UMLクラス図とは？わかりやすい書き方チュートリアル

クラス図は、クラス、属性、操作、オブジェクト間の関係をモデリングすることで、特定のシステムの構造を明確にマッピングするため、UMLの中で最も有用な図タイプの1つです。弊社のUML作図ソフトウェアを使用すれば、これらの図の作成は思ったほど難しくありません。このガイドでは、独自のクラス図を理解、計画、作成する方法を説明します。

UMLにおけるクラス図とは？

統一モデリング言語（UML）は、さまざまな方法でシステムをモデリングするのに役立ちます。UMLで特に人気のあるタイプの1つがクラス図です。UMLのより広範な分類において、クラス図は構造（静的）図ファミリーに属し、時間の経過に伴う動作よりも、システムが何で構成されているかに焦点を当てています。

UMLは、オブジェクト指向プログラミングのアプローチを記述するための標準化されたモデルとして確立されました。クラスはオブジェクトの構成要素であるため、クラス図はUMLの構成要素となります。クラス図のさまざまなコンポーネントは、実際にプログラミングされるクラス、主要なオブジェクト、またはクラスとオブジェクト間の相互作用を表すことができます。オブジェクト指向プログラミングと密接に整合しているため、クラス図はPython、Java、C++などの一般的なOOP言語のコード構造に直接変換できることがよくあります。

クラスの図形自体は、3つの行を持つ長方形で構成されています。最上行にはクラスの名前、中央の行にはクラスの属性、最下部セクションにはクラスが使用するメソッドまたは操作が含まれます。クラスとサブクラスは、各オブジェクト間の静的な関係を示すためにグループ化されます。

UMLやクラス図にどの程度精通しているかに関わらず、Lucidchartの UMLツールはシンプルで使いやすいように設計されています。LucidchartのUML図形ライブラリを使用すると、弊社のUML作図ツールを使用して、ほぼすべてのカスタムクラス図を作成できます。また、「Diagram as Code（コードからの作図）」機能を使用すれば、これまで以上に簡単かつ迅速に行えます。Mermaidコードを使用して完全にカスタマイズされたクラス図を作成し、Lucidchartドキュメントに追加できます。

クラス図のメリット

クラス図は、あらゆる組織に多くのメリットをもたらします。

UMLクラス図は以下の用途に使用できます：

• 開発者がコードを書き始める前に、クラスの構造や相互作用について考えるのに役立ちます。これにより、よりクリーンで機能性の高いソフトウェアの構築につながります。
• 詳細なチャートを描き、コードに含める必要のある要件をドキュメント化します。
• コードに深く入り込むことなく、視覚的なプレゼンテーションによってステークホルダーとより簡単に情報を共有します。
• どんなに複雑なシステムであっても、データモデルを図式化します。
• ビジネス全体で情報を簡単に共有します。
• アプリケーションの全般的な概略をより深く理解します。
• テキストが多く複雑な説明をすることなく、システムの要件やその他の側面をドキュメント化します。
• ビジネスアナリストとして、ビジネスの視点からモデルを作成します。

また、ライフサイクルの初期段階における思考ツールとしても有用であり、実装前にチームが構造や関係性について論理的に考えるのに役立つほか、技術者と非技術者の両方のステークホルダー向けのコミュニケーション成果物としても機能します。

クラス図の基本構成要素

文脈に応じて、クラス図のクラスは、主要なオブジェクト、アプリケーション内の相互作用、またはプログラミング対象のクラスを表すことができます。「UMLにおけるクラス図とは？」という問いに答えるには、まずその基本的な構成を理解する必要があります。

