UML (Unified Modeling Language - унифицированный язык моделирования) - язык графического описания для объектного моделирования в области разработки программного обеспечения. UML является языком широкого профиля, это открытый стандарт, использующий графические обозначения для создания абстрактной модели системы, называемой UML моделью. UML был создан для определения, визуализации, проектирования и документирования в основном программных систем. UML не является языком программирования, но в средствах выполнения UML-моделей как интерпретируемого кода возможна кодогенерация. Википедия

Коммерческие продукты

Microsoft Visio

Тип: коммерческое ПО

Популярный программный продукт от компании Microsoft, который позволяет рисовать богатые диаграммы, в том числе UML:

Начиная с 2010 версии появилась возможность публиковать диаграммы в вебе (SharePoint + Visio Services):

Visio Viewer - бесплатная программа, которая позволяет просматривать созданные ранее Visio диаграммы. Загрузить можно по %D1%81%D1%81%D1%8B%D0%BB%D0%BA%D0%B5%20.

%0A

Microsoft%20Visual%20Studio%202010

%D0%A2%D0%B8%D0%BF:%20%D0%BA%D0%BE%D0%BC%D0%BC%D0%B5%D1%80%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%B5%20%D0%9F%D0%9E%20(%D0%B5%D1%81%D1%82%D1%8C%20%D0%B1%D0%B5%D1%81%D0%BF%D0%BB%D0%B0%D1%82%D0%BD%D0%B0%D1%8F%20Express%20%D0%B2%D0%B5%D1%80%D1%81%D0%B8%D1%8F).

%0A

%D0%92%20%D0%BF%D0%BE%D1%81%D0%BB%D0%B5%D0%B4%D0%BD%D0%B5%D0%B9%20%D0%B2%D0%B5%D1%80%D1%81%D0%B8%D0%B8%20Microsoft%20Visual%20Studio%202010%20%D0%BF%D0%BE%D1%8F%D0%B2%D0%B8%D0%BB%D1%81%D1%8F%20%D0%BD%D0%BE%D0%B2%D1%8B%D0%B9%20%D1%82%D0%B8%D0%BF%20%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B5%D0%BA%D1%82%D0%B0%20-%20Modelling,%20%D0%BA%D0%BE%D1%82%D0%BE%D1%80%D1%8B%D0%B9%20%D0%BF%D0%BE%D0%B7%D0%B2%D0%BE%D0%BB%D1%8F%D0%B5%D1%82%20%D1%80%D0%B8%D1%81%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D1%82%D1%8C%20%D1%80%D0%B0%D0%B7%D0%BB%D0%B8%D1%87%D0%BD%D1%8B%D0%B5%20UML%20%D0%B4%D0%B8%D0%B0%D0%B3%D1%80%D0%B0%D0%BC%D0%BC%D0%B0%20%D0%B8%20%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B5%D1%80%D1%8F%D1%82%D1%8C%20%D0%BD%D0%B0%D0%BF%D0%B8%D1%81%D0%B0%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D0%B5%20%D1%80%D0%B5%D1%88%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F%20%D0%BD%D0%B0%20%D1%81%D0%BE%D0%BE%D1%82%D0%B2%D0%B5%D1%82%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%B8%D0%B5%20%D1%81%20%D0%BD%D0%B5%D0%BE%D0%B1%D1%85%D0%BE%D0%B4%D0%B8%D0%BC%D0%BE%20%D0%B0%D1%80%D1%85%D0%B8%D1%82%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%83%D1%80%D0%BE%D0%B9.

%0A

%D0%9F%D0%BE%D0%B7%D0%B2%D0%BE%D0%BB%D1%8F%D0%B5%D1%82%20%D0%B3%D0%B5%D0%BD%D0%B5%D1%80%D0%B8%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D1%82%D1%8C%20Sequence%20Diagram%20%D0%BD%D0%B0%20%D0%BE%D1%81%D0%BD%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B8%20%D0%BA%D0%BE%D0%B4%D0%B0,%20%D0%B2%D0%B8%D0%B7%D1%83%D0%B0%D0%BB%D0%B8%D0%B7%D0%B8%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D1%82%D1%8C%20%D1%81%D0%B2%D1%8F%D0%B7%D0%B8%20%D0%B2%20%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B5%D0%BA%D1%82%D0%B5%20%D0%BC%D0%B5%D0%B6%D0%B4%D1%83%20%D0%BA%D0%BE%D0%BC%D0%BF%D0%BE%D0%BD%D0%B5%D0%BD%D1%82%D0%B0%D0%BC%D0%B8,%20%D1%81%D0%B1%D0%BE%D1%80%D0%BA%D0%B0%D0%BC%D0%B8%20%D0%B8%20%D1%81%D1%81%D1%8B%D0%BB%D0%BA%D0%B0%D0%BC%D0%B8%20%D0%B8%20%D1%82.%D0%B4.

%D0%9F%D1%80%D0%B8%D0%BC%D0%B5%D1%80%20Use%20case%20%D0%B4%D0%B8%D0%B0%D0%B3%D1%80%D0%B0%D0%BC%D0%BC%D1%8B,%20%D0%BD%D0%B0%D1%80%D0%B8%D1%81%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%BD%D0%BE%D0%B9%20%D0%B2%20Visual%20Studio%202010:

%D0%9A%D1%80%D0%BE%D0%BC%D0%B5%20%D1%82%D0%BE%D0%B3%D0%BE,%20%D0%B4%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%83%D0%BF%D0%B5%D0%BD%20Visualization%20and%20Modeling%20Feature%20Pack%20(%D0%B4%D0%BB%D1%8F%20%D0%BF%D0%BE%D0%B4%D0%BF%D0%B8%D1%81%D1%87%D0%B8%D0%BA%D0%BE%D0%B2%20MSDN),%20%D0%BA%D0%BE%D1%82%D0%BE%D1%80%D1%8B%D0%B9%20%D0%BF%D0%BE%D0%B7%D0%B2%D0%BE%D0%BB%D1%8F%D0%B5%D1%82:

