2008.10.01 16:06

클래스 다이어그램





본 호에서는 UML에서 시스템의 정적인 부분을 주로 나타내는 클래스 다이어그램을 알아볼 것이다. 독자들이 객체 지향 공부를 하면서 익힌 클래스, 상속 등의 익숙한 개념이 많이 나타나는 다이어그램이다.  UML의 다이어그램 중 어느 한 다이어그램이 중요하지 않다 말할 수는 없지만 클래스 다이어그램은 그 중 중요하다 할 수 있는 다이어그램이다. 필자가 시스템을 구축하면서 느낀 점을 보태어서 말한다면 만들어진 시스템의 정적구조가 엉망이라면 시스템의 구축이나 기능확장의 어려움이 막대하다 할 수 있다. 반면에 잘 만들어진 구조를 가졌다면 시스템 구축자체에서나 기능의 확장에 있어서 무리 없이 가능해진다.  물론 이렇게 잘 된 정적 구조의 중요성을 실감하기 위해서는 실제 시스템의 만들어보고 잘못된 구조로 인한 피해를 느껴봐야만 할 것이다.
만약 이 글을 읽는 독자 중에 시스템의 정적인 구조를 처음 설계하려는 사람이 있다면 되도록이면 빠른 싸이클로 반복을 하기 바란다.  왜냐하면  설계에 대한 충분한 경험을 가지고 있지 않고는 처음 설계한 구조가 시스템을 구축하기에 완벽하게 만족시키지 못하기 때문이다.  빠른 싸이클의 반복은 잘못된 구조의 수정 기회를 늘인다.
이제 클래스 다이어그램에 관한 내용을 알아보도록 하자. 실제 클래스 다이어그램의 내용은 한 회에 다 실을 수 없을 만큼 양이 많다.  글의 제목에서도 느낄 수 있는 것과 같이 클래스 다이어그램을 2내지3회의 분량으로 할 계획이다. 클래스 다이어그램이 이렇게 분량이 많은 이유는 클래스 다이어그램이 프로그래밍 언어들과 가장 직접적으로 연관을 맺고 있고 또한 아주 많은 부분에서 객체지향의 이론이 녹아들어가 있기 때문이다. 이번 호에서는 클래스 다이어그램의 가장 기본이 되는 요소들과  그 의미를 알아보도록 할 것이다.
1.클래스
그림 1 - 클래스의 표기
클래스의 표기는 그림1에서의 표기와 같이한다. 그림1의 좌측에 있는 것은 Attribute와 Operation이 축약되지 않은 표기이고 나머지는 축약된 표기이다.
클래스의 의미는 일반적으로 객체지향 언어에서 사용하는 클래스의 의미와 유사하다. 클래스라는 것은 시스템에서 동작하게 되는 하나의 개념의 추상화 도구로써 사용되며 추상화의 단계에 따라 클래스의 의미가 약간씩 차이가 생긴다. 만약 설계 당시에 추상화가 아주 높은 단계에서 이러한 클래스는 시스템에서 사용되는 하나의 역할로서의 의미를 가진다. 하지만 구현단계와 같은 추상화 단계가 아주 낮은 상태에서는 실제 객체를 생성하기 위한 클래스의의미를 가지게 된다. 이러한 단계의 구별은 사용자의 의도에 따라 적당히 사용하면 될 것이다.
2.Attribute와 Operation
Attribute와 Operation 의 표기 또한 추상화 단계에 따라 표기의 방법이 달라 질 수 있다. 예를 들어 구현단계에 근접하여 클래스 다이어그램을 도시하려 한다면 구현하기위한 언어에 밀접한 형태의 Attribute와 Operation 으로 나타내어야 하지만 추상화 단계가 높을 경우는 대략적인 의미 전달을 할 수 있을 정도로 표기하여도 된다. Attribute의 UML1.1 표준형식은 다음과 같다.
visibility name : type-expression = initial-value { property-string }.
구조에 대한 설명은 프로그래밍 언어를 사용하여 본 사람이라면 쉽게 이해할 수 있을 것이다. Operation의 UML1.1표준형식은 다음과 같다.
visibility name ( parameter-list ) : return-type-expression { property-string }
Attribute와 마찬가지고 구조는 쉽게 이해될 것이다. 여기서 한가지 짚고 넘어가야 할 부분이 Visibility부분이다. 언어에서 Visibility를 private와 protect, public으로 구분하듯이 여기서도 이러한 구분을 표시할 수 있다. 즉 private는 '-'로 protected 는 '#'로 public은 '+'로 표기함을 알아두어야 할 것이다.
3.클래스와 클래스의 상속관계(Generalization Relationship).
그림 2  - 상속관계
상속관계의 표기는 그림 2와 같이 닫혀져 있는 머리를 가진 화살표로 나타낸다.
