5.4. Диаграммы объектов Существенное: объекты и их отношения Диаграмма объектов показывает существующие объекты и их связи в логическом проекте системы. Иначе говоря, диаграмма объектов представляет собой мгновенный снимок потока событий в некоторой конфигурации

5.7. Диаграммы процессов. Существенное: процессоры, устройства и соединения Диаграммы процессов используются, чтобы показать распределение процессов по процессорам в физическом проекте системы. Отдельная диаграмма процессов показывает один ракурс структуры процессов

10.4. ДИАГРАММЫ UML 10.4.1. Типы визуальных диаграмм UMLUML позволяет создавать несколько типов визуальных диаграмм: диаграммы вариантов использования; диаграммы последовательности; кооперативные диаграммы; диаграммы классов; диаграммы состояний; диаграммы

1.2.6. Каркас диаграммы На рис. 1.2.26 показан типичный пример диаграммы декомпозиции с граничными рамками, которые называются каркасом диаграммы. Рис. 1.2.26. Пример диаграммы декомпозиции с каркасомКаркас содержит заголовок (верхняя часть рамки) и подвал (нижняя часть).

Временные диаграммы Чтобы получить временные диаграммы входного и выходного напряжений, необходимо слегка изменить входной файл. Как и в предыдущем примере, будет использовано синусоидальное входное напряжение:Vi 1 0 sin (0 0. 5V 5kHz)Наряду с анализом переходных процессов

Диаграммы и графики Разглядеть смысл, скрывающийся за бесконечными рядами чисел, может только специалист, а вот понять (или по крайней мере заявить, что понимает) гистограмму или круговую диаграмму может каждый. В VBA нет встроенных средств для создания диаграмм, но такие

5.1.14. Диаграммы Диаграмм - графическое представление числовых данных таблицы. Pages предлагает несколько видов диаграмм: Column (Столбцовая), Stacked Column (Многоярусные столбцы), Ваг (Гистограмма), Stacked Ваг (Многоярусная гистограмма), Line (Линейная), Area (Площадь), Stacked Area (Многоярусная

5.2.8. Диаграммы Диаграмма - графическое представление данных из выбранного диапазона.Для построения диаграммы придерживайтесь следующего алгоритма1. Создать таблицу расчетных значений.2. Выделить нужный диапазон (он может состоять из не смежных прямоугольных

UML - это аббревиатура, обозначающая Unified Modeling Language. Фактически, это один из самых популярных методов моделирования бизнес-процессов, являющийся международной стандартной нотацией для указания, визуализации и документирования разработки ПО. Определенный группой управления объектами, появился, как результат нескольких дополнительных систем нотаций UML и теперь стал стандартом де-факто для визуального моделирования. Основополагающий принцип любого объектно-ориентированного программирования начинается с построения модели.

UML был создан в результате хаоса вокруг разработки ПО и документации. В 1990-х годах было несколько различных способов представления программных систем. Появилась потребность в более унифицированном способе visual UML представления этих систем, и в результате в 1994-1996 годах он был разработан тремя инженерами-программистами, работающими в Rational Software. Позднее он был принят в виде стандарта в 1997 году и до сих пор остается им, получив всего лишь несколько обновлений.

В основном, UML - это язык моделирования общего назначения в области разработки программного обеспечения. Однако теперь он нашел свое отражение в документации нескольких бизнес-процессов или рабочих процессов, например, диаграммы активности. Тип UML-диаграмм могут использоваться в качестве замены для блок-схем. Они обеспечивают как более стандартизированный способ моделирования рабочих процессов, так и широкий спектр функций для повышения удобочитаемости и эффективности.

Архитектура основана на мета-объекте, которая определяет основу для создания языка UML. Она достаточно точна для создания всего приложения. Полностью исполняемый UML может быть развернут на нескольких платформах с использованием разных технологий со всеми процессами в течение всего цикла разработки ПО.

UML предназначен для разработки пользователями языка визуального моделирования. Он поддерживает концепции высокого уровня разработки, такие как структуры, шаблоны и совместные работы. UML - это набор элементов, таких как:

1. Заявления о языке программирования.
2. Актеры - расписывают роль, которую играет пользователь или любая другая система, взаимодействующая с объектом.
3. Мероприятия, которые должны выполняться по исполнению рабочего контракта и быть представлены в диаграммах.
4. Бизнес-процесс, включающий в себя набор задач, создающих конкретный сервис для клиентов, визуализируемый блок-схемою последовательных действий.
5. Логические и многоразовые программные компоненты.

Диаграммы UML делятся на две категории. Первый тип включает семь типов диаграмм, представляющих структурную информацию, второй - остальные семь, представляющие общие типы поведения. Эти диаграммы используются для документирования архитектуры систем и принимают непосредственное участие в UML моделировании системы.

UML-диаграммы представлены в виде статических и динамических представлений системной модели. Статический вид включает диаграммы классов и составной структуры, которые подчеркивают статическую структуру. Динамический вид представляет собой взаимодействие между объектами и изменениями внутренних состояний объектов, используя диаграммы последовательности, активности и состояний.

Для упрощения моделирования доступны самые разнообразные инструменты моделирования UML, включая IBM Rose, Rhapsody, MagicDraw, StarUML, ArgoUML, Umbrello, BOUML, PowerDesigner и Dia.