• %D0%B3%D0%B5%D0%BD%D0%B5%D1%80%D0%B8%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D1%82%D1%8C%20%D0%BA%D0%BE%D0%B4%20%D0%BD%D0%B0%20%D0%B1%D0%B0%D0%B7%D0%B5%20UML%20%D0%B4%D0%B8%D0%B0%D0%B3%D1%80%D0%B0%D0%BC%D0%BC%20%D0%BA%D0%BB%D0%B0%D1%81%D1%81%D0%BE%D0%B2
%0A
• %D1%81%D0%BE%D0%B7%D0%B4%D0%B0%D0%B2%D0%B0%D1%82%D1%8C%20UML%20%D0%B4%D0%B8%D0%B0%D0%B3%D1%80%D0%B0%D0%BC%D0%BC%D1%8B%20%D0%B8%D0%B7%20%D0%BA%D0%BE%D0%B4%D0%B0
%0A
• %D0%B8%D0%BC%D0%BF%D0%BE%D1%80%D1%82%D0%B8%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D1%82%D1%8C%20UML%20%D0%B4%D0%B8%D0%B0%D0%B3%D1%80%D0%B0%D0%BC%D0%BC%D1%8B%20%D0%BA%D0%BB%D0%B0%D1%81%D1%81%D0%BE%D0%B2,%20%D0%B4%D0%B8%D0%B0%D0%B3%D1%80%D0%B0%D0%BC%D0%BC%D1%8B%20%D0%BF%D0%BE%D1%81%D0%BB%D0%B5%D0%B4%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B5%D0%B9,%20%D0%B4%D0%B8%D0%B0%D0%B3%D1%80%D0%B0%D0%BC%D0%BC%D1%8B%20%D0%B2%D0%B0%D1%80%D0%B8%D0%B0%D0%BD%D1%82%D0%BE%D0%B2%20%D0%B8%D1%81%D0%BF%D0%BE%D0%BB%D1%8C%D0%B7%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%8F%20%D1%81%20XMI%202.1
%0A
• %D1%81%D0%BE%D0%B7%D0%B4%D0%B0%D0%B2%D0%B0%D1%82%D1%8C%20%D0%B4%D0%B8%D0%B0%D0%B3%D1%80%D0%B0%D0%BC%D0%BC%D1%8B%20%D0%B7%D0%B0%D0%B2%D0%B8%D1%81%D0%B8%D0%BC%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B5%D0%B9%20%D0%B4%D0%BB%D1%8F%20ASP.NET,%20C%20%D0%B8%20C++%20%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B5%D0%BA%D1%82%D0%BE%D0%B2
%0A
• %D1%81%D0%BE%D0%B7%D0%B4%D0%B0%D0%B2%D0%B0%D1%82%D1%8C%20%D0%B8%20%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B5%D1%80%D1%8F%D1%82%D1%8C%20layer%20diagrams%20%D0%B4%D0%BB%D1%8F%20C%20%D0%B8%20C++%20%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B5%D0%BA%D1%82%D0%BE%D0%B2
%0A
• %D0%BF%D0%B8%D1%81%D0%B0%D1%82%D1%8C%20%D1%81%D0%BE%D0%B1%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D0%B5%20%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B5%D1%80%D0%BA%D0%B8%20%D0%B4%D0%BB%D1%8F%20layer%20diagrams
%0A

%D0%A1%D0%BA%D0%B0%D1%87%D0%B0%D1%82%D1%8C%20Visualization%20and%20Modeling%20Feature%20Pack%20%D0%BC%D0%BE%D0%B6%D0%BD%D0%BE%20%D0%BF%D0%BE%20%D1%81%D1%81%D1%8B%D0%BB%D0%BA%D0%B5:%20http://msdn.microsoft.com/ru-ru/vstudio/ff655021%28en-us%29.aspx .

IBM Rational Rose

Возможности:

• Use case diagram (диаграммы прецедентов);
• Deployment diagram (диаграммы топологии);
• Statechart diagram (диаграммы состояний);
• Activity diagram (диаграммы активности);
• Interaction diagram (диаграммы взаимодействия);
• Sequence diagram (диаграммы последовательностей действий);
• Collaboration diagram (диаграммы сотрудничества);
• Class diagram (диаграммы классов);
• Component diagram (диаграммы компонент).

Скриншоты:

Open source программы

StarUML

Возможности:

• поддержка UML 2.0
• MDA (Model Driven Architecture)
• Plug-in Architecture (писать можно на COM совместимых языках: C++, Delphi, C#, VB, ...)

StarUML написана, в основном, на Delphi, но дописывать компоненты можно и на других языках, например C/C++, Java, Visual Basic, Delphi, JScript, VBScript, C#, VB.NET. Ниже показано несколько скриншотов.

Диаграмма классов:

Use case диаграмма:

ArgoUML

Поддерживаемые диаграммы:

• Class
• State
• Use case
• Activity
• Collaboration
• Deployment
• Sequence

Возможности:

• Поддержка девяти UML 1.4 диаграмм
• Платформонезависимая (Java 5+)
• Стандартная метамодель UML 1.4
• Поддержка XMI
• Экспорт в GIF, PNG, PS, EPS, PGML и SVG
• Языки: EN, EN-GB, DE, ES, IT, RU, FR, NB, PT, ZH
• Поддержка OCL
• Forward, Reverse Engineering

Скриншот:

Аннотация: Предметом этого курса является The UML - унифицированный язык моделирования. В предыдущей лекции было рассказано о том, что же такое UML, о его истории, назначении, способах использования языка, структуре его определения, терминологии и нотации. Было отмечено, что модель UML - это набор диаграмм. В этой лекции мы рассмотрим такие вопросы: почему нужно несколько видов диаграмм; виды диаграмм; ООП и последовательность построения диаграмм

Прежде чем перейти к обсуждению основного материала этой лекции, давайте поговорим о том, зачем вообще строить какие-то диаграммы. Разработка модели любой системы (не только программной) всегда предшествует ее созданию или обновлению. Это необходимо хотя бы для того, чтобы яснее представить себе решаемую задачу. Продуманные модели очень важны и для взаимодействия внутри команды разработчиков, и для взаимопонимания с заказчиком. В конце концов, это позволяет убедиться в "архитектурной согласованности" проекта до того, как он будет реализован в коде.

Мы строим модели сложных систем, потому что не можем описать их полностью, "окинуть одним взглядом". Поэтому мы выделяем лишь существенные для конкретной задачи свойства системы и строим ее модель, отображающую эти свойства. Метод объектно-ориентированного анализа позволяет описывать реальные сложные системы наиболее адекватным образом. Но с увеличением сложности систем возникает потребность в хорошей технологии моделирования. Как мы уже говорили в предыдущей лекции, в качестве такой "стандартной" технологии используется унифицированный язык моделирования ( Unified Modeling Language , UML ), который является графическим языком для спецификации, визуализации, проектирования и документирования систем. С помощью UML можно разработать подробную модель создаваемой системы, отображающую не только ее концепцию, но и конкретные особенности реализации. В рамках UML -модели все представления о системе фиксируются в виде специальных графических конструкций, получивших название диаграмм.

Примечание . Мы рассмотрим не все, а лишь некоторые из видов диаграмм. Например, диаграмма компонентов не рассматривается в этой лекции, которая является лишь кратким обзором видов диаграмм. Количество типов диаграмм для конкретной модели приложения никак не ограничивается. Для простых приложений нет необходимости строить диаграммы всех без исключения типов. Некоторые из них могут просто отсутствовать, и этот факт не будет считаться ошибкой. Важно понимать, что наличие диаграмм определенного вида зависит от специфики конкретного проекта. Информацию о других (не рассмотренных здесь) видах диаграмм можно найти в стандарте UML.

