Атрибуты (attribute) и операции (operation) в UML-диаграммах

UML - Unified Modeling Language

Unified Modeling Language, сокращённо UML, применяется на различных этапах разработки программного обеспечения (ПО). UML переводится как унифицированный язык моделирования.

Если посмотреть спецификацию UML, то можно заметить некоторую её избыточность. Сама спецификация занимает около 900 страниц формата А4. К счастью, для чтения UML-диаграмм нужно знать только условные обозначения, применяемые в UML.

В UML программы представляются диаграммами. В UML диаграммах представляется общая архитектура программы или какие-то её особенности. Это значит, что в UML-диаграммах создаётся только модель будущей программы. Язык UML является довольно высоким уровнем абстракции, поэтому программы, написанные на UML, впоследствии можно реализовать на любом языке, в котором есть достаточно возможностей объектно-ориентированного программирования.

Unified Modeling Language может использоваться на различных этапах разработки ПО: как во время проектирования ПО, так и во время кодирования на конкретном языке. Так как UML представлен диаграммами, то этот язык используется не только программистами, но и, например, менеджерами в компаниях, разрабатывающих ПО (но при этом нужно знать некоторые концепции ООП).

Теперь давайте уйдём от скучных определений и подумаем, а для чего нам, простым программистам, нужен этот самый UML? Представим такую ситуацию: у нас есть три класса, каждый по 300 строк кода. Между классами определены сложные связи. Уследить за кодом в данной ситуации довольно сложно. А вот если эти классы представить UML-диаграммой, то все классы и связи между ними будут видны на одной небольшой картинке (диаграмме).

Если посмотреть на спецификацию Unified Modeling Language, то может показаться, что язык очень сложный. На самом деле читать UML-диаграммы довольно легко. Главное разобраться с условными обозначениями.

И последнее замечание прежде чем мы начнём: uml довольно новый язык, был создан в середине 90-х годов (1994-1996). На данный момент есть спецификация uml 2.2. Именно версию 2 мы будем рассматривать. Отличия между uml 1 и uml 2 нам не важны.

Диаграммы классов UML (Class diagram)

В UML можно создавать несколько типов диаграмм. В большинстве случаев мы будем пользоваться диаграммами классов (Class diagram). В данном типе диаграмм показывается взаимодействие классов программы.

Элементы диаграмм UML

Диаграммы UML состоят из элементов. Элементы представляются прямоугольниками, в которых пишется имя элемента. Например, изобразим в UML-диаграмме какой-нибудь класс (для примера я взял, написанный нами ранее, класс Camera):

Комментарии в UML

Для комментариев в UML используется прямоугольник с "загнутым" правым верхним уголком. Пунктирной линией показывается, какому элементу принадлежит комментарий:

Атрибуты (attribute) и операции (operation) в UML-диаграммах

Если в C++ переменная, принадлежащая классу, называется полем класса или переменной-членом, то в UML такая переменная называется атрибутом. Также и с функцией/методом класса - в UML это операция.

Для атрибутов и операций в элементах отводится отдельный блок. Каждый блок разделяется горизонтальной чертой. Например, для класса Camera элемент с атрибутами и операциями будет выглядеть вот так:

Тип атрибута (как и тип аргумента операции) задаётся через двоеточие:

Здесь можно увидеть все достоинства UML. В Unified Modeling Language необязательно расписывать все детали классов. Это будет сделано при написании кода на конкретном языке (в нашем случае - C++). В UML-диаграмме можно опускать ненужные детали. Например, в диаграмму элемента можно добавить только те операции/атрибуты, которые важны для данной диаграммы, неважные особенности класса в UML можно опускать.

Видимость атрибутов и операций в UML: +, -, # (спецификаторы доступа)

Спецификатора доступа языка C++ (public, private, protected) в UML отображаются символами + (public), - (private), # (protected), которые ставятся перед именем атрибута/операции. Также возможен вариант с ключевыми словами public, private, protected. На картинке ниже показаны оба варианта:

Напомню значение спецификаторов доступа: public - поля/методы класса видны снаружи класса. Т.е. к ним могут получать доступ объекты класса. private - поля/методы класса видны только внутри определения класса. protected - поля/методы класса видны в определении самого класса и в определениях производных классов.

Отношения между классами в ООП (UML, С++)

В программах между классами существуют различные виды взаимодействия (или связи): один класс может быть производным другого, третий может содержать объект четвёртого в виде поля. Для различных видов взаимодействия в UML есть специальные умные названия.