統一モデリング言語 (UML) ダイアグラム - TECHCODEVIEW.COM

統一モデリング言語 (UML) は汎用モデリング言語です。 UML の主な目的は、次の標準的な方法を定義することです。 視覚化する システムが設計された方法。これは、エンジニアリングの他の分野で使用される青写真に非常に似ています。 UML は プログラミング言語ではありません 、それはむしろ視覚的な言語です。

統一モデリング言語 (UML) 図に関する重要なトピック

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UMLとは何ですか?
なぜ UML が必要なのでしょうか?
さまざまな種類の UML 図
構造UML図
行動UML図
UML 図で使用されるオブジェクト指向の概念
UML 図を作成するためのツール
UML 図を作成する手順
UML 図のベストプラクティス
UML とアジャイル開発
UML モデリングにおける一般的な課題
UML 図を使用する利点

1.UMLとは何ですか?

統一モデリング言語 (UML) は、ソフトウェアエンジニアリングの分野で使用される標準化されたビジュアルモデリング言語で、システムの設計を視覚化するための汎用、開発的、直観的な方法を提供します。 UML は、ソフトウェアシステムの成果物の指定、視覚化、構築、文書化に役立ちます。

UML 図を使用して、 行動と構造 システムの。
UML は、ソフトウェアエンジニア、ビジネスマン、システムアーキテクトのモデリング、設計、分析を支援します。
オブジェクト管理グループ (OMG) は、1997 年に統一モデリング言語を標準として採用しました。それ以来、OMG によって管理されています。
国際標準化機構 (ISO) は、2005 年に承認された標準として UML を発行しました。UML は長年にわたり改訂され、定期的に見直されています。

2. UML が必要な理由は何ですか?

複雑なアプリケーションには複数のチームによるコラボレーションと計画が必要なため、チーム間でコミュニケーションを図るための明確かつ簡潔な方法が必要です。
ビジネスマンはコードを理解していません。そのため、システムの必須要件、機能、プロセスについてプログラマ以外の人々とコミュニケーションをとるためには、UML が不可欠になります。
チームがプロセス、ユーザーインタラクション、システムの静的構造を視覚化できると、最終的に多くの時間が節約されます。

3. さまざまな種類の UML 図

UMLはオブジェクト指向とリンクしています設計と分析。 UML は要素を利用し、要素間の関連を形成して図を形成します。 UML の図は次のように大まかに分類できます。

UML図

4. 構造UML図

4.1. クラス図

最も広く使用されている UML 図はクラス図です。これは、すべてのオブジェクト指向ソフトウェアシステムの構成要素です。クラス図を使用して、システムのクラス、そのメソッド、属性を示すことによってシステムの静的構造を表します。クラス図は、さまざまなクラスまたはオブジェクト間の関係を識別するのにも役立ちます。

4.2.複合構造図

複合構造図を使用して、クラスの内部構造と、システムの他の部分との相互作用ポイントを表します。

複合構造図は、分類子 (クラス、コンポーネント、またはデプロイメントノード) がどのように動作するかを決定するパーツとその構成の間の関係を表します。
これらは、パーツ、ポート、およびコネクタを使用する構造化分類子の内部構造を表します。
複合構造図を使用してコラボレーションをモデル化することもできます。
これらは、クラス全体と比較して個々の部分を詳細に表すことを除いて、クラス図に似ています。

4.3. オブジェクト図

オブジェクト図は、システム内のインスタンスとそれらの間に存在する関係のスクリーンショットとして参照できます。オブジェクト図はオブジェクトがインスタンス化されたときの動作を表すため、特定の瞬間におけるシステムの動作を調べることができます。

オブジェクト図は、システム内のクラスのインスタンスを示す点を除けば、クラス図に似ています。
クラス図を使用して、実際の分類子とその関係を示します。
一方、オブジェクト図は、クラスの特定のインスタンスと、ある時点でのクラス間の関係を表します。

