UML-Klassendiagramm¶

Kurzüberblick¶

Ein UML-Klassendiagramm zeigt die statische Struktur eines objektorientierten Systems.

Es beschreibt:

welche Klassen es gibt,
welche Attribute und Methoden diese Klassen besitzen,
und wie Klassen miteinander verbunden sind.

Das Klassendiagramm gehört zu den wichtigsten UML-Diagrammen für die FIAE-Ausbildung und ist stark AP1-relevant.

Definition¶

Ein Klassendiagramm ist ein UML-Strukturdiagramm zur Darstellung von Klassen, ihren Eigenschaften, ihren Operationen und ihren Beziehungen.

Es beantwortet typische Fragen wie:

Welche Klassen gibt es?
Welche Daten speichert eine Klasse?
Welche Funktionen bietet eine Klasse an?
Welche Beziehungen bestehen zwischen Klassen?

Wichtig:

Ein Klassendiagramm zeigt nicht den Programmablauf, sondern den Aufbau eines Systems.

Aufbau einer Klasse¶

Eine Klasse wird in UML typischerweise als Rechteck mit drei Bereichen dargestellt:

Klassenname
Attribute
Methoden / Operationen

classDiagram
    class Kunde {
        -kundennummer: int
        -name: String
        +anmelden(): void
        +bestellen(): void
    }

Bedeutung der Bereiche¶

Bereich	Inhalt
Klassenname	Name der Klasse
Attribute	Daten / Eigenschaften der Klasse
Methoden	Verhalten / Funktionen der Klasse

Schreibweise im Klassendiagramm¶

Klassenname¶

Der Klassenname steht oben und wird üblicherweise:

im Singular
mit großem Anfangsbuchstaben
als Substantiv

geschrieben.

Beispiele:

Kunde
Produkt
Rechnung
Bestellung

Attribute¶

Attribute beschreiben die Eigenschaften einer Klasse.

Typische Schreibweise:

sichtbarkeit attributname: datentyp

Beispiel:

-name: String
-preis: double
-lagerbestand: int

Beispiel¶

classDiagram
    class Produkt {
        -artikelnummer: int
        -bezeichnung: String
        -preis: double
    }

Methoden / Operationen¶

Methoden beschreiben das Verhalten einer Klasse.

Typische Schreibweise:

sichtbarkeit methodenname(parameter: typ): rückgabetyp

Beispiele:

+berechnePreis(): double
+setzePreis(neuerPreis: double): void

Beispiel¶

classDiagram
    class Produkt {
        -preis: double
        +getPreis(): double
        +setPreis(neuerPreis: double): void
    }

Sichtbarkeitssymbole¶

Die Sichtbarkeit ist ein zentrales Thema im Klassendiagramm.

Symbol	Bedeutung	Sichtbarkeit
`+`	public	öffentlich
`-`	private	privat
`#`	protected	geschützt
`~`	package	paketintern

Für AP1 besonders wichtig¶

In Einsteiger- und Prüfungsaufgaben sind vor allem diese beiden wichtig:

+ = öffentlich
- = privat

Beispiel¶

classDiagram
    class Kunde {
        -name: String
        -email: String
        +registrieren(): void
        +login(): boolean
    }

Hier gilt:

name und email sind private
registrieren() und login() sind public

Datentypen¶

Attribute und Methoden verwenden Datentypen.

Typische Datentypen in UML-Notizen:

int
double
boolean
char
String

Beispiel:

Attribut	Datentyp
`name`	`String`
`alter`	`int`
`preis`	`double`
`aktiv`	`boolean`

Beziehungen zwischen Klassen¶

Ein Klassendiagramm besteht nicht nur aus einzelnen Klassen, sondern vor allem auch aus deren Beziehungen.

Die wichtigsten Beziehungen für AP1 sind:

Assoziation
Aggregation
Komposition
Vererbung
Abhängigkeit

1. Assoziation¶

Eine Assoziation ist eine allgemeine Beziehung zwischen zwei Klassen.

