kazminaviktoriya1
В профиль
Выход
![](data:image/svg+xml,<svg xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" width="42" height="42"><rect fill-opacity="0"/></svg>)
Добавить аккаунт
Модели и диаграммы классов и объектов (нотации UML Class Diagram и UML Object Diagram)
В предыдущих уроках вы узнали, что такое ER-модели, какие уровни моделей бывают и как составлять их в нотациях Чена и Crow’s Foot.
Системный аналитик может моделировать данные отдельно от процессов — в виде ER-модели, а может моделировать данные и процессы одновременно — в виде модели объектов.
В этом уроке вы познакомитесь с моделями классов и объектов, которые применяются в объектно-ориентированном программировании.
Системный аналитик может моделировать процессы и данные как отдельно друг от друга, так и одновременно. Существует два основных подхода к системному анализу и проектированию систем: традиционный и объектно-ориентированный.
Используя традиционный подход, СА описывает всю систему в виде моделей процессов и данных.
А используя объектно-ориентированный подход, СА разделяет систему на независимые объекты, содержащие и процессы, и данные. Объекты обеспечивают реализацию процессов, выполняя функции самостоятельно или при взаимодействии друг с другом.
Объектно-ориентированный подход чаще всего применяют в крупных проектах, где над одним приложением работают много разработчиков. Поскольку объекты в коде изолированы друг от друга, уменьшается количество ошибок и ускоряется разработка: каждый программист может работать над своей отдельной частью программы.
Объекты и классы
В объектно-ориентированном подходе объектами называют понятия предметной области. При этом конкретные объекты — это экземпляры определённых классов.
Чтобы показать разницу между объектом и классом, вспомним пример с приложением для покупки авиабилетов. В нём использовалось понятие «рейс».
Класс — это некий «шаблон рейса», который описывает, каким рейс может быть в принципе.
А объекты (экземпляры этого класса) — конкретные рейсы: например, рейс WZ‑4653 или AX-8279. И хотя рейсы созданы по одному шаблону (принадлежат одному классу), они перевозят разных пассажиров, могут задерживаться или отменяться, содержать разный номер, название самолёта, количество свободных мест и время полёта. Также эти рейсы будут обладать уникальным состоянием. Состояние — это перечень изменяющихся свойств объекта. Названия этих свойств и их типы описываются в классе.
Таким образом, класс — это описание того, какими свойствами и поведением будет обладать объект. А объект — это экземпляр с конкретным состоянием этих свойств.
Если проводить аналогии с ER-моделью, то свойства — это атрибуты объекта, а поведение — это функции объекта (в программировании их называют методами). Это главное отличие классов от сущностей в ER-моделях: классы включают в себя не только атрибуты, но и учитывают их поведение.
В IT-компании у каждого разработчика есть «свойства»: должность, зарплата, рабочие обязанности, изученные технологии. Выберите, к чему относится описание каждого свойства — к объекту или классу.
Иван, младший разработчик, пишет на Python
Объект
У Ивана уже есть значения атрибутов: язык, на котором он пишет код, и должность в компании. Это конкретный объект, экземпляр класса.
Разработчик, имеет зарплату, рабочие обязанности, изученные технологии и должность в компании
Класс
Понятие «разработчик» — это класс, так как содержит общие свойства всех экземпляров без конкретных значений.
Наташа, старшая разработчица, знает Java и Go, имеет опыт работы с Kubernetes
Объект
У Наташи есть конечные значения атрибутов: изученные технологии и должность. Это экземпляр класса «Разработчик».
Модели классов и объектов
Как и рассмотренные ранее ER-модели, диаграммы классов могут представлять модели трёх уровней:
- Концептуальная модель содержит только классы предметной области и связи между ними.
- Логическая модель, помимо классов, включает в себя их атрибуты и методы.
- Физическая модель описывает реализацию ПО на конкретном языке и с использованием конкретной технологии, содержит типы значений для атрибутов и методов, а также их ограничения.
Вы уже знакомы с диаграммой UML Use Case, которая используется для графического представления пользовательских требований. Диаграмма UML Use Case — один из видов диаграмм, входящих в язык визуального моделирования Unified Modeling Language (UML). UML был разработан для объектно-ориентированного системного анализа и проектирования систем.
К другим видам UML-диаграмм относятся диаграммы классов и объектов: UML Class Diagram и UML Object Diagram.
UML Class Diagram
Основные элементы UML Class Diagram — это классы и связи между ними.
Класс в UML обозначается рамкой, разделённой на три прямоугольника. В верхней части жирным шрифтом записывается имя класса, посередине располагаются атрибуты (поля) класса, а в нижней части — методы класса.
Имя класса должно быть уникальным в пределах системы.
Атрибуты описывают свойства каждого объекта класса в том или ином состоянии. Имена атрибутов должны быть уникальными только внутри класса. Типы значений, которые могут принимать атрибуты, указываются после двоеточия.
Методы — это действия или функции, которые класс может выполнять. Методы часто представляют собой запросы на создание, обновление, удаление объектов. Входные параметры методов указываются в скобках после имени, а тип возвращаемого значения — после двоеточия.