• クラス：
  システム内でオブジェクトを作成し、動作を実装するためのテンプレート。UMLにおいて、クラスは共通の構造と動作を共有するオブジェクトまたはオブジェクトのセットを表します。クラス名、その属性、およびその操作の行を含む長方形で表されます。クラス図でクラスを描く場合、最上行のみの記入が必須であり、より詳細な情報を提供したい場合、他の行は任意となります。
• シグナル：
  アクティブオブジェクト間の単方向かつ非同期の通信を表す記号。
• データ型：
  データ値を定義する分類子。データ型は、プリミティブ型と列挙型の両方をモデリングできます。
• パッケージ：
  図の中の関連する分類子を整理するために設計された図形。大きなタブ付きの長方形の図形で表されます。
• インターフェース：
  一連のまとまった動作を定義する操作シグネチャや属性定義のコレクション。インターフェースはクラスに似ていますが、クラスはその型のインスタンスを持つことができるのに対し、インターフェースはそれを実装するクラスが少なくとも1つ必要である点が異なります。
• 列挙型：
  ユーザー定義のデータ型の表現。列挙型には、列挙型の値を表す識別子のグループが含まれます。
• オブジェクト：
  1つまたは複数のクラスのインスタンス。具体的なインスタンスまたは典型的なインスタンスを表すために、オブジェクトをクラス図に追加できます。
• 成果物（アーティファクト）：
  ドキュメント、データベース、実行可能ファイル、ソフトウェアコンポーネントなど、ソフトウェアシステム内の具体的なエンティティを表すモデル要素。

クラス内のセクション

標準的なクラスは、次の3つのセクションで構成されています：

上部セクション

クラスの名前が含まれます。分類子について話しているかオブジェクトについて話しているかに関わらず、このセクションは常に必須です。クラス名は以下を満たす必要があります：

• 大文字で始まること
• 太字で書かれていること
• 上部セクションの中央に配置されていること
• 説明的であること

中央セクション

クラスの属性が含まれます。このセクションを使用して、クラスの性質を記述します。これは、クラスの特定のインスタンスを記述する場合にのみ必須となります。

下部セクション

クラスの操作（メソッド）が含まれます。リスト形式で表示され、各操作がそれぞれの行を占めます。操作は、クラスがデータとどのように相互作用するかを記述します。下部2つのセクションのテキストは、通常、左揃えで配置され、最初の文字は小文字で入力されます。

メンバーのアクセス修飾子

すべてのクラスは、アクセス修飾子（可視性）に応じて異なるアクセスレベルを持ちます。対応する記号を伴うアクセスレベルは以下の通りです：

• 公開（+）
• 非公開（-）
• 保護（#）
• パッケージ（~）
• 派生（/）
• 静的（下線）

メンバーのスコープ

メンバーのスコープには、分類子とインスタンスの2つがあります。

分類子は静的（static）として認識されることが多く、属性値はすべてのインスタンスで同じままであり、メソッドの呼び出しはインスタンスの状態に影響を与えません。対照的に、インスタンスにはインスタンスの状態を変更できるメソッドが含まれており、属性値はインスタンスごとに異なる場合があります。分類子を示すするには、その名前に下線を引きます。インスタンスを示すには、テキストをそのままにします。

相互作用

「相互作用」という用語は、クラス図やオブジェクト図に存在し得るさまざまな関係やリンクを指します。最も一般的な相互作用には、以下のようなものがあります：

継承：子クラスまたはサブクラスが親クラスまたはスーパークラスの機能を引き継ぐプロセスであり、汎化とも呼ばれます。スーパークラスを指す、閉じた矢印を持つ直線の連結線でシンボル化されます。

この例では、オブジェクト「Car」は、自身のクラスの特定の属性（モデルタイプ、ドアの数、自動車メーカー）やメソッド（Radio()、windshieldWiper()、ac/heat()）に加えて、親クラス（「Vehicle」）のすべての属性（速度、乗客数、燃料）とメソッド（go()、stop()、changeDirection()）を継承します。クラス図における継承は、閉じた白抜きの矢印を持つ実線を使用して示されます。

双方向関連：2つのクラス間のデフォルトの関係。両方のクラスが互いと、相手との関係を認識しています。この関連は、2つのクラス間の直線によって表されます。

上の例では、CarクラスとRoadTripクラスが相互に関連しています。線の片方の端では、Carが多重度「0..1」の「assignedCar」という関連を持つため、RoadTripのインスタンスが存在する場合、それに関連付けられたCarのインスタンスが1つ存在するか、または全く存在しないかのいずれかになります。この場合、RoadTripに複数のCarインスタンスを関連付けられることを示すために、多重度「0..*」を持つ別のCaravanクラスが必要になります。1つのCarインスタンスは複数の「getRoadTrip」関連を持つことができる（つまり、1台の車で複数のロードトリップに行くことができる）ため、多重度は「0..*」に設定されます。