Почему нужно несколько видов диаграмм

Для начала определимся с терминологией. В предисловии к этой лекции мы неоднократно использовали понятия системы, модели и диаграммы. Автор уверен, что каждый из нас интуитивно понимает смысл этих понятий, но, чтобы внести полную ясность , снова заглянем в глоссарий и прочтем следующее:

Система - совокупность взаимосвязанных управляемых подсистем, объединенных общей целью функционирования.

Да, не слишком информативно. А что же такое тогда подсистема? Чтобы прояснить ситуацию, обратимся к классикам:

Системой называют набор подсистем, организованных для достижения определенной цели и описываемых с помощью совокупности моделей, возможно, с различных точек зрения.

Что ж, ничего не попишешь, придется искать определение подсистемы. Там же сказано, что подсистема - это совокупность элементов, часть из которых задает спецификацию поведения других элементов. Ян Соммервилл объясняет это понятие таким образом:

Подсистема - это система, функционирование которой не зависит от сервисов других подсистем. Программная система структурируется в виде совокупности относительно независимых подсистем. Также определяются взаимодействия между подсистемами.

Тоже не слишком понятно, но уже лучше. Говоря "человеческим" языком, система представляется в виде набора более простых сущностей, которые относительно самодостаточны. Это можно сравнить с тем, как в процессе разработки программы мы строим графический интерфейс из стандартных "кубиков" - визуальных компонентов, или как сам текст программы тоже разбивается на модули, которые содержат подпрограммы, объединенные по функциональному признаку, и их можно использовать повторно, в следующих программах.

С понятием системы разобрались. В процессе проектирования система рассматривается с разных точек зрения с помощью моделей, различные представления которых предстают в форме диаграмм. Опять-таки у читателя могут возникнуть вопросы о смысле понятий модели и диаграммы . Думаем, красивое, но не слишком понятное определение модели как семантически замкнутой абстракции системы вряд ли прояснит ситуацию, поэтому попробуем объяснить "своими словами".

Модель - это некий (материальный или нет) объект , отображающий лишь наиболее значимые для данной задачи характеристики системы. Модели бывают разные - материальные и нематериальные, искусственные и естественные, декоративные и математические...

Приведем несколько примеров. Знакомые всем нам пластмассовые игрушечные автомобильчики, которыми мы с таким азартом играли в детстве, это не что иное, как материальная искусственная декоративная модель реального автомобиля. Конечно, в таком "авто" нет двигателя, мы не заполняем его бак бензином, в нем не работает (более того, вообще отсутствует) коробка передач, но как модель эта игрушка свои функции вполне выполняет: она дает ребенку представление об автомобиле, поскольку отображает его характерные черты - наличие четырех колес, кузова, дверей, окон, способность ехать и т. д.

В ходе медицинских исследований опыты на животных часто предшествуют клиническим испытаниям медицинских препаратов на людях. В таком случае животное выступает в роли материальной естественной модели человека.

Уравнение, изображенное выше - тоже модель, но это модель математическая, и описывает она движение материальной точки под действием силы тяжести.

Осталось лишь сказать, что такое диаграмма . Диаграмма - это графическое представление множества элементов. Обычно изображается в виде графа с вершинами (сущностями) и ребрами (отношениями). Примеров диаграмм можно привести множество. Это и знакомая нам всем со школьных лет блок-схема , и схемы монтажа различного оборудования, которые мы можем видеть в руководствах пользователя, и дерево файлов и каталогов на диске, которое мы можем увидеть, выполнив в консоли Windows команду tree , и многое-многое другое. В повседневной жизни диаграммы окружают нас со всех сторон, ведь рисунок воспринимается нами легче, чем текст...

Но вернемся к проектированию ПО (и не только). В этой отрасли с помощью диаграмм можно визуализировать систему с различных точек зрения . Одна из диаграмм, например, может описывать взаимодействие пользователя с системой, другая - изменение состояний системы в процессе ее работы, третья - взаимодействие между собой элементов системы и т. д. Сложную систему можно и нужно представить в виде набора небольших и почти независимых моделей-диаграмм, причем ни одна из них не является достаточной для описания системы и получения полного представления о ней, поскольку каждая из них фокусируется на каком-то определенном аспекте функционирования системы и выражает разный уровень абстракции . Другими словами, каждая модель соответствует некоторой определенной, частной точке зрения на проектируемую систему.

Несмотря на то что в предыдущем абзаце мы весьма вольготно обошлись с понятием модели, следует понимать, что в контексте приведенных выше определений ни одна отдельная диаграмма не является моделью . Диаграммы - лишь средство визуализации модели, и эти два понятия следует различать. Лишь набор диаграмм составляет модель системы и наиболее полно ее описывает, но не одна диаграмма , вырванная из контекста.

Виды диаграмм

UML 1.5 определял двенадцать типов диаграмм , разделенных на три группы:

• четыре типа диаграмм представляют статическую структуру приложения;
• пять представляют поведенческие аспекты системы;
• три представляют физические аспекты функционирования системы (диаграммы реализации).

Текущая версия UML 2.1 внесла не слишком много изменений. Диаграммы слегка изменились внешне (появились фреймы и другие визуальные улучшения), немного усовершенствовалась нотация , некоторые диаграммы получили новые наименования.

Впрочем, точное число канонических диаграмм для нас абсолютно неважно, так как мы рассмотрим не все из них, а лишь некоторые - по той причине, что количество типов диаграмм для конкретной модели конкретного приложения не является строго фиксированным. Для простых приложений нет необходимости строить все без исключения диаграммы. Например, для локального приложения не обязательно строить диаграмму развертывания. Важно понимать, что перечень диаграмм зависит от специфики разрабатываемого проекта и определяется самим разработчиком. Если же любопытный читатель все-таки пожелает узнать обо всех диаграммах UML , мы отошлем его к стандарту UML (http://www.omg.org/technology/documents/modeling_spec_catalog.htm#UML). Напомним, что цель этого курса - не описать абсолютно все возможности UML , а лишь познакомить с этим языком, дать первоначальное представление об этой технологии.

Итак, мы кратко рассмотрим такие виды диаграмм, как:

• диаграмма прецедентов ;
• диаграмма классов;
• диаграмма объектов ;
• диаграмма последовательностей;
• диаграмма взаимодействия;
• диаграмма состояний;
• диаграмма активности ;
• диаграмма развертывания .

О некоторых из этих диаграмм мы будем говорить подробнее в следующих лекциях. Пока же мы не станем заострять внимание на подробностях, а зададимся целью научить читателя хотя бы визуально различать виды диаграмм, дать начальное представление о назначении основных видов диаграмм. Итак, начнем.