Использование UML имеет различные виды и в документации по разработке программного обеспечения, и в бизнес-процессах:

1. Эскиз. В этом случае UML-диаграммы используются для передачи различных аспектов и характеристик системы. Однако это только представление верхнего уровня системы и, скорее всего, не будет включать все необходимые детали для выполнения проекта до самого конца.
2. Forward Design - дизайн эскиза выполняется до кодирования приложения. Это делается для лучшего обзора системы или рабочего процесса, который пользователь пытается создать. Многие проблемы дизайна или недостатки могут быть выявлены, что улучшит общее состояние здоровья и благополучия проекта.
3. Обратный дизайн. После написания кода диаграммы UML отображаются как форма документации для разных действий, ролей, участников и рабочих процессов.
4. Светокопия. В этом случае диаграмма служит полной конструкцией, которая требует исключительно фактической реализации системы или программного обеспечения. Часто это делается с помощью инструментов CASE (Computer Aided Software Engineering Tools). Основным недостатком использования инструментов CASE является то, что они требуют определенного уровня знаний, обучения пользователей, а также управления и персонала.

UML не является автономным языком программирования, как Java, C ++ или Python, однако с правильными инструментами он может превратиться в язык UML псевдопрограмм. Для достижения этой цели вся система должна быть документирована в разных диаграммах, и, используя правильное программное обеспечение, диаграммы могут быть непосредственно переведены в код. Этот метод может быть полезен только в том случае, если время, затрачиваемое на рисование диаграмм, займет меньше времени, чем написание фактического кода. Несмотря на то, что UML был создан для моделирования систем, он нашел несколько применений в бизнес-областях.

Ниже приводится пример UML-диаграммы для моделирования бизнеса.

Одним из практических решений было бы визуальное представление потока процесса для telesales через диаграмму деятельности. С того момента, когда порядок берется как вход, до того момента, когда порядок завершен и задан конкретный выход.

Существует несколько типов UML-диаграмм, и каждый из них выполняет другую задачу независимо от того, разрабатывается ли она до реализации или после, как часть документации. Двумя наиболее широкими категориями, охватывающими все остальные типы, являются диаграмма поведения и структурная диаграмма. Как следует из названия, некоторые диаграммы UML пытаются анализировать и изображать структуру системы или процесса, тогда как другие описывают поведение системы, ее участников и компонентов.

Разные типы разбиваются следующим образом:

1. Не все из 14 различных типов UML-диаграмм используются на регулярной основе при документировании систем и архитектур.
2. Принцип Парето, применяется и в отношении использования диаграмм UML.
3. 20 % диаграмм используются разработчиками в 80 % случаев.

Наиболее часто используемые элементы в разработке программного обеспечения:

• диаграммы использования;
• диаграммы классов;
• последовательности.

Диаграммы действий - наиболее важными диаграммами UML для создания моделей бизнес-процессов. В разработке ПО они применяются для описания потока различных действий. Они могут быть как последовательными, так и параллельными. Они описывают объекты, используемые, потребляемые или произведенные в результате деятельности и взаимосвязь между различными видами деятельности.

Все вышесказанное имеет важное значение для моделирования бизнес-процессов, которые ведут от одного к другому, поскольку они взаимосвязаны с понятным началом и концом. В бизнес-среде это также называется сопоставлением бизнес-процессов. Основными действующими лицами являются автор, редактор и издатель. В качестве примера UML можно привести следующее. Когда рецензент просматривает проект и решает, что необходимо внести некоторые изменения. Затем автор пересматривает проект и снова возвращает его, чтобы проанализировать обзор.

Диаграмма использования

Краеугольная часть системы - применяются для анализа требований к уровню системы. Эти требования выражаются в разных вариантах использования. Три основных компонента диаграммы UML - это:

1. Функциональные - представлены в качестве вариантов использования.
2. Глагол, описывающий действие.
3. Актеры - для взаимодействия с системой. В роли актера могут быть пользователи, организации или внешней заявкой. Отношения между участниками представляются прямыми стрелками.

Например, для диаграммы управления запасами. В этом случае есть владелец, поставщик, менеджер, специалист по инвентаризации и инспектор по инвентаризации. В круглых контейнерах обозначают действия, которые выполняют актеры. Возможные действия: покупка и оплата акций, проверка качества запасов, возврат запасов или их распространение.

Этот тип диаграмм хорошо подходит для отображения динамического поведения между участниками в системе, упрощая ее представление не отражая детали реализации.

Временная

Временные диаграммы UML используются для представления отношений объектов, когда центр внимания зависит от времени. При этом не интересно, как объекты взаимодействуют или изменяют друг друга, но пользователь хочет представить, как объекты и субъекты действуют вдоль линейной временной оси.

Каждый отдельный участник представляется через линию жизни, которая по существу является строкой, формирующей этапы, так как отдельный участник переходит от одного этапа к другому. Основное внимание уделяется продолжительности времени событий и изменениям, происходящим в зависимости от нее.

Основными компонентами временной диаграммы являются:

1. Lifeline - индивидуальный участник.
2. Временная шкала состояния - единственный жизненный путь может проходить через различные состояния внутри процесса.
3. Ограничение продолжительности - ограничение временного интервала, которое представляет продолжительность необходимого для выполнения ограничения.
4. Ограничение по времени - ограничение временного интервала, в течение которого что-то должно выполняться участником.
5. Появление разрушения - появление сообщения, которое уничтожает отдельного участника и изображает конец жизненного цикла этого участника.

Горизонтальные диаграммы, также называемые диаграммами состояний, используются для описания различных состояний компонента внутри системы. Он принимает конечный формат имени, потому что диаграмма по существу является машиной, которая описывает несколько состояний объекта и как изменяется на основе внутренних и внешних событий.

Очень простая диаграмма состояния машины была бы в шахматной игре. Типичная шахматная игра состоит из ходов, сделанных Белыми, и движений, сделанных Черными. У Белых есть первый ход, что таким образом инициирует игру. Завершение игры может происходить независимо от того, побеждают ли Белые или Черные. Игра может закончиться матчем, отставкой или ничьей (разные состояния машины). Statecharts находят применение в основном в прямом и обратном UML проектировании различных систем.

