3. Модели, выполненные в стандарте uml
Основная цель создания любой программной системы - создание такого программного продукта, который помогает пользователю выполнять свои повседневные задачи. Для создания таких программ первым делом определяются требования, которым должна удовлетворять система. Однако если дать пользователям написать эти требования на бумаге, то часто можно получить список функций, по которому трудно судить будет ли будущая система выполнять свое назначение и сможет ли она облегчить пользователю выполнение его работы вообще. Непонятно какие из выполняемых функций более важны и для кого.
Для того, чтобы более точно понять как должна работать система, все чаще используется описание функциональности системы через варианты использования (Use Case или прецеденты). Варианты использования это - описание последовательности действий, которые может осуществлять система в ответ на внешние воздействия пользователей или других программных систем. Варианты использования отражают функциональность системы с точки зрения получения значимого результата для пользователя, поэтому они точнее позволяют ранжировать функции по значимости получаемого результата.
Рисунок 3.1. Диаграмма прецедентов
Каждая диаграмма состояний в UML описывает все возможные состояния одного экземпляра определенного класса и возможные последовательности его переходов из одного состояния в другое, то есть моделирует все изменения состояний объекта как его реакцию на внешние воздействия.
Диаграммы состояний чаще всего используются для описания поведения отдельных объектов, но также могут быть применены для спецификации функциональности других компонентов моделей, таких как варианты использования, актеры, подсистемы, операции и методы.
Диаграмма состояний является графом специального вида, который представляет некоторый автомат. Вершинами графа являются возможные состояния автомата, изображаемые соответствующими графическими символами, а дуги обозначают его переходы из состояния в состояние. Диаграммы состояний могут быть вложены друг в друга для более детального представления отдельных элементов модели.
Рисунок 3.2. Диаграмма состояний
Удобное средство для обозначения очередности следования друг за другом различных стимулов (сообщений), с помощью которых объекты взаимодействуют между собой.
Например, когда нужно проработать буквально по шагам какой-то очень важный участок выполнения программы.
Главный акцент - порядок и динамика поведения, т.е. как и в каком порядке происходят события.
Отличие от диаграммы классов:
Диаграмма классов дает статическую картинку, т.е. описание которое не меняется во время выполнения программы.
Отличие от диаграммы коммуникаций (или как она раньше называлась colaboration):
Диаграмма последовательности фокусирует наше внимание на очередности выполнения по времени, а диаграмма коммуникаций - на составляющих элементах.
Обычно нормальные люди стараются описывать одной диаграммой только один определенный кейс (UseCase, вариант использования), например: "оставить коммент к сообщению в блоге", "стать постоянным читателем" и т.д.
Рисунок 3.3. Диаграмма взаимодействия
Полный проект программной системы представляет собой совокупность моделей логического и физического уровней, которые должны быть согласованы между собой. В языке UML для физического представления моделей систем используются диаграммы реализации (implementation diagrams), которые включают в себя диаграмму компонентов и диаграмму развертывания.
Диаграмма компонентов, в отличие от ранее рассмотренных диаграмм, описывает особенности физического представления системы. Она позволяет определить архитектуру разрабатываемой системы, установив зависимости между программными компонентами, в роли которых может выступать исходный и исполняемый код. Основными графическими элементами диаграммы компонентов являются компоненты, интерфейсы и зависимости между ними.
Диаграмма компонентов разрабатывается для следующих целей:
визуализации общей структуры исходного кода программной системы;
спецификации исполняемого варианта программной системы;
обеспечения многократного использования отдельных фрагментов программного кода;
представления концептуальной и физической схем баз данных.
В разработке диаграмм компонентов участвуют как системные аналитики и архитекторы, так и программисты. Диаграмма компонентов обеспечивает согласованный переход от логического представления к конкретной реализации проекта в форме программного кода. Одни компоненты могут существовать только на этапе компиляции программного кода, другие на этапе его исполнения. Диаграмма компонентов отражает общие зависимости между компонентами, рассматривая последние в качестве классификаторов.
Рисунок 3.4. Диаграмма компонентов
Физическое представление программной системы не может быть полным, если отсутствует информация о том, на какой платформе и на каких вычислительных средствах она реализована. Если разрабатывается программа, выполняющаяся локально на компьютере пользователя и не использующая периферийных устройств и ресурсов, то в разработке дополнительных диаграмм нет необходимости. При разработке же корпоративных приложений наличие таких диаграмм может быть крайне полезным для решения задач рационального размещения компонентов в целях эффективного использования распределенных вычислительных и коммуникационных ресурсов сети, обеспечения безопасности и других.
Для представления общей конфигурации и топологии распределенной программной системы в UML предназначены диаграммы развертывания.
Диаграмма развертывания предназначена для визуализации элементов и компонентов программы, существующих лишь на этапе ее исполнения (runtime). При этом представляются только компоненты-экземпляры программы, являющиеся исполняемыми файлами или динамическими библиотеками. Те компоненты, которые не используются на этапе исполнения, на диаграмме развертывания не показываются. Так, компоненты с исходными текстами программ могут присутствовать только на диаграмме компонентов. На диаграмме развертывания они не указываются.
Диаграмма развертывания содержит графические изображения процессоров, устройств, процессов и связей между ними. В отличие от диаграмм логического представления, диаграмма развертывания является единой для системы в целом, поскольку должна всецело отражать особенности ее реализации. Разработка диаграммы развертывания, как правило, является последним этапом спецификации модели программной системы.
При разработке диаграммы развертывания преследуют следующие цели:
определить распределение компонентов системы по ее физическим узлам;
показать физические связи между всеми узлами реализации системы на этапе ее исполнения;
выявить узкие места системы и реконфигурировать ее топологию для достижения требуемой производительности.
Диаграммы развертывания разрабатываются совместно системными аналитиками, сетевыми инженерами и системотехниками.
Рисунок 3.5. Диаграмма поставки
Диаграмма классов, Class diagram — статическая структурная диаграмма, описывающая структуру системы, она демонстрирует классы системы, их атрибуты, методы и зависимости между классами.
Существуют разные точки зрения на построение диаграмм классов в зависимости от целей их применения:
концептуальная точка зрения - диаграмма классов описывает модель предметной области, в ней присутствуют только классы прикладных объектов;
точка зрения спецификации - диаграмма классов применяется при проектировании информационных систем;
точка зрения реализации - диаграмма классов содержит классы, используемые непосредственно в программном коде (при использовании объектно-ориентированных языков программирования).
Рисунок 3.6. Диаграмма классов
Список использованной литературы
Э. Гамма, Р. Хелм, Р. Джонсон, Д. Влиссидес — Приемы объектно-ориентированного проектирования. Паттерны проектирования.
А. Шаллоуей, Дж. Тротт — Шаблоны проектирования. Новый подход к объектно-ориентированному анализу и проектированию.
Розенберг Д., Скотт К. Применение объективного моделирования с использованием UML и анализ прецедентов. ДМК Пресс, 2002 г.
Ларман К. Применение UML и шаблонов проектирования. Вильямс, 2004 г.