UML ve Modelleme – Bölüm 4 (Class (Sınıf) Diyagramları)

Bir önceki makalemizde UML modellemede kullanılan ilk diyagram olan Use Case diyagramını incelemiştik. Bu makalemizde nesne tabanlı programlamada kullanılan sınıflar ve sınıfların arasındaki ilişkileri modelleyebileceğimiz diyagramlar olan Class(Sınıf) diyagramlarını inceleyeceğiz.

UML’de sınıflar, nesne tabanlı programlama mantığı ile tasarlanmıştır. Sınıf diyagramının amacı bir model içerisinde sınıfların tasvir edilmesidir. Nesne tabanlı uygulamada, sınıfların kendi özellikleri (üye değişkenler), işlevleri (üye fonksiyonlar) ve diğer sınıflarla ilişkileri bulunmaktadır. UML’de sınıf diyagramlarının genel gösterimi aşağıdaki gibidir.

Şekil 1. Class Diyagram

Şekil1’de görüldüğü üzere bir dikdörtgeni 3 parçaya bölüyoruz. En üst bölüm sınıf adını, orta kısım özellik listesini (üye değişkenler) ve en son kısım, işlev listesini (üye fonksiyonlar) göstermektedir. Çoğu diyagramlarda alt iki bölüm çıkarılır. Genelde tüm özellik ve işlevler gösterilmemektedir. Amaç, diyagramın sadece belirli kısımlarının (sınıf özelliklerinin ve işlevlerinin) gösterimini sağlamaktır. Bir sınıf diyagramında kullanılabilecek temel yapılar bunlar olmasına rağmen "constraints" ve "notes" dediğimiz elemanlar da mevcuttur. Notes(Notlar) genellikle işlevlerin ve özelliklerin hakkında bilgi veren opsiyonel kutucuklardır. Constraints (koşullar)'ler ise sınıfa ilişkin birtakım koşulların belirtildiği ve parentez içinde yazılan bilgilerdir.

Şekil 2. Örnek daire sınıfı

Şekil2’deki sınıf diyagramını incelerken +, - işaretleri görülmektedir. Sınıf diyagramında yer alan nitelik ve method isimlerinin önünde aşağıda sıralanan bezelemer (adornments) kullanılabilir.

• Private (-); Nitelik yada metota sınıf dışında erişim engellenmiştir.
• Protected (#); Nitelik yada metota erişim sınırlandırılmıştır.
• Public (+); Nitelik yada metot genel kullanıma açıktır.

Sınıf diyagramları kendi başlarına bir şey ifade etmez ancak aralarındaki ilişkilerle birlikte incelendiklerinde anlamlıdır. UML içerisinde sınıflar arasında 4 farklı ilişki tanımlanabilir;

1. Bağlantı İlişkisi (Association)
2. Genelleme/Kalıtım İlişkisi (Generalization/Inheritance)
3. Bağımlılık İlişkisi (Dependency) (Aggregation, Composition)
4. Gerçekleştirim İlişkisi (Realization)

1. Bağıntı İlişkisi (Association Class)

Bağıntı ilişkisi, sınıf diyagramlarında en çok kullanılan ve en basit ilişki türüdür. Çoğu zaman referans tutma biçimindedir. İki nesne arasında varolan bağıntının çokluları (n:m), ilişki bağıntı sınıfı ile ifade edilebilir. Bağıntı ilişkisi iki nesne arasına çizilen düz çizgi ile belirtilir.  Bağıntı  ilişkileri için tanımlanmış bilgiler aşağıdaki gibidir;

• Bağıntının Adı
• Sınıfın bağıntıdaki rolü
• Bağıntının çokluğu

Bağıntı adı, iki sınıf arasındaki ilişkinin küçük bir açıklamasıdır. Bu açıklama ile birlikte yön bilgisi de belirtilebilir.

Şekil 3. Bağıntı ilişkisinde bağıntı adı ve yönü

Sınıf diyagramlarında sınıflar arasında bire n ilişki kurulabilir. Bir sınıf, n tane başka bir sınıf ile ilişkiliyse buna bire-çok (1-n) ilişki denir.

Şekil 4. Bağıntı ilişkisinde çokluk gösterimi

Şekil4’de işçi-işveren ilişkisinde bir şirketin en az bir işçisi olduğu (1..*), bir işçinin ise 0 ya da herhangi bir sayıda(*) şirkette işçi olarak çalışmış olabileceği ifade edilmektedir. İki sınıf arasında yanlızca tek bir bağıntı çizilmesi gibi bir kısıt yoktur. En temel bağıntı ilişki tipleri aşağıdaki gibi listelenebilir;

• Bire-bir
• Bire-çok
• Bire-bir veya daha fazla
• Bire-sıfır veya bir
• Bire-sınırlı aralık (mesela:bire-[0,20] aralığı)
• Bire-n (UML de birden çok ifadesini kullanmak için '*' simgesi kullanılır.)
• Bire-Beş yada Bire-sekiz

Diğer bir ilişki türü ise bir sınıfın kendisiyle kurduğu ilişkidir.Bu tür ilişkiler genellikle bir sınıfın sistemde birden fazla rolü varsa ortaya çıkar.Bu tür ilişkilere "reflexive associations" denir. Bu tür bir ilişki UML ile aşağıdaki gibi gösterilir (Manidar bir örnek:));

Şekil 5. Reflexive ilişki örneği

Şekil5’i inceleyecek olursak , patron bir eleman olmasına rağmen kendisi gibi eleman olan birden çok çalışandan sorumludur diyebiliriz.