Последовательные

Этот тип диаграмм самые важные диаграммы UML не только среди сообщества компьютерных наук, но и как модели уровня проектирования для разработки бизнес-приложений. Они популярны при описании бизнес-процессов из-за их визуально самоочевидного характера. Как следует из названия, диаграммы описывают последовательность сообщений и взаимодействий, которые происходят между субъектами и объектами. Актеры или объекты могут быть активны только в случае необходимости или когда другой объект хочет общаться с ними. Все коммуникации представлены в хронологическом порядке.

Чтобы получить более полную информацию, можно рассмотреть пример диаграммы последовательности UML ниже.

Как следует из примера, структурные диаграммы используются для отображения структуры системы. Более конкретно, язык используется в разработке ПО для представления архитектуры системы и того, как разные компоненты взаимосвязаны.

Диаграмма классов UML является наиболее распространенным типом диаграммы для документации по программному обеспечению. Поскольку большинство программ, создаваемых в настоящее время, по-прежнему основано на парадигме объектно-ориентированного программирования, использование диаграмм классов для документирования программного обеспечения оказывается здравым смыслом. Это происходит потому, что ООП основан на UML-классах и отношениях между ними. В двух словах, диаграммы содержат классы, наряду с их атрибутами, также называемыми полями данных, и их поведением, называемыми функциями-членами.

Более конкретно, каждый класс имеет 3 поля: имя вверху, атрибуты прямо под именем, операции/поведение внизу. Связь между различными классами (представленная соединительной линией) составляет диаграмму классов. В приведенном выше примере показана базовая диаграмма классов.

Объектов

Когда обсуждают структурные диаграммы UML, нужно углубиться в понятия, связанные с информатикой. В разработке программного обеспечения классы рассматриваются, как абстрактные типы данных, тогда как объекты являются экземплярами Например, если есть «Автомобиль», который является общим абстрактным типом, то экземпляром класса «Автомобиль» будет «Ауди».

Диаграммы UML-объекта помогают разработчикам программного обеспечения проверить, генерирует ли генерированная абстрактная структура, представляет собой жизнеспособную структуру при реализации на практике, то есть, когда объекты создаются. Некоторые разработчики считают это вторичным уровнем проверки точности. Она отображает экземпляры классов. Точнее, общий класс «Клиент» теперь имеет фактического клиента, например, под названием «Джеймс». Джеймс является экземпляром более общего класса и имеет одинаковые атрибуты, однако, с заданными значениями. То же самое было сделано с учетной записью «Счета и сбережения». Они оба являются объектами их соответствующих классов.

Развертывания

Диаграммы развертывания используются для визуализации взаимосвязи между программным и аппаратным обеспечением. Чтобы быть более конкретным, с диаграммами развертывания можно построить физическую модель того, как программные компоненты (артефакты) развертываются на аппаратных компонентах, известных как узлы.

Типичная упрощенная схема развертывания для веб-приложения будет включать:

1. Узлы (сервер приложений и сервер баз данных).
2. Артефакты схема клиентского приложения и базы данных.

Диаграмма пакетов похожа на макросбор для диаграмм UML развертывания, которые мы объясняли выше. Различные пакеты содержат узлы и артефакты. Они группируют диаграммы и компоненты модели в группы, подобно тому, как пространство имен инкапсулирует разные имена, которые несколько взаимосвязаны. В конечном итоге пакет также может быть создан несколькими другими пакетами, чтобы отображать более сложные системы и поведение.

Основная цель диаграммы пакета - показать отношения между различными крупными компонентами, составляющими сложную систему. Программисты находят эту возможность абстракции хорошим преимуществом для использования диаграмм пакетов, особенно когда некоторые детали могут быть исключены из общей картины.

Как и любая другая вещь в жизни, чтобы что-то сделать правильно, нужны правильные инструменты. Для документирования программного обеспечения, процессов или систем используют инструменты, которые предлагают аннотации UML и шаблоны диаграмм. Существуют различные инструменты документации по программным средствам, которые могут помочь нарисовать диаграмму.

Они обычно делятся на следующие основные категории:

1. Бумага и ручка - это легко. Берется бумага и ручка, открывается синтаксический код UML из Интернета и рисуется любой тип диаграммы, который нужен.
2. Онлайн-инструменты - существует несколько онлайн-приложений, которые можно использовать для создания диаграммы. Большинство из них предлагают платную подписку или ограниченное количество диаграмм на свободном уровне.
3. Бесплатные онлайн-инструменты - это почти то же самое, что и платные. Основное различие заключается в том, что платные также предлагают учебные пособия и готовые шаблоны для конкретных диаграмм.
4. Настольное приложение - типичное настольное приложение для использования для диаграмм и почти любая другая диаграмма - это Microsoft Visio. Он предлагает расширенные возможности и функциональность. Единственным недостатком является то, что нужно заплатить за это.

Таким образом, совершенно очевидно, что UML - важный аспект, связанный с разработкой объектно-ориентированного ПО. Он использует графическую нотацию для создания визуальных моделей системных программ.

UML – это унифицированный графический язык моделирования для описания, визуализации, проектирования и документирования ОО систем. UML призван поддерживать процесс моделирования ПС на основе ОО подхода, организовывать взаимосвязь концептуальных и программных понятий, отражать проблемы масштабирования сложных систем. Модели на UML используются на всех этапах жизненного цикла ПС, начиная с бизнес-анализа и заканчивая сопровождением системы. Разные организации могут применять UML по своему усмотрению в зависимости от своих проблемных областей и используемых технологий.

