Отношения и их графическое изображение на диаграмме классов

Кроме внутреннего устройства классов важную роль при разработке проектируемой системы имеют различные отношения между классами, которые также могут быть изображены на диаграмме классов.

На диаграммах отношение наследования или обобщения обозначается сплошной линией с треугольной стрелкой на одном из концов. Стрелка указывает на более общий класс (класс-предок или суперкласс), а ее начало - на более специальный класс (класс-потомок или подкласс).

От одного класса-предка одновременно могут наследовать несколько классов-потомков. В этом случае на диаграмме классов для подобного отношения обобщения указывается несколько линий со стрелками.

В дополнение к простой стрелке обобщения может быть присоединена строка текста, указывающая на специальные свойства этого отношения в форме ограничения. В качестве ограничений могут быть использованы следующие ключевые слова языка UML:

{complete} - означает, что в данном отношении обобщения специфицированы все классы-потомки, и других классов-потомков у данного класса-предка быть не может.

{incomplete} - означает случай, противоположный первому. А именно, предполагается, что на диаграмме указаны не все классы-потомки. В последующем возможно разработчик восполнит их перечень, не изменяя уже построенную диаграмму.

{disjoint} - означает, что классы-потомки не могут содержать объектов, одновременно являющихся экземплярами двух или более классов.

{overlapping} - случай, противоположный предыдущему. А именно, предполагается, что отдельные экземпляры классов-потомков могут принадлежать одновременно нескольким классам.

Ассоциация - семантическое отношение между двумя и более классами, которое специфицирует характер связи между соответствующими экземплярами этих классов.

Отношение ассоциации соответствует наличию произвольного отношения или взаимосвязи между классами. Данное отношение обозначается сплошной линией со стрелкой или без нее и с дополнительными символами, которые характеризуют специальные свойства ассоциации. В качестве дополнительных специальных символов могут использоваться имя ассоциации, символ навигации, а также имена и кратность классов-ролей ассоциации.

Имя ассоциации - необязательный элемент ее обозначения. Однако если оно задано, то записывается с заглавной буквы рядом с линией ассоциации.

Наиболее простой случай - бинарная ассоциация, которая служит для представления произвольного отношения между двумя классами. Частный случай бинарной ассоциации - рефлексивная ассоциация, которая связывает класс с самим собой. Направленная бинарная ассоциация изображается сплошной линией с простой стрелкой на одной из ее концевых точек. Направление этой стрелки указывает на то, какой класс является первым, а какой - вторым.

Тернарная ассоциация связывает отношением три класса. Ассоциация более высокой арности называется n-арной ассоциацией. n-арная ассоциация (n-ary association) - ассоциация между тремя и большим числом классов.

Графически n-арная ассоциация обозначается ромбом, от которого ведут линии к символам классов данной ассоциации. Сам же ромб соединяется с символами классов сплошными линиями. Обычно линии проводятся от вершин ромба или от середины его сторон. Имя n-арной ассоциации записывается рядом с ромбом соответствующей ассоциации. Порядок классов в n-арной ассоциации, на диаграмме не фиксируется.

Кратность относится к концам ассоциации и обозначается в виде интервала целых чисел. Этот интервал записывается рядом с концом соответствующей ассоциации и означает потенциальное число отдельных экземпляров класса, которые могут иметь место, когда остальные экземпляры или объекты классов фиксированы.

Кратность "1" для класса Ученик означает, что каждый ученик может учиться только у одного учителя. Кратность "1..* " для класса Преподаватель означает, что в у него может быть несколько учеников, общее число которых заранее неизвестно и ничем не ограничено. Вместо кратности " 1..* " нельзя записать только символ " * ", поскольку последний означает кратность " 0..* ". Для данного примера это означало бы, что Преподаватель не кого не учит.

Класс может быть присоединен к линии ассоциации пунктирной линией. Это означает, что данный класс обеспечивает поддержку свойств соответствующей n-арной ассоциации, а сама n-арная ассоциация имеет атрибуты, операции и/или ассоциации. Другими словами, такая ассоциация является классом с соответствующим обозначением в виде прямоугольника и самостоятельным элементом языка UML - ассоциативным классом.

Агрегация - специальная форма ассоциации, которая служит для представления отношения типа "часть-целое" между агрегатом (целое) и его составной частью. Отношение агрегации имеет место между несколькими классами в том случае, если один из классов представляет собой сущность, которая включает в себя в качестве составных частей другие сущности. Графически отношение агрегации изображается сплошной линией, один из концов которой представляет собой не закрашенный внутри ромб. Этот ромб указывает на тот класс, который представляет собой "целое" или класс-контейнер. Остальные классы являются его "частями".

Композиция - разновидность отношения агрегации, при которой составные части целого имеют такое же время жизни, что и само целое. Эти части уничтожаются вместе с уничтожением целого.

Отношение композиции - частный случай отношения агрегации. Особенность этой взаимосвязи заключается в том, что части не могут выступать в отрыве от целого, т.е. с уничтожением целого уничтожаются и все его составные части.

Композит (composite) - класс, который связан отношением композиции с одним или большим числом классов.

Графически отношение композиции изображается сплошной линией, один из концов которой представляет собой закрашенный внутри ромб. Этот ромб указывает на тот класс, который представляет собой класс-композит. Остальные классы являются его "частями".

Возможно, самым наглядным примером этого отношения является живая клетка в биологии, в отрыве от которой не могут существовать ее составные части. Другой практический пример - окно графического интерфейса программы, которое может состоять из строки заголовка, полос прокрутки, главного меню, рабочей области и строки состояния. Нетрудно заключить, что подобное окно представляет собой класс, а его составные элементы также являются отдельными классами. Последнее обстоятельство характерно для отношения композиции, поскольку отражает различные способы представления данного отношения.