Uml диаграмма компонентов описание. Элементы графической нотации диаграммы компонентов
UML-диаграмма - это специализированный язык графического описания, предназначенный для объектного моделирования в сфере разработки различного программного обеспечения. Данный язык имеет широкий профиль и представляет собой открытый стандарт, в котором используются различные графические обозначения, чтобы создать абстрактную модель системы. UML создавался для того, чтобы обеспечить определение, визуализацию, документирование, а также проектирование всевозможных программных систем. Стоит отметить, что сама по себе UML-диаграмма не представляет собой язык программирования, но при этом предусматривается возможность генерации на ее основе отдельного кода.
Зачем она нужна?
Применение UML не заканчивается на моделировании всевозможного ПО. Также данный язык активно сегодня используется для моделирования различных бизнес-процессов, ведения системного проектирования, а также отображения организационных структур.
С помощью UML разработчики программного обеспечения могут обеспечить полное соглашение в используемых графических обозначениях, чтобы представить общие понятия, такие как: компонент, обобщение, класс, поведение и агрегация. За счет этого достигается большая степень концентрации на архитектуре и проектировании.
Также стоит отметить, что есть несколько видов таких диаграмм.
Диаграмма классов
Диаграмма классов UML представляет собой статическую структурную диаграмму, предназначенную для описания структуры системы, а также демонстрации атрибутов, методов и зависимостей между несколькими различными классами.
Стоит отметить тот факт, что есть несколько точек зрения на построение таких диаграмм в зависимости от того, каким образом они будут использоваться:
- Концептуальная. В данном случае диаграмма классов UML осуществляет описание модели определенной предметной области, и в ней предусматриваются только классы прикладных объектов.
- Специфическая. Диаграмма используется в процессе проектирования различных информационных систем.
- Реализационная. Диаграмма классов включает в себя всевозможные классы, которые непосредственно используются в программном коде.
Диаграмма компонентов
Диаграмма компонентов UML представляет собой полностью статическую структурную диаграмму. Предназначается она для того, чтобы продемонстрировать разбиение определенной программной системы на разнообразные структурные компоненты, а также связи между ними. Диаграмма компонентов UML в качестве таковых может использовать всевозможные модели, библиотеки, файлы, пакеты, исполняемые файлы и еще множество других элементов.
Диаграмма композитной/составной структуры
UML диаграмма композитной/составной структуры также является статической структурной диаграммой, но используется она для того, чтобы показать внутреннюю структуру классов. По возможности данная диаграмма может продемонстрировать также взаимодействие элементов, находящихся во внутренней структуре класса.
Подвидом их является UML-диаграмма кооперации, которая используется для демонстрации ролей, а также взаимодействия различных классов в границах кооперации. Они являются достаточно удобными в том случае, если нужно моделировать шаблоны проектирования.
Стоит отметить, что одновременно могут использоваться виды диаграмм UML классов и композитной структуры.
Диаграмма развертывания
Данная диаграмма используется для того, чтобы моделировать работающие узлы, а также всевозможные артефакты, которые на них были развернуты. В UML 2 на различных узлах осуществляется разворачивание артефактов, в то время как в первой версии разворачивались исключительно компоненты. Таким образом, диаграмма развертывания UML используется преимущественно ко второй версии.
Между артефактом и тем компонентом, который он реализует, формируется зависимость манифестации.
Диаграмма объектов
Данный вид позволяет увидеть полноценный или же частичный снимок создаваемой системы в определенный момент времени. На ней полностью отображаются все экземпляры классов конкретной системы с указанием текущих значений их параметров, а также связей между ними.
Диаграмма пакетов
Эта диаграмма носит структурный характер, и основным ее содержанием являются всевозможные пакеты, а также отношения между ними. В данном случае нет никакого жесткого разделения между несколькими структурными диаграммами, вследствие чего их использование чаще всего встречается исключительно для удобства, и никакого семантического значения в себе не несет. Стоит отметить, что различные элементы могут предоставлять другие UML диаграммы (примеры: пакеты и сами диаграммы пакетов).
Их использование осуществляется для того, чтобы обеспечить организацию нескольких элементов в группы по определенному признаку, чтобы упростить структуру, а также организовать работу с моделью данной системы.
Диаграмма деятельности
Диаграмма деятельности UML отображает разложение определенной деятельности на несколько составных частей. В данном случае понятием «деятельность» называется спецификация определенного исполняемого поведения в виде параллельного, а также координированного последовательного выполнения различных подчиненных элементов - вложенных типов деятельности и различных действий, объединенных потоками, идущими от выходов определенного узла к входам другого.