Краткая история UML

К середине 90-х годов различными авторами было предложено несколько десятков методов ОО моделирования, каждый из которых использовал свою графическую нотацию. При этом любой их этих методов имел свои сильные стороны, но не позволял построить достаточно полную модель ПС, показать ее «со всех сторон», то есть, все необходимые проекции (См. статью 1). К тому же отсутствие стандарта ОО моделирования затрудняло для разработчиков выбор наиболее подходящего метода, что препятствовало широкому распространению ОО подхода к разработке ПС.

По запросу Object Management Group (OMG) – организации, ответственной за принятие стандартов в области объектных технологий и баз данных назревшая проблема унификации и стандартизации была решена авторами трех наиболее популярных ОО методов – Г.Бучем, Д.Рамбо и А.Джекобсоном, которые объединенными усилиями создали версию UML 1.1, утвержденную OMG в 1997 году в качестве стандарта.

UML – это язык

Любой язык состоит из словаря и правил комбинирования слов для получения осмысленных конструкций. Так, в частности, устроены языки программирования, таковым является и UML. Отличительной его особенностью является то, что словарь языка образуют графические элементы. Каждому графическому символу соответствует конкретная семантика, поэтому модель, созданная одним разработчиком, может однозначно быть понята другим, а также программным средством, интерпретирующим UML. Отсюда, в частности, следует, что модель ПС, представленная на UML, может автоматически быть переведена на ОО язык программирования (такой, как Java, C++, VisualBasic), то есть, при наличии хорошего инструментального средства визуального моделирования, поддерживающего UML, построив модель, мы получим и заготовку программного кода, соответствующего этой модели.

Следует подчеркнуть, что UML – это именно язык, а не метод. Он объясняет, из каких элементов создавать модели и как их читать, но ничего не говорит о том, какие модели и в каких случаях следует разрабатывать. Чтобы создать метод на базе UML, надо дополнить его описанием процесса разработки ПС. Примером такого процесса является Rational Unified Process, который будет рассматриваться в последующих статьях.

Словарь UML

Модель представляется в виде сущностей и отношений между ними, которые показываются на диаграммах.

Сущности – это абстракции, являющиеся основными элементами моделей. Имеется четыре типа сущностей – структурные (класс, интерфейс, компонент, вариант использования, кооперация, узел), поведенческие (взаимодействие, состояние), группирующие (пакеты) и аннотационные (комментарии). Каждый вид сущностей имеет свое графическое представление. Сущности будут подробно рассмотрены при изучении диаграмм.

Отношения показывают различные связи между сущностями. В UML определены следующие типы отношений:

• Зависимость показывает такую связь между двумя сущностями, когда изменение одной из них – независимой – может повлиять на семантику другой – зависимой. Зависимость изображается пунктирной стрелкой, направленной от зависимой сущности к независимой.
• Ассоциация – это структурное отношение, показывающее, что объекты одной сущности связаны с объектами другой. Графически ассоциация показывается в виде линии, соединяющей связываемые сущности. Ассоциации служат для осуществления навигации между объектами. Например, ассоциация между классами «Заказ» и «Товар» может быть использована для нахождения всех товаров, указанных в конкретном заказе – с одной стороны, или для нахождения всех заказов в которых есть данный товар, – с другой. Понятно, что в соответствующих программах должен быть реализован механизм, обеспечивающий такую навигацию. Если требуется навигация только в одном направлении, оно показывается стрелкой на конце ассоциации. Частным случаем ассоциации является агрегирование – отношение вида «целое» – «часть». Графически оно выделяется с помощью ромбика на конце около сущности-целого.
• Обобщение – это отношение между сущностью-родителем и сущностью-потомком. По существу, это отношение отражает свойство наследования для классов и объектов. Обобщение показывается в виде линии, заканчивающейся треугольничком направленным к родительской сущности. Потомок наследует структуру (атрибуты) и поведение (методы) родителя, но в то же время он может иметь новые элементы структуры и новые методы. UML допускает множественное наследование, когда сущность связана более чем с одной родительской сущностью.
• Реализация – отношение между сущностью, определяющей спецификацию поведения (интерфейс) с сущностью, определяющей реализацию этого поведения (класс, компонент). Это отношение обычно используется при моделировании компонент и будет подробнее описано в последующих статьях.

Диаграммы. В UML предусмотрены следующие диаграммы:

• Диаграммы, описывающие поведение системы:
• Диаграммы состояний (State diagrams),
• Диаграммы деятельностей (Activity diagrams),
• Диаграммы объектов (Object diagrams),
• Диаграммы последовательностей (Sequence diagrams),
• Диаграммы взаимодействия (Collaboration diagrams);
• Диаграммы, описывающие физическую реализацию системы:
• Диаграммы компонент (Component diagrams);
• Диаграммы развертывания (Deployment diagrams).

Представление управления моделью. Пакеты.

Мы уже говорили о том, что для того чтобы модель была хорошо понимаемой человеком необходимо организовать ее иерархически, оставляя на каждом уровне иерархии небольшое число сущностей. UML включает средство организации иерархического представления модели – пакеты. Любая модель состоит из набора пакетов, которые могут содержать классы, варианты использования и прочие сущности и диаграммы. Пакет может включать другие пакеты, что позволяет создавать иерархии. В UML не предусмотрено отдельных диаграмм пакетов, но они могут присутствовать на других диаграммах. Пакет изображается в виде прямоугольника с закладкой.

Что обеспечивает UML.

