소프트웨어 설계 - UML(Unified Modeling Language)

1. UML(Unified Modeling Language)의 개요

UML은 시스템 분석, 설계, 구현 등 시스템 개발 과정에서 시스템 개발자와 고객 또는 개발자 상호간의 의사소통이 원활하게 이루어지도록 표준화한 대표적인 객체지향 모델링 언어이다.

• UML은 Rumbaugh(OMT), Booch, Jacobson 등이 객체지향 방법론의 장점을 통합하였으며, 객체 기술에 관한 국제 표준화기구인 OMG(Object Management Group)에서. 표전으로 지정하였다.
• UML을 이용하여 시스템의 구조를 표현하는 6개의 구조 다이어그램과 시스템의 동작을 표현하는 7개의 행위 다이어그램을 작성할 수 있다.
• 각각의 다이어그램은 사물과 사물 간의 관계를 용도에 맞게 표현한다.
• UML 의 구성 요소에는 사물(Things), 관계(Relationships), 다이어그램(Diagram)등이 있다.

 

 

2. 사물(Things)

사물은 모델을 구성하는 가장 중요한 기본 요소로, 다이어그램 안에서 관계가 형성될 수 있는 대상들을 말한다.

• 사물에는 구조 사물, 행동 사물, 그룹 사물, 주해 사물이 있다.

사물	내용
구조 사물 (Strucural Things)	• 시스템의 개념적, 물리적 요소를 표현 • 클래스(Class), 유스케이스(Use Case), 컴포넌트(Component), 노드(Node) 등
행동 사물 (Behavioral Things)	• 시간과 공간에 따른 요소들의 행위를 표현 • 상호작용(Iteraction), 상태 머신(State Machine) 등
그룹 사물 (Grouping Things)	• 요소들을 그룹으로 묶어서 표현 • 패키지(Package)
주해 사물 (Annotation Things)	• 부가적인 설명이나 제약조건 등을 표현 • 노트(Note)

 

 

 

3. 관계(Relationships)

관계는 사물과 사물 사이의 연관성을 표현하는 것으로, 연관 관계, 집합 관계, 포함 관계, 일반화 관계, 의존 관계, 실체화 관계 등이 있다.

 

연관(Association) 관계

• 연관 관계는 2개 이상의 사물이 서로 관련되어 있음을 표현한다.
• 서로에게 영향을 주는 양방향 관계의 경우 화살표를 생략하고 실선으로만 연결한다.
• 연관에 참여하는 객체의 개수를 의미하는 다중도(Multiplicity)를 선 위로 표기한다.

다중도	의미
1	1개의 객체가 연관되어 있다.
n	n개의 객체가 연관되어 있다.
0..1	연관된 객체가 없거나 1개만 존재한다.
0..* 또는 *	연관된 객체가 없거나 다수일 수 있다.
1..*	연관된 객체가 적어도 n개 이상이다.
n..*	연관된 객체가 적어도 n개 이상이다.
n..m	연관된 객체가 최소 n개에서 최대 m개이다.

 

 

집합(Aggregation) 관계

집합 관계는 하나의 사물이 다른 사물에 포함되어 있는 관계를 표현한다.

• 포함하는 쪽(전체, Whole)과 포함되는 쪽(부분, Part)은 서로 독립적이다.
• 포함되는 쪽(부분, Part)에서 포함하는 쪽(전체, Whole)으로 속이 빈 마름모를 연결하여 표현한다.

 

포함(Composition) 관계

포함 관계는 집합 관계의 특수한 형태로, 포함하는 사물의 변화가 포함되는 사물에게 영향을 미치는 관계를 표현한다.

• 포함하는 쪽(전체, Whole)과 포함되는 쪽(부분, Part)은 서로 독립될 수 없고 생명주기를 함께한다.
• 포함되는 쪽(부분, Part)에서 포함하는 쪽(전체, Whole)으로 속이 채워진 마름모를 연결하여 표현한다.

 

일반화(Generalization) 관계

일반화 관계는 하나의 사물이 다른 사물에 비해 더 일반적인지 구체적인지를 표현한다.

• 예를 들어 사람은 여자와 남자보다 일반적인 개념이고 반대로 여자와 남자는 사람보다 구체적인 개념이다.
• 보다 일반적인 개념을 상위(부모), 보다 구체적인 개념을 하위(자식)이라고 부른다.
• 구체적(하위)인 사물에서 일반적(상위)인 사물 쪽으로 속이 빈 화살표를 연결하여 표현한다.

 

의존(Dependency) 관계

의존 관계는 연관 관계와 같이 사물 사이에 서로 연관은 있으나 필요에 의해 서로에게 영향을 주는 짧은 시간 동안만 연관을 유지하는 관계를 표현한다.

• 하나의 사물과 다른 사물이 소유 관계는 아니지만 사물의 변화가 다른 사물에도 영향을 미치는 관계이다.
• 일반적으로 한 클래스가 다른 클래스를 오퍼레이션의 매개 변수로 사용하는 경우에 나타나는 관계이다.
• 영행을 주는 사물(이용자)이 영행을 받는 사물(제공자) 쪽으로 점선 화살표를 연결하여 표현한다.

