Die Beherrschung von UML-Klassendiagrammen: Eine Reise für Anfänger mit Visual Paradigm – Von der Konzeption bis zur Umsetzung

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// Elternklasse
abstrakte Klasse Shape {
    geschützt String farbe;
    öffentlich abstrakte double calculateArea();
}

// Kindklassen
class Circle erweitert Shape {
    privater double radius;
    öffentlich double calculateArea() {
        return Math.PI * radius * radius;
    }
}

class Rectangle erweitert Shape {
    privater double breite, höhe;
    öffentlich double calculateArea() {
        return breite * höhe;
    }
}

2. Assoziation

Definition: Assoziationen sind Beziehungen zwischen Klassen in einem UML-Klassendiagramm, dargestellt durch eine durchgezogene Linie zwischen Klassen. Assoziationen werden typischerweise mit einem Verb oder Verbalphrase benannt, das den realen Problembereich widerspiegelt.

Einfache Assoziation

Eigenschaften:

Ein struktureller Link zwischen zwei Gleichrangigen Klassen
Keine Klasse besitzt die andere
Beide Klassen sind sich gegenseitig bewusst
Wird als eine durchgezogene Linie dargestellt, die die beiden Klassen verbindet

Simple Association

Beispiel: Ein Lehrer unterrichtet Schüler. Beide existieren unabhängig voneinander, sind aber über die Lehrbeziehung verbunden.

Kardinalität (Vielfachheit)

Die Kardinalität drückt aus, wie viele Instanzen einer Klasse mit Instanzen einer anderen Klasse in Beziehung stehen:

Cardinality

Häufige Kardinalitäten:

1 – Genau eine
0..1 – Null oder eine (optional)
0..* oder ***** – Null oder mehr (viel)
1..* – Eine oder mehrere
1..5 – Zwischen 1 und 5

Beziehungstypen:

Ein-zu-Eins (1..1) – Eine Instanz steht in Beziehung zu genau einer anderen Instanz
Ein-zu-Viele (1..*) – Eine Instanz steht in Beziehung zu vielen Instanzen
Viele-zu-Viele (..) – Viele Instanzen stehen in Beziehung zu vielen Instanzen

3. Aggregation

Definition: Ein Sonderfall einer Assoziation, die eine „Teil von“ oder „Ganzes-Teil“ Beziehung darstellt, bei der die Teile unabhängig vom Ganzen existieren können.

Wichtige Merkmale:

Stellt eine „Teil von“ Beziehung dar
Klasse2 ist Teil von Klasse1
Viele Instanzen (gekennzeichnet durch *) von Klasse2 können mit Klasse1 assoziiert werden
Objekte haben getrennte Lebensdauern – Teile können ohne das Ganze existieren
Angezeigt als eine durchgezogene Linie mit einer nicht ausgefüllten (hohlen) Raute am aggregierten Ende

Aggregation

Realwelt-Beispiel:

Eine Abteilung hat Professoren
Wenn die Abteilung schließt, existieren die Professoren weiterhin
Professoren können zu anderen Abteilungen wechseln
Dies ist Aggregation (hohle Raute)

Code-Darstellung:

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class Abteilung {
    private List<Professor> professoren;
    // Abteilung kann ohne Professoren existieren
    // Professoren können ohne diese Abteilung existieren
}

4. Komposition

Definition: Eine spezielle Art der Aggregation, bei der Teile werden zerstört, wenn das Ganze zerstört wird. Dies ist eine stärkere Form der Aggregation.

Wichtige Merkmale:

Starkes Eigentum – Teile können ohne das Ganze nicht existieren
Objekte der Klasse2 leben und sterben mit Klasse1
Klasse2 kann nicht allein stehen
Angezeigt als eine durchgezogene Linie mit einer ausgefüllten (schwarzen) Raute am zusammengesetzten Ende

Composition

Realwelt-Beispiel:

Ein Haus hat Räume
Wenn das Haus zerstört wird, werden auch die Räume zerstört
Räume können nicht unabhängig vom Haus existieren
Dies ist Zusammensetzung (ausgefüllte Raute)

Code-Darstellung:

