razredov, njihovih atributov, metod in odnosov ter zagotavljajo načrt za implementacijo sistema.
• Komunikacija in sodelovanje:
  • Diagrami razredov služijo kot vizualno komunikacijsko orodje med zainteresiranimi stranmi, vključno z razvijalci, oblikovalci, vodji projektov in strankami. Omogočajo razprave o strukturi in oblikovanju sistema ter spodbujajo skupno razumevanje med člani ekipe.
• Generiranje kode:
  • Nekatera okolja in orodja za razvoj programske opreme podpirajo ustvarjanje kode na podlagi diagramov razredov. Razvijalci lahko ustvarijo okostja kode, s čimer zmanjšajo trud pri ročnem kodiranju in zagotovijo skladnost med zasnovo in izvedbo.
• Testiranje in načrtovanje testa:
  • Preizkuševalci uporabljajo diagrame razredov, da razumejo razmerja med razredi in ustrezno načrtujejo testne primere. Vizualna predstavitev struktur razredov pomaga pri prepoznavanju področij, ki zahtevajo temeljito testiranje.
• Povratni inženiring:
  • Diagrame razredov je mogoče uporabiti za obratno inženirstvo, kjer razvijalci analizirajo obstoječo kodo, da ustvarijo vizualne predstavitve strukture programske opreme. To je še posebej koristno, če je dokumentacija redka ali zastarela.