최근에 시작한 프로젝트가 설계 단계에 들어갔다.
먼저 팀원들과 서비스 주제와 도메인을 설정하고 도메인별 use case를 작성하였다.
이를 바탕으로 본격적인 설계를 시작했고, 객체 설계를 위해 클래스 다이어그램을 그리기로 했다.
클래스 다이어그램에 대해 잘 몰랐던 나는 이번 기회에 어떻게 작성하는 것인지 찾아보았고,
내가 찾아본 내용들을 정리해보려 한다.
🗂 UML
UML(Unified Modeling Language)은 통합 모델링 언어로, 소프트웨어 개념들을 다이어그램으로 표현하기 위해 사용하는 시각적인 표기법이다.
UML은 설계 논의 및 의사소통을 위해 작성하기도 하고, 전체 시스템의 구조 및 클래스의 의존성을 파악하기 위해 사용하기도 한다.
UML 다이어그램의 종류에는 정적 다이어그램, 동적 다이어그램, 물리적 다이어그램이 있다.
- 정적 다이어그램 : 클래스, 객체, 데이터 구조와 이것들의 관계를 그림으로 표현하여 소프트웨어 요소에서 변하지 않는 논리적 구조를 보여준다.
- 동적 다이어그램 : 실행 흐름을 그리거나 상태가 어떻게 변하는지 그림으로 표현하여 소프트웨어 실행 도중에 어떻게 변하는지 보여준다.
- 물리적 다이어그램 : 소스 파일, 라이브러리, 데이터 파일 등의 물리적인 요소들과 이것들의 관계를 그림으로 표현해서 소프트웨어 요소에서 변하지 않는 물리적 구조를 보여준다.
이번 글에서는 정적 다이어그램 중 하나인 클래스 다이어그램에 대해 알아볼 것이다.
다이어그램의 종류에 대한 자세한 내용은 따로 정리할 예정이다.
🧱 클래스 다이어그램
클래스 다이어그램은 정적 다이어그램으로, 시스템을 구성하는 클래스들 간의 관계를 표현하는 다이어그램이다.
draw.io 에서 클래스 다이어그램을 작성할 수 있다.
아주 간단한 클래스 다이어그램의 모습이다.
그림에서 볼 수 있듯이 클래스 다이어그램은 클래스 간의 의존 관계를 보여준다.
이 다이어그램으로 클래스들 사이의 관계를 어떻게 표현하는지 알아보자.
1️⃣ 클래스의 표현
클래스는 3칸으로 표현할 수 있다.
제일 윗 부분에는 클래스의 이름을 작성하고, 중간 부분에는 클래스의 속성(클래스의 변수)을 작성한다.
그리고 맨 마지막 칸에는 클래스의 행위(클래스의 메서드)를 작성하면 된다.
각 항목 앞에 붙는 +, -와 같은 기호는 접근제어자를 나타내며 항목 뒤에는 인자의 타입과 함수의 반환형을 나타낸다.
접근제어자
+ : public
- : private
# : protected
분석 단계의 클래스에서는 접근제어자를 빼고 사용할 수도 있다.
2️⃣ 클래스 간의 관계 표현
출처 : http://www.nextree.co.kr/p6753/
일반화 관계(Generalization)
일반화 관계는 상속 관계(IS-A 관계)를 표현한다.
실선에 빈 화살표로 표시한다.
이 다이어그램을 코드로 표현하면 다음과 같다.
public class Person {
private String name;
private int age;
private String address;
public void eat() {
//...
}
public void sleep() {
//...
}
}
class Student extends Person {
private Long studentId;
private String major;
public void study() {
//...
}
}실체화 단계(Realization)
실체화 단계는 인터페이스의 스펙만 있는 메서드를 오버라이딩 하여 실제 기능으로 구현하는 것을 말한다.
점선과 빈 화살표로 표시한다.
인터페이스를 나타낼 때는 클래스처럼 표기하고 인터페이스 이름 위에 <<interface>>를 추가하면 된다.
위 다이어그램을 코드로 표현하면 다음과 같다.
public interface ToDo {
void eat();
void sleep();
}
public class Person implements ToDo {
//...
public void eat() {
System.out.println("밥 먹기");
}
public void sleep() {
System.out.println("잠 자기");
}
}의존 관계(Dependency)
의존 관계는 어떤 클래스가 다른 클래스를 참조하는 것을 말한다.