単方向関連：2つのクラス間のやや一般的ではない関係。一方のクラスがもう一方のクラスを認識し、それと相互作用します。単方向関連は、認識しているクラスから認識されているクラスを指す、開いた矢印を持つ直線の連結線でモデリングされます。

例として、アリゾナ州をロードトリップしているときに自動速度取締機（オービス）に遭遇し、運転状況が記録されることがありますが、郵便で通知を受け取るまでそのことを知ることはありません。画像には描かれていませんが、この場合、多重度はオービスを通過する回数に応じて「0..*」になります。

クラス図の例

プロセスフローをマッピングするためのクラス図の作成は簡単です。UMLで独自のクラス図を構築する際は、以下の2つの例を参考にしてください。

ホテル管理システムのクラス図

クラス図は、宿泊客の情報、スタッフの役割、客室の利用状況など、ホテル管理システム内の各オブジェクト間の関係を示すことができます。以下の例は、ホテル管理システムの有用な概要を示しています。下のテンプレートをクリックして、クラス図の作成を始めましょう。

ATMシステムのクラス図

ATMは一見シンプルに見えます：利用者が現金を獲得するためにいくつかのボタンを押すだけですが、安全で効果的なATMが不正を防止し、銀行の顧客に価値を提供するためには、通過しなければならないセキュリティの層が数多く存在します。ATMシステムのさまざまな人的および無機的な構成要素が、この読みやすい図で示されています。すべてのクラスにタイトルがあり、その下に属性がリストされています。ドキュメントを開き、無料のLucidchartアカウントに登録することで、このチャートを編集、保存、共有できます。

わかりやすいクラス図を計画するためのヒント

作図を始める前（または初期ドラフトの推敲中）に、いくつかの簡単な計画を立てる習慣をつけることで、クラス図がより明確になり、他の人にとっても役立つものになります。

• クラス名は説明的で意味のあるものである必要があります。例えば、クラスに「UserAccount」という名前を付ければ、そのクラスが何らかのユーザーアカウントを作成することが明確になります。
• 各クラスが何を担っているかを明確に特定します。
• 各要素を事前に特定し、それらが互いにどのように関連しているかを理解します。
• 各クラスには関連するプロパティのみを追加します。不要なプロパティを追加すると、図が乱雑になり、過度に複雑に見える原因になります。
• 図の特定の文脈を説明する必要がある場合は、短いメモを使用します。
• チームメンバーと協力し、必要に応じて図を作り直して適切に仕上げます。

これらのアプローチは特に有用です。なぜなら、クラス図が単独で存在することはめったになく、通常は、より大きなシステムの一部として連携して動作する必要がある一連のクラスを表すためです。単一のクラスのみを作図している場合でも、それがより大きなシステムで使用される可能性が高いと言えます。システムは、クラス図において連携して動作する必要があるクラスの集合として表されます。そのため、事前に要素を特定し、それらが互いにどのように関連しているかを理解することが重要です。複数のクラスを1つのクラス図にグループ化すると、それらの間の静的な構造と関係性を理解するのに役立ちます。また、問題が発生する前に潜在的な問題領域を特定し、修正することにも役立ちます。

クラス図の書き方

Lucidchartでは、ゼロからクラス図を作成するのが驚くほどシンプルです。次の手順に従ってください：

1. Lucidchartを始める

Lucidchartを初めて使用する場合は、キャンバスに図形をドラッグし始める前に、まずアカウントを作成してドキュメントを開く必要があります。Lucidchartへの登録がお済みでない場合は、無料でサインアップできます。ログインして、テンプレートを選択するか、新しいドキュメントを開きます。