2. Sınıflar Arasında Türetme (Inheritance) ve Genelleme (Generalization) İlişkisi

Nesne tabanlı programlama tekniğinin en önemli parçası türetme (inheritance) dir. Türetme yoluyla bir sınıf başka bir sınıfın var olan özelliklerini alarak, o sınıf türünden başka bir nesneymiş gibi kullanılabilir. Bir sınıfın işlevleri türetme yoluyla genişletilecekse, türetmenin yapılacağı sınıfa taban sınıf (base class), türetilmiş olan sınıfa da türemiş sınıf (derived class) denir. Şekilsel olarak türemiş sınıftan taban sınıfa bir ok olarak belirtilir.

Şekil 6. UML’de türetme örneği

UML 'de türetme Şekil 6’da gösterilmiştir. Türetme ağacında daire ve kare birer şekildir. Sınıflar arasındaki türetme işlemi ucu açık üçgen ve düz bir çizgiyle gösterilir. Bu durumda "Şekil" sınıfı ana sınıf (parent class), daire ve kare ise yavru (sub class) sınıflardır. Türetmeye sınıflar arası ilişki açısından baktığımızda türetmenin "is kind of" (bir çeşit) ilişkisinin olduğu görülür.

Nesneler arasında ortak özellikler varsa bunu her sınıfta belirtmenin yerine ortak özellikleri bir sınıfta toplayıp diğer sınıfları ondan türetip yeni özellikler ekleyerek organizasyonu daha etkin hale getirebiliriz. Tabi istersek ortak özelliklerin toplandığı sınıf ile gerçek nesneler oluşturmayı engelleyebiliriz. Bu tür sınıflara "abstract class" denir. Bir sınıfın "Abstract" olması için Sınıf ismini italik yazmamız gerekmektedir.

3. Bağımlılık İlişkisi (Dependency) (Aggregation, Composition)

3.1. İçerme (Aggregations) Bağıntı İlişkisi

Birden fazla parçadan oluşan sınıflar arasındaki ilişkiye "Aggregation" denir. Aggregation ilişkisini 'bütün parça' yukarıda olacak şekilde ve 'bütün parça'nın ucuna içi boş elmas yerleştirecek şekilde gösteririz. İçi boş elmas ile gösterilen ilişkilerde herbir parça ayrı bir sınıftır ve tek başlarına anlam ifade ederler.

Şekil 7. İçerim ilişki örneği

3.2. Oluşum (Composition) Bağıntı İlişkisi

Parça bütün arasında çok güçlü bir ilişki yoktur. Ama bazı durumlarda bütün nesneyi yarattığımızda parçalarının da yaratılmasını isteriz. Bu tür ilişkilerin gösterilmesine ise "COMPOSITE ASSOCATION" denir. Bu ilişki diğerine göre daha güçlüdür. Bu tür ilişkilerde bütün nesne yaratıldığında parçalar da anında yaratılır. Bazı durumlarda, takılacak parçalar duruma göre değişebilir.Bu durumda takılacak parçalar "constraint(koşul)" ile belirtilir.

Şekil 8. Oluşum ilişki örneği

Uygulamada oluşum ve içerim bağıntılarının kimi durumlarda birbirine karıştığı görülmektedir. Bunun nedeni, oluşum bağıntısınınaslında içerim nağıntısının daha güçlü bir biçimi olmasıdır. Her oluşum bağıntısı aslında aynı zamanda bir içerim bağıntısıdır. Belirleyici fark ise iki bağıntı türünün nesneleri birbirine bağlama gücü arasındaki farktır. İki bağıntı türü arasındaki farkları inceleyelim;

• Oluşum bağıntısında her parça aynı anda sadece tek bir bütüne ait olabilir. Bu nedenle oluşum bağıntısında bütün tarafı çokluk değeri daima 1 olmak zorundadır. İçerim bağıntısında ise bir parçanın birden fazla bütün tarafından paylaşımı söz konusu olabilir.
• Oluşum ilişkisinde parçanın yaşam süresi doğrudan bütünün yaşam süresine bağlıdırç Bütün nesnesi yaratılmadan parça nesnesi yaratılamaz ve bütün tarafındaki nesne silindiğinde parça nesnelerde onunla birlikte silinmelidir.

Aşağıda çeşitli bağıntı türlerinin bir arada kullanıldığı örnek bulunmaktadır.

