Tutorial de diagrama de classes

Os diagramas de classes são um dos tipos de diagrama mais úteis na UML, pois mapeiam claramente a estrutura de um sistema específico ao modelar suas classes, atributos, operações e relacionamentos entre objetos. Com o nosso software de diagramação UML, a criação desses diagramas não é tão complexa quanto parece. Este guia mostrará como entender, planejar e criar seus próprios diagramas de classes.

O que é um diagrama de classes UML?

A UML (do inglês, Unified Modeling Language) pode ajudar você a modelar sistemas de várias maneiras. Um dos tipos mais populares na UML é o diagrama de classes. Na taxonomia mais ampla da UML, os diagramas de classes se enquadram na família de diagramas estruturais (estáticos), que se concentram no que um sistema é feito, e não em como ele se comporta ao longo do tempo.

A UML foi estabelecida como um modelo padronizado para descrever uma abordagem de programação orientada a objetos. Como as classes são os blocos de construção dos objetos, os diagramas de classes são os blocos de construção da UML. Os vários componentes em um diagrama de classes podem representar as classes que serão programadas de fato, os objetos principais ou as interações entre classes e objetos. Como se alinham estreitamente com a programação orientada a objetos, os diagramas de classes geralmente podem ser traduzidos diretamente em construtos de código em linguagens OOP comuns, como Python, Java e C++.

A forma da classe em si consiste em um retângulo com três linhas. A linha superior contém o nome da classe, a linha central contém os atributos da classe e a seção inferior expressa os métodos ou operações que a classe pode usar. Classes e subclasses são agrupadas para mostrar o relacionamento estático entre cada objeto.

Independentemente do seu nível de familiaridade com a UML ou diagramas de classes, o nosso software UML foi projetado para ser simples e fácil de usar. A biblioteca de formas UML no Lucidchart pode ajudar você a criar praticamente qualquer diagrama de classes personalizado usando a nossa ferramenta de diagrama UML. E com o nosso recurso de diagrama como código, isso ficou mais rápido e fácil do que nunca. Você pode criar um diagrama de classes totalmente personalizado e adicioná-lo ao seu documento do Lucidchart usando a codificação Mermaid.

Benefícios dos diagramas de classes

Os diagramas de classes oferecem vários benefícios para qualquer organização. Use diagramas de classes UML para:

• Ajudar os desenvolvedores a pensar na estrutura e nas interações das classes antes de escrever qualquer código. Isso pode resultar em um software mais limpo e com melhor funcionamento.
• Desenhar gráficos detalhados e documentar requisitos que precisam ser incluídos no código.
• Compartilhar informações com as partes interessadas de forma mais fácil com apresentações visuais, sem precisar se aprofundar no código.
• Iustrar modelos de dados para qualquer sistema, por mais complexo que seja.
• Compartilhar facilmente informações em toda a sua empresa.
• Ter uma melhor compreensão dos esquemas gerais de um aplicativo.
• Documentar requisitos e outros aspectos de um sistema sem explicações complicadas e cheias de texto.
• Criar modelos a partir de uma perspectiva de negócios como analista de negócios.

Eles também são úteis no início do ciclo de vida como uma ferramenta de reflexão — ajudando as equipes a raciocinar sobre a estrutura e os relacionamentos antes da implementação — e como um artefato de comunicação para partes interessadas técnicas e não técnicas.

Componentes básicos de um diagrama de classes

Dependendo do contexto, as classes em um diagrama de classes podem representar os objetos principais, as interações no aplicativo ou as classes a serem programadas. Para responder à pergunta "O que é um diagrama de classes na UML?", você deve primeiro entender sua composição básica.