Диаграмма деятельности UML достаточно часто используются для того, чтобы моделировать различные бизнес-процессы, параллельные и последовательные вычисления. Помимо всего прочего ими моделируются всевозможные технологические процедуры.
Диаграмма автомата
Этот вид называется и несколько иначе - диаграмма состояний UML. Имеет представленный конечный автомат с простыми и композитными состояниями, а также переходами.
Конечный автомат представляет собой спецификацию последовательности различных состояний, через которые проходит определенный объект, или же взаимодействие в ответ на некоторые события своей жизни, а также ответные действия объекта на такие события. Конечный автомат, который использует диаграмма состояний UML, закрепляется за исходным элементом и используется для того, чтобы определить поведение его экземпляров.
В качестве аналогов таких диаграмм могут использоваться так называемые дракон-схемы.
Диаграммы сценариев использования
Диаграмма вариантов использования UML отображает на себе все отношения, которые возникают между актерами, а также различными вариантами использования. Главная ее задача - осуществлять собой полноценное средство, при помощи которого заказчик, конечный пользователь или же какой-нибудь разработчик сможет совместно обсуждать поведение и функциональность определенной системы.
Если диаграмма вариантов использования UML используется в процессе моделирования системы, то аналитик собирается:
- Четко отделить моделируемую систему от ее окружения.
- Выявить действующих лиц, пути их взаимодействия с данной системой, а также ожидаемый ее функционал.
- Установить в глоссарии в качестве предметной области различные понятия, которые относятся к подробному описанию функционала данной системы.
Если разрабатывается в UML диаграмма использования, процедура начинается с текстового описания, которое получается при работе с заказчиком. При этом стоит отметить тот факт, что различные нефункциональные требования в процессе составления модели прецедентов полностью опускаются, и для них уже будет формироваться отдельный документ.
Коммуникации
Диаграмма коммуникации точно так же, как и диаграмма последовательности UML, является транзитивной, то есть выражает в себе взаимодействие, но при этом демонстрирует его разными способами, и при необходимости с нужной степенью точности можно преобразовать одну в другую.
Диаграмма коммуникации отображает в себе взаимодействия, которые происходят между различными элементами композитной структуры, а также ролями кооперации. Главным отличием ее от диаграммы последовательности является то, что на ней достаточно явно указываются отношения между несколькими элементами, а время не используется в качестве отдельного измерения.
Данный тип отличается абсолютно свободным форматом упорядочивания нескольких объектов и связей точно так же, как это осуществляется в диаграмме объектов. Если есть необходимость в том, чтобы поддерживать порядок сообщений при этом свободном формате, осуществляется их хронологическая нумерация. Чтение данной диаграммы начинается с изначального сообщения 1.0, и впоследствии продолжается по тому направлению, по которому осуществляется передача сообщений от одного объекта к другому.
В большинстве своем такие диаграммы демонстрируют точно такую же информацию, которую предоставляет нам диаграмма последовательности, однако из-за того, что здесь используется другой способ представления информации, определенные вещи на одной диаграмме становится гораздо проще определить, чем на другой. Также стоит отметить, что диаграмма коммуникаций более наглядно показывает, с какими элементами вступает во взаимодействие каждый отдельный элемент, в то время как диаграмма последовательности более ясно показывает, в каком порядке осуществляются взаимодействия.
Диаграмма последовательности
Диаграмма последовательности UML демонстрирует взаимодействия между несколькими объектами, которые упорядочиваются в соответствии с временем их проявления. На такой диаграмме отображается упорядоченное во времени взаимодействие между несколькими объектами. В частности, на ней отображаются все объекты, которые принимают участие во взаимодействии, а также полная последовательность обмениваемых ими сообщений.
Главными элементами в данном случае выступают обозначения различных объектов, а также вертикальные линии, отображающие течение времени и прямоугольники, предоставляющие деятельность определенного объекта или же выполнение им какой-либо функции.
Диаграмма сотрудничества
Данный тип диаграмм позволяет продемонстрировать взаимодействия между несколькими объектами, абстрагируясь от последовательности трансляции сообщений. Данный тип диаграмм в компактном виде отображает в себе абсолютно все передаваемые и принимаемые сообщения определенного объекта, а также форматы этих сообщений.
