UML-Diagramme | Was sie sind, Arten, Verwendungszwecke und wie man sie herstellt

UML ist eine Möglichkeit, ein Softwareprogramm mithilfe einer Sammlung von Diagrammen zu visualisieren. Die Notation wurde aus der Arbeit von Grady Booch, James Rumbaugh, Ivar Jacobson und Rational Software Corporation für den Einsatz im objektorientierten Design entwickelt.

Seitdem wurde das Angebot jedoch ausgeweitet und deckt eine größere Vielfalt an Software-Engineering-Projekten ab. Heute akzeptiert die Object Management Group (OMG) UML als Standard für die Modellierung der Softwareentwicklung.

Was bedeutet UML?

UML bedeutet Einheitliche Modellierungssprache (Einheitliche Modellierungssprache). UML 2.0 hat dazu beigetragen, die ursprüngliche UML-Spezifikation zu erweitern, um einen breiteren Teil der Softwareentwicklungsbemühungen abzudecken, einschließlich agiler Praktiken.

• Verbesserte Integration zwischen Strukturmodellen wie Klassendiagrammen und Verhaltensmodellen wie Aktivitätsdiagrammen.
• Hinzugefügt die Fähigkeit, eine Hierarchie zu definieren und ein Softwaresystem in Komponenten und Unterkomponenten zerlegen.
• Die ursprüngliche UML spezifizierte neun Diagramme; UML 2.x erhöht diese Zahl auf 13. Die vier neuen Diagramme heißen: Kommunikationsdiagramm, zusammengesetztes Strukturdiagramm, Interaktionsübersichtsdiagramm und Zeitdiagramm. Außerdem wurden Zustandsdiagramme in Zustandsmaschinendiagramme, auch Zustandsdiagramme genannt, umbenannt.

Was ist ein UML-Layoutdiagramm?

Die Unified Modeling Language (UML) kann Ihnen auf verschiedene Weise bei der Modellierung von Systemen helfen. Eine der beliebtesten Arten von UML ist das Layoutdiagramm. Klassendiagramme sind bei Softwareentwicklern zur Dokumentation der Softwarearchitektur beliebt und eine Art Strukturdiagramm, da sie beschreiben, was in dem zu modellierenden System vorhanden sein muss.

UML wurde als standardisiertes Modell zur Beschreibung eines Ansatzes für Programmierung objektorientiert. Da Klassen die Bausteine ​​von Objekten sind, sind Klassendiagramme die Bausteine ​​von UML. Die verschiedenen Komponenten eines Klassendiagramms können die tatsächlich programmierten Klassen, die Hauptobjekte oder die Interaktionen zwischen Klassen und Objekten darstellen.

Arten von UML-Diagrammen

Aktuelle UML-Standards erfordern 13 verschiedene Arten von Diagrammen: Klasse, Aktivität, Objekt, Anwendungsfall, Sequenz, Paket, Zustand, Komponente, Kommunikation, zusammengesetzte Struktur, Interaktionsübersicht, Timing und Bereitstellung.

Diese Diagramme sind in zwei verschiedene Gruppen unterteilt: Strukturdiagramme und Verhaltens- oder Interaktionsdiagramme.

Klassendiagramm

Klassendiagramme sind das Rückgrat fast aller objektorientierten Methoden, einschließlich UML. Sie beschreiben die statische Struktur eines Systems.

Paketdiagramm

Paketdiagramme sind eine Teilmenge von Klassendiagrammen, Entwickler behandeln sie jedoch manchmal als separate Technik. Paketdiagramme organisieren die Elemente eines Systems in zusammengehörige Gruppen, um Abhängigkeiten zwischen Paketen zu minimieren.

Objektdiagramm

Objektdiagramme beschreiben die statische Struktur eines Systems zu einem bestimmten Zeitpunkt. Sie können verwendet werden, um die Genauigkeit von Klassendiagrammen zu testen.

Zusammengesetztes Strukturdiagramm

Zusammengesetzte Strukturdiagramme zeigen den internen Teil einer Klasse.

Anwendungsfalldiagramm

Anwendungsfalldiagramme modellieren die Funktionalität eines Systems anhand von Akteuren und Anwendungsfällen.

Aktivitätsdiagramm

Aktivitätsdiagramme veranschaulichen die dynamische Natur eines Systems, indem sie den Kontrollfluss von einer Aktivität zur anderen modellieren. Eine Aktivität stellt eine Operation an einer Klasse des Systems dar, die zu einer Änderung des Systemzustands führt. Typischerweise werden Aktivitätsdiagramme zur Modellierung von Arbeitsabläufen oder Geschäftsprozessen und internen Abläufen verwendet.

Sequenzdiagramm

Sequenzdiagramme beschreiben Interaktionen zwischen Klassen im Sinne eines Nachrichtenaustauschs im Zeitverlauf.