점선과 화살표로 표현한다.
참조의 형태는 메서드 내에서 대상 클래스의 객체 생성, 객체 사용, 메서드 호출, 객체 리턴, 매개변수로 해당 객체를 받는 것 등을 말한다.
의존 관계의 목적 또는 형태가 중요할 경우 위와 같이 스테레오 타입(<< >>)으로 어떠한 목적의 Dependency인지 의미를 명시할 수 있다.
public class Car {
private String carNumber;
private String model;
public void move() {
//...
}
}
public class Person {
//...
public void drive(Car car) {
System.out.println("신나는 드라이브");
car.move();
}
}해당 객체의 참조를 계속 유지하지 않고, 메서드의 호출이 끝나면 사용한 클래스와의 관계가 마무리된다.
연관 관계 & 직접 연관 관계(Association & Direct Association)
클래스 다이어그램에서 연관 관계는 다른 객체의 참조를 가지는 필드를 의미한다.
연관 관계와 직접 연관 관계의 차이는 방향성의 유무이다.
직접 연관 관계는 방향성을 갖는데, 방향성으로 참조 하는 쪽과 참조 당하는 쪽을 구분한다.
연관 관계는 실선으로 표현하고, 직접 연관 관계는 화살표로 표현한다.
학생과 과목의 관계를 연관 관계로 표현한 것이다.
실선 위에 0..* 은 Multiplicity를 나타내는데, 이는 대상 클래스의 가질 수 있는 인스턴스 개수 범위를 의미한다.
점으로 구분하며 앞에 값은 최소값을 의미하고 뒤에 값은 최대값을 의미한다.
연관 관계의 숫자 표현
1 : 1개
0..1 : 0 또는 1개
* : 0 ~ n개
1..* : 1 ~ n개
n..m : n ~ m개
즉, 위의 다이어그램은 학생들은 여러 과목을 수강할 수 있고, 각 과목은 수강 신청한 학생들의 목록을 갖고 있도록 표현한 것이다.
public class Subject {
//...
private List<Student> studentList;
public void addStudent(Student student) {
studentList.add(student);
}
}
public class Student {
//...
private List<Subject> subjectList;
public void addSubject(Subject subject) {
subjectList.add(subject);
}
}
집약 관계 & 합성 관계(Aggregation & Composition)
집약 관계와 합성 관계는 연관 관계의 특수한 경우이다.
이들은 집합 관계로, 전체와 부분의 관계를 명확하게 명시하고자 할 때 사용한다.
집약 관계(Aggregation)
집약 관계는 한 객체가 다른 객체를 포함하는 관계이다.
부분을 나타내는 객체를 다른 객체와 공유할 수 있으며, 전체 객체의 라이프타임과 부분 객체의 라이프타임이 독립적일 때(전체 객체가 메모리에서 사라져도 부분 객체는 사라지지 않을 때) 집약 관계를 이용하여 표현한다.
실선과 비어 있는 마름모로 표현하며, 마름모가 가르키고 있는 객체가 전체 객체이다.
public class Car {
//...
private Engine engine;
private Radio radio;
public Car(Engine engine, Radio radio) {
this.engine = engine;
this.radio = radio;
}
}
class Engine {
//...
}
class Radio {
//...
}합성 관계(Composition)
합성 관계는 부분 객체가 전체 객체에 속하는 관계에 이용한다.
집약 관계와 달리 부분 객체를 다른 객체와 공유할 수 없으며, 부분 객체의 라이프타임이 전체 객체의 라이프타임에 종속적일 때(전체 객체가 메모리에서 사라지면 부분 객체도 사라질 때) 합성 관계로 표현한다.
실선과 내부가 채워져 있는 마름모로 표현하며, 마찬가지로 마름모가 가르키고 있는 객체가 전체 객체이다.
public class Car {
//...
private Engine engine;
private Radio radio;
public Car() {
engine = new Engine();
radio = new Radio();
}
}
class Engine {
//...
}
class Radio {
//...
}집약 관계와 달리 전체 객체의 생성자 내부에서 부분 객체를 생성하여 사용한다.
이로써 전체 객체가 부분 객체의 라이프타임을 관리할 수 있다.
📚참고
https://sungjk.github.io/2019/04/21/uml-for-java-programmers-1.html
https://morm.tistory.com/88
http://www.nextree.co.kr/p6753/