Şekil 9. Genel bağıntı örneği

Yukarıdaki bağıntıda aşağıdaki ilişkiler yer almaktadır;

• Her okulun sıfır ya da daha fazla öğrencisi yeralmaktadır.
• Her okulda bir ya da daha fazla bölüm vardır.
• Her bölüm tek bir okula bağlıdır.
• Her bölüm bir ya da daha fazla sayıda ders açmaktadır.
• Her bölüm bir ya da daha fazla öğretim üyesine sahiptir.
• Her bölümün öğretim üyelerinden seçilmiş bir başkanı vardır.
• Her öğretim üyesi bir ya da daha fazla bir bölümde görev yapmaktadır.
• Her öğretim üyesi sıfır ya da daha fazla sayıda ders vermektedir.
• Her ders bir ya da daha çok bölüm tarafından açılır.
• Her dersi sıfır ya da daha fazla sayıda öğrenci almaktadır.
• Her derse en az bir tane öğretim üyesi atanmıştır.
• Her öğrenci bir ya da daha fazla sayıda okula kayıtlıdır.
• Her öğrenci sıfır ya da daha fazla sayıda ders alabilir.
• Her öğretim üyesi ya tekbir bölümün başkanıdır ya da hiçbir bölümün başkanı değildir.

4. Gerçekleştirim (Realization) İlişkisi

Gerçekleştirim lişkisi en çok kullanıcı arayüzlerinin (user interface) modellenmesinde kullanılır. Arayüz yanlızca method adlarını ve bunların parametrelerini içermektedir. Program yazarken, yanlızca arayüzlerin kullanılması ve arayüzü gerçekleştiren sınıfın diğer sınıflardan ayrı tutulması, yazılımın geliştirilmesi ve bakımında önemli kolaylık sağlar. Gerçekleştirim ilişkisi kesikli bir çizginin ucuna yerleştirilen içi boş bir üçgen ile gösterilir.

Şekil 10. Gerçekleştirim ilişkisi

Yukarıdaki örneği inceliyecek olursak; IHesapla adı verilen ve diğer sınıfların kullanımına açılmış arayüz sınıfı tanımlanmıştır. Bu sınıfta yer alan metotların gerçekleştirimi ise Hesapla sınıfı tarafından üstlenilmiş durumdadır. İyi yapılan bir tasarımda tüm sınıflar yanlızca arayüzde yer alan metotları kullanmalı, doğrudan Hesapla sınıfının metotları çağırılmamalıdır. Böylece Hesapla sınıfının gerçekleştirimi, uygulamamnın kalanını etkilemeksizin istendiği gibi değişebilir. Arayüzlerin diğer bir yararı arayüzün gerçekleştirimini yapan sınıfın kaynak kodunu, sınıfı kullanan diğer programcılar tarafından erişilmesi gereğini ortadan kaldırmasıdır. Bu nedenle arayüz sınıfları, kod gizliliğini sağlamak isteyen yazılım firmaları tarafından yaygın biçimde kullanılmaktadır.

Sınıf İlişkileri Özet Tablosu

No	İlişki	Örnek Gösterim	Açıklama
1	Bağıntı(Association)		İki sınıfın herhangi bir şekilde birbirleriyle iletişim kurmasıdır. Örneğin : Öğrenci ve Okul arasındaki ilişki
1.a	Çokluk (Multiplicity)		İki sınıf arasındaki 1:n ilişkidir. Birden fazla öğrencinin okul ile olan ilişkisi olarak çıklanabilir. Şekildeki * işareti 1:n ilişkiyi göstermektedir.
1.b	Yönlü Bağıntı (Directed Association)		Sınıflar arasındaki tek yönlü ilişkiyi gösterir. Ok işareti ile gösterilir.
1.c	Dönüşlü Bağıntı(Reflexive Association)	Belirgin bir çizimi yoktur.	Bir sınıfın kendisiyle kurduğu ilişkidir.Bu tür ilişkiler genellikle bir sınıfın sistemde birden fazla rolü varsa ortaya çıkar
2	Kalıtım/Genelleme(Inheritance/Generalization)		Bu ilişki, bir nesnenin bir diğerinin özel bir türü olduğu gerçeğini modellemek için kullanılır.
3	İçerme(Aggregation)		İki sınıf arasındaki “sahiptir” veya içerir türünden bağıntıları modellemekte kullanılır.Bütün parça içi boş elmas ile gösterilir.
3.a	Oluşum(Composition)		İçerme ilişkisinin farklı bir çeşitidir. Tüm bağıntılar içinde en güçlü olanıdır. Parça-bütün ilişkilerini modellemekte kullanılır.
4	Gerçekleştirim(Realization)		Kullanıcı arayüzlerinin modellemesinde kullanılır. Arayüz yanlızca method adlarını ve bunların parametrelerini içermektedir.

Bir sonraki makalemizde UML diyagramlarından State (Durum) diyagramlarını ayrıntılı inceleyeceğiz.

Referanslar

• http://www.developer.com/design/article.php/2206791/The-UML-Class-Diagram-Part-1.htm
• http://www.objectmentor.com/resources/articles/umlClassDiagrams.pdf
• http://atlas.cc.itu.edu.tr/~kanoglu/crs-iscpm-systemmodeling.pdf
• www.csystem.org/seminar/seminar/download_file.php?file_id=1

Neslihan ÇALIŞKANEL