Interaktionsübersichtsdiagramm

Interaktionsübersichtsdiagramme sind eine Kombination aus Aktivitäts- und Sequenzdiagrammen. Sie modellieren eine Abfolge von Aktionen und ermöglichen es Ihnen, komplexere Interaktionen in überschaubare Ereignisse zu zerlegen. Sie sollten in Interaktionsübersichtsdiagrammen dieselbe Notation verwenden, die Sie in einem Aktivitätsdiagramm sehen würden.

Zeitdiagramm

Ein Zeitdiagramm ist eine Art UML-Verhaltens- oder Interaktionsdiagramm, das sich auf Prozesse konzentriert, die über einen bestimmten Zeitraum stattfinden. Sie sind eine spezielle Instanz eines Sequenzdiagramms, mit der Ausnahme, dass sie die zeit nimmt von links nach rechts zu, anstatt von oben nach unten.

Kommunikationsdiagramm

Kommunikationsdiagramme modellieren die Interaktionen zwischen Objekten nacheinander. Sie beschreiben sowohl die statische Struktur als auch das dynamische Verhalten eines Systems. In vielerlei Hinsicht ist ein Kommunikationsdiagramm eine vereinfachte Version eines in UML 2.0 eingeführten Kollaborationsdiagramms.

Zustandsdiagramm

Zustandsdiagramme, heute Zustandsdiagramme genannt, beschreiben das dynamische Verhalten eines Systems als Reaktion auf äußere Reize. Zustandsdiagramme eignen sich besonders zur Modellierung reaktiver Objekte, deren Zustände durch bestimmte Ereignisse ausgelöst werden.

Komponentendiagramm

Komponentendiagramme beschreiben die Organisation der physischen Komponenten von Software, einschließlich Quellcode, Laufzeitcode (Binärcode) und ausführbaren Dateien.

Bereitstellungsdiagramm

Bereitstellungsdiagramme stellen die physischen Ressourcen eines Systems dar, einschließlich Knoten, Komponenten und Verbindungen.

Vorteile von Diagrammen

UML-Diagramme bieten jeder Organisation eine Reihe von Vorteilen. Verwenden Sie diese Art von Diagrammen, um:

• Veranschaulichen Sie Datenmodelle für Informationssysteme, egal wie einfach oder komplex.
• Verstehen Sie die Schemaübersicht einer Anwendung besser.
• Drücken Sie alle spezifischen Anforderungen an ein System visuell aus und verbreiten Sie diese Informationen im gesamten Unternehmen.
• Erstellen Sie detaillierte Grafiken, die jeden spezifischen Code hervorheben, der im beschriebenen Framework programmiert und implementiert werden muss.
• Stellen Sie eine von der Implementierung unabhängige Beschreibung der in einem System verwendeten Typen bereit, die dann zwischen seinen Komponenten weitergegeben werden.

Grundbestandteile eines Diagramms

Das Standard-UML-Diagramm besteht aus drei Abschnitten:

• Oberer Abschnitt: enthält den Namen der Klasse. Dieser Abschnitt ist immer erforderlich, unabhängig davon, ob es sich um den Klassifikator oder ein Objekt handelt.
• Mittelteil: enthält die Attribute. Verwenden Sie diesen Abschnitt, um die Qualitäten zu beschreiben. Dies ist nur bei der Beschreibung einer bestimmten Instanz erforderlich.
• Unterer Abschnitt: umfasst Operationen (Methoden). Bei der Anzeige im Listenformat belegt jeder Vorgang eine eigene Zeile. Operationen beschreiben, wie Daten interagieren.

Modifikatoren für den Mitgliederzugriff

Alle Klassen haben je nach Zugriffsmodifikator (Sichtbarkeit) unterschiedliche Zugriffsebenen. Hier sind die Zugriffsebenen mit ihren Symbole entsprechend:

• Öffentlich (+)
• Privat (-)
• Geschützt (#)
• Paket (~)
• Abgeleitet (/)
• Statisch (unterstrichen)

Mitgliedsbereiche

Es gibt zwei Bereiche für Mitglieder: Klassifizierer und Instanzen.

Klassifizierer sind statische Mitglieder, während Instanzen die spezifischen Instanzen der Klasse sind. Wenn Sie mit der grundlegenden OO-Theorie vertraut sind, ist dies nichts bahnbrechendes.

Zusätzliche Klassendiagrammkomponenten

Je nach Kontext kann ein Diagramm die Hauptobjekte, die Interaktionen in der Anwendung oder die zu programmierenden Klassen darstellen. Zur Beantwortung der Frage „Was ist ein UML-Diagramm?“ Sie müssen zunächst seine grundlegende Zusammensetzung verstehen.