• Classes: um modelo para criar objetos e implementar comportamento em um sistema. Na UML, uma classe representa um objeto ou um conjunto de objetos que compartilham uma estrutura e um comportamento comuns. Elas são representadas por um retângulo que inclui linhas com o nome da classe, seus atributos e suas operações. Ao desenhar uma classe em um diagrama de classes, você só precisa preencher a linha superior — as outras são opcionais caso queira fornecer mais detalhes.
• Sinais: símbolos que representam comunicações assíncronas e unidirecionais entre objetos ativos.
• Tipos de dados: classificadores que definem valores de dados. Os tipos de dados podem modelar tanto tipos primitivos quanto enumerações.
• Pacotes: formas projetadas para organizar classificadores relacionados em um diagrama. Eles são simbolizados por uma forma de retângulo grande com guias.
• Interfaces: uma coleção de assinaturas de operação e/ou definições de atributos que definem um conjunto coeso de comportamentos. As interfaces são semelhantes às classes, exceto que uma classe pode ter uma instância do seu tipo, e uma interface deve ter pelo menos uma classe para implementá-la.
• Enumerações: representações de tipos de dados definidos pelo usuário. Uma enumeração inclui grupos de identificadores que representam valores da enumeração.
• Objetos: instâncias de uma ou mais classes. Os objetos podem ser adicionados a um diagrama de classes para representar instâncias concretas ou prototípicas.
• Artefatos: elementos de modelo que representam as entidades concretas em um sistema de software, como documentos, bancos de dados, arquivos executáveis, componentes de software etc.

Seções de uma classe

A classe padrão éposta por três seções:

Seção superior

Contém o nome da classe. Esta seção é sempre obrigatória, seja falando do classificador ou de um objeto. O nome da classe deve:

• Começar com letra maiúscula.
• Estar formatado em negrito.
• Estar centralizado na seção superior.
• Ser descritivo.

Seção central

Contém os atributos da classe. Use esta seção para descrever as qualidades da classe. Isso só é obrigatório ao descrever uma instância específica de uma classe.

Seção inferior

Inclui as operações (métodos) da classe. Exibida em formato de lista, cada operação ocupa sua própria linha. As operações descrevem como uma classe interage com os dados. O texto nas duas seções inferiores geralmente é alinhado à esquerda e digitado com as primeiras letras minúsculas.

Modificadores de acesso de membros

Todas as classes têm níveis de acesso diferentes dependendo do modificador de acesso (visibilidade). Aqui estão os níveis de acesso com seus respectivos símbolos:

• Público (+)
• Privado (-)
• Protegido (#)
• Pacote (~)
• Derivado (/)
• Estático (sublinhado)

Escopos de membros

Existem dois escopos para membros: classificadores e instâncias.

Os classificadores costumam ser reconhecidos como estáticos, o que significa que os valores dos atributos permanecem os mesmos em todas as instâncias e a invocação do método não afeta o estado da instância. Em comparação, as instâncias contêm métodos que podem alterar o estado da instância e valores de atributos que podem variar entre as instâncias. Para indicar um classificador, basta sublinhar seu nome; deixe o texto sem formatação para indicar uma instância.

Interações

O termo "interações" refere-se aos vários relacionamentos e links que podem existir em diagramas de classes e objetos. Algumas das interações mais comuns incluem:

Herança: o processo de uma classe filha ou subclasse assumir a funcionalidade de uma classe pai ou superclasse, também conhecida como generalização. É simbolizada por uma linha reta conectada com uma ponta de seta fechada apontando para a superclasse.

Neste exemplo, o objeto "Carro" herdaria todos os atributos (velocidade, número de passageiros e combustível) e métodos (go(), stop(), changeDirection()) da classe pai ("Veículo"), além dos atributos específicos (tipo de modelo, número de portas e fabricante) e métodos de sua própria classe (Radio(), windshieldWiper(), ac/heat()). A herança é mostrada em um diagrama de classes usando uma linha sólida com uma seta fechada e vazia.

Associação bidirecional: o relacionamento padrão entre duas classes. Ambas as classes têm conhecimento uma da outra e de seu relacionamento com a outra. Essa associação é representada por uma linha reta entre duas classes.

No exemplo acima, a classe Car e a classe RoadTrip estão inter-relacionadas. Em uma extremidade da linha, o Car assume a associação de "assignedCar" com o valor de multiplicidade de 0..1, de modo que, quando a instância de RoadTrip existir, ela poderá ter uma instância de Car associada a ela ou nenhum Car associado a ela. Nesse caso, uma classe Caravan separada com um valor de multiplicidade de 0..* é necessária para demonstrar que uma RoadTrip poderia ter múltiplas instâncias de Cars associadas a ela. Como uma instância de Car poderia ter múltiplas associações "getRoadTrip" — em outras palavras, um carro poderia fazer várias viagens — o valor da multiplicidade é definido como 0..*

Associação unidirecional: um relacionamento um pouco menos comum entre duas classes. Uma classe tem conhecimento da outra e interage com ela. A associação unidirecional é modelada com uma linha de conexão reta que aponta uma ponta de seta aberta da classe que conhece para a classe conhecida.