• иерархическое описание сложной системы путем выделения пакетов;
• формализацию функциональных требований к системе с помощью аппарата вариантов использования;
• детализацию требований к системе путем построения диаграмм деятельностей и сценариев;
• выделение классов данных и построение концептуальной модели данных в виде диаграмм классов;
• выделение классов, описывающих пользовательский интерфейс, и создание схемы навигации экранов;
• описание процессов взаимодействия объектов при выполнении системных функций;
• описание поведения объектов в виде диаграмм деятельностей и состояний;
• описание программных компонент и их взаимодействия через интерфейсы;
• описание физической архитектуры системы.

И последнее…

Несмотря на всю привлекательность UML, его было бы затруднительно использовать при реальном моделировании ПС без инструментальных средств визуального моделирования. Такие средства позволяют оперативно представлять диаграммы на экране дисплея, документировать их, генерировать заготовки программных кодов на различных ОО языках программирования, создавать схемы баз данных. Большинство из них включают возможности реинжиниринга программных кодов – восстановления определенных проекций модели ПС путем автоматического анализа исходных кодов программ, что очень важно для обеспечения соответствия модели и кодов и при проектировании систем, наследующих функциональность систем-предшественников.

В настоящее время язык UML - это стандартная нотация визуального моделирования программных систем, принятая консорциумом Object Managing Group (OMG) осенью 1997 г., которая поддерживается многими объектно-ориентированными CASE-продуктами.

Стандарт UML предлагает следующий набор диаграмм для моделирования:

· диаграмма вариантов использования (use case diagram) – для моделирования бизнес-процессов организации или предприятия и определения требований к создаваемой информационной системе;

· диаграмма классов (class diagram) – для моделирования статической структуры классов системы и связей между ними;

· диаграмма поведения системы (behavior diagrams);

· диаграмма взаимодействия (interaction diagrams);

· диаграмма последовательности (sequence diagrams) – для моделирования процесса обмена сообщениями между объектами в рамках одного варианта использования;

· диаграмма кооперации (collaboration diagram) – для моделирования процесса обмена сообщениями между объектами в рамках одного варианта использования;

· диаграмма состояний (statechart diagram) – для моделирования поведения объектов системы при переходе из одного состояния в другое;

· диаграмма видов деятельности (activity diagram) – для моделирования поведения системы в рамках различных вариантов использования, или моделирования деятельностей;

· диаграмма реализации (implementation diagrams):

· диаграмма компонентов (component diagrams) – для моделирования иерархии компонентов (подсистем) информационной системы;

· диаграмма развертывания (deployment diagram) – для моделирования физической архитектуры спроектированной информационной системы.

На рис. 1.1 представлена интегрированная модель информационной системы, включающая основные диаграммы, которые должны быть разработаны в данном курсовом проекте.

Рис. 1. Интегрированная модель информационной системы в нотации языка UML

4.2. Диаграмма вариантов использования

Вариант использования представляет собой последовательность действий, выполняемых системой в ответ на событие, инициируемое некоторым внешним объектом (актером). Вариант использования описывает типичное взаимодействие между пользователем и системой. В простейшем случае вариант использования определяется в процессе обсуждения с пользователем тех функций, которые он хотел бы реализоватьв данной информационной системе. На языке UML вариант использования изображают следующим образом:

Рис.2. Вариант использования

Актер (actor) – это роль, которую пользователь играет по отношению к системе. Актеры представляют собой роли, а не конкретных людей или наименования работ. Несмотря на то, что на диаграммах вариантов использования они изображаются в виде стилизованных человеческих фигурок, актер может также быть внешней информационной системой, которой необходима некоторая информация от данной системы. Показывать на диаграмме актеров следует только в том случае, когда им действительно необходимы некоторые варианты использования. На языке UML актеры представляют в виде фигур:

Рис.3. Действующее лицо (актер)

Актеры делятся на три основных типа:

· пользователи;

· системы;

· другие системы, взаимодействующие с данной;

Время становится актером, если от него зависит запуск каких-либо событий в системе.

4.2.1. Связи между вариантами использования и актерами

В языке UML на диаграммах вариантов использования поддерживается несколько типов связей между элементами диаграммы:

· коммуникация (communication),

· включение (include),

· расширение (extend),

· обобщение (generalization).

Связь коммуникации – это связь между вариантом использования и актером. На языке UML связи коммуникации показывают с помощью однонаправленной ассоциации (сплошной линии).

Рис.4. Пример связи коммуникации

Связь включения применяется в тех ситуациях, когда имеется какой-либо фрагмент поведения системы, который повторяется более чем в одном варианте использования. С помощью таких связей обычно моделируют многократно используемую функцию.

Связь расширения применяется при описании изменений в нормальном поведении системы. Она позволяет одному варианту использования при необходимости использовать функциональные возможности другого варианта использования.

Рис.5. Пример связи включения и расширения

Связь обобщения показывает, что у нескольких актеров или классов имеются общие свойства.

Рис.6. Пример связи обобщения

4.3.

Диаграммы взаимодействия (interaction diagrams) описывают поведение взаимодействующих групп объектов. Как правило, диаграмма взаимодействия охватывает поведение объектов в рамках только одного варианта использования. На такой диаграмме отображается ряд объектов и те сообщения, которыми они обмениваются между собой.

Сообщение (message) – это средство, с помощью которого объект-отправитель запрашивает у объекта получателя выполнение одной из его операций.

Информационное (informative) сообщение – это сообщение, снабжающее объект-получатель некоторой информацией для обновления его состояния.

Сообщение-запрос (interrogative) – это сообщение, запрашивающее выдачу некоторой информации об объекте-получателе.

Императивное (imperative) сообщение – это сообщение, запрашивающее у объекта-получателя выполнение некоторых действий.

Существует два вида диаграмм взаимодействия: диаграммы последовательности (sequence diagrams) и диаграммы кооперац (collaboration diagrams).

