Визуализация всей системы

Система состоит из множества элементов, включал подсистемы, которые сотрудничают между собой с целью выполнения конкретных задач. Сотрудничество — это агрегирование конструкций, соединяемых в процессе регулярного взаимодействия.

Рассмотренные в этой главе диаграммные методы позволяют разработчику взглянуть на систему с различных точек зрения, с различных уровней, как извне, так и изнутри. В этом разделе мы обсудим моделирование системы в целом. Это означает, что на самом высоком уровне моделирования следует отображать только основные компоненты или функциональные элементы. Диаграммные методы, предлагаемые для рассмотрения в этом разделе, используются для моделирования развертывания системы и ее архитектуры. И хотя этот раздел — последний в этой главе, моделирование и документирование системы в целом должно быть первым этапом ее проектирования и разработки.

Визуализация развертывания систем

Развертывание системы — последний этап в ее разработке. При развертывании системы имеет смысл смоделировать реальные физические компоненты исполняемой версии системы. Диаграмма развертывания отображает конфигурацию элементов оборудования и программных компонентов. Программные компоненты представляют собой такие реальные выполняемые модули, как активные объекты (процессы), библиотеки, базы данных и пр. Диаграмма развертывания состоит из узлов и компонентов. Компоненты - это экземпляры физической реализации логических элементов. Например, класс— это логический элемент, который может быть реализован в виде одного или нескольких компонентов. Класс можно разделить на процессы или потоки, и каждый процесс или поток в диаграмме развертывания может быть компонентом. Компоненты класса могут выполняться на различных узлах одного компьютера (потоки/процессы) или различных компьютерах (процессы).

Узел обозначается в виде куба. Узлы соединяются связями. Компоненты и узлы также могут соединяться связями. Как упоминалось выше, узел может содержать список компонентов, либо компонент может быть отображен отдельно от узла, но при этом необходимо показать связь между ними. Компонент можно представить в виде прямоугольника с указанием тегов в его левой части. Имя компонента указывается внутри его символьного обозначения.

Для отображения более крупных частей системы компоненты можно сгруппировать в пакеты или подсистемы. Пример диаграммы развертывания показан на рис. 10.18. Здесь пользователи подключаются к системе через intranet. Узлы являются частью кластера компьютеров. Они группируются в пакет. Пользователи подключаются к кластеру как к единому элементу. В каждом узле перечисляются программные компоненты, которые на немустановлены. Взаимодействие межлуузлами обеспечивается посредством сетевого узла.

Архитектура системы

Моделирование и документирование архитектуры системы — это ее описание па самом высоком уровне. Гради Буч, Джеймс Рамбау и Айвар Джекобсон определяю, архитектуру как

набор важных решений по организации системы программного обеспечения, выбор структурных элементов и их интерфейсов, посредством которых составляется система, вместе с их поведением, определенным на периоды их сотрудничества, объединение этих структурных и поведенческих элементов в более крупные подсистемы и архитектурный стиль, который направляет эту организацию — эти элементы и их интерфейсы, их варианты взаимодействия и их композицию.

Моделирование и документирование архитектуры системы должно охватывать ее логические и физические элементы, а также структуру и поведение системы на самом высоком уровне.

Архитектура системы — это ее описание с различных точек зрения, но с акцентом на структуре и организации системы. Ниже представлены различные точки зрения.

Прецедент (вариант использования)  Описывает поведение системы с точки зрения конечно г о пользователя

Процесс  Описывает процессы и потоки, используемые в механизмах обеспечения параллелизма и синхронизации

Назначение  Описывает функции системы и услу г и, предоставляемые конечному пользователю

Реализация  Описывает аппаратные компоненты, используемые для создания физической системы

Развертывание  Описывает про г раммные компоненты и узлы, на которых они выполняются, в поставляемой системе

Очевидно, что эти «поля зрения» (представления о системе) частично перекрываются и взаимодействуют между собой. Например, в описании назначения системы могут упоминаться прецеденты, а при описании ее реализации процессы часто представляют в качестве компонентов. Программные компоненты используются как в части реализации, так и части развертывания системы. При описании архитектуры системы очень полезно строить диаграммы, которые отражают каждый из перечисленных выше ее «портретов».

Систему можно разложить иа подсистемы и модули. Подсистемы и модули могут быть подвергнуты дальнейшей декомпозиции и разложены на компоненты, узлы, классы, объекты и интерфейсы. В языке UML подсистемы и модули, используемые на архитектурном уровне документации, называются пакетами. Пакет можно использовать для организации элементов в группу, которая описывает общую цель этих элементов. Пакет представляется в виде прямоугольника со вкладкой (ярлыком), расположенной над его верхним левым углом. Символ пакета должен содержать его название. Пакеты в системе могут связывать отношения, построенные на основе композиции, агрегирования, зависимости и наследования. Для того чтобы отличать один тип пакета от другого, можно использовать индикаторы стереотипов. На рис. 10.19 показаны пакеты, входящие в систему составления расписаний. Для системного пакета используется индикатор <<system>> (<<система>>), а для пакета уровня подсистемы — индикатор «subsystem>> (<<подсистема>>). Подсистемы связаны с системой отношением агрегирования.

Одни пакеты могут содержать другие пакеты. В этом случае имя пакета указывается во вкладке. На рис. 10.19 также показано содержимое каждой подсистемы.

Резюме

Модель системы представляет собой своего рода информационное тело, «собранное» с целью изучения системы. При моделировании любой системы не обойтись без документирования ее различных аспектов. Поскольку в создании системы обычно занято множество людей, очень важно, чтобы все они пользовались одним языком. Таким языко м стал у н ифицированный язык м оделирования (United Modeling Language — UML), который представляет собой совокупность графических средств, используемых для проектирования, визуализации, моделирования и документирования артефактов системы программного обеспечения. Этот язык создан Гради Бучем, Джеймсом Рамбау и Айваром Джекобсоном. Язык UML стал фактическим стандартом для моделирования объектно-ориентированных систем. Его средства также успешно можно использовать для моделирования параллельных и распределенных систем в плане описания ее структурных и поведенческих аспектов.

Диа г ра мм ы UML м ожно использовать для моделирования основных модулей системы, отдельных объектов и системы в целом. Объект — это основная «единица» моделирования, используемая во многих диаграммах UML. Композиция, агрегирование, зависимость и наследование — это некоторые из отношений, который могут существовать между объектами. Для отображения поведения объектов и идентификации параллелизма в системе используются диаграммы взаимодействия. Диаграммы сотрудничества позволяют отобразить взаимодействие между объектами, совместно работающими над выполнением некоторой конкретной задачи. Для представления взаимодействия между объектами во времени используются диаграммы последовательностей. С помощью диаграмм состояний можно отобразить действия одного объекта в течение всего периода его существования. Для распределенных объектов преусмотрена возможность указать их местоположение в системе.

Диаграммы развертывания используются для моделирования системы с точки зрени я их поставки. Базовыми элементами диаграммы развертывания являются узлы и компоненты. Узлы представляют блоки оборудования, а компоненты— части программного обеспечения. В символах узлов указывается, какие объекты или компоненты установлены на них. При моделировании всей системы базовым элементом является пакет. Пакеты можно использовать для представления систем и подсистем. Межлу пакетами могут существовать отношения, которые также отражаются на диаграмме.