Диаграмма прецедентов (use case diagram)

Любые (в том числе и программные) системы проектируются с учетом того, что в процессе своей работы они будут использоваться людьми и/или взаимодействовать с другими системами. Сущности, с которыми взаимодействует система в процессе своей работы, называются экторами , причем каждый эктор ожидает, что система будет вести себя строго определенным, предсказуемым образом. Попробуем дать более строгое определение эктора. Для этого воспользуемся замечательным визуальным словарем по UML Zicom Mentor :

Эктор (actor) - это множество логически связанных ролей, исполняемых при взаимодействии с прецедентами или сущностями (система, подсистема или класс). Эктором может быть человек или другая система, подсистема или класс, которые представляют нечто вне сущности.

Графически эктор изображается либо " человечком ", подобным тем, которые мы рисовали в детстве, изображая членов своей семьи, либо символом класса с соответствующим стереотипом , как показано на рисунке. Обе формы представления имеют один и тот же смысл и могут использоваться в диаграммах. "Стереотипированная" форма чаще применяется для представления системных экторов или в случаях, когда эктор имеет свойства и их нужно отобразить (рис. 2.1).

Внимательный читатель сразу же может задать вопрос: а почему эктор, а не актер ? Согласны, слово "эктор" немного режет слух русского человека. Причина же, почему мы говорим именно так, проста - эктор образовано от слова action , что в переводе означает действие . Дословный же перевод слова "эктор" - действующее лицо - слишком длинный и неудобный для употребления. Поэтому мы будем и далее говорить именно так.

Тот же внимательный читатель мог заметить промелькнувшее в определении эктора слово "прецедент". Что же это такое? Этот вопрос заинтересует нас еще больше, если вспомнить, что сейчас мы говорим о диаграмме прецедентов . Итак,

Прецедент (use-case) - описание отдельного аспекта поведения системы с точки зрения пользователя (Буч).

Определение вполне понятное и исчерпывающее, но его можно еще немного уточнить, воспользовавшись тем же Zicom Mentor "ом:

Прецедент (use case) - описание множества последовательных событий (включая варианты), выполняемых системой, которые приводят к наблюдаемому эктором результату. Прецедент представляет поведение сущности, описывая взаимодействие между экторами и системой. Прецедент не показывает, "как" достигается некоторый результат, а только "что" именно выполняется.

Прецеденты обозначаются очень простым образом - в виде эллипса, внутри которого указано его название. Прецеденты и экторы соединяются с помощью линий . Часто на одном из концов линии изображают рис. 2.3

        Унифицированный язык моделирования (Unified Modeling Language - UML) это язык для специфицирования, визуализации, конструирования и документирования программных систем, а так же бизнес моделей и прочих не программных систем. UML представляет собой объединение инженерных приемов, которые ранее успешно использовались при моделировании больших и сложных систем

        Создатели UML представляют его как язык для определения, представления, проектирования и документирования программных систем, бизнес-систем и других систем различной природы. UML определяет нотацию и метамодель. Нотация представляет собой совокупность графических объектов, которые используются в моделях; она является синтаксисом языка моделирования.

        UML предоставляет выразительные средства для создания визуальных моделей, которые:

• единообразно понимаются всеми разработчиками, вовлеченными в проект;
• являются средством коммуникации в рамках проекта.

        Унифицированный Язык Моделирования (UML):

• не зависит от объектно-ориентированных (ОО) языков программирования;
• не зависит от используемой методологии разработки проекта;
• может поддерживать любой ОО язык программирования.

        UML является открытым и обладает средствами расширения базового ядра. На UML можно содержательно описывать классы, объекты и компоненты в различных предметных областях, часто сильно отличающихся друг от друга.

Диаграммы UML

        В распоряжение проектировщика системы Rational Rose предоставляет следующие типы диаграмм, последовательное создание которых позволяет получить полное представление о всей проектируемой системе и об отдельных ее компонентах:

• Use case diagram (диаграммы прецедентов);
• Deployment diagram (диаграммы топологии);
• Statechart diagram (диаграммы состояний);
• Interaction diagram (диаграммы взаимодействия); Activity diagram (диаграммы активности);
• Sequence diagram (диаграммы последовательностей действий);
• Collaboration diagram (диаграммы сотрудничества);
• Class diagram (диаграммы классов);
• Component diagram (диаграммы компонент);
• Behavior diagrams (диаграммы поведения);
• Activity diagram (диаграмма деятельности);
• Implementation diagrams(диаграммы реализации);

        Каждая из этих диаграмм конкретизирует различные представления о модели системы. При этом, диаграмма вариантов использования представляет концептуальную модель системы, которая является исходной для построения всех остальных диаграмм. Диаграмма классов является логической моделью, отражающей статические аспекты структурного построения системы, а диаграммы поведения, также являющиеся разновидностями логической модели, отражают динамические аспекты её функционирования. Диаграммы реализации служат для представления компонентов системы и относятся к ее физической модели.

        Из перечисленных выше диаграмм некоторые служат для обозначения двух и более подвидов. В качестве же самостоятельных представлений используются следующие диаграммы: вариантов использования, классов, состояний, деятельности, последовательности, кооперации, компонентов и развертывания.

        Для диаграмм языка UML существуют три типа визуальных обозначений, которые важны с точки зрения заключенной в них информации:

• связи , которые представляются различными линиями на плоскости;
• текст , содержащийся внутри границ отдельных геометрических фигур;
• графические символы , изображаемые вблизи визуальных элементов диаграмм.

        При графическом изображении диаграмм рекомендуется придерживаться следующих правил:

• каждая диаграмма должна быть законченным представлением некоторого фрагмента моделируемой предметной области;
• представленные на диаграмме сущности модели должны быть одного концептуального уровня;
• вся информация о сущностях должна быть явно представлена на диаграмме;
• диаграммы не должны содержать противоречивой информации;
• диаграммы не следует перегружать текстовой информацией;
• каждая диаграмма должна быть самодостаточной для правильной интерпретации всех ее элементов;
• количество типов диаграмм, необходимых для описания конкретной системы, не является строго фиксированным и определяется разработчиком;
• модели системы должны содержать только те элементы, которые определены в нотации языка UML.

Сущности в UML

        В UML определены четыре типа сущностей: структурные, поведенческие, группирующие и аннотационные . Сущности являются основными объектно-ориентированными элементами языка, с помощью которых создаются модели.

       Структурные сущности - это имена существительные в моделях на языке UML. Как правило, они представляют статические части модели, соответствующие концептуальным или физическим элементам системы. Примерами структурных сущностей являются "класс", "интерфейс", "кооперация", "прецедент", "компонент", "узел", "актер".

        Поведенческие сущности являются динамическими составляющими модели UML. Это глаголы, которые описывают поведение модели во времени и в пространстве. Существует два основных типа поведенческих сущностей:

• взаимодействие - это поведение, суть которого заключается в обмене сообщениями между объектами в рамках конкретного контекста для достижения определенной цели;
• автомат - алгоритм поведения, определяющий последовательность состояний, через которые объект или взаимодействие проходят в ответ на различные события.