4.4.コンポーネント図

コンポーネント図は、システム内の物理コンポーネントがどのように構成されているかを表すために使用されます。これらは実装の詳細をモデリングするために使用されます。

コンポーネント図は、ソフトウェアシステム要素間の構造的関係を示し、計画された開発で機能要件がカバーされているかどうかを理解するのに役立ちます。
コンポーネント図は、複雑なシステムを設計および構築するときに使用することが不可欠になります。
インターフェイスは、システムのコンポーネントが相互に通信するために使用されます。

4.5. 展開図

配置図は、システムハードウェアとそのソフトウェアを表すために使用されます。配置図は、どのようなハードウェアコンポーネントが存在し、どのようなソフトウェアコンポーネントがその上で実行されるかを示します。

文字列関数Java

システムアーキテクチャを、分散ターゲット上でのソフトウェアアーティファクトの分散として説明します。
アーティファクトは、システムソフトウェアによって生成される情報です。
これらは主に、ソフトウェアが異なる構成の複数のマシン上で使用、配布、または展開されるときに使用されます。

4.6. パッケージ図

パッケージ図を使用して、パッケージとその要素がどのように構成されているかを示します。パッケージ図は、さまざまなパッケージ間の依存関係とパッケージの内部構成を単純に示します。

パッケージは、UML 図を意味のあるグループに整理し、図を理解しやすくするのに役立ちます。
これらは主に、クラス図とユースケース図を整理するために使用されます。

5. 行動UML図

5.1. ステートマシン図

状態図は、有限インスタンスにおけるシステムまたはシステムの一部の状態を表すために使用されます。これは動作図であり、有限の状態遷移を使用して動作を表します。

状態図は次のようにも呼ばれます。 ステートマシン そして 状態図
これらの用語は、多くの場合同じ意味で使用されます。つまり、状態図は、時間と変化する外部刺激に応じたクラスの動的な動作をモデル化するために使用されます。

5.2. アクティビティ図

アクティビティ図を使用して、システム内の制御の流れを図示します。アクティビティ図を使用して、ユースケースの実行に含まれるステップを参照することもできます。

アクティビティ図を使用して、順次アクティビティと同時アクティビティをモデル化します。したがって、基本的にはアクティビティ図を使用してワークフローを視覚的に表現します。
アクティビティ図は、フローの状態とそれが発生するシーケンスに焦点を当てます。
アクティビティ図を使用して、特定のイベントの原因を説明または描写します。

5.3. ユースケース図

ユースケース図は、システムまたはシステムの一部の機能を示すために使用されます。これらは、システムの機能要件および外部エージェント (アクター) との相互作用を説明するために広く使用されています。

ユースケースは基本的に、システムが使用できるさまざまなシナリオを表す図です。
ユースケース図は、実装の詳細に立ち入ることなく、システムまたはシステムの一部が何を行うかについての概要を示します。

5.4. シーケンス図

シーケンス図は、オブジェクト間の相互作用を連続した順序、つまりこれらの相互作用が発生する順序で単純に表します。

シーケンス図を指すために、イベント図またはイベントシナリオという用語を使用することもできます。
シーケンス図は、システム内のオブジェクトがどのように、どのような順序で機能するかを記述します。
これらの図は、新規および既存のシステムの要件を文書化して理解するために、ビジネスマンやソフトウェア開発者によって広く使用されています。

5.5.コミュニケーション図

通信図 (UML 1.x ではコラボレーション図として知られています) は、オブジェクト間で交換される順序付けされたメッセージを示すために使用されます。

コミュニケーション図は主にオブジェクトとその関係に焦点を当てます。
シーケンス図を使用して同様の情報を表現できますが、コミュニケーション図はオブジェクトとリンクを自由な形式で表現します。

5.6.タイミング図

タイミングダイアグラムは、時間枠にわたるオブジェクトの動作を表すために使用されるシーケンスダイアグラムの特別な形式です。これらを使用して、オブジェクトの状態と動作の変化を制御する時間と期間の制約を示します。

