클래스 다이어그램(Class Diagram)

in etc.

소프트웨어 마에스트로 14기로 활동하면서 전담 멘토님께서 주관하시는 디자인 패턴에 대한 스터디에 참여하게 되었고, 도서 및 스터디를 통해 얻은 지식들을 공유하고자 게시글을 작성하게 되었다.

정의

  클래스 다이어그램(Class Diagram)은 UML의 다이어그램 중 한 종류로 클래스나 인스턴스, 인터페이스 등의 정적인 관계를 나타낸 것이다. 클래스, 인터페이스, 관계 속성, 메서드 등의 요소를 시각적으로 표현하여 시스템의 구조와 클래스 간의 관계를 이해할 수 있게 도와준다.

요소

클래스(Class)

  이름, 멤버, 메서드로 구성된 사각형으로 표시된다.

관계(Relationship)

  클래스들 사이의 연결을 나타내며, 연관성(association), 일반화(generallzation), 의존성(dependency), 집합(aggregation), 합성(composition) 등 여러 형태가 있다.

인터페이스(interface)

  클래스가 구현해야 하는 메서드의 집합을 나태며, 일반적으로 삼각형으로 표현된다.

예시

클래스 계층 관계 표현

abstract class ParentClass {
  int field1;
  static char field2;
  abstract void methodA();
  double methodB() {
    // ...
  }
}

class ChildClass extends ParentClass {
  void methodA() {
    // ...
  }
  static void methodC() {
    // ...
  }
}

classDiagram

ParentClass <|-- ChildClass

class ParentClass {
  <<abstract>>
  field1
  field2$
  methodA()*
  methodB()
}

class ChildClass {
  methodA()
  methodC()$
}

  위 Class Diagram은 ParentClass와 ChildClass라는 두 클래스의 관계를 나타내고 있다. Δ가 붙은 실선 화살표는 클래스의 계층 관계를 나타내는데, 하위 클래스에서 상위 클래스를 향한다. 자바로 생각해보면 extends 화살표라고 볼 수 있다.

  ParentClass는 ChildClass의 상위 클래스이고, ChildClass는 ParentClass의 하위 클래스이다. 상위 클래스를 기저 클래스 혹은 부모 클래스, 하위 클래스를 파생 클래스 혹은 자식 클래스라고 부르기도 한다. 각각의 클래스는 직사각형으로 표현하고 직사각형 내부는 수평선으로 분할하여 각 칸에는 클래스명, 멤버 변수, 메서드를 작성하게 된다.

  abstract 클래스(추상 클래스)는 기울임꼴(하지만 필자의 블로그에서 사용하는 mermaid-js에서는 Class명의 Italic체를 허용하지 않으므로 <<abstract>>로 표현하도록 함)로 쓴다. 마찬가지로 abstract 메소드도 기울임꼴을 사용한다.

  static 필드와 메소드는 밑줄을 사용한다.

인터페이스와 구현

interface Printable {
  abstract void print();
  abstract void newPage();
}

class PrintClass implements Printable {
  void print() {
    // ...
  }
  void newPage() {
    // ...
  }
}

classDiagram

Printable <|.. PrintClass

class Printable {
  <<interface>>
  print()*
  newPage()*
}

class PrintClass {
  print()
  newPage()
}

  위 그림은 Printable이라는 인터페이스가 있고, PrintClass라는 클래스가 Printable 인터페이스를 구현하는 모습을 나타내고 있다. Δ가 붙은 파선 화살표는 인터페이스와 구현 클래스의 관계를 나타내는데, 구현 클래스에서 인터페이스로 향한다. 자바로 비유하면 implements 화살표라고 볼 수 있다.

집약(aggregation)

class Color {
  // ...
}

class Fruit {
  Color color;
  // ...
}

class Basket {
  Fruit[] fruits;
  // ...
}

classDiagram

class Color

class Fruit {
  color
}

class Basket {
  fruits
}

Color <--o Fruit
Fruit <--o Basket

  이러한 ‘갖고 있는’ 관계를 ‘집약’이라고 한다. 인스턴스를 갖고 있으면 개수에 관계없이 그 관계는 집약이다. 배열을 사용하던 ArrayList 클래스를 사용하든 인스턴스를갖고 있으면 그 관계는 집약이라고 할 수 있다.

  마름모꼴 기호가 붙은 선은 집약을 나타낸다. 마름모꼴 모양의 접시 위에 물건이 높여 있다고 생각하면 이해가 쉬울 것이다.

접근 지정자(Access modifier)

class Something {
  private int privateField;
  protected int protectedField;
  public int publicField;
  int packageField;
  
  private void privateMethod() {
  }
  protected void protectedMethod() {
  }
  public void publicMethod() {
  }
  void packageMethod() {
  }
}

classDiagram

class Something {
  -privateField;
  #protectedField;
  +publicField;
  ~packageField;
  
  -privateMethod()
  #protectedMethod()
  +publicMethod()
  ~packageMethod()
}

  위 그림은 메소드와 필드의 접근 지정자를 나타낸다. ClassDiagram에서 접근 지정자를 표현하고 싶을 때는 메소드나 필드 이름 앞에 기호를 붙인다.
  +가 붙은 경우, public인 메소드와 필드를 의미한다. 어디서든 액세스할 수 있다.
  -가 붙은 경우, private 메소드와 필드를 의미한다. 클래스 외부에서 액세스할 수 없다.
  #가 붙은 경우, protected인 메소드와 필드를 의미한다. 액세스할 수 있는 것은 같은 클래스, 하위 클래스 및 같은 패키지 내의 클래스 뿐이다.
  ~가 붙은 경우, default 접근 지정자를 의미한다. 같은 패키지 내에서만 액세스할 수 있는 메소드나 필드를 의미한다.

클래스의 관계

classDiagram

class Client
class Target

class Factory
classProduct

class Subject
class Observer

Client --> Target : Uses (Client가 Target을 사용)
Factory --> Product : Creates (Factory가 Product를 생성)
Subject --> Observer : Notifies (Subject가 Observer에 통지)

  클래스의 관계를 나타내기 위해 이름에 ▶를 붙여 표기할 수 있다.

Reference

  • 유키 히로시, 2022, JAVA 언어로 배우는 디자인 패턴 입문: 쉽게 배우는 GoF의 23가지 디자인 패턴