UML

UML
Дисциплина
Информационные технологии
Тема 13
Unified Modeling Language
2 семестр
Унифицированный язык моделирования

проблем реального мира с помощью моделей.
Модель помогает понять проблему

Модель (model) – это абстракция, описывающая суть сложной проблемы или структуры без акцента на несущественных для рассмотрения деталях, тем самым делая её более понятной.

Принятые обозначения, используемые для построения модели, являются нотациями (notation).

Информатика. 2 семестр. Тема 13. UML

применения для описания процессов провоцирует ошибки;
Неумение описывать даже хорошо организованные

Информатика. 2 семестр. Тема 13. UML

связующим звеном между процессами.
Является языком для описания взаимодействий, которые

Информатика. 2 семестр. Тема 13. UML

Нотация выполняет три функции:

Унифицированный язык моделирования (Unified Modeling Language, UML) – расширяемая нотация, используемая на этапах анализа и проектирования

использованием итеративного и инкрементального жизненного цикла состоит из создании серии

Риск – это степень нашего незнания какого-либо аспекта функционирования системы

Риски закреплены за каждой версией таким образом, чтобы успешное завершение версии уменьшало риск, закреплённый за ней

итеративным и инкрементальным жизненным циклом разработки
Время (разделение жизненного цикла на

Информатика. 2 семестр. Тема 13. UML

Два направления структурирования:

(elaboration) – планирование необходимых работ и ресурсов, указание особенностей и

Информатика. 2 семестр. Тема 13. UML

Работа над проектом состоит из следующих временных этапов:

необходимых возможностей системы и потребностей пользователей;
Определение требований к системе (requirements)

Информатика. 2 семестр. Тема 13. UML

Работа над проектом состоит из следующих стадий:

стадиям разработки
Версии системы (прототипы) используются для проверки аналитических решений в

достаточно сложный и важный вопрос:
«Правильна ли создаваемая система?»
Никому не нужна

Для начала проекта нужна идея:
«Наша система делает…»

Собираются и документируются идеи;
Предварительно описываются риски;
Описываются внешние интерфейсы;
Планируется общая функциональность системы;
Создаются тестовые прототипы для проверки общей концепции (proof of concept prototypes).

UML
Основная цель – оформление (описание) процессов
Решаемые задачи:
бизнес-требований;
доступных ресурсов;
возможностей использования различных

Анализ:

профессиональные и научные исследования
мозговой штурм;
анализ эффективности;
анализ функциональности;
создание прототипов.

Выработка целевой концепции системы, описание задач и приоритетов:

Первичное сокращение ресурсов и времени

системы
1. Составить общее словесное описание системы:
Техническое (рабочее) наименование, отвечающее на

2. Определить риски

3. Записать известные особенности работы системы:

Что могут делать пользователи (использование);
Какая информация выдается системой (содержание);
Какие ограничения на множества известны (количества);
Этапы (шаги) основного процесса;
Условия возникновения альтернативных процессов.

cases)
Определить актёров (actor) и их роли (возможности, обязанности) в

5. Установить отношения прецедентов

(продолжение)

6. Составить диаграммы прецедентов

7. Составить диаграммы действий (Activity diagram) как схем решения каких-нибудь задач в системе

ДД могут затрагивать сразу нескольких актёров, включать основные и альтернативные потоки событий прецедентов

Анализ поведения

объекты
Классы задают структуру объектов и их поведение
В рамках ООП работа

10. При большом количестве классов создать пакеты

(продолжение)

11. Исследовать реализацию прецедентов через сценарии (scenario) – одиночные проходы по потоку событий

Стереотип устанавливает принцип использования объектов данного класса в системе

9. Определить стереотипы классов

Анализ структуры

Изучение взаимодействия объектов

диаграммы взаимосвязи (interaction diagrams) :
диаграммы последовательности действий (sequence diagrams)

Определение отношений объектов

13. Проанализировать семантические отношения

ассоциативные;
агрегационные.