        Группирующие сущности являются организующими частями модели UML. Это блоки, на которые можно разложить модель. Такая первичная сущность имеется в единственном экземпляре - это пакет.

        Пакеты представляют собой универсальный механизм организации элементов в группы. В пакет можно поместить структурные, поведенческие и другие группирующие сущности. В отличие от компонентов, которые реально существуют во время работы программы, пакеты носят чисто концептуальный характер, то есть существуют только в процессе разработки.

        Аннотационные сущности - это пояснительные части модели UML: комментарии для дополнительного описания, разъяснения или замечания к любому элементу модели. Имеется только один базовый тип аннотационных элементов - примечание. Примечание используют, чтобы снабдить диаграммы комментариями или ограничениями, выраженными в виде неформального или формального текста.

Отношения в UML

        В языке UML определены следующие типы отношений: зависимость, ассоциация, обобщение и реализация . Эти отношения являются основными связующими конструкциями UML и также как сущности применяются для построения моделей.

        Зависимость (dependency) - это семантическое отношение между двумя сущностями, при котором изменение одной из них, независимой, может повлиять на семантику другой, зависимой.

        Ассоциация (association) - структурное отношение, описывающее совокупность смысловых или логических связей между объектами.

        Обобщение (generalization) - это отношение, при котором объект специализированного элемента (потомок) может быть подставлен вместо объекта обобщенного элемента (предка). При этом, в соответствии с принципами объектно-ориентированного программирования, потомок (child) наследует структуру и поведение своего предка (parent).

        Реализация (realization) является семантическим отношением между классификаторами, при котором один классификатор определяет обязательство, а другой гарантирует его выполнение. Отношение реализации встречаются в двух случаях:

• между интерфейсами и реализующими их классами или компонентами;
• между прецедентами и реализующими их кооперациями.

Общие механизмы UML

        Для точного описания системы в UML используются, так называемые, общие механизмы:

• спецификации (specifications);
• дополнения (adornments);
• деления (common divisions);
• расширения (extensibility mechanisms).

        UML является не только графическим языком. За каждым графическим элементом его нотации стоит спецификация , содержащая текстовое представление соответствующей конструкции языка. Например, пиктограмме класса соответствует спецификация, которая описывает его атрибуты, операции и поведение, хотя визуально, на диаграмме, пиктограмма часто отражает только малую часть этой информации. Более того, в модели может присутствовать другое представление этого класса, отражающее совершенно иные его аспекты, но, тем не менее, соответствующее спецификации. Таким образом, графическая нотация UML используются для визуализации системы, а с помощью спецификаций описывают ее детали.

        Практически каждый элемент UML имеет уникальное графическое изображение, которое дает визуальное представление самых важных его характеристик. Нотация сущности "класс" содержит его имя, атрибуты и операции. Спецификация класса может содержать и другие детали, например, видимость атрибутов и операций, комментарии или указание на то, что класс является абстрактным. Многие из этих деталей можно визуализировать в виде графических или текстовых дополнений к стандартному прямоугольнику, который изображает класс.

        При моделировании объектно-ориентированных систем существует определенное деление представляемых сущностей.

        Во-первых, существует деление на классы и объекты. Класс - это абстракция, а объект - конкретное воплощение этой абстракции. В связи с этим, практически все конструкции языка характеризуются двойственностью "класс/объект". Так, имеются прецеденты и экземпляры прецедентов, компоненты и экземпляры компонентов, узлы и экземпляры узлов. В графическом представлении для объекта принято использовать тот же символ, что и для класса, а название подчеркивать.

        Во-вторых, существует деление на интерфейс и его реализацию. Интерфейс декларирует обязательства, а реализация представляет конкретное воплощение этих обязательств и обеспечивает точное следование объявленной семантике. В связи с этим, почти все конструкции UML характеризуются двойственностью "интерфейс/реализация". Например, прецеденты реализуются кооперациями, а операции - методами.

        UML является открытым языком, то есть допускает контролируемые расширения, чтобы отразить особенности моделей предметных областей.

        Механизмы расширения UML включают:

• стереотипы (stereotype) - расширяют словарь UML, позволяя на основе существующих элементов языка создавать новые, ориентированные для решения конкретной проблемы;
• помеченные значения (tagged value) - расширяют свойства основных конструкций UML, позволяя включать дополнительную информацию в спецификацию элемента;
• ограничения (constraints) - расширяют семантику конструкций UML, позволяя создавать новые и отменять существующие правила.

        Совместно эти три механизма расширения языка позволяют модифицировать его в соответствии с потребностями проекта или особенностями технологии разработки.

Диаграмма вариантов использования (use case diagram)

        Этот вид диаграмм позволяет создать список операций, которые выполняет система. Часто этот вид диаграмм называют диаграммой функций, потому что на основе набора таких диаграмм создается список требований к системе и определяется множество выполняемых системой функций.

        Диаграммы вариантов использования описывают функциональное назначение системы или то, что система должна делать. Разработка диаграммы преследует следующие цели:

• определить общие границы и контекст моделируемой предметной области;
• сформулировать общие требования к функциональному поведению проектируемой системы;
• разработать исходную концептуальную модель системы для ее последующей детализации в форме логических и физических моделей;
• подготовить исходную документацию для взаимодействия разработчиков системы с ее заказчиками и пользователями.

        Суть диаграммы вариантов использования состоит в следующем. Проектируемая система представляется в виде множества сущностей или актеров, взаимодействующих с системой с помощью вариантов использования. При этом актером (actor) или действующим лицом называется любая сущность, взаимодействующая с системой извне. Это может быть человек, техническое устройство, программа или любая другая система, которая может служить источником воздействия на моделируемую систему так, как определит сам разработчик. Вариант использования служит для описания сервисов, которые система предоставляет актеру.

        Цель варианта использования заключается в том, чтобы определить законченный аспект или фрагмент поведения некоторой сущности без раскрытия её внутренней структуры. В качестве такой сущности может выступать система или любой элемент модели, который обладает собственным поведением.

        Каждый вариант использования соответствует отдельному сервису, который предоставляет моделируемая сущность по запросу актера, то есть определяет способ применения этой сущности. Сервис, который инициализируется по запросу актера, представляет собой законченную неделимую последовательность действий. Это означает, что после того как система закончит обработку запроса, она должна возвратиться в исходное состояние, чтобы быть готовой к выполнению следующих запросов

        Варианты использования могут применяться как для спецификации внешних требований к проектируемой системе, так и для спецификации функционального поведения уже существующей системы. Множество вариантов использования в целом должно определять все возможные стороны ожидаемого поведения системы. Кроме этого, варианты использования неявно устанавливают требования, определяющие, как актеры должны взаимодействовать с системой, чтобы иметь возможность корректно работать с предоставляемыми сервисами. Для удобства множество вариантов использования может рассматриваться как отдельный пакет.

        Примерами вариантов использования могут являться следующие действия: проверка состояния текущего счета клиента, оформление заказа на покупку товара, получение дополнительной информации о кредитоспособности клиента, отображение графической формы на экране монитора и другие действия.