Типы отношений (связей) в UML-диаграммах
Ассоциация
По аналогии со связями, соединяющими сущности в ER-диаграммах, ассоциации соединяют классы и объекты в диаграмме классов.
Ассоциация изображается непрерывной линией, которая соединяет классы, взаимодействующие друг с другом. Иногда на линии пишется глагол, передающий смысл ассоциации.
Помимо этого, в диаграмме указывается кратность: сколько объектов могут участвовать в отношениях. Кратность соответствует кардинальности и модальности в ER-модели. Кратность задаётся в виде разделённого запятыми списка интервалов, каждый из которых содержит минимум и максимум.
Например, у авиакомпании может быть любое количество самолётов. Но конкретный самолёт принадлежит только одной авиакомпании.
Наследование
Это отношение между родительским классом и его наследниками. Наследные классы являются частной формой родительского (обобщённого) класса. К примеру, классы «Яблоко», «Груша» и «Апельсин» являются наследниками родительского класса «Фрукты», а значит, имеют свойства, присущие всем фруктам.
Наследование изображается полой стрелкой от наследника к родителю.
В примере с авиабилетами классы «Международный» и «Внутренний» будут наследниками класса «Рейс».
Зависимость
Объект одного класса может использовать объект другого класса в своём методе. Такой вид межклассовых отношений называется зависимостью. При зависимости изменения в одном классе ведут к изменениям в другом. Например, у класса «Пассажир» есть метод «купил» с входным параметром «билет»: метод возвращает значение true, если пользователь купил билет на самолёт.
Зависимость обозначается пунктирной линией со стрелкой, обращённой к классу, от которого зависят методы другого класса.
Агрегация
Это связь между целым и его частями. Один класс является частью другого, но при удалении последнего первый класс продолжит существовать в системе. Например, есть класс-агрегатор «Авиакомпания» и класс «Самолёт». Пока авиакомпания работает, в её парке есть множество объектов класса «Самолёт», но если авиакомпания закроется (перестанет существовать), то её самолёты останутся.
Агрегация обозначается непрерывной линией от классов-частей к классу-агрегатору с полым ромбом на конце.
Композиция
Композиция — это связь, похожая на агрегацию, но с более строгой зависимостью. При удалении класса-агрегатора все его части тоже перестают существовать. Например, двигатель, крылья и корпус вместе представляют самолёт, который может взлетать, но сами по себе они взлететь не могут.
Композиция тоже обозначается непрерывной линией с ромбом на конце, но ромб полностью закрашивается.
UML Object Diagram
Итак, объект — это экземпляр класса, у которого есть собственные значения атрибутов, объявленных в классе. Точно так же UML-диаграмма объектов — это экземпляр (частный случай) диаграммы классов. Она в графическом виде представляет состояние объектов и их отношений в определённый момент времени.
Диаграммы объектов используют нечасто. Обычно набор таких диаграмм создают в разные моменты времени, чтобы показать изменение состояний системы (в качестве тестовых образцов для проверки точности и полноты диаграммы классов) или конкретные примеры состояний.
По аналогии с диаграммой классов, основные элементы диаграммы объектов — это объекты и связи между ними. Только объекты обозначаются рамкой, разделённой не на три, а на два прямоугольника.
Имя объекта указывается в верхнем прямоугольнике. После двоеточия пишется имя класса, экземпляром которого является объект.
Атрибуты объекта указываются в нижнем прямоугольнике. Они содержат присвоенные им конкретные значения, типы которых были объявлены в диаграмме классов.
Отношения можно графически представить теми же элементами, которые использовались при создании диаграммы классов, но обычно для диаграммы объектов используется непрерывная линия, обозначающая ассоциацию.
Посмотрите на диаграмму классов, которая показывает, что у авиакомпании может быть множество рейсов. Каждый рейс может быть как внутренним, так и международным.
Теперь сравните её с диаграммой объектов, которую можно из неё получить. На диаграмме объектов видно количество рейсов авиакомпании и их параметры на данный момент.
Подведём итоги
В объектно-ориентированном программировании (ООП) для графического представления моделей данных применяются UML-диаграммы классов и объектов.
Класс — это шаблон, который содержит атрибуты и методы, описывающие свойства и поведение объекта. А объект — экземпляр класса со статическим состоянием атрибутов в конкретный момент времени.
Типы отношений в UML-диаграмме:
- Ассоциация. Классы связаны и взаимодействуют друг с другом, это общий случай композиции и агрегации.
- Наследование. Классы-наследники являются частной формой родительского класса.
- Зависимость. Объекты одного класса могут использовать в своих методах объекты другого класса.
- Агрегация. Класс является частью другого класса, но также может существовать отдельно.
- Композиция. Класс является частью другого класса и не может без него существовать.
Главное отличие UML-диаграммы от ER-диаграммы заключается в том, что UML-диаграмма содержит информацию не только об атрибутах, но и о поведении объекта.