4.3.1. Диаграмма последовательности (sequence diagrams)

Диаграмма последовательности отражает поток событий, происходящих в рамках одного варианта использования.

Все действующие лица (актеры, классы или объекты), участвующие в данном сценарии (варианте использования), показываются в верхней части диаграммы. Стрелки соответствуют сообщениям, передаваемым между актером и объектом или между объектами для выполнения требуемых функций.

На диаграмме последовательности объект изображается в виде прямоугольника, от которого вниз проведена пунктирная вертикальная линия. Эта линия называется линией жизни (lifeline) объекта . Она представляет собой фрагмент жизненного цикла объекта в процессе взаимодействия.

Каждое сообщение представляется в виде стрелки между линиями жизни двух объектов. Сообщения появляются в том порядке, как они показаны на странице сверху вниз. Каждое сообщение помечается как минимум именем сообщения. При желании можно добавить также аргументы и некоторую управляющую информацию. Можно показать самоделегирование (self-delegation) – сообщение, которое объект посылает самому себе, при этом стрелка сообщения указывает на ту же самую линию жизни.

Рис. 7. Пример диаграммы последовательности

4.3.2. Диаграмма кооперации (collaboration diagram)

Диаграммы кооперации отображают поток событий в рамках конкретного сценария (варианта использования). Сообщения упорядочены по времени, хотя диаграммы кооперации больше внимания заостряют на связях между объектами. На диаграмме кооперации представлена вся та информация, которая есть и на диаграмме последовательности, но диаграмма кооперации по-другому описывает поток событий. Из нее легче понять связи, существующие между объектами.

На диаграмме кооперации так же, как и на диаграмме последовательности, стрелки обозначают сообщения, обмен которыми осуществляется в рамках данного варианта использования. Их временная последовательность указывается путем нумерации сообщений.

Рис. 8. Пример диаграммы кооперации

4.4. Диаграмма классов

4.4.1. Общие сведения

Диаграмма классов определяет типы классов системы и различного рода статические связи, которые существуют между ними. На диаграммах классов изображаются также атрибуты классов, операции классов и ограничения, которые накладываются на связи между классами.

Диаграмма классов в языке UML - это граф, узлами которого являются элементы статической структуры проекта (классы, интерфейсы), а дугами - отношения между узлами (ассоциации, наследование, зависимости).

На диаграмме классов изображаются следующие элементы:

· Пакет (package) - набор элементов модели, логически связанных между собой;

· Класс (class) - описание общих свойств группы сходных объектов;

· Интерфейс (interface) - абстрактный класс, задающий набор операций, которые объект произвольного класса, связанного с данным интерфейсом, предоставляет другим объектам.

4.4.2. Класс

Класс - это группа сущностей (объектов), обладающих сходными свойствами, а именно, данными и поведением. Отдельный представитель некоторого класса называется объектом класса или просто объектом.

Под поведением объекта в UML понимаются любые правила взаимодействия объекта с внешним миром и с данными самого объекта.

На диаграммах класс изображается в виде прямоугольника со сплошной границей, разделенного горизонтальными линиями на 3 секции:

Верхняя секция (секция имени) содержит имя класса и другие общие свойства (в частности, стереотип).

В средней секции содержится список атрибутов

В нижней - список операций класса, отражающих его поведение (действия, выполняемые классом).

Любая из секций атрибутов и операций может не изображаться (а также обе сразу). Для отсутствующей секции не нужно рисовать разделительную линию и как-либо указывать на наличие или отсутствие элементов в ней.

На усмотрение конкретной реализации могут быть введены дополнительные секции, например, исключения (Exceptions).

Рис. 9. Пример диаграммы классов

4.4.2.1.Стереотипы классов

Стереотипы классов – это механизм, позволяющий разделять классы на категории.

В языке UML определены три основных стереотипа классов:

Boundary (граница);

Entity (сущность);

Control (управление).

4.4.2.2.Граничные классы

Граничными классами (boundary classes) называются такие классы, которые расположены на границе системы и всей окружающей среды. Это экранные формы, отчеты, интерфейсы с аппаратурой (такой как принтеры или сканеры) и интерфейсы с другими системами.

Чтобы найти граничные классы, надо исследовать диаграммы вариантов использования. Каждому взаимодействию между действующим лицом и вариантом использования должен соответствовать, по крайней мере, один граничный класс. Именно такой класс позволяет действующему лицу взаимодействовать с системой.

4.4.2.3.Классы-сущности

Классы-сущности (entity classes) содержат хранимую информацию. Они имеют наибольшее значение для пользователя, и потому в их названиях часто используют термины из предметной области. Обычно для каждого класса-сущности создают таблицу в базе данных.

4.4.2.4.Управляющие классы

Управляющие классы (control classes) отвечают за координацию действий других классов. Обычно у каждого варианта использования имеется один управляющий класс, контролирующий последовательность событий этого варианта использования. Управляющий класс отвечает за координацию, но сам не несет в себе никакой функциональности, так как остальные классы не посылают ему большого количества сообщений. Вместо этого он сам посылает множество сообщений. Управляющий класс просто делегирует ответственность другим классам, по этой причине его часто называют классом-менеджером.

В системе могут быть и другие управляющие классы, общие для нескольких вариантов использования. Например, может быть класс SecurityManager (менеджер безопасности), отвечающий за контроль событий, связанных с безопасностью. Класс TransactionManager (менеджер транзакций) занимается координацией сообщений, относящихся к транзакциям с базой данных. Могут быть и другие менеджеры для работы с другими элементами функционирования системы, такими как разделение ресурсов, распределенная обработка данных или обработка ошибок.

Помимо упомянутых выше стереотипов можно создавать и свои собственные.

