МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ
ХЕРСОНСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
КАФЕДРА ІНФОРМАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ
КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ
з дисципліни «Моделювання програмного забезпечення»
для студентів IIІ курсу
галузі знань 0501-«Інформатика та обчислювальна техніка»
напряму підготовки 6.050103-«Програмна інженерія»
факультету кібернетики
статус дисципліни нормативна
Херсон 2012
Конспект лекцій з дисципліни «Моделювання програмного забезпечення» для студентів IIІ курсу спеціальності 050103-«Програмне забезпечення систем», 302 с.
Укладач: ст. викл. Боскін О.О.
Рецензент: __________________ к.т.н., доц.. Сидорук М.В.
Затверджено
на засіданні кафедри ІТ
протокол №7 від 28.02.2012 р.
Зав.кафедри__________________
Відповідальний за випуск зав. кафедри В.Є. Ходаков, д.т.н., професор
СОДЕРЖАНИЕ
Лекция 1 Современные технологии объектно-ориентированного анализа и проектирования информационных систем 7
1.1 Методология объектно-ориентированного программирования 8
1.2 Методология объектно-ориентированного анализа и проектирования 14
1.3 Основные этапы развития языка UML 19
Лекция 2 Основные элементы языка UML 24
2.1 Общая характеристика моделей объектно-ориентированного анализа и проектирования 24
2.2 Пакеты в языке UML 26
2.3 Канонические диаграммы языка UML 30
2.4 Особенности графического изображения диаграмм языка UML 33
2.5 Рекомендации по графическому изображению диаграмм языка UML 35
Лекция 3 Элементы графической нотации диаграммы вариантов использования 38
3.1 Диаграмма вариантов использования как концептуальное представление бизнес-системы в процессе ее разработки. 38
3.2 Отношения на диаграмме вариантов использования 43
3.3 Дополнительные обозначения языка UML для бизнес-моделирования 49
Лекция 4 Спецификация требований и рекомендации по написанию эффективных вариантов использования 53
4.1 Формализация функциональных требований к системе с помощью диаграммы вариантов использования 53
4.2 Особенности спецификации функциональных требований на диаграмме вариантов использования 55
4.3 Рекомендации по разработке диаграмм вариантов использования 60
Лекция 5 Элементы графической нотации диаграммы классов 65
5.1 Класс 66
5.2 Имя класса 67
5.3 Атрибуты класса 68
5.4 Операции класса 72
5.5 Расширение языка UML для построения моделей программного обеспечения и бизнес-систем 74
5.6 Интерфейс 77
Лекция 6 Отношения и их графическое изображение на диаграмме классов 79
6.1 Отношение ассоциации 79
6.2 Отношение обобщения 85
6.3 Отношение агрегации 88
6.4 Отношение композиции 90
6.5 Рекомендации по построению диаграмм классов 91
Лекция 7 Элементы графической нотации диаграммы кооперации 93
7.1 Кооперация 93
7.2 Объекты и их графическое изображение 94
7.3 Связи на диаграмме кооперации 99
7.4 Сообщения и их графическое изображение 100
7.5 Рекомендации по построению диаграмм кооперации 105
Лекция 8 Элементы графической нотации диаграммы последовательности 107
8.1 Объекты и их изображение на диаграмме последовательности 107
8.2 Сообщения на диаграмме последовательности 112
8.3 Ветвление потока управления 114
8.4 Рекомендации по построению диаграмм последовательности 117
Лекция 9 Элементы графической нотации диаграммы состояний 119
9.1 Диаграмма состояний в контексте конечного автомата 119
9.2 Состояние и его графическое изображение 121
9.3 Переход и событие 126
Лекция 10 Моделирование параллельного поведения с помощью диаграмм состояний 133
10.1 Составное состояние и подсостояние 133
10.2 Исторические состояния 137
10.3 Сложные переходы и псевдосостояния 139
10.4 Рекомендации по построению диаграмм состояний 143
Лекция 11 Элементы графической нотации диаграммы деятельности 145
11.1 Диаграмма деятельности и особенности ее построения 145
11.2 Состояния деятельности и действия 146
11.3 Переходы на диаграмме деятельности 149
11.4 Дорожки 153
11.5 Объекты на диаграмме деятельности 156
Лекция 12 Элементы графической нотации диаграммы компонентов 159
12.1 Диаграмма компонентов и особенности ее построения 159
12.2 Компоненты 161
12.3 Интерфейсы 165
12.4 Зависимости между компонентами 166
12.5 Рекомендации по построению диаграммы компонентов 170
Лекция 13 Элементы графической нотации диаграммы развертывания 172
13.1 Диаграмма развертывания, особенности ее построения 172
13.2 Узел 174
13.3 Соединения и зависимости на диаграмме развертывания 177
13.4 Рекомендации по построению диаграммы развертывания 180
Лекция 14 Паттерны проектирования и их представление в нотации UML 183