Диаграмма классов (class diagram)

        Центральное место в объектно-ориентированном программировании занимает разработка логической модели системы в виде диаграммы классов. Диаграмма классов (class diagram) служит для представления статической структуры модели системы в терминологии классов объектно-ориентированного программирования. Диаграмма классов может отражать, в частности, различные взаимосвязи между отдельными сущностями предметной области, такими как объекты и подсистемы, а также описывать их внутреннюю структуру и типы отношений.

        Значки диаграммы позволяют отображать сложную иерархию систем, взаимосвязи классов (Classes) и интерфейсов (Interfaces). Данный тип диаграмм противоположен по содержанию диаграмме Collaboration, на котором отображаются объекты системы. Rational Rose позволяет создавать классы при помощи данного типа диаграмм в различных нотациях. похожего на облако. Таким образом класс - это лишь шаблон, по которому в дальнейшем будет создан конкретный объект.

        Диаграмма классов представляет собой граф, вершинами которого являются элементы типа "классификатор", связанные различными типами структурных отношений. Диаграмма классов может также содержать интерфейсы, пакеты, отношения и даже отдельные экземпляры, такие как объекты и связи.

        Класс (class) в языке UML служит для обозначения множества объектов, которые обладают одинаковой структурой, поведением и отношениями с объектами других классов. Графически класс изображается в виде прямоугольника, который дополнительно может быть разделен горизонтальными линиями на разделы или секции. В этих разделах могут указываться имя класса, атрибуты (переменные) и операции (методы).

Диаграмма состояний (statechart diagram)

        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.

        В метамодели UML автомат является пакетом, в котором определено множество понятий, необходимых для представления поведения моделируемой сущности в виде дискретного пространства с конечным числом состояний и переходов.

        Длительность нахождения системы в любом из возможных состояний существенно превышает время, которое затрачивается на переход из одного состояния в другое. Предполагается, что в пределе время перехода может быть равно нулю (если дополнительно не оговорено другое), то есть смена состояний объекта может происходить мгновенно.

        Поведение автомата моделируется как последовательное перемещение по графу от вершины к вершине с учетом ориентации связывающих их дуг.

        Для автомата должны выполняться следующие обязательные условия:

• состояние, в которое может перейти объект, определяется только его текущим состоянием и не зависит от предыстории;
• в каждый момент времени автомат может находиться только в одном из своих состояний. При этом, автомат может находиться в отдельном состоянии как угодно долго, если не происходит никаких событий;
• время нахождения автомата в том или ином состоянии, а также время достижения того или иного состояния никак не специфицируются;
• количество состояний автомата должно быть конечным и все они должны быть специфицированы явным образом. Отдельные псевдосостояния могут не иметь спецификаций (начальное и конечное состояния). В этом случае их назначение и семантика полностью определяются из контекста модели и рассматриваемой диаграммы состояний;
• граф автомата не должен содержать изолированных состояний и переходов. Для каждого состояния, кроме начального, должно быть определено предшествующее состояние, а каждый переход должен соединять два состояния автомата;
• автомат не должен содержать конфликтующих переходов, когда объект одновременно может перейти в два и более последующих состояния (кроме случая параллельных подавтоматов). В языке UML исключение конфликтов возможно на основе введения сторожевых условий.

состояния (state) является фундаментальным не только в метамодели языка UML, но и в прикладном системном анализе. Вся концепция динамической системы основывается на понятии состояния. Семантика же состояния в языке UML имеет ряд специфических особенностей.

        В языке UML под состоянием понимается абстрактный метакласс, используемый для моделирования отдельной ситуации, в течение которой выполняются некоторые условия. Состояние может быть задано в виде набора конкретных значений атрибутов класса или объекта. Изменение отдельных значений атрибутов будет отражать изменение состояния моделируемого класса или объекта.

Диаграмма деятельности (activity diagram)

        При моделировании поведения проектируемой или анализируемой системы возникает необходимость не только представить процесс изменения ее состояний, но и детализировать особенности алгоритмической и логической реализации выполняемых системой операций.

        Фактически данный тип диаграмм может использоваться и для отражения состояний моделируемого объекта, однако, основное назначение Activity diagram в том, чтобы отражать бизнес-процессы объекта. Этот тип диаграмм позволяет показать не только последовательность процессов, но и ветвление и даже синхронизацию процессов.

        Этот тип диаграмм позволяет проектировать алгоритмы поведения объектов любой сложности, в том числе может использоваться для составления блок-схем.

        Для моделирования процесса выполнения операций в языке UML используются диаграммы деятельности. Применяемая в них графическая нотация во многом похожа на нотацию диаграммы состояний, поскольку на этих диаграммах также присутствуют обозначения состояний и переходов. Каждое состояние на диаграмме деятельности соответствует выполнению некоторой элементарной операции, а переход в следующее состояние выполняется только при завершении этой операции.

        Таким образом, диаграммы деятельности можно считать частным случаем диаграмм состояний. Они позволяют реализовать в языке UML особенности процедурного и синхронного управления, обусловленного завершением внутренних деятельностей и действий. Основным направлением использования диаграмм деятельности является визуализация особенностей реализации операций классов, когда необходимо представить алгоритмы их выполнения.

        В контексте языка UML деятельность (activity) представляет собой совокупность отдельных вычислений, выполняемых автоматом, приводящих к некоторому результату или действию (action). На диаграмме деятельности отображается логика и последовательность переходов от одной деятельности к другой, а внимание аналитика фокусируется на результатах. Результат деятельности может привести к изменению состояния системы или возвращению некоторого значения.

        Состояние действия (action state) является специальным случаем состояния с некоторым входным действием и, по крайней мере, одним выходящим из состояния переходом. Этот переход неявно предполагает, что входное действие уже завершилось. Состояние действия не может иметь внутренних переходов, поскольку оно является элементарным. Обычное использование состояния действия заключается в моделировании одного шага выполнения алгоритма (процедуры) или потока управления.

Диаграмма последовательности (sequence diagram)

        При рассмотрении диаграмм состояния и деятельности, было отмечено, что хотя эти диаграммы и используются для спецификации динамики поведения систем, время в явном виде в них не присутствует. Временной же аспект поведения может иметь существенное значение при моделировании синхронных процессов, описывающих взаимодействия объектов. Для моделирования взаимодействия объектов во времени в языке UML используются диаграммы последовательности.

        На диаграмме последовательности изображаются только те объекты , которые непосредственно участвуют во взаимодействии. Ключевым моментом для диаграмм последовательности является динамика взаимодействия объектов во времени.

        В UML диаграмма последовательности имеет как бы два измерения. Первое слева направо в виде вертикальных линий, каждая из которых изображает линию жизни отдельного объекта, участвующего во взаимодействии. Крайним слева на диаграмме изображается объект, который является инициатором взаимодействия. Правее изображается другой объект, который непосредственно взаимодействует с первым. Таким образом, все объекты на диаграмме последовательности образуют некоторый порядок, определяемый очередностью или степенью активности объектов при взаимодействии друг с другом.

