3.3    Natürlich modellieren mit der UML (Unified Modeling Language) * 

Für die Darstellung einer Klasse lässt sich Programmcode verwenden, also eine Textform, oder aber eine grafische Notation. Eine dieser grafischen Beschreibungsformen ist die UML. Grafische Abbildungen sind für Menschen deutlich besser zu verstehen und erhöhen die Übersicht.

Im ersten Abschnitt eines UML-Diagramms lassen sich die Attribute ablesen, im zweiten die Operationen. Das + vor den Eigenschaften (siehe Abbildung 3.1) zeigt an, dass sie öffentlich sind und jeder sie nutzen kann. Die Typangabe ist gegenüber Java umgekehrt: Zuerst kommt der Name der Variablen, dann der Typ bzw. bei Methoden der Typ des Rückgabewerts. Andere Programmiersprachen wie TypeScript oder Kotlin nutzen auch diese »umgedrehte« Typangabe im Code.

Abbildung 3.1     Die Klasse »java.awt.Point« in der UML-Darstellung

3.3.1    Wichtige Diagrammtypen der UML * 

Die UML definiert diverse Diagrammtypen, die unterschiedliche Sichten auf die Software beschreiben können. Für die einzelnen Phasen im Softwareentwurf sind jeweils andere Diagramme wichtig. Wir wollen kurz vier Diagramme und ihr Einsatzgebiet besprechen.

Anwendungsfalldiagramm

Ein Anwendungsfalldiagramm (Use-Cases-Diagramm) entsteht meist während der Anforderungsphase und beschreibt die Geschäftsprozesse, indem es die Interaktion von Personen – oder von bereits existierenden Programmen – mit dem System darstellt. Die handelnden Personen oder aktiven Systeme werden Aktoren genannt und sind im Diagramm als kleine (geschlechtslose) Männchen angedeutet. Anwendungsfälle (Use Cases) beschreiben dann eine Interaktion mit dem System.

Klassendiagramm

Für die statische Ansicht eines Programmentwurfs ist das Klassendiagramm einer der wichtigsten Diagrammtypen. Ein Klassendiagramm stellt zum einen die Elemente der Klasse dar, also die Attribute und Operationen, und zum anderen die Beziehungen der Klassen untereinander. Klassendiagramme werden in diesem Buch häufiger eingesetzt, um insbesondere die Assoziation und Vererbung zu anderen Klassen zu zeigen. Klassen werden in einem solchen Diagramm als Rechteck dargestellt, und die Beziehungen zwischen den Klassen werden durch Linien angedeutet.

Objektdiagramm

Ein Klassendiagramm und ein Objektdiagramm sind sich auf den ersten Blick sehr ähnlich. Der wesentliche Unterschied besteht darin, dass ein Objektdiagramm die Belegung der Attribute, also den Objektzustand, visualisiert. Dazu werden sogenannte Ausprägungsspezifikationen verwendet. Mit eingeschlossen sind die Beziehungen, die das Objekt zur Laufzeit mit anderen Objekten hält. Beschreibt zum Beispiel ein Klassendiagramm eine Person, so ist nur ein Rechteck im Diagramm. Hat diese Person zur Laufzeit Freunde (gibt es also Assoziationen zu anderen Personen-Objekten), so können sehr viele Personen in einem Objektdiagramm verbunden sein, während ein Klassendiagramm diese Ausprägung nicht darstellen kann.

Sequenzdiagramm

Das Sequenzdiagramm stellt das dynamische Verhalten von Objekten dar. So zeigt es an, in welcher Reihenfolge Operationen aufgerufen und wann neue Objekte erzeugt werden. Die einzelnen Objekte bekommen eine vertikale Lebenslinie, und horizontale Linien zwischen den Lebenslinien der Objekte beschreiben die Operationen oder Objekterzeugungen. Das Diagramm liest sich somit von oben nach unten.

Da das Klassendiagramm und das Objektdiagramm eher die Struktur einer Software beschreiben, heißen die Modelle auch Strukturdiagramme (neben Paketdiagrammen, Komponentendiagrammen, Kompositionsstrukturdiagrammen und Verteilungsdiagrammen). Ein Anwendungsfalldiagramm und ein Sequenzdiagramm zeigen eher das dynamische Verhalten und werden Verhaltensdiagramme genannt. Weitere Verhaltensdiagramme sind das Zustandsdiagramm, das Aktivitätsdiagramm, das Interaktionsübersichtsdiagramm, das Kommunikationsdiagramm und das Zeitverlaufsdiagramm. In der UML ist es aber wichtig, die zentralen Aussagen des Systems in einem Diagramm festzuhalten, sodass sich problemlos Diagrammtypen mischen lassen.

In diesem Buch kommen fast nur Klassendiagramme vor.