По причине того, что диаграммы последовательности и коммуникации представляют собой просто-напросто разный взгляд на одни и те же процедуры, Rational Rose предоставляет возможность создавать из диаграммы последовательности коммуникационную или же наоборот, а также осуществляет полностью автоматическую их синхронизацию.
Диаграммы обзора взаимодействия
Это диаграммы языка UML, которые относятся к разновидности диаграмм деятельности и включают в себя одновременно элементы Sequence и конструкции потока управления.
Стоит отметить тот факт, что данный формат объединяет в себе Collaboration и Sequence diagram, которые предоставляют возможность с разных точек зрения рассматривать взаимодействие между несколькими объектами в формируемой системе.
Диаграмма синхронизации
Представляет собой альтернативный вариант диаграммы последовательности, который явным образом демонстрирует изменение состояния на линии жизни с определенной шкалой времени. Может быть достаточно полезной в различных приложениях реального времени.
В чем преимущества?
Стоит отметить несколько преимуществ, которыми отличается UML диаграмма пользования и другие:
- Язык является объектно-ориентированным, вследствие чего технологии описания результатов проведенного анализа и проектирования являются семантически близкими к методам программирования на всевозможных объектно-ориентированных языках современного типа.
- При помощи данного языка система может быть описана практически с любых возможных точек зрения, и точно так же описываются различные аспекты ее поведения.
- Все диаграммы являются сравнительно простыми для чтения даже после относительно быстрого ознакомления с его синтаксисом.
- UML позволяет расширить, а также вводить собственные графические и текстовые стереотипы, что способствует его использованию не только в программной инженерии.
- Язык получил достаточно широкое распространение, а также довольно активно развивается.
Недостатки
Несмотря на то что построение UML-диаграмм отличается массой своих плюсов, довольно часто их и критикуют за следующие недостатки:
- Избыточность. В преимущественном большинстве случаев критики говорят о том, что UML является слишком большим и сложным, и зачастую это неоправданно. В него входит достаточно много избыточных или же практически бесполезных конструкций и диаграмм, причем наиболее часто подобная критика идет в адрес второй версии, а не первой, потому что в более новых ревизиях присутствует большее количество компромиссов «разработанных комитетом».
- Различные неточности в семантике. По той причине, что UML определяется комбинацией себя, английского и OCL, у него отсутствует скованность, которая является присущей для языков, точно определенных техникой формального описания. В определенных ситуациях абстрактный синтаксис OCL, UML и английский начинают друг другу противоречить, в то время как в других случаях они являются неполными. Неточность описания самого языка одинаково отражается как на пользователях, так и на поставщиках инструментов, что в конечном итоге приводит к несовместимости инструментов из-за уникального способа трактовки различных спецификаций.
- Проблемы в процессе внедрения и изучения. Все указанные выше проблемы создают определенные сложности в процессе внедрения и изучения UML, и в особенности это касается тех случаев, когда руководство заставляет инженеров насильно его использовать, в то время как у них отсутствуют предварительные навыки.
- Код отражает код. Еще одним мнением является то, что важность имеют не красивые и привлекательные модели, а непосредственно рабочие системы, то есть код и есть проект. В соответствии с данным мнением есть потребность в том, чтобы разработать более эффективный способ написания программного обеспечения. UML принято ценить при подходах, компилирующих модели для регенерирования выполнимого или же исходного кода. Но на самом деле этого может быть недостаточно, потому что в данном языке отсутствуют свойства полноты по Тьюрингу, и каждый сгенерированный код в конечном итоге будет ограничиваться тем, что может предположить или же определить интерпретирующий UML инструмент.
- Рассогласование нагрузки. Данный термин происходит из теории системного анализа для определения неспособности входа определенной системы воспринять выход иной. Как в любых стандартных системах обозначений, UML может представлять одни системы в более эффективном и кратком виде по сравнению с другими. Таким образом, разработчик больше склоняется к тем решениям, которые являются более комфортными для переплетения всех сильных сторон UML, а также других языков программирования. Данная проблема является более очевидной в том случае, если язык разработки не соответствует основным принципам объектно-ориентированной ортодоксальной доктрины, то есть не старается работать в соответствии с принципами ООП.
- Пытается быть универсальным. UML представляет собой язык моделирования общего назначения, который старается обеспечить совместимость с любым существующим на сегодняшний день языком обработки. В контексте определенного проекта, для того, чтобы команда проектировщиков смогла добиться конечной цели, нужно выбирать применимые возможности этого языка. Помимо этого возможные пути ограничения сферы использования UML в какой-то определенной области проходят через формализм, который является не полностью сформулированным, а который сам представляет собой объект критики.