Beispiel:

Ein Kunde gibt eine Bestellung auf.

classDiagram
    class Kunde
    class Bestellung
    Kunde --> Bestellung

Bedeutung¶

Zwischen den Klassen besteht eine fachliche Verbindung.

2. Multiplizität / Kardinalität¶

An Beziehungen kann angegeben werden, wie viele Objekte beteiligt sind.

Typische Angaben:

1
0..1
*
0..*
1..*

Beispiele¶

Schreibweise	Bedeutung
`1`	genau eins
`0..1`	null oder eins
`*`	beliebig viele
`0..*`	null bis viele
`1..*`	mindestens eins

Beispiel¶

Ein Kunde kann viele Bestellungen haben, eine Bestellung gehört genau einem Kunden.

classDiagram
    Kunde "1" --> "0..*" Bestellung

3. Vererbung / Generalisierung¶

Bei der Vererbung übernimmt eine Unterklasse Eigenschaften und Methoden einer Oberklasse.

Beispiel:

Mitarbeiter ist Oberklasse
Administrator ist Unterklasse

classDiagram
    Mitarbeiter <|-- Administrator

Bedeutung¶

Unterklasse erbt von Oberklasse
gemeinsames Verhalten kann zentral modelliert werden

Beispiel mit Inhalt¶

classDiagram
    class Mitarbeiter {
        -name: String
        +anmelden(): void
    }

    class Administrator {
        +benutzerVerwalten(): void
    }

    Mitarbeiter <|-- Administrator

4. Aggregation¶

Eine Aggregation beschreibt eine schwache Teil-Ganzes-Beziehung.

Beispiel:

Eine Klasse enthält Schüler
Die Schüler können aber auch ohne diese konkrete Klasse existieren

Symbol:

leere Raute

classDiagram
    Klasse o-- Schüler

Bedeutung¶

Das Teil kann auch unabhängig vom Ganzen existieren.

5. Komposition¶

Eine Komposition beschreibt eine starke Teil-Ganzes-Beziehung.

Beispiel:

Ein Haus besteht aus Räumen
Die Räume gehören fest zu diesem Haus

Symbol:

gefüllte Raute

classDiagram
    Haus *-- Raum

Bedeutung¶

Das Teil ist eng an das Ganze gebunden.

6. Abhängigkeit¶

Eine Abhängigkeit liegt vor, wenn eine Klasse eine andere nur kurzzeitig nutzt.

Beispiel:

RechnungService nutzt Drucker

classDiagram
    RechnungService ..> Drucker

Bedeutung¶

Eine Klasse verwendet eine andere, ohne eine dauerhafte starke Beziehung aufzubauen.

Übersicht der wichtigsten Beziehungssymbole¶

Beziehung	Symbolidee	Bedeutung
Assoziation	einfache Linie	allgemeine Verbindung
Vererbung	Linie mit hohlem Dreieck	ist-ein-Beziehung
Aggregation	Linie mit leerer Raute	schwache Teil-Ganzes-Beziehung
Komposition	Linie mit gefüllter Raute	starke Teil-Ganzes-Beziehung
Abhängigkeit	gestrichelte Linie mit Pfeil	verwendet kurzzeitig

Beispiel eines vollständigen UML-Klassendiagramms¶

classDiagram
    class Kunde {
        -kundennummer: int
        -name: String
        -email: String
        +registrieren(): void
        +bestellungAufgeben(): void
    }

    class Bestellung {
        -bestellnummer: int
        -datum: String
        +berechneGesamtpreis(): double
    }

    class Produkt {
        -artikelnummer: int
        -bezeichnung: String
        -preis: double
    }

    class PremiumKunde {
        -rabattProzent: double
        +rabattBerechnen(): double
    }

    Kunde "1" --> "0..*" Bestellung
    Bestellung "1" --> "1..*" Produkt
    Kunde <|-- PremiumKunde

Erklärung des Beispiels¶

Klassen¶

Kunde
Bestellung
Produkt
PremiumKunde

Beziehungen¶

Ein Kunde kann 0 bis viele Bestellungen haben.
Eine Bestellung enthält mindestens ein Produkt.
PremiumKunde ist eine Spezialisierung von Kunde.

