[Design Pattern] Unified Modeling Language (UML)

What is UML?

UML(Unified Modeling Language, 통합 모델링 언어)는 시스템의 구조와 동작을 시각화하고, 사양(specification)을 문서화하는 데 사용되는 표준화된 모델링 언어입니다.

• 시스템을 시각화 하거나 시스템의 사양, 설계를 문서화 하기 위한 표현 방법입니다.
• 통합 모델링 언어는 객체 지향 프로그래밍 소프트웨어 집얍 시스템을 개발할 때 산출물을 명세화, 시각화, 문서화할 때 사용합니다.
• 일반적으로 UML의 범위는 매우 넓지만, 여기서는 클래스 다이어그램 및 시퀀스 다이어그램에 대해서만 설명해 보겠습니다.
• Code Pattern들을 표현할 때도 유용합니다.

UML 예시 입니다.

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Class Diagram: 클래스와 계층 관계

클래스 다이어그램은 시스템의 정적 구조를 나타내는 UML 구조 다이어그램 중 하나입니다
이 다이어그램은 시스템을 구성하는 클래스들 사이의 관계를 보여줍니다

• 각 클래스는 속성(attributes)과 메소드(methods)를 가지며, 클래스 간에는 상속, 연관, 집합, 의존 등 다양한 관계가 있을 수 있습니다.

from abc import *

class ParentClass(metaclass=ABCMeta):

	field1 = 0
    field2 = 0

    @abstractmethod
    def methodA(self):
        pass
    
    def methodB(self):
        pass

class ChildClass(ParentClass):

    def methodA(self):
        print("methodA is implemented", field1)

    def methodB(self):
        print("methodC is defined")

• abstract 클래스, Method등은 이탤릭체로 표현됩니다.
• 클래스간 화살표의 방향은 하위클래스에서 상위클래스로 연결됩니다.

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Class Diagram: 구현 관계

from abc import *

class Printable(metaclass=ABCMeta):

    @abstractmethod
    def show(self):
        pass
    
    @abstractmethod
    def newpage(self):
        pass

class PrintClass(Printable):

    def show(self):
        print("show implemented")

    def newPage(self):
        print("newPage implemented")

pc = PrintClass
pc.show()

구현 클래스 관계

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Class Diagram: 집약(aggregation)

class Color():
    def __init__(self):
        self.r = 0
        self.g = 0
        self.b = 0

class Fruit():
    def __init__(self):
        self.color = Color()

class Basket():
    def __init__(self):
        self.fruits = []

        for i in range(10):
            self.fruits.append(Fruit())

Class Diagram: 집약(aggregation)

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Class의 관계

• 클래스의 관계를 나타내기 위해 관련된 이름에 > 표시를 붙여줍니다.

• 이 경우는 Client가 Target을 Use(사용)합니다.

• 이 경우는 Factory가 Product를 Create(생성)합니다.

• Subject가 Observer에게 Notifies(통지)합니다.

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Sequence Diagram (시퀀스 다이어그램)

시퀀스 다이어그램은 UML의 상호작용 다이어그램 중 하나로, 객체 간의 상호작용과 이러한 상호작용이 시간 순서에 따라 어떻게 발생하는지를 나타냅니다.

• 시퀀스 다이어그램(Sequence Diagram)은 프로그램이 작동할 때 어떤 메소드가 어떤 순서로 실행되는가, 어떤 추상 클래스가 어떤 순서로 실행되는가를 표현합니다.
• 클래스 다이어그램은 ‘시간에 의해 변하지 않는것 (정적)’을 나타내며, 시퀀스 다이어그램은 ‘시간에 따라 변하는것(동적)’ 을 나타냅니다.
• → 메소드 호출, ← 메소드 반환

class Device():

    def write(self):
        print("write")

class Server():

    def _init_(self):
        self.device = Device()
    
    def open(self):
        pass
    
    def print(self):
        self.device.write()
    
    def close(self):
        pass

class Client():

    def _init_(self):
        self.server = Server()
    
    def operation(self):
        self.server.open()
        self.server.print()
        self.server.close()

c = Client()
c.work()

Sequence Diagram