Como exemplo, em sua viagem pelo Arizona, você pode se deparar com um radar de velocidade onde uma câmera registra sua atividade de direção, mas você não saberá disso até receber uma notificação pelo correio. Não está desenhado na imagem, mas, neste caso, o valor da multiplicidade seria 0..*, dependendo de quantas vezes você passar pelo radar.

Exemplos de diagramas de classes

Criar um diagrama de classes para mapear os fluxos de processos é fácil. Considere os dois exemplos abaixo ao criar seus próprios diagramas de classes na UML.

Diagrama de classes para um sistema de gerenciamento hoteleiro

Um diagrama de classes pode mostrar os relacionamentos entre cada objeto em um sistema de gerenciamento hoteleiro, incluindo informações dos hóspedes, responsabilidades dos funcionários e ocupação dos quartos. O exemplo abaixo fornece uma visão geral útil do sistema de gerenciamento hoteleiro. Comece a criar um diagrama de classes clicando no modelo abaixo.

Diagrama de classes para um sistema de caixa eletrônico (ATM)

Os caixas eletrônicos (ATMs) são ilusoriamente simples: embora os clientes precisem apenas pressionar alguns botões para receber o dinheiro, existem muitas camadas de segurança pelas quais um caixa eletrônico seguro e eficaz deve passar para evitar fraudes e oferecer valor aos clientes bancários. As várias partes humanas e inanimadas de um sistema de caixa eletrônico são ilustradas por este diagrama de fácil leitura — cada classe tem seu título e os atributos estão listados abaixo. Você pode editar, salvar e compartilhar este gráfico abrindo o documento e se cadastrando em uma conta gratuita do Lucidchart.

Dicas para planejar diagramas de classes claros

Antes de começar a diagramar (or ao iterar em um rascunho inicial), alguns hábitos simples de planejamento podem tornar seus diagramas de classes mais claros e úteis para outras pessoas.

• O nome da classe deve ser descritivo e ter significado. Por exemplo, se você nomear uma classe como UserAccount, ficará claro que a classe criará algum tipo de conta de usuário.
• Identificar claramente a responsabilidade de cada classe.
• Identificar cada elemento com antecedência e entender como eles se relacionam entre si.
• Adicionar apenas propriedades relevantes a cada classe. A adição de propriedades desnecessárias pode fazer com que seu diagrama pareça poluído e excessivamente complicado.
• Usar notas breves quando precisar descrever uma parte específica do diagrama.
• Colaborar com os membros da equipe e retrabalhar o diagrama conforme necessário para ajustá-lo.

Essas práticas são especialmente úteis porque os diagramas de classes raramente existem de forma isolada; eles normalmente representam um conjunto de classes que devem trabalhar juntas como parte de um sistema maior. Embora você possa estar diagramando apenas uma única classe, é provável que ela seja usada em um sistema maior. Um sistema é representado em um diagrama de classes como uma coleção de classes que precisam trabalhar juntas. Por isso é importante identificar os elementos com antecedência e entender como eles se relacionam entre si. Quando várias classes são agrupadas em um único diagrama de classes, isso ajuda a entender a estrutura estática e os relacionamentos entre elas. Isso também pode ajudar você a identificar e corrigir possíveis áreas problemáticas antes que ocorra algum problema.

Como fazer um diagrama de classes

No Lucidchart, criar um diagrama de classes do zero é surpreendentemente simples. Basta seguir estas etapas:

1. Comece a usar o Lucidchart

Se você é novo no Lucidchart, primeiro precisará criar uma conta e abrir um documento antes de começar a arrastar formas para a tela. Se ainda não se registrou no Lucidchart, você pode se cadastrar gratuitamente. Faça login e selecione um modelo ou abra um novo documento.