14. Определить мощность (multiplicity) отношений

15. При наличии в проекте пакетов, между ними отображаются отношения зависимости.

16. Определить поведение и структуру для классов

курсов для университета
Описание:
Учебный процесс построен на свободной записи студентов на

Организация процесса регистрации:

Перед началом семестра преподаватели решают, какие курсы они будут вести. Служба регистрации вносит информацию в каталог курсов. Студент заполняет регистрационную форму.
После сбора заявлений выполняется процедура распределения студентов по курсам. Возможна корректировка информации о студентах.
По окончании распределения студентам высылается расписание для проверки.
Повторяются операции сбора заявлений и распределения
Преподаватель получает список студентов для каждого курса

работы системы:
Эффективность сохранения и получения информации об учебных планах и

В начале студенты могут запросить каталог курсов;
Информация о курсе должна содержать фамилию преподавателя, название факультета и краткое описание, помогающее студенту сделать выбор;
Студент должен выбрать четыре курса;
Также студенту нужно указать ещё два варианта, на случай, если курсы будут переполнены или отменены;
На каждый курс должно быть записано не менее трёх и не более десяти студентов;
Курс, на который запишутся менее трёх студентов, будет отменён;
По завершении регистрации система направляет информацию в систему оплаты для выставления счетов.

описывается с помощью функциональной модели, отображающей системные прецеденты (use cases),

Нотация языка UML для изображения актёра

Актёры

Актёры не являются частью системы – они представляют собой кого-то или что-то, то должно взаимодействовать с системой

Актёры могут:
только снабжать информацией систему;
только получать информацию из системы;
обмениваться информацией с системой.

актёра в Rational Rose
Возможности актёров:
Студент хочет зарегистрироваться на курсы;

актёров:
Студент – человек, который регистрируется для посещения занятий в

помощью прецедентов (use cases) моделируется диалог между актёром и системой,

Регистрация прецедента в Rational Rose

of events) прецедента – это последовательность событий, необходимых для обеспечения

Поток событий должен определять:
когда и как прецедент начинается и заканчивается;
как он взаимодействует с актёром;
какие данные ему нужны;
нормальную последовательность событий для прецедента
описание потоков в альтернативных и исключительных ситуациях

потока:
Х. Поток событий для прецедента .
X.1. Предусловия.
Х.2. Главный поток.
Х.3. Под-потоки

Поток событий для прецедента «Выбор курсов для преподавателя»
1.1 Предусловия
Перед началом

добавить учебный курс
Система отображает диалоговое окно, содержащее поле для ввода

потоки
E-1: введен неверный идентификационный номер преподавателя
Преподаватель должен повторить ввод идентификационного

потока событий должен быть сопоставлен с прецедентом
Желательно подготовить несколько файлов

Связанный документ с описанием потока событий в Rational Rose

актёром и прецедентом называют коммуникативной ассоциацией (communicate association).
Ассоциативная связь может

Стереотип (stereotype) – это способ добавления новых свойств к базовым элементам языка UML.
Имя стереотипа заключается в двойные треугольные скобки и помещается рядом с элементом.

диаграмма прецедентов

диаграмма прецедентов

действий
Созданная диаграмма действий прецедента «Создание каталога» (Catalogue Creation)
Регистрация диаграммы действий

действий
Действия – это исполнение определенного поведения в потоке управления системы

пути, изображающие передачу потока управления от действия к действию.
Переход выполняется

Размещение переходов на диаграмме действий

для отображения разделения управляющих потоков на основе условного выбора.
Размещение элемента

Для элемента выбора в качестве обязательного параметра (Specification) выступает условие (Guard Condition)

направления передачи потока управления в зависимости от результатов проверки условия

Условный переход на диаграмме действий

Для условного перехода необходимо определить условие перехода

отображения переходов
Во многих случаях гораздо «привычнее» использовать «прямоугольный» (прямолинейный) режим

обозначения одновременных процессов
Линии синхронизации указывают на необходимость одновременного начала или

ответственности
Секции (swimlanes) делят диаграммы на отдельные участки по зонам ответственности

действий
Символы начального и конечного состояния используются для обозначения границ потока

для обозначения объекта
Объект (object) – это некая сущность реального мира

объекта называется одно из условий, в которых он может находиться.