상속의 의미는 일반 언어에서의 상속의 의미와 유사하게 상위클래스의 모든 특징과 행위를 하위의 클래스가 모두 이어받게 된다. 즉 다양한 클래스들의 나열에서 동일한 행위나 특징을 가진 여러 클래스들이 존재할 때 공통되는 부분을 상위 클래스로 만들 수 있다.

4.클래스와 클래스의 연관관계(Association Relationship)
그림 3 - 연관관계
연관관계의 표기는 그림 3과 같이 실선으로 표기하게 된다. 연관관계의 의미는 두 클래스가 서로 어떠한 연관을 가지고 있다는 의미이다.  예를 들어 회사와 사원은 어떤 식으로든지 연관을 가지고 있다. 이것을 표현하기 위해서 연관의 관계를 사용한다. 물론 이러한 연관을 사용하기 위해서 UML에서는 표기의 확장으로 여러가지 장식(Adornments)들을 사용한다 여기서 사용되는 장식들로는 연관의 이름, 다중성(Multiplicity), 역할이름(RoleName) 등이 있다. 각 장식에 대하여 알아보면 먼저 연관의 이름은 어떠한 연관인지를 명시적으로 나타내게 된다. 다중성의 의미는 연관된 상대의 수를 표시하게 된다. 마지막으로 역할이름은 연관을 맺은 상태에서 상대 클래스에서 사용되어지게 되는 역할의 이름을 나타낸다.
5.클래스와 클래스의 집합연관관계(Aggregation Relationship)
그림 4 - 집합연관관계
집합연관관계의 표기는 그림 4와 같이 속이 빈 마름모 머리를 가진 실선으로 표기하게 된다. 집합연관관계는 연관관계의 일종으로 연관관계에서 쓰이는 모든 장식들이 다 쓰일 수 있다.집합연관관계를 쓰는 경우는 클래스와 클래스의 관계가 부분과 전체의 관계를 가질 때 표시할 수 있다. 예를 들면 자동차와 바퀴는 전체와 부분의 관계가 될 수 있다.
6.클래스와 클래스의 복합연관관계(Composition Relationship)
그림 5 -복합 연관관계
복합연관의 표기는 그림 5에서와 같이 속이 찬 마름모머리를 가진 실선으로 표기하게 된다. 복합 연관관계는 집합연관관계와 유사하게 전체와 부분의 관계를 나타내게 된다. 하지만 엄연한 차이점이 존재한다. 집합연관관계에서는 부분 클래스가 전체 클래스와 같은 생명시간을 가진다는 것이다. 즉 전체의 클래스의 객체가 소멸될 때 부분 클래스의 객체 또한 소멸되는 것이다. 예를 들어 우리가 흔히 말하는 윈도우를 전체로 보고 그 안에 들어가는 버튼을 부분으로 보면 이해가 쉬울 것이다.
7.클래스와 클래스의 의존관계(Dependency Relationship)
그림 6 - 의존 관계
의존관계은 그림 6에서와 같인 열려진 머리의 화살표를 가진 점선으로 표기한다.
의존관계의 의미는 한 클래스의 변화가 다른 클래스에 영향을 미칠 때 사용한다. 이러한 의존의 관계는 여러가지 관계에서 나타날 수 있다.  의존관계의 종류에 관하여서는 다음 호에 자세히 다루도록 할 것이다.
이로서 클래스 다이어그램에서 사용되는 기본적인 요소들을 모두 알아보았다. 여기서 설명한 요소들은 가장 기본적인 개념들이므로 숙지하길 바란다. 다음호 에는 이를 바탕으로 여러가지 부가적인 요소들을 알아보도록 할 것이다.

본 회에서는 지난 호에 이어 클래스 다이어그램에 나타나는 표기에 관하여 알아본다. 지난회에서 핵심이되는 클래스의 대략적인 모습을 보았다. 이번 회에는 클래스 표기 자체의 확장과 스테레오 타입을 이용한 확장된 의미의 여러가지 클래스들에 대하여 알아보기로 한다.
1. 클래스에서 사용자 정의 구역(User-defined compartment)
그림 1 사용정의 구역 (user-defined compartment)
클래스를 구성하는 부분으로 이름구역, Attribute구역, Operation구역이 있음을 우리는 알고 있다. 이러한 클래스를 구성하는 세가지 부분은 UML에서 미리 정의하는 부분이고 이외에 사용자가 정의하여 작성할 수 있는 새로운 구역을 첨가할 수 있다. 이러한 사용자 정의 구역은 툴이 제공하는 환경에 따라 다양하게 제공된다. 만약 독자 여러분이  UML Modeling툴을 만든다면 사용자 정의 역역을 이용하여 순공학이나 문서화 등의 툴의 부가적인 기능을 돋보이게 할 수 있을 것이다.
2. Type and Implementation Class
그림2  type and implementation class
지금부터 언급하는 내용은 클래스 다이어그램에 적용함에 있어서 스테레오타입(Stereotype)이나 컨스트레인트(Constraint)를 이용하여 기존 클래스의 의미를 확대하는 부분이다. 이러한 의미의 확대는 실제 업무에서 사용되는 개념과 좀 더 근접시키기위해 UML에서 표준으로 지정하고 있다.