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class House {
    private List<Room> rooms;
    
    public House() {
        this.rooms = new ArrayList<>();
        // Räume werden zusammen mit dem Haus erstellt
        // Räume werden zusammen mit dem Haus zerstört
    }
}

Aggregation im Vergleich zu Zusammensetzung – Kurzübersicht:

Merkmale	Aggregation	Zusammensetzung
Beziehung	„hat-ein“ (schwach)	„besitzt-ein“ (stark)
Lebensdauer	Unabhängig	Abhängig
Diamant	Hohl (◇)	Füllung (◆)
Beispiel	Fachbereich-Professor	Haus-Zimmer

5. Abhängigkeit

Definition: Eine Beziehung, bei der ein Objekt einer Klasse in der Code-Logik einer Methode ein Objekt einer anderen Klasse verwenden könnte, aber das Objekt ist nicht gespeichert in keinem Feld.

Wichtige Merkmale:

Eine spezielle Art der Assoziation (schwächer als Assoziation)
Existiert, wenn Änderungen an einer Klasse können Änderungen an der anderen verursachen (aber nicht umgekehrt)
Klasse1 hängt ab von Klasse2
Temporäre Beziehung – innerhalb eines Methodenbereichs verwendet
Wird dargestellt als eine gestrichelte Linie mit einem offenen Pfeil

Dependency

Abhängigkeitsbeispiel: Person und Buch

Die Person-Klasse könnte eine hatGelesenMethode mit einem Book-Parameter, die true zurückgibt, wenn die Person das Buch gelesen hat (vielleicht durch Überprüfung einer Datenbank).

Dependency

Code-Darstellung:

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class Person {
    private String name;
    
    // Abhängigkeit: Book wird temporär in der Methode verwendet
    // Person speichert Book nicht als Feld
    public boolean hasRead(Book book) {
        // Datenbank prüfen, ob die Person dieses Buch gelesen hat
        return database.checkReadingHistory(this.name, book.getISBN());
    }
}

class Book {
    private String isbn;
    private String title;
}

Wann sollte eine Abhängigkeit verwendet werden:

Wenn eine Klasse eine andere alsParametereiner Methode
Wenn eine Klasse eine andere alslokale Variablein einer Methode
Wenn eine Klassestatische Methoden aufrufteiner anderen Klasse
Die Beziehung istvorübergehendundgerichtet

6. Realisierung

Definition:Eine Beziehung zwischen derBauplan-Klasse (Schnittstelle) und derObjekt, das die jeweiligen Implementierungsdetails enthält. Das Objekt wird gesagt, dass esrealisiertdie Bauplan-Klasse.

Wichtiger Begriff: Dies ist die Beziehung zwischen einem Schnittstelle und der implementierenden Klasse.

Realitätsnahes Beispiel:
Die Eigentümer Schnittstelle könnte Methoden zur Beschaffung von Eigentum und zur Abwicklung von Eigentum festlegen. Die Klassen Person und Gesellschaft müssen diese Methoden implementieren, möglicherweise auf sehr unterschiedliche Weise.

Realization

Code-Darstellung:

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// Schnittstelle (Bauplan)
interface Eigentuemer {
    void erwerbeEigentum(Eigentum p);
    void verkaufeEigentum(Eigentum p);
}

// Implementierung 1
class Person implementiert Eigentuemer {
    public void erwerbeEigentum(Eigentum p) {
        // Person-spezifische Implementierung
        unterschreibeUrkunde(p);
    }
    
    public void verkaufeEigentum(Eigentum p) {
        // Person-spezifische Implementierung
        uebertrageEigentum(p);
    }
}

// Implementierung 2
class Gesellschaft implementiert Eigentuemer {
    public void erwerbeEigentum(Eigentum p) {
        // Gesellschaft-spezifische Implementierung
        vorstandsgenehmigung(p);
        fuehreUnternehmensurkundeDurch(p);
    }
    
    public void verkaufeEigentum(Eigentum p) {
        // Gesellschaft-spezifische Implementierung
        aktionaersstimme(p);
        unternehmensweiteUebertragung(p);
    }
}