4.4.2.5.Атрибуты

Атрибут – это элемент информации, связанный с классом. Атрибуты хранят инкапсулированные данные класса.

Так как атрибуты содержатся внутри класса, они скрыты от других классов. В связи с этим может понадобиться указать, какие классы имеют право читать и изменять атрибуты. Это свойство называется видимостью атрибута (attribute visibility).

У атрибута можно определить четыре возможных значения этого параметра:

Public (общий, открытый). Это значение видимости предполагает, что атрибут будет виден всеми остальными классами. Любой класс может просмотреть или изменить значение атрибута. В соответствии с нотацией UML общему атрибуту предшествует знак « + ».

Private (закрытый, секретный). Соответствующий атрибут не виден никаким другим классом. Закрытый атрибут обозначается знаком « – » в соответствии с нотацией UML.

Protected (защищенный). Такой атрибут доступен только самому классу и его потомкам. Нотация UML для защищенного атрибута – это знак « # ».

Package or Implementation (пакетный). Предполагает, что данный атрибут является общим, но только в пределах его пакета. Этот тип видимости не обозначается никаким специальным значком.

С помощью закрытости или защищенности удается избежать ситуации, когда значение атрибута изменяется всеми классами системы. Вместо этого логика изменения атрибута будет заключена в том же классе, что и сам этот атрибут. Задаваемые параметры видимости повлияют на генерируемый код.

4.4.2.6.Операции

Операции реализуют связанное с классом поведение. Операция включает три части – имя, параметры и тип возвращаемого значения.

Параметры – это аргументы, получаемые операцией «на входе». Тип возвращаемого значения относится к результату действия операции.

На диаграмме классов можно показывать как имена операций, так и имена операций вместе с их параметрами и типом возвращаемого значения. Чтобы уменьшить загруженность диаграммы, полезно бывает на некоторых из них показывать только имена операций, а на других их полную сигнатуру.

В языке UML операции имеют следующую нотацию:

Имя Операции (аргумент: тип данных аргумента, аргумент2:тип данных аргумента2,...): тип возвращаемого значения

Следует рассмотреть четыре различных типа операций:

Операции реализации;

Операции управления;

Операции доступа;

Вспомогательные операции.

Операции реализации

Операции реализации (implementor operations) реализуют некоторые бизнес-функции. Такие операции можно найти, исследуя диаграммы взаимодействия. Диаграммы этого типа фокусируются на бизнес-функциях, и каждое сообщение диаграммы, скорее всего, можно соотнести с операцией реализации.

Каждая операция реализации должна быть легко прослеживаема до соответствующего требования. Это достигается на различных этапах моделирования. Операция выводится из сообщения на диаграмме взаимодействия, сообщения исходят из подробного описания потока событий, который создается на основе варианта использования, а последний – на основе требований. Возможность проследить всю эту цепочку позволяет гарантировать, что каждое требование будет реализовано в коде, а каждый фрагмент кода реализует какое-то требование.

Операции управления

Операции управления (manager operations) управляют созданием и уничтожением объектов. В эту категорию попадают конструкторы и деструкторы классов.

Операции доступа

Атрибуты обычно бывают закрытыми или защищенными. Тем не менее, другие классы иногда должны просматривать или изменять их значения. Для этого существуют операции доступа (access operations). Такой подход дает возможность безопасно инкапсулировать атрибуты внутри класса, защитив их от других классов, но все же позволяет осуществить к ним контролируемый доступ. Создание операций Get и Set (получения и изменения значения) для каждого атрибута класса является стандартом.

Вспомогательные операции

Вспомогательными (helper operations) называются такие операции класса, которые необходимы ему для выполнения его ответственностей, но о которых другие классы не должны ничего знать. Это закрытые и защищенные операции класса.

Чтобы идентифицировать операции, выполните следующие действия:

1. Изучите диаграммы последовательности и кооперативные диаграммы. Большая часть сообщений на этих диаграммах является операциями реализации. Рефлексивные сообщения будут вспомогательными операциями.

2. Рассмотрите управляющие операции. Может потребоваться добавить конструкторы и деструкторы.

3. Рассмотрите операции доступа. Для каждого атрибута класса, с которым должны будут работать другие классы, надо создать операции Get и Set.

4.4.2.7.Связи

Связь представляет собой семантическую взаимосвязь между классами. Она дает классу возможность узнавать об атрибутах, операциях и связях другого класса. Иными словами, чтобы один класс мог послать сообщение другому на диаграмме последовательности или кооперативной диаграмме, между ними должна существовать связь.

Существуют четыре типа связей, которые могут быть установлены между классами: ассоциации, зависимости, агрегации и обобщения.

Связь ассоциация

Ассоциация (association) – это семантическая связь между классами. Их рисуют на диаграмме классов в виде обыкновенной линии.

Рис. 10. Связь ассоциация

Ассоциации могут быть двунаправленными, как в примере, или однонаправленными. На языке UML двунаправленные ассоциации рисуют в виде простой линии без стрелок или со стрелками с обеих ее сторон. На однонаправленной ассоциации изображают только одну стрелку, показывающую ее направление.

Направление ассоциации можно определить, изучая диаграммы последовательности и кооперативные диаграммы. Если все сообщения на них отправляются только одним классом и принимаются только другим классом, но не наоборот, между этими классами имеет место однонаправленная связь. Если хотя бы одно сообщение отправляется в обратную сторону, ассоциация должна быть двунаправленной.

Ассоциации могут быть рефлексивными. Рефлексивная ассоциация предполагает, что один экземпляр класса взаимодействует с другими экземплярами этого же класса.