Fachliche Aussage¶

Das Diagramm beschreibt die Grundstruktur eines kleinen Shopsystems.

Wie erstellt man ein UML-Klassendiagramm?¶

Schritt 1: Fachliche Klassen finden¶

Zuerst werden wichtige Begriffe des Problems identifiziert.

Beispiel Onlineshop:

Kunde
Produkt
Bestellung
Rechnung

Schritt 2: Attribute festlegen¶

Dann wird überlegt:

Welche Daten gehören zu dieser Klasse?

Beispiel Produkt:

artikelnummer
bezeichnung
preis

Schritt 3: Methoden ergänzen¶

Danach wird festgelegt:

Was kann die Klasse tun?

Beispiel Bestellung:

gesamtpreisBerechnen()
stornieren()

Schritt 4: Beziehungen eintragen¶

Jetzt wird modelliert:

Welche Klassen hängen zusammen?
Wie viele Objekte stehen zueinander in Beziehung?
Gibt es Vererbung?

Schritt 5: Sichtbarkeiten sauber setzen¶

Typisch in OOP:

Attribute oft private
Methoden oft public

Typische Modellierungsregeln¶

Klassen als Substantive benennen
Methoden als Verben formulieren
Attribute möglichst privat
Beziehungen fachlich sinnvoll setzen
Kardinalitäten nicht vergessen
nicht zu viele Details in ein einziges Diagramm packen

Häufige Fehler¶

1. Attribute und Methoden verwechseln¶

Falsch:

name() als Attribut
preis als Methode

Richtig:

name: String ist Attribut
berechnePreis(): double ist Methode

2. Sichtbarkeit vergessen¶

Gerade in Prüfungen sollte klar erkennbar sein:

+ öffentlich
- privat

3. Keine Datentypen angeben¶

Datentypen gehören in UML-Grundaufgaben meist dazu.

4. Beziehungen ohne Bedeutung zeichnen¶

Nicht jede Klasse muss mit jeder anderen verbunden sein.

5. Vererbung und Assoziation verwechseln¶

Vererbung = ist-ein
Assoziation = hat / kennt / nutzt

Beispiel:

Administrator ist ein Mitarbeiter
Kunde hat Bestellungen

AP1-Prüfungsrelevanz¶

Für AP1 solltest du beim UML-Klassendiagramm besonders sicher können:

1. Klasse aufbauen¶

Klassenname
Attribute
Methoden

2. Sichtbarkeitssymbole lesen¶

+
-
#

3. Datentypen verstehen¶

int
String
boolean
double

4. Beziehungen erkennen¶

Assoziation
Vererbung
Aggregation
Komposition

5. Kardinalitäten lesen¶

1
0..1
0..*
1..*

6. Ein einfaches Klassendiagramm selbst erstellen¶

Zum Beispiel für:

Bibliothek
Onlineshop
Schule
Ticketsystem

Typische AP1-Fragen¶

Was zeigt ein UML-Klassendiagramm?¶

Ein UML-Klassendiagramm zeigt die statische Struktur eines Systems mit Klassen, Attributen, Methoden und Beziehungen.

Wofür stehen `+` und `-`?¶

+ steht für public
- steht für private

Was ist der Unterschied zwischen Attribut und Methode?¶

Ein Attribut speichert Daten.
Eine Methode beschreibt Verhalten.

Was bedeutet Vererbung?¶

Eine Unterklasse übernimmt Eigenschaften und Methoden einer Oberklasse.

Was bedeuten Kardinalitäten?¶

Sie geben an, wie viele Objekte in einer Beziehung beteiligt sind.

