El diagrama de clases es una vista estática en la modelación UML, utilizada para describir clases, interfaces, colaboraciones y sus relaciones, mostrando la estructura estática de estos conceptos en el sistema. Es ampliamente utilizado en las etapas de análisis y diseño de sistemas en ingeniería de software.
El diagrama de clases es un componente principal del modelado orientado a objetos y también define la base para otros diagramas UML. Sobre la base del diagrama de clases, se pueden dibujar diagramas de estados, diagramas de colaboración, diagramas de componentes y diagramas de despliegue, entre otros.
El diagrama de clases es principalmente un modelo estático utilizado para mostrar la estructura estática y las relaciones entre clases e interfaces en el sistema. Una vez que el diseñador de software ha creado el diagrama de clases, los programadores pueden implementar en código el contenido incluido en el diagrama de clases.
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El diagrama de clases se compone principalmente de clases, interfaces y varias relaciones, que incluyen principalmente relaciones de generalización, dependencia, asociación e implementación.
Una clase generalmente se compone de un nombre, atributos y operaciones. Además, la composición de una clase también incluye responsabilidades, restricciones y comentarios.
En el diagrama de clases, una clase se representa con un rectángulo dividido en tres capas: la primera capa es el nombre de la clase, la segunda capa son los atributos de la clase y la tercera capa son las operaciones de la clase.
El nombre de la clase debe ser un sustantivo y debe reflejar de manera precisa y clara el concepto en el dominio del problema. Según la convención UML, la primera letra de cada palabra en el nombre de la clase debe estar en mayúsculas, y las clases concretas se representan con letra normal, mientras que las clases abstractas se representan con letra cursiva.
La interfaz también se representa con un rectángulo en el diagrama de clases, pero a diferencia de las clases, la primera capa de la interfaz se representa con el estereotipo <<interface>>, seguido del nombre de la interfaz, y la segunda capa son los métodos de la interfaz.
Existen ciertas relaciones entre clases y clases, clases e interfaces, e interfaces e interfaces. En el diagrama de clases UML, generalmente hay líneas que indican las relaciones entre ellas. Hay seis tipos de relaciones: implementación, generalización, asociación, dependencia, agregación y composición.
1. El modelo establecido por el diagrama de clases describe una situación general, mientras que el modelo establecido por el diagrama de objetos describe una situación específica.
2. El diagrama de clases puede describir completamente la estructura de objetos del sistema, mientras que el diagrama de objetos no puede.
3. Una clase en el diagrama de clases puede corresponder a múltiples objetos en el diagrama de objetos.
Una clase generalmente está compuesta por un nombre, atributos y operaciones, representada en un marco rectangular dividido en tres niveles: el primer nivel es el nombre de la clase, el segundo son los atributos de la clase y el tercero son las operaciones de la clase.
Sin embargo, en la práctica, existen tres formas de representación: "nombre de la clase", "nombre de la clase" + "atributos de la clase", y "nombre de la clase" + "operaciones de la clase".
El nombre de una clase debe ser un sustantivo, cada palabra debe comenzar con mayúscula, y se usa letra normal para representar clases instanciables y letra cursiva para representar clases abstractas.
La sintaxis de definición de atributos de clase es: [visibilidad] nombre del atributo [:tipo de dato] [=valor inicial] [{cadena de atributos}]
Donde el contenido entre [] es opcional.
La restricción de una clase especifica una o más reglas que la clase debe cumplir; en UML, las restricciones se representan mediante texto encerrado entre llaves.
Relación de implementación: Se representa con un triángulo hueco + línea discontinua, desde la clase que implementa hacia la clase interfaz.
Relación de generalización: Se representa con un triángulo hueco + línea continua, desde la subclase hacia la superclase.
Relación de asociación: Se representa con una flecha de línea continua, desde la clase que referencia hacia la clase referenciada.
Relación de agregación: Se representa con un rombo hueco + línea continua, desde la clase parte hacia la clase todo.
Relación de composición: Se representa con un rombo sólido + línea continua, desde la clase parte hacia la clase todo.
Relación de dependencia: Se representa con una flecha de línea discontinua, desde la clase que referencia hacia la clase de la que depende.
Un diagrama de clases no es completamente independiente; debe abstraer entidades, clases de control y clases de frontera del diagrama de casos de uso, manteniendo coherencia semántica con el diagrama de casos de uso, el diagrama de actividades, el diagrama de secuencia, etc.
Una clase debe mantener una única responsabilidad; se pueden dividir clases grandes y distribuir responsabilidades de manera razonable entre múltiples clases, evitando alta acoplamiento, clarificando límites y cumpliendo con los principios de diseño orientado a objetos.