– это описание группы объектов с общими свойствами (атрибутами), поведением

UML для обозначения класса
Нотация для обозначения класса содержит три секции:

Регистрация класса в разделе LogicalView модели в Rational Rose

определяет его тип – характер использования.
Базовые стереотипы классов – это

для моделирования данных и поведения с длинным жизненным циклом. Как

Граничные классы (boundary class) обеспечивают взаимодействие между окружающей средой и внутренними элементами системы. Граничные классы предоставляют интерфейс для пользователя или другой системы (актёров).

Управляющие классы (control class) служат для моделирования последовательного поведения одного или нескольких прецедентов и координации событий, реализующих заложенное в них поведение. Управляющие классы «исполняют» прецедент и определяют его динамику.

стереотипа и описание класса в Rational Rose
Документирование (описание) класса поясняет

(package) в логическом представлении модели – это набор классов и

Каждый пакет содержит интерфейс, реализуемый набором его общедоступных классов (public classes) – тех, с которыми могут общаться классы из других пакетов.
Остальные классы пакета – это классы реализации (implementation classes), которые не взаимодействуют с классами в других пакетах.

Регистрация пакета и перемещение класса

13. UML
(Для сценария добавление учебного курса – внутреннего потока прецедента

Граничные классы
Прецедент взаимодействует только с актёром преподаватель.
Интерфейс преподавателя: параметры курса преподавателя, и добавление учебного курса.

Классы для сценария

Классы-сущности
Предмет, курс, преподаватель (данные)

Управляющие классы
Нужен всего один класс для обработки потока событий для прецедента – менеджер курсов преподавателя

UML
Нужно выделить классы и объединить их в логические группы
Классы
Предмет, учебный

Пакеты

Группы
Объекты, специфические для университета;
Объекты, содержащие информацию о людях;
Интерфейсы для актёров.

Пакеты
Интерфейсы
Объекты университета
Сведения о людях

используются для представления классов в модели
Главная диаграмма классов отображает пакеты

Главная диаграмма классов

пакета Объекты университета
Каждый пакет также имеет свою главную диаграмму классов,

классов, отражающая видимость пакетов
Для диаграмм классов может быть настроен режим

реализации прецедента
Диаграмма прецедентов отражает внешний вид системы.
Выполнение прецедентов показывается потоком

Сценарий (scenario) – это элемент прецедента, представляющий собой одиночный проход по потоку событий для прецедента.

Каждый прецедент – это сплетение первичных (нормальный поток прецедента) и вторичных сценариев (ветвления, исключения, альтернативные потоки), порождаемых различными состояниями системы.

Начальный поиск сценариев ведётся примерно до 80% покрытия.

Регистрация реализации

с представлением прецедента

классов на диаграмме последовательности действий
Диаграмма последовательности действий (sequence diagram) –

для объектов и сообщений на диаграмме последовательности действий
Взаимодействие объектов

для сценария создание учебного предмета

с объектом, присвоенным классу
Диаграмма для сценария создание учебного предмета

UML
Граничные классы добавляются на диаграмму для индикации взаимодействия с пользователем

Применение граничного класса

диаграмму простой
Так как главное назначение диаграммы последовательности действий – отображение

Моделирование условной логики (ЕСЛИ-ТО-ИНАЧЕ):
Если логика проста и требует небольшого количества сообщений, то её можно разместить на одной диаграмме с указанием выбора, который нужно сделать.

Как правило, лучше строить отдельные диаграммы для каждого варианта выбора (одну для ТО и одну для ИНАЧЕ)

объекты в виде прямоугольников;
связи между объектами в виде линий;

Нотация языка UML для объектов, связей и сообщений на диаграмме взаимодействий

Диаграмма взаимодействий (collaboration diagram) – отображает организацию взаимодействия объектов и связи между ними.