Таким образом, использование данного языка является актуальным далеко не во всех ситуациях.
В настоящее время язык UML - это стандартная нотация визуального моделирования программных систем, принятая консорциумом Object Managing Group (OMG) осенью 1997 г., которая поддерживается многими объектно-ориентированными CASE-продуктами.
Стандарт UML предлагает следующий набор диаграмм для моделирования:
· диаграмма вариантов использования (use case diagram) – для моделирования бизнес-процессов организации или предприятия и определения требований к создаваемой информационной системе;
· диаграмма классов (class diagram) – для моделирования статической структуры классов системы и связей между ними;
· диаграмма поведения системы (behavior diagrams);
· диаграмма взаимодействия (interaction diagrams);
· диаграмма последовательности (sequence diagrams) – для моделирования процесса обмена сообщениями между объектами в рамках одного варианта использования;
· диаграмма кооперации (collaboration diagram) – для моделирования процесса обмена сообщениями между объектами в рамках одного варианта использования;
· диаграмма состояний (statechart diagram) – для моделирования поведения объектов системы при переходе из одного состояния в другое;
· диаграмма видов деятельности (activity diagram) – для моделирования поведения системы в рамках различных вариантов использования, или моделирования деятельностей;
· диаграмма реализации (implementation diagrams):
· диаграмма компонентов (component diagrams) – для моделирования иерархии компонентов (подсистем) информационной системы;
· диаграмма развертывания (deployment diagram) – для моделирования физической архитектуры спроектированной информационной системы.
На рис. 1.1 представлена интегрированная модель информационной системы, включающая основные диаграммы, которые должны быть разработаны в данном курсовом проекте.
Рис. 1. Интегрированная модель информационной системы в нотации языка UML
4.2. Диаграмма вариантов использования
Вариант использования представляет собой последовательность действий, выполняемых системой в ответ на событие, инициируемое некоторым внешним объектом (актером). Вариант использования описывает типичное взаимодействие между пользователем и системой. В простейшем случае вариант использования определяется в процессе обсуждения с пользователем тех функций, которые он хотел бы реализоватьв данной информационной системе. На языке UML вариант использования изображают следующим образом:
Рис.2. Вариант использования
Актер (actor) – это роль, которую пользователь играет по отношению к системе. Актеры представляют собой роли, а не конкретных людей или наименования работ. Несмотря на то, что на диаграммах вариантов использования они изображаются в виде стилизованных человеческих фигурок, актер может также быть внешней информационной системой, которой необходима некоторая информация от данной системы. Показывать на диаграмме актеров следует только в том случае, когда им действительно необходимы некоторые варианты использования. На языке UML актеры представляют в виде фигур:
Рис.3. Действующее лицо (актер)
Актеры делятся на три основных типа:
· пользователи;
· системы;
· другие системы, взаимодействующие с данной;
Время становится актером, если от него зависит запуск каких-либо событий в системе.
4.2.1. Связи между вариантами использования и актерами
В языке UML на диаграммах вариантов использования поддерживается несколько типов связей между элементами диаграммы:
· коммуникация (communication),
· включение (include),
· расширение (extend),
· обобщение (generalization).
Связь коммуникации – это связь между вариантом использования и актером. На языке UML связи коммуникации показывают с помощью однонаправленной ассоциации (сплошной линии).
Рис.4. Пример связи коммуникации
Связь включения применяется в тех ситуациях, когда имеется какой-либо фрагмент поведения системы, который повторяется более чем в одном варианте использования. С помощью таких связей обычно моделируют многократно используемую функцию.
Связь расширения применяется при описании изменений в нормальном поведении системы. Она позволяет одному варианту использования при необходимости использовать функциональные возможности другого варианта использования.
Рис.5. Пример связи включения и расширения
Связь обобщения показывает, что у нескольких актеров или классов имеются общие свойства.
Рис.6. Пример связи обобщения
4.3.
Диаграммы взаимодействия (interaction diagrams) описывают поведение взаимодействующих групп объектов. Как правило, диаграмма взаимодействия охватывает поведение объектов в рамках только одного варианта использования. На такой диаграмме отображается ряд объектов и те сообщения, которыми они обмениваются между собой.
Сообщение (message) – это средство, с помощью которого объект-отправитель запрашивает у объекта получателя выполнение одной из его операций.
Информационное (informative) сообщение – это сообщение, снабжающее объект-получатель некоторой информацией для обновления его состояния.