• Klassen: eine Vorlage zum Erstellen von Objekten und zum Implementieren von Verhalten in einem System. In UML stellt eine Klasse ein Objekt oder eine Reihe von Objekten dar, die eine gemeinsame Struktur und ein gemeinsames Verhalten aufweisen. Sie werden durch ein Rechteck dargestellt, das Zeilen mit dem Klassennamen, seinen Attributen und seinen Operationen enthält. Wenn Sie eine Klasse in einem Klassendiagramm zeichnen, müssen Sie nur die oberste Zeile ausfüllen; Die anderen sind optional, wenn Sie weitere Details angeben möchten.
  • Name: die erste Zeile in einem Klassenformular.
  • Attribute: die zweite Reihe in Klassenform. Jedes Attribut der Klasse wird in einer separaten Zeile angezeigt.
  • Methoden: Methoden, auch Operationen genannt, werden im Listenformat angezeigt, wobei jede Operation in einer eigenen Zeile steht.
• Signale: Symbole, die unidirektionale asynchrone Kommunikation zwischen aktiven Objekten darstellen.
• Art der Daten: Klassifikatoren, die Datenwerte definieren. Datentypen können sowohl primitive Typen als auch Aufzählungen modellieren.
• Pakete: Möglichkeiten, verwandte Klassifikatoren in einem Diagramm zu organisieren. Sie werden durch eine große Rechteckform mit Laschen symbolisiert.
• Schnittstellen: eine Sammlung von Operationssignaturen und/oder Attributdefinitionen, die einen zusammenhängenden Satz von Verhaltensweisen definieren. Schnittstellen ähneln Klassen, außer dass eine Klasse eine Instanz ihres Typs haben kann und eine Schnittstelle mindestens eine Klasse haben muss, um sie zu implementieren.
• Aufzählungen: Darstellungen benutzerdefinierter Datentypen. Eine Aufzählung umfasst Gruppen von Bezeichnern, die Werte in der Aufzählung darstellen.
• Objekte: Instanzen einer oder mehrerer Klassen. Objekte können einem Diagramm hinzugefügt werden, um konkrete oder prototypische Instanzen darzustellen.
• Artefakte: Modellelemente, die die konkreten Entitäten in einem Softwaresystem darstellen, wie Dokumente, Datenbanken, ausführbare Dateien, Softwarekomponenten usw.

Wechselwirkungen: Der Begriff „Interaktionen“ bezieht sich auf die verschiedenen Beziehungen und Verknüpfungen, die in Klassen- und Objektdiagrammen bestehen können. Zu den häufigsten Interaktionen gehören:

• Vererbung: Der Prozess, durch den eine untergeordnete oder untergeordnete Klasse die Funktionalität einer übergeordneten oder übergeordneten Klasse erhält, wird auch als Generalisierung bezeichnet. Es wird durch eine gerade Linie symbolisiert, die mit einer geschlossenen Pfeilspitze verbunden ist, die in Richtung der Oberklasse zeigt.
• Zweiseitige Assoziation: die Standardbeziehung zwischen zwei Klassen. Beide Klassen kennen sich und haben Beziehungen zueinander. Diese Assoziation wird durch eine gerade Linie zwischen zwei Klassen dargestellt.
• Einwegassoziation: eine etwas seltenere Beziehung zwischen zwei Klassen. Eine Klasse ist sich der anderen bewusst und interagiert mit ihr. Die Einwegassoziation wird durch eine gerade Verbindungslinie modelliert, die mit einer offenen Pfeilspitze von der wissenden Klasse zur bekannten Klasse zeigt.

So erstellen Sie ein UML-Diagramm

Das Erstellen eines Klassendiagramms von Grund auf ist überraschend einfach, insbesondere wenn Sie es verwenden Lucidchart. Folgen Sie einfach diesen Schritten:

• Öffnen Sie ein leeres Dokument oder beginnen Sie mit einer Vorlage.
• Aktiviert die UML-Formularbibliothek. Klicken Sie auf der linken Seite des Lucidchart-Editors auf „Formen“. Sobald Sie sich im Shape Library Manager befinden, aktivieren Sie „UML“ und klicken Sie auf „Speichern“.
• Wählen Sie aus den neu hinzugefügten Bibliotheken die gewünschte Form aus und ziehen Sie sie aus der Toolbox auf die Leinwand.
• Modellieren Sie den Prozessablauf, indem Sie Linien zwischen Formen zeichnen und gleichzeitig Text hinzufügen.

Letzte Worte

Die UML-Diagramme Sie bilden die Struktur eines bestimmten Systems klar ab, indem sie die Klassen, Attribute, Operationen und Beziehungen zwischen Objekten modellieren. Mit der Verwendung bestimmter UML-Diagrammsoftware ist die Erstellung dieser Diagramme nicht so entmutigend, wie es scheint.