14.1 Паттерны, их классификация 183
14.2 Паттерны проектирования в нотации языка UML 185
14.3 Паттерн Фасад и его обозначение в нотации языка UML 188
14.4 Паттерн Наблюдатель и его обозначение в нотации языка UML 191
Лекция 15 Обзор CASE-средств для построения диаграмм UML 195
15.1 IBM Rational Rose 196
15.2 Borland Together 200
15.3 Microsoft Visio 205
15.4 Sparx Systems Enterprise Architect 209
15.5 Gentleware Poseidon 213
15.6 SmartDraw 216
15.7 Dia 220
15.8 Telelogic TAU G2 221
15.9 StarUML 224
15.10 Другие программы 226
Лекция 16 Учебный проект: "Разработка ИС предприятия оптовой торговли лекарственными препаратами" 228
16.1 Порядок выполнения практического задания 228
16.2 Краткая информация о компании "МЕД" 230
16.3 Видение выполнения проекта и границы проекта 231
16.4 Отчет об обследовании 232
16.5 Существующий уровень автоматизации 232
16.6 Общие требования к информационной системе 232
16.7 Описание системы учета 233
16.8 Описание справочников 234
16.9 Организационная диаграмма 235
16.10 Описание состава автоматизируемых бизнес-процессов 235
16.11 Диаграмма прецедентов компании "МЕД" 236
16.12 Разработка моделей бизнес-процессов предприятия оптовой торговли лекарственными препаратами 237
Рекомендуемая литература 296
Лекция 1 Современные технологии объектно-ориентированного анализа и проектирования информационных систем
Рассматриваемые вопросы: Концепции объектно-ориентированного анализа и проектирования. Эволюция и краткая характеристика основных подходов к разработке информационных моделей бизнес-систем и бизнес-процессов. Особенности проектирования, анализа и формализации корпоративных систем. Основные этапы развития языка UML и принятые стандарты. Разработчики графической нотации и специфика ее использования в процессе создания масштабируемых программных систем.
Компьютерные и информационные технологии без преувеличения можно назвать наиболее динамичной областью современных знаний, которые концентрируют в себе самые последние достижения в сфере науки и техники. Появление новых моделей процессоров и комплектующих, версий операционных систем и программного обеспечения происходит на фоне постоянного усложнения не только отдельных физических и программных компонентов, но и лежащих в их основе концепций. Разработка и совершенствование информационных систем приводит к необходимости поддержания единого стиля для различных версий программ при их постоянной доработке и модификации.
Трудоемкость создания современных приложений на начальных этапах проекта, как правило, оценивается значительно ниже реально затрачиваемых усилий, что служит причиной незапланированных расходов и затягивания окончательных сроков готовности программ. В процессе разработки приложений изменяются функциональные требования заказчика, что еще более отдаляет момент окончания работы программистов. Увеличение размеров программ вынуждает привлекать сверхштатных программистов, что, в свою очередь, требует дополнительных ресурсов для организации их согласованной работы. В разработке и внедрении современных корпоративных информационных систем принимает участие множество специалистов различной квалификации, для которых единообразное понимание архитектуры и функциональности является серьезной проблемой.
Таким образом, все эти особенности приводят к настоятельной необходимости моделирования структуры и процесса функционирования программных систем до начала написания соответствующего кода. При этом непременным условием успешного завершения проекта становится построение предварительной модели программной системы.
Модель (model) - абстракция физической системы, рассматриваемая с определенной точки зрения и представленная на некотором языке или в графической форме.
С точки зрения общих принципов системного анализа одна и та же физическая система может быть представлена несколькими моделями. При этом назначение отдельной модели системы определяется характером решаемой проблемы. Основное требование к модели программной системы - она должна быть понятна заказчику и всем специалистам проектной группы, включая бизнес-аналитиков и программистов. Именно для разработки такой нотации потребовались усилия группы специалистов ведущих фирм производителей программного и аппаратного обеспечения, которые привели к появлению языка UML.
Разработка и использование моделей языка UML осуществляется в рамках общей концепции объектно-ориентированного анализа и проектирования, которая, в свою очередь, является обобщением методологии объектно-ориентированного программирования.