        Графически каждый объект изображается прямоугольником и располагается в верхней части своей линии жизни. Внутри прямоугольника записываются имя объекта и имя класса разделенные двоеточием. При этом вся запись подчеркивается, что является признаком объекта.

        Вторым измерением диаграммы последовательности является вертикальная временная ось, направленная сверху вниз. Начальному моменту времени соответствует самая верхняя часть диаграммы. Взаимодействия объектов реализуются посредством сообщений, которые посылаются одними объектами другим. Сообщения изображаются в виде горизонтальных стрелок с именем сообщения, а их порядок определяется временем возникновения. То есть, сообщения, расположенные на диаграмме последовательности выше, инициируются раньше тех, которые расположены ниже. Масштаб на оси времени не указывается, поскольку диаграмма последовательности моделирует лишь временную упорядоченность взаимодействий типа "раньше-позже".

Диаграмма кооперации (collaboration diagram)

        Главная особенность диаграммы кооперации заключается в возможности графически представить не только последовательность взаимодействия, но и все структурные отношения между объектами, участвующими в этом взаимодействии.

        Этот тип диаграмм позволяет описать взаимодействия объектов, абстрагируясь от последовательности передачи сообщений. На этом типе диаграмм в компактном виде отражаются все принимаемые и передаваемые сообщения конкретного объекта и типы этих сообщений.

        Прежде всего, на диаграмме кооперации в виде прямоугольников изображаются участвующие во взаимодействии объекты, содержащие имя объекта, его класс и, возможно, значения атрибутов. Далее, как и на диаграмме классов, указываются ассоциации между объектами в виде различных соединительных линий. При этом можно явно указать имена ассоциации и ролей, которые играют объекты в данной ассоциации. Дополнительно могут быть изображены динамические связи - потоки сообщений. Они представляются также в виде соединительных линий между объектами, над которыми располагается стрелка с указанием направления, имени сообщения и порядкового номера в общей последовательности инициализации сообщений.

        В отличие от диаграммы последовательности, на диаграмме кооперации изображаются только отношения между объектами, играющими определенные роли во взаимодействии. На этой диаграмме не указывается время в виде отдельного измерения. Поэтому последовательность взаимодействий и параллельных потоков может быть определена с помощью порядковых номеров. Следовательно, если необходимо явно специфицировать взаимосвязи между объектами в реальном времени, лучше это делать на диаграмме последовательности.

        Понятие кооперации (collaboration) является одним из фундаментальных понятий в языке UML. Оно служит для обозначения множества взаимодействующих с определенной целью объектов в общем контексте моделируемой системы. Цель самой кооперации состоит в том, чтобы специфицировать особенности реализации отдельных наиболее значимых операций в системе. Кооперация определяет структуру поведения системы в терминах взаимодействия участников этой кооперации.

        Кооперация может быть представлена на двух уровнях:

• уровне спецификации - показывает роли классификаторов и роли ассоциаций в рассматриваемом взаимодействии;
• уровне примеров - указывает экземпляры и связи, образующие отдельные роли в кооперации.

        Диаграмма кооперации уровня спецификации показывает роли, которые играют участвующие во взаимодействии элементы. Элементами кооперации на этом уровне являются классы и ассоциации, которые обозначают отдельные роли классификаторов и ассоциации между участниками кооперации.

        Диаграмма кооперации уровня примеров представляется совокупностью объектов (экземпляры классов) и связей (экземпляры ассоциаций). При этом связи дополняются стрелками сообщений. На данном уровне показываются только объекты, имеющие непосредственное отношение к реализации операции или классификатора. При этом вовсе не обязательно изображать все свойства или все ассоциации, поскольку на диаграмме кооперации присутствуют только роли классификаторов, но не сами классификаторы. Таким образом, в то время как классификатор требует полного описания всех своих экземпляров, роль классификатора требует описания только тех свойств и ассоциаций, которые необходимы для участия в отдельной кооперации.

        Отсюда вытекает важное следствие. Одна и та же совокупность объектов может участвовать в различных кооперациях. В зависимости от рассматриваемой кооперации, могут изменяться как свойства отдельных объектов, так и связи между ними. Именно это отличает диаграмму кооперации от диаграммы классов, на которой должны быть указаны все свойства и ассоциации между элементами диаграммы.

Диаграмма компонентов (component diagram)

        Этот тип диаграмм предназначен для распределения классов и объектов по компонентам при физическом проектировании системы. Часто данный тип диаграмм называют диаграммами модулей.

        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.

        Для представления физических сущностей в языке UML применяется специальный термин - компонент (component) . Компонент реализует некоторый набор интерфейсов и служит для общего обозначения элементов физического представления модели. Для графического представления компонента используется специальный символ - прямоугольник со вставленными слева двумя более мелкими прямоугольниками. Внутри большого прямоугольника записывается имя компонента и, при необходимости, некоторая дополнительная информация. Изображение этого символа может незначительно варьироваться в зависимости от характера ассоциируемой с компонентом информации.

Диаграмма развертывания (deployment diagram)

        Этот вид диаграмм предназначен для анализа аппаратной части системы, то есть "железа", а не программ. В прямом переводе с английского Deployment означает "развертывание", но термин "топология" точнее отражает сущность этого типа диаграмм.

        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.

Особенности рабочего интерфейса 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, что практически не вызывает трудностей даже у начинающих, запуск этой программы в среде MS Windows 95/98 приводит к появлению на экране рабочего интерфейса (рис. 6).

Рисунок - 6. Общий вид рабочего интерфейса программы Rational Rose

        Рабочий интерфейс Rational Rose состоит из различных элементов, основными из которых являются:

• Главное меню программы
• Окно диаграммы
• Окно документации
• Окно браузера
• Окно журнала

Рассмотрим кратко назначение и основные функции каждого из этих элементов.

Главное меню программы

Главное меню программы выполнено в общепринятом стандарте и имеет следующий вид (рис. 7).

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 печать диаграмм, копирование в буфер и вставка из буфера различных элементов диаграмм). Другие настолько специфичны, что могут потребовать дополнительных усилий на изучение (опции генерации программного кода, проверка согласованности моделей, подключение дополнительных модулей).

Рисунок - 7. Внешний вид главного меню программы

Стандартная панель инструментов

Стандартная панель инструментов располагается ниже главного меню программы и имеет следующий вид (рис. 8). Некоторые из инструментов недоступны (новый проект не имеет никаких элементов). Стандартная панель инструментов обеспечивает быстрый доступ к тем командам меню, которые выполняются разработчиками наиболее часто.