 

실체화(Realization) 관계

실체화 관계는 사물이 할 수 있거나 하는 기능(오퍼레이션, 인터페이스)으로 서로를 그룹화 할 수 있는 관계를 표현한다.

• 한 사물이 다른 사물에게 오퍼레이션을 수행하도록 지정하는 의미적 관계이다.
• 사물에서 기능 쪽으로 속이 빈 점선 화살표를 연결하여 표현한다.

 

 

 

4. 다이어그램(Diagram)

다이어그램은 사물과 관계를 도형으로 표현한 것이다.

• 여러 관점에서 시스템을 가시화한 뷰(View)를 제공함으로써 의사소통에 도움을 준다.
• 정적 모델링에서는 주로 구조적 다이어그램을 사용하고 동적 모델링에서는 주로 행위 다이어그램을 사용한다

 

구조적(Structural) 다이어그램의 종류

클래스 다이어그램 (Class Diagram)	• 클래스와 클래스가 가지는 속성, 클래스 사이의 관계를 표현했다. • 시스템의 구조를 파악하고 구조상의 문제점을 도출할 수 있다,
객체 다이어그램 (Object Diagram)	• 클래스에 속한 사물(객체)들, 즉 인스턴스(Instance)를 특정 사점의 객체와 객체 사이의 관계로 표현한다. • 럼바우(Rumbaugh) 객체 지향 분석 기법에서 객체 모델링에 활용된다.
컴포넌트 다이어그램 (Component Diagram)	• 실제 구현 모듈인 컴포넌트 간의 관계나 컴포넌트 간의 인터페이스를 표현한다. • 구현 단계에서 사용되는 다이어그램이다.
배치 다이어그램 (Deployment Diagram)	• 결과물, 프로세스, 컴포넌트 등 물리적 요소들의 위치를 표현한다. • 노드와 의사소통(통신) 경로로 표현한다. • 구현 단계에서 사용되는 다이어그램이다.
복합체 구조 다이어그램 (Composite Structure Diagram)	• 클래스나 컴포넌트가 복합 구조를 갖는 경우 그 내부 구조를 표현한다.
패키지 다이어그램 (Package Diagram)	• 유스케이스나 클래스 등의 모델 요소들을 그룹화한 패키지들의 관계를 표현한다.

 

 

행위(Behavioral) 다이어그램의 종류

유스케이스 다이어그램 (Use Case Diagram)	• 사용자의 요구를 분석하는 것으로 기능 모델링 작업에 사용한다. • 사용자(Actoy)와 사용 사례(Use Case)로 구성되며, 사용 사례 간에는 여러 형태의 관계로 이루어진다.
순차 다이어그램 (Sequence Diagram)	• 상호 작용하는 시스템이나 객체들이 주고받는 메시지를 표현한다.
커뮤니케이션 다이어그램 (Communication Diagram)	• 순차 다이어그램과 같이 동작에 참여하는 객체들이 주고받는 메시지를 표현하는데, 메시지뿐만 아니라 객체들 간의 연관까지 표현한다.
상태 다이어그램 (State Diagram)	• 하나의 객체가 자신이 속한 클래스의 상태 변화 혹은 다른 객체와의 상호 작용에 따라 상태가 어떻게 변화하는지를 표현한다. • 이벤트(event)에 의한 객체들의 상태 변화를 그림으로 표현한다. • 럼바우(Rumbaugh) 객체지향 분석 기법에서 동적 모델링에 활용된다.
활동 다이어그램 (Activity Diagram)	• 시스템이 어떤 기능을 하는지 객체의 처리 로직이나 조건에 따른 처리의 흐름을 순서에 따라 표현한다. • 오퍼레이션이나 처리 과정이 수행되는 동안 일어나는 일들을 단계적으로 표현한다.
상호적용 개요 다이어그램 (Interaction Overview Diagram)	• 상호작용 다이어그램 간의 제어 흐름을 표현한다.
타이밍 다이어그램 (Timing Diagram)	• 객체 상태 변화와 시간 제약을 명시적으로 표현한다.

 

 

스테레오 타입(Stereotype)

스테레오 타입은 UML에서 표현하는 기본 기능 외에 추가적인 기능을 표현하기 위해 사용한다.

• 길러멧(Guilemet)이라고 부르는 겹화살괄화<<>> 사이에 표현할 형태를 기술한다.
• 주로 표현하는 형태는 다음과 같다.

<<include>>	연결된 다른 UML 요소에 대해 포함 관계에 있는 경우
<<extend>>	연결된 다른 UML 요소에 대해 확장 관계에 있는 경우
<<interface>>	인터페이스를 정의하는 경우
<<exception>>	예외를 정의하는 경우
<<constructor>>	생성자 역할을 수행하는 경우