Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Инновационные подходы к визуализации и разработке с применением унифицированного языка моделирования (UML). Учебное пособие
.pdf
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ
БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
СТАВРОПОЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИННОВАЦИОННЫЕ ПОДХОДЫ
К ВИЗУАЛИЗАЦИИ И РАЗРАБОТКЕ
С ПРИМЕНЕНИЕМ
УНИФИЦИРОВАННОГО ЯЗЫКА
МОДЕЛИРОВАНИЯ (UML)
УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ
Ставрополь
2024
УДК 004.436.4
ББК 32.973.2
И66
Авторский коллектив:
Д. В. Шлаев – канд. техн. наук, заведующий кафедрой инжиниринга
IT-решений СтГАУ;
А. А. Сорокин – канд. экон. наук, доцент кафедры инжиниринга IT-решений СтГАУ;
С. В. Аникуев – канд. техн. наук, доцент кафедры инжиниринга IT-решений СтГАУ;
Ю. В. Орел – канд. экон. наук, доцент кафедры агороэкономики
и маркетинга СтГАУ
Рецензенты:
д-р экон. наук, профессор кафедры инжиниринга IT-решений
Ставропольского государственного аграрного университета Д. А. Тамбиева;
д-р экон. наук, профессор кафедры инжиниринга IT-решений
Ставропольского государственного аграрного университета А. В. Шуваев
Инновационные подходы к визуализации и разработке с приме-
И66
нением унифицированного языка моделирования (UML) : учебное
пособие / Д. В. Шлаев, А. А. Сорокин, С. В. Аникуев, Ю. В. Орел. –
Ставрополь: . -, 2024. –
72 с.
Посвящено современным методам и инструментам визуализации процессов разработки программного обеспечения с использованием UML. Рассматриваются основные диаграммы и их применение для моделирования
систем, включая диаграммы классов, объектов, последовательностей и состояний. Охватывает интеграцию UML с современными методологиями разработки, такими как Agile и DevOps, и подчеркивает важность визуализации для улучшения коммуникации между участниками проекта. Кроме того,
в нем приведены практические примеры и рекомендации по созданию эффективных моделей, что позволяет развивать навыки работы с UML и применять их в реальных проектах.
Для студентов направлений подготовки 09.03.02 Информационные системы и технологии, 38.03.05 Бизнес-информатика, а также в рамках реализации
программ дополнительного образования.
УДК 004.436.4
ББК 32.973.2
Рекомендовано к изданию учебно-методической комиссией
факультета цифровых технологий Ставропольского государственного
аграрного университета (протокол № 5 от 28.11.2024)
© ФГБОУ ВО Ставропольский государственный
аграрный университет, 2024
3
Содержание
Введение
4
1. Программа Rational Rose
6
1.1. Общая характеристика CASE-средства Rational Rose
6
1.2. Использование UML в проектировании ПО
8
1.3. Интерфейс программы Rational Rose
9
1.4 Принцип работы в Rational Rose
15
1.5 Рабочие процессы RUP и диаграммы UML
17
2. Лабораторный практикум
24
2.1. Лабораторная работа №1. Создание действующих лиц и модели
вариантов использования
26
2.2. Лабораторная работа №2. Идентификация ключевых абстракций и
анализ вариантов использования
36
2.3. Лабораторная работа №3. Создание диаграмм последовательности
42
2.4. Лабораторная работа №4. Создание кооперативной диаграммы
47
2.5. Лабораторная работа №5. Проектирование архитектуры системы
52
2.6 Лабораторная работа №6. Проектирование баз данных
64
2.7 Лабораторная работа №7. Реализация системы
67
Список литературы
71
4
Введение
Появление на рынке программных продуктов первых CASE-средств
(Computer Aided Software Engineering) ознаменовало новый этап развития
программной инженерии, характерными особенностями которого являются
существенное сокращение сроков разработки программных проектов,
реализация проектов группой программистов и ориентация на визуальные
средства специфицирования компонентов программного обеспечения.