Сообщение-запрос (interrogative) – это сообщение, запрашивающее выдачу некоторой информации об объекте-получателе.
Императивное (imperative) сообщение – это сообщение, запрашивающее у объекта-получателя выполнение некоторых действий.
Существует два вида диаграмм взаимодействия: диаграммы последовательности (sequence diagrams) и диаграммы кооперац (collaboration diagrams).
4.3.1. Диаграмма последовательности (sequence diagrams)
Диаграмма последовательности отражает поток событий, происходящих в рамках одного варианта использования.
Все действующие лица (актеры, классы или объекты), участвующие в данном сценарии (варианте использования), показываются в верхней части диаграммы. Стрелки соответствуют сообщениям, передаваемым между актером и объектом или между объектами для выполнения требуемых функций.
На диаграмме последовательности объект изображается в виде прямоугольника, от которого вниз проведена пунктирная вертикальная линия. Эта линия называется линией жизни (lifeline) объекта . Она представляет собой фрагмент жизненного цикла объекта в процессе взаимодействия.
Каждое сообщение представляется в виде стрелки между линиями жизни двух объектов. Сообщения появляются в том порядке, как они показаны на странице сверху вниз. Каждое сообщение помечается как минимум именем сообщения. При желании можно добавить также аргументы и некоторую управляющую информацию. Можно показать самоделегирование (self-delegation) – сообщение, которое объект посылает самому себе, при этом стрелка сообщения указывает на ту же самую линию жизни.
Рис. 7. Пример диаграммы последовательности
4.3.2. Диаграмма кооперации (collaboration diagram)
Диаграммы кооперации отображают поток событий в рамках конкретного сценария (варианта использования). Сообщения упорядочены по времени, хотя диаграммы кооперации больше внимания заостряют на связях между объектами. На диаграмме кооперации представлена вся та информация, которая есть и на диаграмме последовательности, но диаграмма кооперации по-другому описывает поток событий. Из нее легче понять связи, существующие между объектами.
На диаграмме кооперации так же, как и на диаграмме последовательности, стрелки обозначают сообщения, обмен которыми осуществляется в рамках данного варианта использования. Их временная последовательность указывается путем нумерации сообщений.
Рис. 8. Пример диаграммы кооперации
4.4. Диаграмма классов
4.4.1. Общие сведения
Диаграмма классов определяет типы классов системы и различного рода статические связи, которые существуют между ними. На диаграммах классов изображаются также атрибуты классов, операции классов и ограничения, которые накладываются на связи между классами.
Диаграмма классов в языке UML - это граф, узлами которого являются элементы статической структуры проекта (классы, интерфейсы), а дугами - отношения между узлами (ассоциации, наследование, зависимости).
На диаграмме классов изображаются следующие элементы:
· Пакет (package) - набор элементов модели, логически связанных между собой;
· Класс (class) - описание общих свойств группы сходных объектов;
· Интерфейс (interface) - абстрактный класс, задающий набор операций, которые объект произвольного класса, связанного с данным интерфейсом, предоставляет другим объектам.
4.4.2. Класс
Класс - это группа сущностей (объектов), обладающих сходными свойствами, а именно, данными и поведением. Отдельный представитель некоторого класса называется объектом класса или просто объектом.
Под поведением объекта в UML понимаются любые правила взаимодействия объекта с внешним миром и с данными самого объекта.
На диаграммах класс изображается в виде прямоугольника со сплошной границей, разделенного горизонтальными линиями на 3 секции:
Верхняя секция (секция имени) содержит имя класса и другие общие свойства (в частности, стереотип).
В средней секции содержится список атрибутов
В нижней - список операций класса, отражающих его поведение (действия, выполняемые классом).
Любая из секций атрибутов и операций может не изображаться (а также обе сразу). Для отсутствующей секции не нужно рисовать разделительную линию и как-либо указывать на наличие или отсутствие элементов в ней.
На усмотрение конкретной реализации могут быть введены дополнительные секции, например, исключения (Exceptions).
Рис. 9. Пример диаграммы классов
4.4.2.1.Стереотипы классов
Стереотипы классов – это механизм, позволяющий разделять классы на категории.
В языке UML определены три основных стереотипа классов:
Boundary (граница);
Entity (сущность);
Control (управление).
4.4.2.2.Граничные классы
Граничными классами (boundary classes) называются такие классы, которые расположены на границе системы и всей окружающей среды. Это экранные формы, отчеты, интерфейсы с аппаратурой (такой как принтеры или сканеры) и интерфейсы с другими системами.