2. Adicione ou importe formas

Todo diagrama de classes deve incluir as formas de classe UML. No Lucidchart, você pode adicionar toda a biblioteca de formas UML à sua barra de ferramentas. Clique em Formas no lado esquerdo do editor e escolha "UML." A partir daí, você pode expandir além da biblioteca UML padrão se o seu diagrama precisar de recursos visuais adicionais ou ativos personalizados. Se ainda precisar de mais formas, você pode pesquisar ícones usando o recurso de pesquisa de imagens ou pode importar seus próprios stencils e ícones. Quando se trata de formas, não há limitações no Lucidchart. Ao posicionar uma forma de classe, você pode escolher quantos detalhes deseja mostrar — alguns diagramas omitem atributos e operações para manter o alto nível. O símbolo de classe padrão tem três linhas, mas você pode usar uma forma semelhante que omita as duas linhas inferiores, se preferir.

3. Adicione textos e conceitos ao seu diagrama de classes

Ao preencher cada classe, siga a convenção padrão linha por linha para que os leitores possam interpretar rapidamente o que estão vendo. Para adicionar texto em cada linha da forma da classe, basta clicar e digitar. A primeira linha deve incluir apenas o nome da classe, enquanto a segunda apresenta os atributos da classe. A última seção lista possíveis métodos ou operações que a classe pode realizar. Continue adicionando formas de classe até que seu aplicativo estático esteja totalmente representado.

Indique o escopo sublinhando determinados membros (o termo para atributos ou métodos em uma classe). Os membros podem ser classificados como instâncias ou classificadores. Os classificadores costumam ser reconhecidos como estáticos, o que significa que os valores dos atributos permanecem os mesmos em todas as instâncias e a invocação do método não afeta o estado da instância. Em comparação, as instâncias contêm métodos que podem alterar o estado da instância e valores de atributos que podem variar entre as instâncias. Para indicar um classificador, basta sublinhar seu nome; deixe o texto sem formatação para indicar uma instância.

Demonstre a visibilidade posicionando o símbolo correto dentro da forma da classe e antes do atributo ou método específico. Isso também é chamado de avaliação de visibilidade. Use the símbolo associado a cada nível de acesso: público (+), privado (-), protegido (#), pacote (~) e derivado (/).

Mostre ao seu público as interações com diagramas de classes e objetos, ou os relacionamentos e links que existem entre os objetos. No Lucidchart, você pode indicar relacionamentos entre objetos desenhando uma linha e, em seguida, alterando o estilo de notação conforme necessário.

4. Formate seu diagrama de classes

Assim que o conteúdo estiver no lugar, você poderá aprimorar a aparência do diagrama e torná-lo mais fácil de consumir com uma estilização consistente. Formate facilmente seus diagramas de classes no Lucidchart atualizando fontes, cores e configurações de linha.

5. Publique, implemente e compartilhe

Por fim, os diagramas de classes são mais valiosos quando compartilhados — seja incorporados à documentação, distribuídos às partes interessadas ou integrados às ferramentas que sua equipe já usa. Depois de criar um diagrama de classes no Lucidchart, você pode compartilhá-lo facilmente para aumentar a compreensão em toda a sua organização. Publique e incorpore seu gráfico na wiki da sua empresa ou envie-o para outros usuários atuais ou não do Lucidchart com recursos fáceis de compartilhamento. Você também pode baixar seu diagrama de classes final em qualquer formato de arquivo.

Com tantas integrações do Lucidchart, você pode incluir seus diagramas de classes nos aplicativos que usa diariamente. Com as nossas integrações gratuitas do Google Workspace, você pode adicionar seu diagrama de classes com contexto adicional no Google Docs, Sheets ou Slides. Nossas integrações com a Microsoft permitem que você importe seus diagramas perfeitamente após colaborar em tempo real na nuvem.

Os diagramas de classes são um dos tipos de diagrama mais comuns na UML, e o Lucidchart facilitou seu entendimento e criação. Comece a usar um de nossos modelos, importe um diagrama de classes existente e continue trabalhando nele no Lucidchart ou comece do zero. Temos todos os recursos e ferramentas que você precisa para começar.