Термин «CASE» используется в настоящее время в весьма широком
смысле. Первоначальное значение термина CASE, ограниченное вопросами
автоматизации разработки только лишь программного обеспечения (ПО), в
настоящее время приобрело новый смысл, охватывающий процесс разработки
сложных информационных систем (ИС) в целом. Теперь под термином CASE-
средства понимаются программные средства, поддерживающие процессы
создания и сопровождения ИС, включая анализ и формулировку требований,
проектирование прикладного ПО (приложений) и баз данных, генерацию кода,
тестирование, документирование, обеспечение качества, конфигурационное
управление и управление проектом, а также другие процессы.
CASE-средства вместе с системным ПО и техническими средствами образуют
полную среду разработки ИС.
Классической областью применения этих средств стали приложения баз
данных, особенно те из них, которые требовали серьезных усилий при
разработке своих концептуальных схем. Поддержка возможности
автоматической генерации программного кода на основе предварительно
разработанной концептуальной схемы оказалась настолько конструктивной, что
стимулировала появление более двух десятков CASE-средств различных фирм
[4].
Начальный этап развития CASE-технологий характеризовался тем, что
разные фирмы предлагали свои собственные средства визуального
представления концептуальных средств. Зачастую выбор того или иного CASE-
5
средства разработчиками определялся простотой нотации поддерживаемого
средством языка представления схем и диаграмм. Появление первых
стандартов в этой области лишь на какое-то время стабилизировало ситуацию.
Однако острейшая конкуренция среди фирм-производителей программного
обеспечения требовала от CASE-средств реализации объектно-
ориентированной технологии разработки программ и поддержки широкого
диапазона языков программирования и конкретных баз данных.
Компания Rational Software (c ноября 2003 года подразделение IBM)
является лидирующей в области создания методологий и программных
решений, ориентированных на программистов, аналитиков, тестировщиков. В
итоге все решения были собраны воедино. Так появился RUP Rational Unified
Process методологическая энциклопедия, в которой описаны все шаги,
необходимые для создания ИС.
Особое место в RUP занимают проектирование и конфигурационное
управление. Особо выделяются они потому, что те два инструмента, которые
поддерживаются на данных этапах (Rational Rose и Rational ClearCase),
используются на протяжении всего жизненного цикла разработки
программного обеспечения [2].
6
1 ПРОГРАММА RATIONAL ROSE
1.1 Общая характеристика CASE-средства Rational Rose
CASE-средство Rational Rose со времени своего появления претерпело
серьезную эволюцию и превратилось в современное и мощное средство
анализа, моделирования и разработки ИС. Именно в Rational Rose язык UML
стал базовой технологией визуализации и разработки.
В рамках Rational Rose существуют различные программные
инструментарии, отличающиеся между собой диапазоном реализованных
возможностей.
Базовым средством в настоящее время остается Rational Rose, которое
существует в четырех основных модификациях:
Rational Rose Enterprise Edition;
Rational Rose Professional Edition;
Rational Rose Modeler Edition;
Rational Rose для UNIX.
Наиболее полными возможностями обладает первая из указанных
модификаций данного средства. Из этих возможностей можно отметить:
реализацию UML, генерацию кодов на различных языках программирования
(Java, C++, VisualBasic, PowerBuilder), обратную генерацию диаграмм
(реинжиниринг) на основе программного кода и выпуск проектной
документации [3].
Rational Rose позволяет генерировать программный код стандарта MS
Visual C++, обеспечивает документирование проекта в формате HTML для
Web-публикации и поддерживает интеграцию с другими инструментариями
объектно-ориентированной разработки программ, базами данных и с
компонентами MS Office.
Возможны практически все современные достижения в области
информационных технологий:
7
интеграция с MS Visual Studio, что включает в себя поддержку на уровне
прямой и обратной генерации кодов и диаграмм VB, Visual C++, Visual J++
(ATL-Microsoft Active Template Library, Web-Classes, DHTML, Data
Connections);
непосредственная работа (инжиниринг и реинжиниринг) с исполняемыми
модулями и библиотеками форматов EXE, DLL, TLB, OCX;
поддержка технологий MTS (Microsoft Transaction Server) и ADO
(ActiveX Data Objects) на уровне шаблонов и исходного кода, а также элементов
стратегической технологии Microsoft СОМ+ (DCOM);
полная поддержка CORBA 2.2, включая реализацию технологии
компонентной разработки приложений CBD (Component-Based Development),
языка определения интерфейса IDL (Interface Definition Language) и языка
определения данных DDL (Data Definition Language);
полная поддержка среды разработки Java-приложений JDK 1.2, включая
прямую и обратную генерацию классов Java формата JAR, а также работу с
файлами форматов CAB и ZIP.