5.7. インタラクション概要図

インタラクション概要図は一連のアクションをモデル化し、複雑なインタラクションをより単純な出来事に単純化するのに役立ちます。これは、アクティビティ図とシーケンス図を組み合わせたものです。

千万

6. UML 図で使用されるオブジェクト指向の概念

クラス： クラスは、青写真、つまりオブジェクトの構造と機能を定義します。
オブジェクト : オブジェクトは、大規模なシステムを分解し、システムをモジュール化するのに役立ちます。モジュール性は、システムを理解しやすいコンポーネントに分割するのに役立ち、システムを部分ごとに構築できるようになります。
継承： 継承は、子クラスが親クラスのプロパティを継承するメカニズムです。
抽象化: UML における抽象化とは、無関係な詳細を無視しながら、システムまたはオブジェクトの本質的な側面を強調するプロセスを指します。不必要な複雑さを抽象化することにより、抽象化により関係者間の明確な理解とコミュニケーションが促進されます。
カプセル化: データを結合して外界から保護することは、カプセル化と呼ばれます。
多態性: 機能またはエンティティがさまざまな形で存在できるメカニズム。

6.1. UML 2.0での追加点

アジャイルのようなソフトウェア開発手法が組み込まれ、元の UML 仕様の範囲が拡大されました。
当初、UML では 9 つの図が指定されていました。 UML 2.x では、図の数が 9 から 13 に増加しました。追加された図は、タイミング図、通信図、相互作用概要図、複合構造図の 4 つです。 UML 2.x では、ステートチャート図の名前がステートマシン図に変更されました。
UML 2.x では、ソフトウェアシステムをコンポーネントとサブコンポーネントに分解する機能が追加されました。

7. UML 図を作成するためのツール

統一モデリング言語 (UML) 図の作成に使用できるツールがいくつかあります。これらのツールは、システムアーキテクチャ、設計、実装を視覚的に表現するためにソフトウェア開発で一般的に使用されます。以下に、一般的な UML 図作成ツールをいくつか示します。

ルシッドチャート: Lucidchart は、UML 図をサポートする Web ベースの図作成ツールです。ユーザーフレンドリーで共同作業が可能なため、複数のユーザーがリアルタイムで図を操作できます。
Draw.io: Draw.io は、UML を含むさまざまな種類の図をサポートする無料の Web ベースの図作成ツールです。さまざまなクラウドストレージサービスと統合されており、オフラインでも使用できます。
ビジュアルパラダイム: Visual Paradigm は、UML ダイアグラム作成など、ソフトウェア開発のための包括的なツールスイートを提供します。オンラインバージョンとデスクトップバージョンの両方が提供され、幅広い UML 図をサポートしています。
スターUML: StarUML は、ユーザーフレンドリーなインターフェイスを備えたオープンソースの UML モデリングツールです。標準の UML 2.x 図をサポートしており、ユーザーはプラグインを通じてその機能をカスタマイズおよび拡張できます。
パピルス： Papyrus は、Eclipse Modeling Project の一部であるオープンソースの UML モデリングツールです。 UML 図を作成、編集、視覚化するためのカスタマイズ可能な環境を提供します。
プラントUML: PlantUML は、シンプルで人間が読める構文を使用して UML 図を作成できるテキストベースのツールです。多くの場合、他のツールと組み合わせて使用され、さまざまな種類の図をサポートします。