отображает хронологию событий, а диаграмма взаимодействий – общую картину сценария

Диаграмма взаимодействий

Диаграмма последовательности действий и диаграмма взаимодействий отображают сценарий с разных точек зрения.

13. UML
Диаграмма последовательности действий для сценария

13. UML
Схема классов, участвующих в прецеденте

системы.
Поток событий отображает выполнение прецедента.
Сценарий описывает реализацию прецедента в

Сценарий используется для выделения объектов, классов и взаимодействия объектов, необходимые для исполнения единичного действия, определённого прецедентом.

Поток событий для прецедента описывается словами, а сценарий – диаграммами взаимосвязи:

Диаграмма последовательности действий отображает взаимодействие объектов, упорядоченное по времени.

Диаграмма взаимодействий показывает взаимодействие объектов, организованное вокруг самих объектов и их связи друг с другом.

для ассоциативного отношения
Необходимость отношений
Система состоит из большого числа классов

Ассоциация (association) – это двунаправленная семантическая связь между классами. Количество связанных объектов определяется мощностью связи.

Ассоциативная связь не указывает характер потока данных между объектами, а лишь указывает на наличие между ними связи.

классов

агрегационного отношения
Агрегационное отношение – это специальная форма ассоциации между целым

Ассоциативная связь становится агрегационной, если можно утвердительно ответить на вопросы:
Можно ли применить фразу «часть от», чтобы описать отношение?
Происходит ли автоматическое применение некоторых операций над целым к его частям?
Существует ли выраженная асимметрия в отношении, когда один класс подчинён другому?

Например, отношение между предметом и учебным курсом моделируется как агрегация – предмет содержит несколько учебных курсов.

на схеме классов
При выборе типа связи необходимо учитывать предметную область.

Наименование ассоциативной связи должно быть ненаправленным.
Агрегационная связь всегда направлена – «имеет», «включает».

роли в ассоциации
Вместо наименовании связи на диаграмме классов может указываться

Обычно роль может читаться в двух направлениях:

преподаватель играет роль учителя для учебного курса;
учебный курс имеет отношение к преподавателю, играющему роль учителя.

отношения определяет допустимое количество объектов, участвующих в отношении с каждой

1 – ровно один;
0…* – ноль или больше;
1…* – один или больше;
5…8 – диапазон (5,6, 7 или 8);
4…7, 9 – комбинация (4,5,6,7 или 9).

или агрегация определяет взаимодействие объектов одного класса.
Для описания возвратных отношений

Например: один объект предмет, выступающий в качестве вводного курса (prerequisite), связан с нулём или большим количеством объектов предмет.

UML
Отношения в сценарии добавить учебный курс
Для сценария добавить учебный курс

зависимости между пакетами возникает, если один или несколько классов в

Тема 13. UML
Отношение между пакетами для сценария добавить учебный курс
В

реализует ряд обязанностей, от которых зависит поведение (behavior) производных от

Структура (structure) объекта описывается атрибутами класса. Каждый атрибут – это поле данных, содержащееся в объекте класса. Объект, созданный на основе класса, наделён значениями всех атрибутов класса.

Если какой-либо объект класса не наделён атрибутами (не установлены значения), то необходимо проверить определение класса. Это может означать отсутствие целостности класса и необходимости его разделения.

Общее правило:
Класс должен представлять одну сущность.

Наименование операции должно использовать термины класса, выполняющего операцию, а не класса, запрашивающего её выполнение

действий с операциями

преподавателя
Сигнатура операции (operation signature) представляется её входными и выходными параметрами.

атрибута название
Предварительный список атрибутов формируется на основе анализа предметной области.

и операций на диаграмме классов

диаграмме классов
Отношение между классами также может иметь структуру и поведение.

управления»
Блок дисциплин
Информатика и информационные технологии
Спасибо за внимание !!!
Контакты:
mami.testolog.ru
timid@mami.ru
inform437@gmail.com
Содержание:
Основы