[uml] 클래스 다이어그램 작성법

Goal

• 클래스 다이어그램을 이해할 수 있다.
• 클래스 다이어그램을 작성할 수 있다.

[들어가기 전]

• UML(Unified Modeling Language)이란
  • 시스템을 모델로 표현해주는 대표적인 모델링 언어
• UML 다이어그램의 종류
  1. 구조 다이어그램(Structure Diagram)
     • 클래스 다이어그램, 객체 다이어그램, 복합체 구조 다이어그램, 배치 다이어그램, 컴포넌트 다이어그램, 패키지 다이어그램
  2. 행위 다이어그램(Behavior Diagram)
     • 활동 다이어그램, 상태 머신 다이어그램, 유즈 케이스 다이어그램, 상호작용 다이어그램
• UML 작성 도구
  • http://staruml.io/
  • http://www.umlet.com/

클래스 다이어그램이란

시간에 따라 변하지 않는 시스템의 정적인 면을 보여주는 대표적인 UML 구조 다이어그램

• 목적: 시스템을 구성하는 클래스들 사이의 관계를 표현한다.

클래스

• 클래스(Class)란
  1. 동일한 속성과 행위를 수행하는 객체의 집합
  2. 객체를 생성하는 설계도
  • 즉, 클래스는 공통의 속성과 책임을 갖는 객체들의 집합이자 실제 객체를 생성하는 설계도이다.
• 클래스는 “변화의 기본 단위”
  • 디자인 패턴을 제대로 이해하려면 만들어진 프로그램을 흔들어보고 어떤 것이 변화되는지를 잘 살펴봐야 한다.

• UML 클래스의 표현
  • 가장 윗부분: 클래스 이름
  • 중간 부분: 속성(클래스의 특징)
  • 마지막 부분: 연산(클래스가 수행하는 책임)
  • 
  • 경우에 따라 속성 부분과 연산 부분은 생략할 수 있다.
  • 속성과 연산의 가시화를 정의
    • UML에서는 접근제어자를 사용해 나타낸다.
    • 
  • 분석 단계와 설계 단계에서의 클래스 다이어그램
    • 

관계

• UML에서 제공하는 클래스들 사이의 관계
  • 

1. 연관 관계

• 한 클래스가 다른 클래스와 연관 관계 를 가지면 각 클래스의 객체는 해당 연관 관계에서 어떤 역할 을 수행하게 된다.
  • 두 클래스 사이의 연관 관계가 명확한 경우에는 연관 관계 이름 을 사용하지 않아도 된다.
  • 역할 이름 은 실제 프로그램을 구현할 때 연관된 클래스의 객체들이 서로를 참조할 수 있는 속성의 이름으로 활용할 수 있다.
  • 연관 관계는 방향성을 가질 수 있다. 양방향은 실선으로, 단방향은 화살표로 표시한다.
• 화살표
  • 단방향 연관 관계
    • 한 쪽은 알지만 다른 쪽은 상대방의 존재를 모른다.
    • 
• 실선
  • 양방향 연관 관계
    • 두 클래스의 객체들이 서로의 존재를 인식한다.
    • 
  • 일반적으로 다대다 연관 관계는 양방향 연관 관계로 표현되는 것이 적절하다.
  • 하지만 양방향 연관 관계를 구현하는 것은 복잡하기 때문에 보통 다대다 연관 관계를 일대다 단방향 연관 관계 로 변환해 구현한다. -> 연관 클래스
• 연관 클래스
  • 연관 관계에 추가할 속성이나 행위가 있을 때 사용
  • 연관 클래스를 일반 클래스로 변환
    • 연관 클래스는 연관 관계가 있는 두 클래스 사이에 위치하며, 점선을 사용해 연결한다.
    • 이 연관 클래스를 일반 클래스로 변환하여 다대다에서 일대다 연관 관계로 변환한다.
    • 
• 다중성 표시 방법
  • 
  • 선에 아무런 숫자가 없으면 일대일 관계