Связь зависимость

Связи зависимости (dependency) также отражают связь между классами, но они всегда однонаправлены и показывают, что один класс зависит от определений, сделанных в другом. Например, класс A использует методы класса B. Тогда при изменении класса B необходимо произвести соответствующие изменения в классе A.

Зависимость изображается пунктирной линией, проведенной между двумя элементами диаграммы, и считается, что элемент, привязанный к концу стрелки, зависит от элемента, привязанного к началу этой стрелки.

Рис. 11. Связь зависимость

При генерации кода для этих классов к ним не будут добавляться новые атрибуты. Однако, будут созданы специфические для языка операторы, необходимые для поддержки связи.

Связь агрегация

Агрегации (aggregations) представляют собой более тесную форму ассоциации. Агрегация – это связь между целым и его частью. Например, у вас может быть класс Автомобиль, а также классы Двигатель, Покрышки и классы для других частей автомобиля. В результате объект класса Автомобиль будет состоять из объекта класса Двигатель, четырех объектов Покрышек и т. д. Агрегации визуализируют в виде линии с ромбиком у класса, являющегося целым:

Рис. 11. Связь агрегация

В дополнение к простой агрегации UML вводит более сильную разновидность агрегации, называемую композицией. Согласно композиции, объект-часть может принадлежать только единственному целому, и, кроме того, как правило, жизненный цикл частей совпадает с циклом целого: они живут и умирают вместе с ним. Любое удаление целого распространяется на его части.

Такое каскадное удаление нередко рассматривается как часть определения агрегации, однако оно всегда подразумевается в том случае, когда множественность роли составляет 1..1; например, если необходимо удалить Клиента, то это удаление должно распространиться и на Заказы (и, в свою очередь, на Строки заказа).

Модель UML (UML model) ‒ это совокупность конечного множества конструкций языка, главные из которых ‒ это сущности и отношения между ними.

Сами сущности и отношения модели являются экземплярами метаклассов метамодели.

Рассматривая модель UML с наиболее общих позиций, можно сказать, что это граф (точнее, нагруженный мульти-псевдо-гипер-орграф), в котором вершины и ребра нагружены дополнительной информацией и могут иметь сложную внутреннюю структуру. Вершины этого графа называются сущностями, а ребра ‒ отношениями . Остальная часть раздела содержит беглый (предварительный), но полный обзор имеющихся типов сущностей и отношений. К счастью, их не слишком много. В последующих главах книги все сущности и отношения рассматриваются еще раз, более детально и с примерами.

1.4.1. Сущности

Для удобства обзора сущности в UML можно подразделить на четыре группы:

• структурные;
• поведенческие;
• группирующие;
• аннотационные.

Структурные сущности, как нетрудно догадаться, предназначены для описания структуры. Обычно к структурным сущностям относят следующие.

Объект (object) 1 ‒ сущность, обладающая уникальностью и инкапсулирующая в себе состояние и поведение.

Класс (class) 2 ‒ описание множества объектов с общими атрибутами, определяющими состояние, и операциями, определяющими поведение.

Интерфейс (interface) 3 ‒ именованное множество операций, определяющее набор услуг, которые могут быть запрошены потребителем и предоставлены поставщиком услуг.

Кооперация (collaboration) 4 ‒ совокупность объектов, которые взаимодействуют для достижения некоторой цели.

Действующее лицо (actor) 5 ‒ сущность, находящаяся вне моделируемой системы и непосредственно взаимодействующая с ней.

∇ Подобная взаимосвязь безусловно существует, что выражается на рис. Иерархия типов диаграмм для UML 1 в виде отношения зависимости со стереотипом «refine» .

∇∇ В UML 1 возникала невольная ассоциация между диаграммой кооперации и одноименной сущностью, что было не совсем верно и порой вводило в заблуждение.

∇∇∇ В UML 2 синтаксическая и смысловая нагрузка диаграммы состояний настолько изменилась, что название уже не отражало содержания.

Список новых диаграмм и их названий, принятых в этой книге, приведен ниже.

• Диаграмма внутренней структуры (Composite Structure diagram)
• Диаграмма пакетов (Package diagram)
• Диаграмма автомата (State machine diagram)
• Диаграмма коммуникации (Communication diagram)
• Обзорная диаграмма взаимодействия (Interaction Overview diagram)
• Диаграмма синхронизации (Timing diagram)

На рис. Иерархия типов диаграмм для UML 2 (часть 1 и 2) приведена диаграмма классов, отражающая взаимосвязь диаграмм в UML 2.

Далее в этой главе мы очень бегло опишем все тринадцать канонических диаграмм, с тем, чтобы иметь определенный контекст и словарный запас для последующего изложения. Детали изложены в остальных главах книги.

Но прежде чем перейти к следующему разделу, сделаем одно небольшое отступление относительно того, как стандарт требует оформлять диаграммы. Общий шаблон представления диаграммы приведен ниже.

Основных элементов оформления два: наружная рамка и ярлычок с названием диаграммы. Если с рамкой все просто ‒ это прямоугольник, ограничивающий область в котором должны находиться элементы диаграммы, то название диаграммы записывается в специальном формате, приведенном на рис. Нотация для диаграмм .

Указанная сложная форма ярлычка поддерживается не всеми инструментами. Впрочем, это не обязательно, поскольку семантика первична, а нотация вторична. Далее мы везде используем в качестве ярлычка диаграммы прямоугольник, и это не должно вызывать недоразумений.

Возможные теги (типы) для диаграмм приведены в следующей таблице. Теги, предлагаемые стандартом, записаны во второй столбец. Однако, как показала практика, предлагаемые стандартом правила не всегда удобны и логически обоснованы, поэтому третий столбец таблицы содержит разумную на наш взгляд альтернативу.

Табл. Типы и теги диаграмм