2.3    Notationselemente

2.3.1    Klasse

Obwohl sich dieses Kapitel mit Klassen und Klassendiagrammen befasst und die Objekte und Objektdiagramme inKapitel 3 behandelt werden, soll der Unterschied zwischen einer Klasse und einem Objekt bereits an dieser Stelle verdeutlicht werden:

Noch deutlicher wird es mit einem Beispiel aus der realen Welt. Beispielsweise stellt ein vom Architekten erstellter Bauplan die Klasse eines Gebäudes dar. Die tatsächlich nach diesem Bauplan erbauten Gebäude werden dagegen als Objekte der Klasse bezeichnet.

Das Einfamilienhaus der Familie Müller und das Einfamilienhaus der Familie Schmidt sind Objekte, die aus dem gleichen Bauplan erstellt sein können. In der Objektorientierung spricht man davon, dass die Objekte des gleichen Typs bzw. aus der gleichen Klasse erzeugt sind.

Bei einer Software für ein Restaurant wäre der Bauplan für ein Einfamilienhaus kaum dienlich. Dort bräuchte man eher Klassen wie beispielsweise Restaurant, Tisch, Stuhl, Kellner, Koch, Bestellung, Vorspeise, Hauptgericht, Dessert oder Menü. Und auch ein Gast könnte als Klasse nützlich sein.

Das Notationselement für eine Klasse besteht im einfachsten Fall aus einem rechteckigen Kasten und dem Namen der Klasse.

Abbildung 2.2     Die einfachste Darstellung einer Klasse

Lediglich der Klassenname muss angegeben werden und innerhalb eines Namensraums eindeutig sein (Details zu Namensräumen finden Sie inKapitel 7, »Paketdiagramm«). Die UML definiert keine Einschränkungen bezüglich der Namensgebung. Gewisse Sonderzeichen sind allerdings in manchen Programmiersprachen als Klassennamen nicht zugelassen. Es empfiehlt sich, Klassennamen mit einem Großbuchstaben zu beginnen und den Rest des Namens auf Buchstaben (keine Umlaute) und Zahlen zu beschränken.

Realisierung in Java und C#

Die Deklaration einer Klasse erfolgt sowohl in Java als auch in C# mit dem Schlüsselwort class:

Listing 2.1     /beispiele/java/kap2/kap_2_3_1/Gast.java und /beispiele/c#/kap2/kap_2_3_1/Gast.cs (Download der Beispiele: www.rheinwerk-verlag.de/5335)

Selbstverständlich handelt es sich bei der obigen Klasse Gast um ein sehr triviales Exemplar eines Datentyps. Normalerweise zeichnen sich Klassen vor allem durch ihre Eigenschaften aus. Der Fachbegriff lautetAttribute. Genauso wichtig sind die Funktionen, die sie durchführen können. Auch hierbei verwendet die UML-Spezifikation einen speziellen Fachbegriff, nämlichOperationen.

Um auch die Attribute und die Operationen anzuzeigen, wird das Notationselement einer Klasse um zwei weitere Abschnitte erweitert: eines für die Attribute und eines für die Operationen. Auf diese beiden Abschnitte gehen wir in den nun folgenden Unterkapiteln ein.

2.3.2    Attribut

Abbildung 2.3     Attribute einer Klasse

Man unterscheidet zwei Arten von Attributen:

• Instanzattribute definieren den Zustand von aus dieser Klasse gebildeten Objekten zur Laufzeit. Für jedes Objekt wird das jeweilige Attribut bei der Instanziierung separat erzeugt.

• Klassenattribute sind für alle Objekte der Klasse nur genau einmal und unabhängig von der Instanziierung von Objekten vorhanden. Sie werden im Unterschied zu Instanzattributen unterstrichen dargestellt.

Attribute können die folgenden Bestandteile enthalten (eckige Klammern bedeuten »optional«):

[Sichtbarkeit] [/] Name[:Typ][Multiplizität][=Vorgabewert][{Eigenschaft}]

• Sichtbarkeit
  Die Sichtbarkeit definiert, welche externen Klassen auf das jeweilige Attribut lesend und schreibend zugreifen können. Sie wird durch eines der folgenden Symbole dargestellt:

  • +
    public (öffentlich): Ein öffentliches Attribut ist für alle Klassen sichtbar.

  • #
    protected (geschützt): Geschützte Attribute sind nur für Klassen sichtbar, die sich in der Vererbungshierarchie unterhalb der besitzenden Klasse befinden. Details über Vererbung finden Sie inAbschnitt 2.3.12.

  • -
    private (privat): Private Attribute sind nur in der Klasse selbst sichtbar.

  • ~
    package (Paket): Das Attribut ist nur für Klassen sichtbar, die sich in demselben Paket befinden wie die besitzende Klasse. Paketdiagramme werden inKapitel 7 behandelt.

  Obwohl die Angabe der Sichtbarkeit optional ist, definiert die UML keinen Vorgabewert und überlässt dies den Programmiersprachen. Java und C# definieren beispielsweise die Sichtbarkeitpackage als Default.

• /
  Der Schrägstrich spezifiziert, dass das Attribut aus anderen Werten berechnet (abgeleitet) werden kann. Es braucht somit nicht separat gespeichert zu werden. Beispielsweise braucht das Attribut freundeEinladen nicht gespeichert zu werden, denn dies soll vom geldbetrag abhängen (geldbetrag> MIN).

• Name
  Der Name ist der einzige nicht optionale Bestandteil einer Attributspezifikation. UML definiert keine Einschränkungen für Namen, sodass prinzipiell alle verfügbaren Buchstaben und Sonderzeichen verwendet werden können. Aufgrund der Beschränkungen der meisten Programmiersprachen empfiehlt es sich jedoch, die Namen mit einem Kleinbuchstaben zu beginnen (keine Umlaute) und auf jegliche Sonderzeichen außer dem Unterstrich (_) zu verzichten (Zahlen sind akzeptabel).
  Üblicherweise verwendet man für Attributnamen Substantive wie status, geld, groesse, alter usw.

• :Typ
  Will man den Typ des Attributs definieren, muss dem Namen ein Doppelpunkt folgen. Jeder Datentyp kann als Typ verwendet werden, z. B. boolean, char, int, String, Gericht, Menuepunkt oder Gast.

• Multiplizität
  Die Anzahl der Elemente einer Datenreihe wird mit der Multiplizität spezifiziert. Sie wird in eckigen Klammern dargestellt, ähnlich der Definition von Arrays in den meisten Programmiersprachen.

  Die Angabe besteht aus den Bestandteilen [UntereGrenze..ObereGrenze]. Die untere Grenze definiert die minimale Anzahl der Elemente. Die obere Grenze spezifiziert dementsprechend die maximale Anzahl. Verzichtet man auf die Angabe der unteren oder oberen Grenze, definiert man eine genaue Anzahl der Elemente. Ein paar Beispiele sollten die Verwendung der Multiplizität verdeutlichen:

  • [1]
    Es darf nur genau ein Element dieses Attributs zur Laufzeit existieren. Dies ist der Standardwert, falls man auf die Angabe der Multiplizität verzichtet.

  • [1..2]
    Nur ein oder zwei Elemente sind erlaubt.

  • [1..*]
    Mindestens ein Element (ohne Obergrenze) ist gefordert.

  • [0..*] oder [*]
    Beliebig viele Elemente sind erlaubt.

• =Vorgabewert
  Der...