2. 일반화 관계

• 한 클래스가 다른 클래스를 포함하는 상위 개념일 때 두 클래스 사이에는 일반화 관계가 존재한다.
  • 객체지향 개념에서는 일반화 관계를 상속 관계(“is a kind of” 관계) 라고 한다.
  • 
    • 부모 클래스
      • 추상적인 개념(실제로 존재하지 않는다.)
      • 삼각형 표시가 있는 쪽
      • 가전 제품
    • 자식 클래스
      • 구체적인 개념
      • 삼각형 표시가 없는 쪽
      • 세탁기, TV, 식기 세척기
        • ‘세탁기’ is a king of ‘가전 제품’
        • ‘TV’ is a king of ‘가전 제품’
        • ‘식기 세척기’ is a king of ‘가전 제품’
    • 부모 클래스는 자식 클래스의 공통 속성이나 연산을 제공하는 틀이다.
    • 예를 들어, 가전 제품 클래스에 제조번호, 제조년도, 제조회사와 같은 공통 속성과 turnOn, turnOff와 같은 공통 연산을 두고 이를 상속받아 세탁기, TV, 식기 세척기와 같은 자식 클래스에서 사용하면 된다.
  • 추상 클래스
    • 추상 메서드를 하나 이상 가지는 클래스
    • 추상 메서드
      • 부모 클래스에서 구현되지 않은 빈 껍데기만 있는 연산
      • 예를 들어, 위의 예에서 turnOn과 turnOff는 자식 클래스마다 다르기 때문에 부모 클래스인 가전 제품에서 해당 연산에 대한 정의를 하지 않고 빈 껍데기만 있는 연산(추상 메서드)를 제공한다.
    • 추상 클래스는 다른 일반적인 클래스와는 달리 객체를 생성할 수 없다.
    • UML에서의 추상 클래스와 추상 메서드 표현
      • 이탤릭체
      • 스테레오 타입(‘«’, ‘»’ 기호 안에 원하는 이름을 넣음)
      • 

3. 집합 관계

• UML 연관 관계의 특별 경우로 전체와 부분의 관계 를 명확하게 명시하고자할 때 사용한다.
• 

1. 집약 관계(aggregation)
   • 한 객체가 다른 객체를 포함하는 것
     • ‘부분’을 나타내는 객체를 다른 객체와 공유할 수 있다.
   • ‘전체’를 가리키는 클래스 방향에 빈 마름모로 표시
   • 전체 객체의 라이프타임과 부분 객체의 라이프 타임은 독립적이다.
     • 전체 객체가 메모리에서 사라진다 해도 부분 객체는 사라지지 않는다.
   • 예시
     • 생성자에서 참조값을 인자로 받아 필드를 세팅한다.

       public class Computer {
        private MainBoard mb;
        private CPU c;
        // 생성자
        public Computer(MainBoard mb, CPU c) {
        this.mb = mb;
        this.c = c;
        }
       }
       

2. 합성 관계(composition)
   • 부분 객체가 전체 객체에 속하는 관계
     • ‘부분’을 나타내는 객체를 다른 객체와 공유할 수 없다.
   • ‘전체’를 가리키는 클래스 방향에 채워진 마름모로 표시
   • 전체 객체의 라이프타임과 부분 객체의 라이프 타임은 의존적이다.
     • 전체 객체가 없어지면 부분 객체도 없어진다.
   • 예시
     • 생성자에서 필드에 대한 객체를 생성한다.

       public class Computer {
        private MainBoard mb;
        private CPU c;
        // 생성자
        public Computer() {
        this.mb = new MainBoard();
        this.c = new CPU();
        }
       }
       

4. 의존 관계

• 일반적으로 한 클래스가 다른 클래스를 사용하는 경우
  1. 클래스의 속성(“멤버 변수”)에서 참조할 때
  2. 연산의 “인자”(참조값)로 사용될 때
  3. 메서드 내부의 “지역 객체”로 참조될 때
  • 1번: 연관 관계 / 2,3번: 의존 관계
• 연관 관계와 의존 관계의 차이
• 
  • 연관 관계
    • 오랜 시간 동안 같이할 객체와의 관계
    • 예를 들어, 자동차(Car)와 소유한 사람(Person)의 관계

      public class Person {
        // 클래스의 속성("멤버 변수")에서 참조
        private Car owns;
        // getter, setter
        public void setCar(Car car) {
          this.owns = car;
        }
        public Car getCar() {
          return this.owns;
        }
      }
      

  • 의존 관계
    • 짧은 시간 동안 이용하는 관계
    • UML에서는 점선으로 나타낸다.
    • 예를 들어, 자동차(Car)와 주유기(GasPump)의 관계

      public class Car {
        ...
        // 연산의 "인자"(참조값)로 사용
        public void fillGas(GasPump p) {
          p.getGas(amount);
        }
      }
      

5. 인터페이스와 실체화 관계

• 인터페이스란
  • 책임이다.
  • 어떤 객체의 책임이란 객체가 해야 하는 일 또는 객체가 할 수 있는 일
  • 즉, 객체가 외부에 제공하는 서비스나 기능은 객체가 수행하는 책임으로 본다.
  • 어떤 공통되는 능력이 있는 것들을 대표하는 관점
• UML에서의 인터페이스 표현
  • 인터페이스: 클래스에 사용하는 사각형을 그대로 사용하고 인터페이스 이름 위에 스테레오 타입으로 interface 표시(«interface»)
  • 인터페이스 관계: 빈 삼각형과 점선을 사용
  • 
• 객체지향 개념에서는 실체화 관계를 “can do this” 관계 라고 한다.
  • 일반화 관계(상속 관계): “is a kind of” 관계

• JAVA 객체지향 디자인 패턴, 한빛미디어