Merksätze¶

Klassendiagramm = statischer Aufbau eines Systems
Klasse = Name + Attribute + Methoden
Attribute speichern Daten
Methoden beschreiben Verhalten
+ = public, - = private
Vererbung = ist-ein
Assoziation = kennt / hat Beziehung
Kardinalitäten zeigen die Anzahl von Beziehungen

Zusammenfassung¶

Das UML-Klassendiagramm ist eines der wichtigsten Diagramme der objektorientierten Modellierung. Es zeigt:

Klassen
Attribute
Methoden
Sichtbarkeiten
Datentypen
Beziehungen zwischen Klassen
Kardinalitäten

Für FIAE und besonders für AP1 ist es zentral, den Aufbau, die Symbole und die Bedeutung der Verbindungen sicher lesen und selbst anwenden zu können.

Übungsaufgaben¶

Erkläre den Aufbau einer UML-Klasse.
Nenne die Bedeutung von +, -, # und ~.
Erstelle ein Klassendiagramm für ein Bibliothekssystem mit den Klassen Buch, Leser, Ausleihe.
Erkläre den Unterschied zwischen Assoziation und Vererbung.
Erkläre den Unterschied zwischen Aggregation und Komposition.
Lies das folgende fachliche Szenario und modelliere ein Klassendiagramm:
Ein Kunde kann mehrere Bestellungen aufgeben. Jede Bestellung enthält mindestens ein Produkt.
Begründe, warum Attribute meist private und Methoden oft public sind.
Erkläre, was eine Kardinalität von 0..* bedeutet.
Erstelle ein Klassendiagramm für ein Ticketsystem mit den Klassen Ticket, Benutzer, SupportMitarbeiter.
Erkläre, warum Vererbung in der objektorientierten Programmierung wichtig ist.

UML-Klassendiagramm¶

Kurzüberblick¶

Definition¶

Aufbau einer Klasse¶

Bedeutung der Bereiche¶

Schreibweise im Klassendiagramm¶

Klassenname¶

Attribute¶

Beispiel¶

Methoden / Operationen¶

Beispiel¶

Sichtbarkeitssymbole¶

Für AP1 besonders wichtig¶

Beispiel¶

Datentypen¶

Beziehungen zwischen Klassen¶

1. Assoziation¶

Bedeutung¶

2. Multiplizität / Kardinalität¶

Beispiele¶

Beispiel¶

3. Vererbung / Generalisierung¶

Bedeutung¶

Beispiel mit Inhalt¶

4. Aggregation¶

Bedeutung¶

5. Komposition¶

Bedeutung¶

6. Abhängigkeit¶

Bedeutung¶

Übersicht der wichtigsten Beziehungssymbole¶

Beispiel eines vollständigen UML-Klassendiagramms¶

Erklärung des Beispiels¶

Klassen¶

Beziehungen¶

Fachliche Aussage¶

Wie erstellt man ein UML-Klassendiagramm?¶

Schritt 1: Fachliche Klassen finden¶

Schritt 2: Attribute festlegen¶

Schritt 3: Methoden ergänzen¶

Schritt 4: Beziehungen eintragen¶

Schritt 5: Sichtbarkeiten sauber setzen¶

Typische Modellierungsregeln¶

Häufige Fehler¶

1. Attribute und Methoden verwechseln¶

2. Sichtbarkeit vergessen¶

3. Keine Datentypen angeben¶

4. Beziehungen ohne Bedeutung zeichnen¶

5. Vererbung und Assoziation verwechseln¶

AP1-Prüfungsrelevanz¶

1. Klasse aufbauen¶

2. Sichtbarkeitssymbole lesen¶

3. Datentypen verstehen¶

4. Beziehungen erkennen¶

5. Kardinalitäten lesen¶

6. Ein einfaches Klassendiagramm selbst erstellen¶

Typische AP1-Fragen¶

Was zeigt ein UML-Klassendiagramm?¶

Wofür stehen + und -?¶

Was ist der Unterschied zwischen Attribut und Methode?¶

Was bedeutet Vererbung?¶

Was bedeuten Kardinalitäten?¶

Merksätze¶

Zusammenfassung¶

Übungsaufgaben¶

Wofür stehen `+` und `-`?¶