8. UML 図を作成する手順

UML 図の作成手順 2

統一モデリング言語 (UML) 図の作成には、通常次の手順を含む体系的なプロセスが必要です。

機械学習モデル

ステップ 1: 目的を特定する:
- UML 図を作成する目的を決定します。さまざまなタイプの UML 図は、要件の把握、システムアーキテクチャの設計、クラス関係の文書化など、さまざまな目的に役立ちます。
ステップ 2: 要素と関係を特定する:
- 図で表現する必要がある主要な要素 (クラス、オブジェクト、ユースケースなど) とそれらの関係を特定します。このステップには、モデル化しているシステムの構造と動作を理解することが含まれます。
ステップ 3: 適切な UML 図のタイプを選択します。
- モデリングのニーズに最適な UML 図のタイプを選択してください。一般的なタイプには、クラス図、ユースケース図、シーケンス図、アクティビティ図などが含まれます。
ステップ 4: ラフスケッチを作成します。
- UML モデリングツールを使用する前に、紙またはホワイトボードに大まかなスケッチを作成すると便利です。これは、要素間のレイアウトと接続を視覚化するのに役立ちます。
ステップ 5: UML モデリングツールを選択します。
- 好みや要件に合った UML モデリングツールを選択してください。 UML 図を作成および編集するための機能を提供する、オンラインとオフラインの両方で利用できるさまざまなツールがあります。
ステップ 6: 図を作成します。
- 選択した UML モデリングツールを開き、新しいプロジェクトまたは図を作成します。要素 (クラス、ユースケース、アクターなど) を図に追加し始め、それらを適切な関係 (関連付け、依存関係など) で接続します。
ステップ 7: 要素のプロパティを定義します。
- 図内の各要素に対して、関連するプロパティと属性を指定します。これには、クラスの属性とメソッド、ユースケースの詳細、またはダイアグラムの種類に固有のその他の情報が含まれる場合があります。
ステップ 8: 注釈とコメントを追加する:
- 注釈、コメント、説明メモを追加して、図の明瞭さを高めます。これは、図を検討する人がその背後にある設計上の決定とロジックを理解するのに役立ちます。
ステップ 9: 検証とレビュー:
- 図の正確性と完全性を確認してください。関係、制約、要素が意図したシステムまたはプロセスを正確に表していることを確認してください。要件に照らして図を検証し、必要な調整を行います。
ステップ 10: 調整と反復:
- フィードバックと追加の洞察に基づいて図を改良します。 UML 図は、システムの理解が進むにつれて繰り返し作成されることがよくあります。
ステップ 11: ドキュメントを生成する:
- 一部の UML ツールでは、図から直接ドキュメントを生成できます。これには、クラスのドキュメント、ユースケースの説明、その他の関連情報が含まれる場合があります。

注記： 具体的な手順は、UML 図の種類と使用しているツールによって異なる場合があることに注意してください。

9. UML 図のベストプラクティス

統一モデリング言語 (UML) は、システムの設計を視覚化し、文書化するための強力なツールです。効果的で意味のある UML 図を作成するには、ベストプラクティスに従うことが不可欠です。 UML のベストプラクティスをいくつか示します。

聴衆を理解する: UML 図を作成するときは、対象読者を考慮してください。開発者、アーキテクト、関係者など、聴衆の理解とニーズに合わせて詳細レベルと図の選択を調整します。
図はシンプルかつ焦点を絞ったものにしてください。 図の簡素化を目指してください。各図は、システムの特定の側面または特定の関係セットに焦点を当てる必要があります。メインメッセージの注意をそらす可能性のある乱雑な内容や不必要な詳細は避けてください。
一貫した命名規則を使用します。 クラス、オブジェクト、属性、メソッド、その他の UML 要素には、一貫性のある意味のある名前を採用します。明確で考え抜かれた命名規則により、図の理解しやすさが向上します。
標準の UML 表記法に従います。 標準の UML 表記法と記号に従ってください。 UML 規約を一貫して使用することで、UML に精通している他の人が図を簡単に理解できるようになります。
関係を明示的に保つ: 要素間の関係を明確に定義し、ラベルを付けます。適切な矢印、多重度表記、および関連名を使用して、クラス、オブジェクト、またはユースケース間の接続の性質を伝えます。

10. UML とアジャイル開発

統一モデリング言語 (UML) とアジャイル開発は、ソフトウェア開発に対する 2 つの異なるアプローチであり、これらを効果的に統合して開発プロセス全体を強化できます。 UML とアジャイル開発の関係に関する重要なポイントをいくつか示します。