먼저 Type의 경우 스테레오타입으로 'type'을 가진다. 이것은 객체가 가지는 Specification만을 표시한다. 그러한 이유로 실제로 언어에 바인딩되는 attribute나 method를 적는 것이 아니라 specification상에 나타나는 attribute나 operation이 반영된다. 반면에 Implementation class의 경우 실제 물리적인 언어에 바인딩되게 표현을 한다. Implementation class의 경우 스테레오 타입을 'implementationClass'를 기입하게 된다. Type과 iplementation class의 차이는 type을 실체화(Realization) 시킨 것이 Implementation class가 된다.
3. Interface
그림 3 Interface
인터페이스 클래스의 경우 스테레오타입을 'interface'로 가지며 객체지향 언어인 java에서 사용되는 인터페이스의 의미와 동일하게 클래스의 행위만을 확정하고 있다. 이러한 인터페이스는 구현을 가지지 않으므로 abstract operation을 가지게 된다.
4. Parameterized Class (Template Class)
그림 4 Parameterized Class
Parameterrized Class의 표기는 위의 그림과 같이 표기하고 그 의미는 객체지향언어 C++에서 사용되는 Template와 동일하다.
5. Utility
그림 5  Utility Class
Utility class의 표기는 스테레오타입을 'utility'로 가진다. 그 의미는 일반적인 클래스의 의미가 아니라 프로그램의 편리를 위해 만들어진 클래스이다. 프로그램을 하면 반드시 Global로 만들어야 할 프로시져나 변수들이 존재하게 된다. 이를 기능적으로 분리하기 위해 utility class를 사용한다. Utility class 내부에 존재하는 attribute나 operation의 경우 Global 변수나 프로시져로 인식하면 된다.
6. MetaClass
MetaClass의 표기는 스테레오타입을 'metaclass'로 가지는 클래스이다. 이것은 metaclass의 인스턴스가 클래스가 되는 클래스를 의미한다.
7. Enumeration
Enumeration Class의 경우 스테레오타입을 'enumeration'으로 가지는 클래스이다. Enumeration Class의 의미는 프로그램언어에서 사용되는 일반적인 enumeration type과 의미가 유사하다. 정확한 Enumeration Class의 의미는 이 클래스의 인스턴스는 반드시 사용자가 정의한 특정 문자의 집합이어야 한다는 것이다. 이러한 문자는 상대적인 순서를 가지게 된다.
8. Stereotype
Stereotype Class의 경우 UML에서 사용되는 의미확장의 도구인 stereotype을 UML에서 지정한 것 이외에 사용자 정의 스테레오타입을 만들기위해 사용되는 클래스이다. Stereotype Class의 표기는 스테레오타입을 'stereotype'으로 가진다.
9. Class Pathname
그림 6 Class Pathname
클래스를 표기함에 있어서 UML에서 패키지(Package)를 같이 붙여 클래스의 범위를 지정할 수 있다. 패키지는 UML에서 Namespace역할을 한다. 패키지에 대한 자세한 설명은 차후 다이어그램에서 공통으로 사용되는 요소를 설명할 때 하기로 한다. 패키지속에 패키지가 포함 될 수 있으므로 패키지 path를 다 적용하여 클래스의 Pathname을 표기하기도 한다.
지금까지 클래스 다이어그램에서 정의하는 확장된 의미의 표기를 살펴보았다. 참고로 이러한 모든 내용에 대하여서 자세히 알고 싶다면 UML Spec을 보는 것이 도움이 될것이다.
실무에서는 시스템을 구성하는 클래스를 뽑아내고 그것의 역할을 지정하고 연관을 맺는 것이 가장 힘든 일일 것이다. 이것에 대한 정확히 정립된 방법은 존재하지 않는다. 약간이나마 정형화된 클래스를 뽑아내는 시점에 관하여 적어보면 통상 시스템 구축에 있어서 유스케이스 다이어그램을 그려서 시스템의 큰 기능을 만들고 그 유스케이스의 흐름을 가지고 시퀀스나 콜레버레이션 다이어그램에서 객체와 객체사이의 인터렉션을 정의하게 된다. 여기서 사용되는 객체의 행위와 속성을 가지고 클래스의 구체적 형상을 뽑아낼 수 있을 것이다. 물론 여러 번의 반복을 통한 클래스이 확정이 필요할 것이다.
그 동안 필자 주변의 일로 몇 회의 뉴스레터에 글을 올리지 못한 경우가 있었습니다. 매번 이러한 이야기를 하는 것이 구차한 변명인 줄 알고 있지만 어쩔 수 없이 양해를 구해야하는 것이 도리이기에 차후에 적어나갈 글을 더욱 알차게 적겠다는 말로 사과를 대신하려 합니다.
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