Чтобы найти граничные классы, надо исследовать диаграммы вариантов использования. Каждому взаимодействию между действующим лицом и вариантом использования должен соответствовать, по крайней мере, один граничный класс. Именно такой класс позволяет действующему лицу взаимодействовать с системой.
4.4.2.3.Классы-сущности
Классы-сущности (entity classes) содержат хранимую информацию. Они имеют наибольшее значение для пользователя, и потому в их названиях часто используют термины из предметной области. Обычно для каждого класса-сущности создают таблицу в базе данных.
4.4.2.4.Управляющие классы
Управляющие классы (control classes) отвечают за координацию действий других классов. Обычно у каждого варианта использования имеется один управляющий класс, контролирующий последовательность событий этого варианта использования. Управляющий класс отвечает за координацию, но сам не несет в себе никакой функциональности, так как остальные классы не посылают ему большого количества сообщений. Вместо этого он сам посылает множество сообщений. Управляющий класс просто делегирует ответственность другим классам, по этой причине его часто называют классом-менеджером.
В системе могут быть и другие управляющие классы, общие для нескольких вариантов использования. Например, может быть класс SecurityManager (менеджер безопасности), отвечающий за контроль событий, связанных с безопасностью. Класс TransactionManager (менеджер транзакций) занимается координацией сообщений, относящихся к транзакциям с базой данных. Могут быть и другие менеджеры для работы с другими элементами функционирования системы, такими как разделение ресурсов, распределенная обработка данных или обработка ошибок.
Помимо упомянутых выше стереотипов можно создавать и свои собственные.
4.4.2.5.Атрибуты
Атрибут – это элемент информации, связанный с классом. Атрибуты хранят инкапсулированные данные класса.
Так как атрибуты содержатся внутри класса, они скрыты от других классов. В связи с этим может понадобиться указать, какие классы имеют право читать и изменять атрибуты. Это свойство называется видимостью атрибута (attribute visibility).
У атрибута можно определить четыре возможных значения этого параметра:
Public (общий, открытый). Это значение видимости предполагает, что атрибут будет виден всеми остальными классами. Любой класс может просмотреть или изменить значение атрибута. В соответствии с нотацией UML общему атрибуту предшествует знак « + ».
Private (закрытый, секретный). Соответствующий атрибут не виден никаким другим классом. Закрытый атрибут обозначается знаком « – » в соответствии с нотацией UML.
Protected (защищенный). Такой атрибут доступен только самому классу и его потомкам. Нотация UML для защищенного атрибута – это знак « # ».
Package or Implementation (пакетный). Предполагает, что данный атрибут является общим, но только в пределах его пакета. Этот тип видимости не обозначается никаким специальным значком.
С помощью закрытости или защищенности удается избежать ситуации, когда значение атрибута изменяется всеми классами системы. Вместо этого логика изменения атрибута будет заключена в том же классе, что и сам этот атрибут. Задаваемые параметры видимости повлияют на генерируемый код.
4.4.2.6.Операции
Операции реализуют связанное с классом поведение. Операция включает три части – имя, параметры и тип возвращаемого значения.
Параметры – это аргументы, получаемые операцией «на входе». Тип возвращаемого значения относится к результату действия операции.
На диаграмме классов можно показывать как имена операций, так и имена операций вместе с их параметрами и типом возвращаемого значения. Чтобы уменьшить загруженность диаграммы, полезно бывает на некоторых из них показывать только имена операций, а на других их полную сигнатуру.
В языке UML операции имеют следующую нотацию:
Имя Операции (аргумент: тип данных аргумента, аргумент2:тип данных аргумента2,...): тип возвращаемого значения
Следует рассмотреть четыре различных типа операций:
Операции реализации;
Операции управления;
Операции доступа;
Вспомогательные операции.
Операции реализации
Операции реализации (implementor operations) реализуют некоторые бизнес-функции. Такие операции можно найти, исследуя диаграммы взаимодействия. Диаграммы этого типа фокусируются на бизнес-функциях, и каждое сообщение диаграммы, скорее всего, можно соотнести с операцией реализации.
Каждая операция реализации должна быть легко прослеживаема до соответствующего требования. Это достигается на различных этапах моделирования. Операция выводится из сообщения на диаграмме взаимодействия, сообщения исходят из подробного описания потока событий, который создается на основе варианта использования, а последний – на основе требований. Возможность проследить всю эту цепочку позволяет гарантировать, что каждое требование будет реализовано в коде, а каждый фрагмент кода реализует какое-то требование.