2. 図形の追加またはインポート

すべてのクラス図には、UMLクラスの図形を含める必要があります。Lucidchartでは、UML図形ライブラリ全体をツールバーに追加できます。エディターの左側にある［図形］をクリックし、［UML］を選択します。そこから、図にさらにビジュアルやカスタムアセットが必要な場合は、デフォルトのUMLライブラリを超えて拡張できます。さらに図形が必要な場合は、画像検索機能を使用してアイコンを検索するか、独自のステンシルやアイコンをインポートできます。図形に関しては、Lucidchartに制限はありません。クラスの図形を配置するときに、表示する詳細レベルを選択できます。一部の図では、高レベルを維持するために属性や操作を省略することがあります。標準的なクラス記号には3つの行がありますが、お好みに応じて下部の2つの行を省略した同様の図形を使用することもできます。

3. クラス図へのテキストとコンセプトの追加

各クラスを入力する際は、読者が何を見ているかをすぐに解釈できるよう、標準的な行ごとの規則に従ってください。クラス図形の各行にテキストを追加するには、クリックして入力するだけです。1行目にはクラス名のみを含め、2行目にはクラスの属性を配置します。最後のセクションには、クラスが実行できる潜在的なメソッドまたは操作をリストします。静的アプリケーションが完全に表現されるまで、クラス図形を追加し続けます。

特定のメンバー（クラス内の属性やメソッドを指す用語）に下線を引くことで、スコープを示します。メンバーは、インスタンスまたは分類子のいずれかに分類できます。分類子は静的（static）として認識されることが多く、属性値はすべてのインスタンスで同じままであり、メソッドの呼び出しはインスタンスの状態に影響を与えません。対照的に、インスタンスにはインスタンスの状態を変更できるメソッドが含まれており、属性値はインスタンスごとに異なる場合があります。分類子を示すには、その名前に下線を引きます。インスタンスを示すには、テキストをそのままにします。

クラスの図形内、かつ特定の属性やメソッドの前に正しい記号を配置することで、可視性を示します。これは可視性の評価とも呼ばれます。各アクセスレベルに関連付けられた記号を使用します：公開（+）、非公開（-）、保護（#）、パッケージ（~）、派生（/）。

クラス図やオブジェクト図を用いて、オブジェクト間に存在する関係やリンクなどの相互作用をオーディエンスに示します。Lucidchartでは、線を引いてから必要に応じて表記スタイルを変更することで、オブジェクト間の関係を示すことができます。

4. クラス図の書式設定

コンテンツを配置したら、一貫したスタイリングによって図の見た目を磨き、より理解しやすくすることができます。Lucidchartでは、フォント、色、線の設定を更新することで、クラス図の書式設定を簡単に行えます。

5. 公開、実装、共有

最後に、クラス図は、ドキュメントへの埋め込み、ステークホルダーへの配布、チームがすでに使用しているツールとの統合など、共有されたときに最も価値を発揮します。Lucidchartでクラス図を作成したら、簡単に共有して組織全体の理解を深めることができます。簡単な共有機能を使用して、会社のWikiにチャートを公開して埋め込んだり、他の既存のLucidchartユーザーや非ユーザーに送信したりできます。また、最終的なクラス図を任意のファイル形式でダウンロードすることもできます。

数多くの Lucidchartのインテグレーションを利用して、毎日使用するアプリケーションにクラス図を組み込むことができます。無料の Google Workspaceインテグレーションを使用すると、Googleドキュメント、スプレッドシート、またはスライドにコンテキストを追加してクラス図を追加できます。弊社の Microsoftインテグレーションを使用すると、クラウド内でリアルタイムに共同作業を行った後、図をシームレスにインポートできます。

クラス図はUMLの中で最も一般的な図タイプの1つであり、Lucidchartはそれを簡単に理解して作成できるようにしました。テンプレートの1つにすぐに飛び込むか、既存のクラス図をインポートしてLucidchart内で作業を継続するか、あるいはゼロから開始することができます。始めるために必要なすべての機能とツールをご用意しています。

【動画でわかる！】UMLクラス図の書き方とわかりやすい例を解説