Рисунок - 8. Внешний вид стандартной панели инструментов

Пользователь может настроить внешний вид этой панели по своему усмотрению. Для этого необходимо выбрать пункт меню Tools -> Options (Инструменты -> Параметры) и открыть вкладку Toolbars (Панели инструментов). Этим способом можно показать или скрыть различные кнопки инструментов, а также изменить их размер.

Окно браузера

Окно браузера по умолчанию располагается в левой части рабочего интерфейса под стандартной панелью инструментов (рис. 9).

Браузер организует представления модели в виде иерархической структуры, которая упрощает навигацию и позволяет отыскать любой элемент модели в проекте. При этом любой элемент, который разработчик добавляет в модель, сразу отображается в окне браузера. Соответственно, выбрав элемент в окне браузера, мы можем его визуализировать в окне диаграммы или изменить его спецификацию. Браузер позволяет также организовывать элементы модели в пакеты и перемещать элементы между различными представлениями модели. При желании окно браузера можно расположить в другом месте рабочего интерфейса либо скрыть вовсе, используя для этого пункт меню View (Вид). Можно также изменить размеры браузера, переместив мышью границу его внешней рамки.

Рисунок - 9. Внешний вид браузера

Специальная панель инструментов

Специальная панель инструментов располагается между окном браузера и окном диаграммы в средней части рабочего интерфейса. По умолчанию предлагается панель инструментов для построения диаграммы классов модели (рис. 10).

Рисунок - 10. Внешний вид специальной панели инструментов для диаграммы классов

Расположение специальной панели инструментов можно изменять, переместив рамку панели в нужное место. Можно настраивать и состав панели, добавляя или удаляя отдельные кнопки, соответствующие тем или иным инструментам. Назначения кнопок можно узнать из всплывающих подсказок, появляющихся после задержки указателя мыши над соответствующей кнопкой.

Окно диаграммы

Окно диаграммы является основной рабочей областью ее интерфейса, в которой визуализируются различные представления модели проекта. По умолчанию окно диаграммы располагается в правой части рабочего интерфейса, однако его расположение и размеры также можно изменить. При разработке нового проекта, если не был использован мастер проектов, окно диаграммы представляет собой чистую область, не содержащую никаких элементов модели (рис. 11).

Название диаграммы, которая располагается в данном окне, указывается в строке заголовка программы (самая верхняя строка программы) или, если окно не развернуто во весь экран, в строке заголовка окна диаграммы. Одновременно в окне диаграммы могут присутствовать несколько диаграмм, однако активной может быть только одна из них. Например, на рис. 11 активной является диаграмма развертывания, хотя имеются и другие диаграммы. Переключение между диаграммами можно осуществить выбором нужного представления на стандартной панели инструментов либо через пункт меню Window (Окно). При активизации отдельного вида диаграммы изменяется внешний вид специальной панели инструментов, которая настраивается под конкретный вид диаграммы.

Рисунок - 11. Внешний вид окна диаграмм с различными видами представлений модели

Окно документации

Окно документации по умолчанию может не присутствовать на экране. В этом случае оно может быть активизировано через пункт меню View -> Documentation (Вид->Документация), после чего появится ниже браузера (рис. 12).

Окно документации, как следует из его названия, предназначено для документирования элементов представления модели. В него можно записывать самую различную информацию, и что важно - на русском языке. Эта информация в последующем преобразуется в комментарии и никак не влияет на логику выполнения программного кода.

В окне документации активизируется та информация, которая относится к отдельному выделенному элементу диаграммы. При этом выделить элемент можно либо в окне браузера, либо в окне диаграммы. При добавлении нового элемента на диаграмму (например, класса) автоматически генерируется документация к нему, которая является пустой (No documentation). В последующем разработчик самостоятельно вносит необходимую пояснительную информацию, которая запоминается и может быть изменена в ходе работы над проектом.

Так же, как и для других окон рабочего интерфейса, можно изменять размеры и положение окна документации.

Рисунок - 12. Внешний вид окна документации

Окно журнала

Окно журнала (Log) предназначено для автоматической записи различной служебной информации, образующейся в ходе работы с программой. В журнале фиксируется время и характер выполняемых разработчиком действий, таких как обновление модели, настройка меню и панелей инструментов, а также сообщений об ошибках, возникающих при генерации программного кода.

Окно журнала всегда присутствует на рабочем интерфейсе в области окна диаграммы (рис. 13). Однако оно может быть закрыто другими окнами с диаграммами или быть свернутым. Активизировать окно журнала можно через меню Window->Log (Окно->Журнал). В этом случае оно изображается поверх других окон в правой области рабочего интерфейса. Полностью удалить это окно нельзя, его можно только минимизировать.

Рисунок - 13. Внешний вид окна журнала

Заключение

        Со временем язык UML станет тем "эсперанто", на котором смогут общаться математики, системные аналитики, физики, программисты, менеджеры, экономисты и специалисты других профессий, представляя свои профессиональные знания в унифицированном виде. Ведь, по существу, каждый из специалистов оперирует модельными представлениями в своей области знаний. И именно этот модельный аспект может быть специфицирован средствами языка UML.

        В связи с этим значение языка UML существенно возрастает, поскольку он все более приобретает черты языка представления знаний. При этом наличие в языке UML изобразительных средств для представления структуры и поведения модели позволяет достичь адекватного представления декларативных и процедурных знаний и, что не менее важно, установить между этими формами знаний семантическое соответствие. Все эти особенности языка UML позволяют сделать вывод о том, что он имеет самые серьезные перспективы уже в ближайшем будущем.

В этой статье рассказывается о новой эпохе разработки ПО, о ее влиянии на новые требования, выдвигаемые к языку UML, и об оптимальных методах их выполнения.
  7. "Моделирование данных в Rational Rose" Сергей Трофимов Описывается моделирование физического представления данных с использованием Rational Rose
  8. Язык UML . Общее представление о языке UML: структуры, графические элементы и диаграммы языка.
  9. Практический UML . Этот документ является переводом документа "Practical UML. A Hands-On Introduction for Developers". Практическое введение для разработчиков
  10. "Стандартный язык объектно-ориентированного моделирования UML" Вендров Александр Михайлович . История создания UML
  11. UML – унифицированный язык моделирования . Данный материал содержит начальные сведения о методах описания программных систем и нотациях, используемых в UML
  12. Язык UML. Руководство пользователя. Авторы: Грейди Буч, Джеймс Рамбо, Айвар Джекобсон
  13. "UML диаграммы в Rational Rose" Сергей Трофимов
  14. "Анализ и проектирование. Визуальное моделирование (UML) Rational Rose" Константин Домолего
  15. Библиотека Геннадия Верникова. Полные описания стандартов проектирования и моделирования.
  16. "Пример описания предметной области с использованием UML при разработке программных систем" Е.Б. Золотухина, Р.В. Алфимов. В статье на конкретном примере демонстрируется возможный подход к моделированию предметной области, основанный на применении Унифицированного Языка Моделирования (Unified Modeling Language) (UML)

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.