Операции управления
Операции управления (manager operations) управляют созданием и уничтожением объектов. В эту категорию попадают конструкторы и деструкторы классов.
Операции доступа
Атрибуты обычно бывают закрытыми или защищенными. Тем не менее, другие классы иногда должны просматривать или изменять их значения. Для этого существуют операции доступа (access operations). Такой подход дает возможность безопасно инкапсулировать атрибуты внутри класса, защитив их от других классов, но все же позволяет осуществить к ним контролируемый доступ. Создание операций Get и Set (получения и изменения значения) для каждого атрибута класса является стандартом.
Вспомогательные операции
Вспомогательными (helper operations) называются такие операции класса, которые необходимы ему для выполнения его ответственностей, но о которых другие классы не должны ничего знать. Это закрытые и защищенные операции класса.
Чтобы идентифицировать операции, выполните следующие действия:
1. Изучите диаграммы последовательности и кооперативные диаграммы. Большая часть сообщений на этих диаграммах является операциями реализации. Рефлексивные сообщения будут вспомогательными операциями.
2. Рассмотрите управляющие операции. Может потребоваться добавить конструкторы и деструкторы.
3. Рассмотрите операции доступа. Для каждого атрибута класса, с которым должны будут работать другие классы, надо создать операции Get и Set.
4.4.2.7.Связи
Связь представляет собой семантическую взаимосвязь между классами. Она дает классу возможность узнавать об атрибутах, операциях и связях другого класса. Иными словами, чтобы один класс мог послать сообщение другому на диаграмме последовательности или кооперативной диаграмме, между ними должна существовать связь.
Существуют четыре типа связей, которые могут быть установлены между классами: ассоциации, зависимости, агрегации и обобщения.
Связь ассоциация
Ассоциация (association) – это семантическая связь между классами. Их рисуют на диаграмме классов в виде обыкновенной линии.
Рис. 10. Связь ассоциация
Ассоциации могут быть двунаправленными, как в примере, или однонаправленными. На языке UML двунаправленные ассоциации рисуют в виде простой линии без стрелок или со стрелками с обеих ее сторон. На однонаправленной ассоциации изображают только одну стрелку, показывающую ее направление.
Направление ассоциации можно определить, изучая диаграммы последовательности и кооперативные диаграммы. Если все сообщения на них отправляются только одним классом и принимаются только другим классом, но не наоборот, между этими классами имеет место однонаправленная связь. Если хотя бы одно сообщение отправляется в обратную сторону, ассоциация должна быть двунаправленной.
Ассоциации могут быть рефлексивными. Рефлексивная ассоциация предполагает, что один экземпляр класса взаимодействует с другими экземплярами этого же класса.
Связь зависимость
Связи зависимости (dependency) также отражают связь между классами, но они всегда однонаправлены и показывают, что один класс зависит от определений, сделанных в другом. Например, класс A использует методы класса B. Тогда при изменении класса B необходимо произвести соответствующие изменения в классе A.
Зависимость изображается пунктирной линией, проведенной между двумя элементами диаграммы, и считается, что элемент, привязанный к концу стрелки, зависит от элемента, привязанного к началу этой стрелки.
Рис. 11. Связь зависимость
При генерации кода для этих классов к ним не будут добавляться новые атрибуты. Однако, будут созданы специфические для языка операторы, необходимые для поддержки связи.
Связь агрегация
Агрегации (aggregations) представляют собой более тесную форму ассоциации. Агрегация – это связь между целым и его частью. Например, у вас может быть класс Автомобиль, а также классы Двигатель, Покрышки и классы для других частей автомобиля. В результате объект класса Автомобиль будет состоять из объекта класса Двигатель, четырех объектов Покрышек и т. д. Агрегации визуализируют в виде линии с ромбиком у класса, являющегося целым:
Рис. 11. Связь агрегация
В дополнение к простой агрегации UML вводит более сильную разновидность агрегации, называемую композицией. Согласно композиции, объект-часть может принадлежать только единственному целому, и, кроме того, как правило, жизненный цикл частей совпадает с циклом целого: они живут и умирают вместе с ним. Любое удаление целого распространяется на его части.
Такое каскадное удаление нередко рассматривается как часть определения агрегации, однако оно всегда подразумевается в том случае, когда множественность роли составляет 1..1; например, если необходимо удалить Клиента, то это удаление должно распространиться и на Заказы (и, в свою очередь, на Строки заказа).