10.1. アジャイル開発におけるUML

視覚化とコミュニケーション: UML 図は、システムアーキテクチャ、設計、動作を視覚的に表現する方法を提供します。コミュニケーションが重要なアジャイル開発では、UML 図はチームメンバー、関係者、さらには技術者以外の聴衆の間でも効果的なコミュニケーションツールとして機能します。
ユーザーストーリーとユースケース: UML ユースケース図を使用して、アジャイル開発におけるユーザーストーリーをキャプチャおよびモデル化できます。ユースケースは、エンドユーザーの観点からシステムを理解するのに役立ち、ユーザーストーリーの作成に役立ちます。
反復モデリング: アジャイル手法は反復開発を重視しており、UML はこのアプローチをサポートするように適応できます。 UML モデルは、反復のたびにシステムの理解が進むにつれて段階的に作成および改良することができます。
アジャイルモデリング手法: ユーザーストーリーマッピングやインパクトマッピングなどのアジャイルモデリング手法は、要件と設計を視覚化して伝達する軽量の方法を提供することで UML を補完します。これらの手法は、包括的なドキュメントよりも実際に動作するソフトウェアを評価するというアジャイルの原則と一致しています。

10.2. アジリティとモデリングのバランスをとる

適応型モデリング: 効果的なコミュニケーションと理解に必要な範囲で UML を使用する適応型モデリングアプローチを採用します。徹底的なドキュメントではなく、実際に動作するソフトウェアを通じて価値を提供することに重点を置く必要があります。
チームの権限強化: 開発チームがプロジェクトのニーズに基づいて適切なレベルのモデリングを選択できるようにします。チームメンバーは、過剰なモデリング要件による負担を感じることなく、UML をコミュニケーションツールとして快適に使用できるようにする必要があります。

11. UML モデリングにおける一般的な課題

時間がかかる: UML モデリングは、特に迅速な開発が重視されるペースの速いアジャイル環境では時間がかかると認識されることがあります。チームは、UML 図を頻繁に更新する必要性に対応するのに苦労するかもしれません。
過剰なドキュメント: アジャイル原則では、包括的なドキュメントよりも実際に動作するソフトウェアを重視します。 UML を使用する場合は、チームが価値の提供に直接寄与しない詳細な図に多大な時間を費やす可能性があるため、ドキュメントが過剰になるリスクがあります。
要件の変更: アジャイルプロジェクトは要件の変化に直面することが多く、UML 図はすぐに古くなってしまう可能性があります。これらの変化に対応し、UML モデルに現在のシステム状態が確実に反映されるようにすることは、困難な場合があります。
コラボレーションの問題: アジャイルではチームメンバー間のコラボレーションが重視され、UML 図は特定のチームメンバーだけが理解できる成果物とみなされる場合があります。誰もが UML モデルに貢献し、そこから恩恵を受けることができるようにすることは、困難な場合があります。

12. UML 図を使用する利点

標準化: UML はシステムモデルを表現する標準化された方法を提供し、開発者と関係者が共通の視覚言語を使用してコミュニケーションできるようにします。
コミュニケーション： UML 図は、開発者、デザイナー、テスター、ビジネスユーザーなどの関係者間の強力なコミュニケーションツールとして機能します。複雑なアイデアをよりわかりやすい方法で伝えるのに役立ちます。
視覚化： UML 図は、システムコンポーネント、関係、プロセスの視覚化を容易にします。この視覚的表現は、複雑なシステムの理解と設計に役立ちます。
ドキュメンテーション： UML 図は効果的な文書化ツールとして使用できます。これらは、アーキテクチャ、設計、動作などのシステムのさまざまな側面を文書化するための、構造化され組織化された方法を提供します。
分析と設計: UML は、ソフトウェア開発の分析フェーズと設計フェーズの両方をサポートします。これは、システムの要件をモデル化し、それを実装可能な設計に変換するのに役立ちます。