Широкие возможности Rational Rose позволяют:
проектировать системы любой сложности;
давать развернутое представление о проекте в сочетании со средствами
документирования (SoDA);
проводить кодогенерацию;
проводить обратное проектирование имеющихся систем.
Также Rational Rose:
имеет открытый для дополнений интерфейс;
интегрируется со средствами разработки (Visual Studio);
поддерживает язык UML;
имеет средства автоматического контроля, в том числе проверки
соответствия двух моделей;
удобный для пользователя графический интерфейс;
8
многоплатформенность;
интегрируемость с другими инструментальными средствами,
поддерживающими жизненный цикл программных систем, в том числе со
средством управления требованиями (Requisite Pro), со средствами
тестирования (SQA Suite, Performance Studio), со средствами
конфигурационного управления (ClearCase, PVCS) [5].
1.2 Использование UML в проектировании ПО
Являясь объектно-ориентированным инструментом моделирования, Rose
базируется на UML (Universal Modeling Language) универсальном языке
моделирования, который был разработан компанией Rational именно с целью
создания наиболее оптимального и универсального языка для описания как
предметной области, так и конкретной задачи в программировании. Программа
базируется всего на семи диаграммах, которые в зависимости от ситуации
способны описывать различные действия:
Activity diagram (диаграммы описаний технологий, процессов, функций);
Use case diagram (диаграммы функций);
Class diagram (диаграммы классов);
State diagram (диаграммы состояний);
Sequence diagram (диаграммы последовательностей действий);
Collaboration diagram (диаграммы взаимодействий);
Component diagram (диаграммы компонент);
Deployment diagram (диаграммы топологии).
Процесс создания программных систем (ПС) по методологии разработки
программных систем Rational Unified Process фирмы Rational Software
Corporation включает следующие шесть этапов:
1) моделирование предметной области (Business Modeling);
2) определение требований к системе (Requirements);
9
3) анализ и проектирование (Analysis & Design);
4) разработку (Implementation);
5) тестирование (Test);
6) внедрение (Deployment).
Моделирование бизнес-процессов для описания предметной области, для
которой разрабатывается программная система, производится собственно на
этапе разработки ПС, моделирование предметной области (Business Modeling)
с использованием диаграмм деятельности (activity diagram) CASE-средства
Rational Rose.
Технология UML, одобренная консорциумом Object Management Group,
является мощным средством описания бизнес-процессов и представления их в
той форме, которая устраивает как разработчиков, так и пользователей. В
данном обзоре будет показано, каким образом с помощью технологии UML
можно ускорить цикл разработки и повысить надежность приложений.
Принятые графические обозначения полностью описывают шаги,
необходимые для завершения того или иного действия.
Процессы складываются в ясные логические последовательности, которые
делают блок-схемы прекрасным средством представления
деловых задач и упрощают кодирование приложений [3].
1.3 Интерфейс программы Rational Rose
В CASE-средстве Rational Rose реализованы общепринятые стандарты на
рабочий интерфейс программы, подобно известным средам визуального
программирования. После установки Rational Rose на компьютер пользователя
запуск этой программы в среде MS Windows приводит к появлению на экране
рабочего интерфейса (рисунок 1.1).
10
Рисунок 1.1 – Общий вид рабочего интерфейса программы
Rational Rose
Рабочий интерфейс Rational Rose состоит из различных элементов,
основными из которых являются:
главное меню программы;
окно диаграммы;
стандартная панель инструментов;
окно документации;
окно браузера;
окно журнала;
специальная панель инструментов.
Рассмотрим кратко назначение и основные функции каждого из этих
элементов.
1.3.1 Главное меню программы
Главное меню программы выполнено в общепринятом стандарте и имеет
вид, как на рисунке 1.2.
Отдельные пункты меню, назначение которых понятно из их названий,
объединяют сходные операции, относящиеся ко всему проекту в целом.
Некоторые из пунктов меню содержат хорошо знакомые функции (открытие
проекта, вывод на печать диаграмм, копирование в буфер и вставка из буфера
различных элементов диаграмм). Другие настолько специфичны, что могут
потребовать дополнительных усилий на изучение (опции генерации
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]