15.2. Назначение и состав диаграммы компонентов
Диаграмма компонентов позволяет определить состав программных компонентов, в роли которых может выступать исходный, бинарный и исполняемый код, а также установить зависимости между ними.
При разработке диаграмм компонентов преследуются цели:
Спецификация общей структуры исходного кода системы;
Спецификация исполнимого варианта системы.
Данная диаграмма обеспечивает согласованный переход от логического к физическому представлению системы в виде программных компонентов. Одни компоненты могут существовать только на этапе компиляции программного кода, другие – на этапе его исполнения. Основными элементами диаграммы являются компоненты, интерфейсы и зависимости между ними . Кроме этого, на ней могут отображаться ключевые классы, входящие в компоненты.
Компонент (англ. component) – это физическая часть системы. Компоненты, представляющие собой файлы с исходным кодом классов, библиотеки, исполняемые модули и т.п., которые должны обладать согласованным набором интерфейсов. Для их графического представления используются следующие графические символы.
Рис. 15.2. Примеры компонентов
Внутри прямоугольника записывается имя компонента и, возможно, некоторая дополнительная информация в виде помеченного значения.
Компоненты могут иметь следующие стандартные стереотипы:
- «file» – любой файл, кроме таблицы:
o «executable» – программа (исполняемый файл);
o «library» – статическая или динамическая библиотека;
o «source» – файл с исходным текстом программы;
o «document» – остальные файлы (например, файл справки);
- «table» – таблица базы данных.
Внутри компонента, как и класса, могут быть выделены дополнительные секции, в которых указываются предоставляемые (provided) или необходимые для работы (required) интерфейсы и классы, методы (operations), наименование файла-компонента (artifacts) и т.п.
Рис. 15.3. Компонент с секциями
Интерфейс (англ. interface) – это внешне видимый, именованный набор операций, который класс, компонент или подсистема может предоставить другому классу, компоненту или подсистеме, для выполнения им своих функций. В некоторых языках программирования, в частности в Java, интерфейс представляет собой отдельный класс, включаемый и реализуемый (конкретизируемый) в части программного кода операций в составе других классов. На диаграмме компонентов интерфейс отображается так же, как и на (слева от компонента необходимые для работы интерфейсы, справа - предоставляемые).
Рис. 15.4. Способы отображения интерфейсов
Отношение ассоциации отображается между компонентами и их интерфейсами. Отношение зависимости означает зависимость реализации одних компонентов от реализации других. Такое возможно в следующих случаях:
В методах классов одного компонента (зависимого) осуществляется вызов методов или обращение к атрибутам классов другого компонента (независимого);
Компонент состоит из других компонентов (например, при сборке исполняемого файла из файлов с исходными кодами);
Компонент осуществляет чтение или запись данных в другой компонент;
Связь между таблицами БД;
Ввиду многоцелевого назначения диаграммы компонентов при ее разработке следует придерживаться следующих правил и рекомендаций .
1. Перед разработкой диаграмм компонентов необходимо решить, из каких физических частей (файлов) будет состоять программная система. При этом должно быть решено две задачи – распределение классов по файлам исходных кодов и по подсистемам. В последнем случае может помочь распределение классов по специализированным (функционально-ориентированным на предметную область) пакетам. На этом этапе следует обратить внимание на такую реализацию системы, которая обеспечивала бы возможность повторного использования кода за счет рациональной декомпозиции системы, т. е. минимизировать количество связей между компонентами.
2. При спецификации общей структуры исходного кода системы необходимо учитывать специфику языка программирования, с помощью которого реализуются компоненты. В частности в Java рекомендуется отдельный класс описывать в отдельном файле, несмотря на то, что язык позволяет описывать несколько классов в одном файле и использовать механизм внутренних классов. Диаграмма компонентов, применяемая для рассматриваемой цели, изображена на следующем рисунке.
Рис. 15.5. Фрагмент диаграммы компонентов, специфицирующей структуру исходного кода
Диаграмма на рис. 15.5 показывает состав классов (файлов), из которых состоит исполняемый компонент iskraPUT.jar, а также зависимости между классами.
3. Для спецификации исполнимого варианта системы необходимо иметь в наличии предварительную топологию системы, т. е. набросок . Для каждого узла в сети может быть построена диаграмма компонентов, определяющая набор файлов, необходимых для работы подсистемы (подсистем) на отдельном рабочем месте.
Рис. 15.6. Пример диаграммы компонентов, специфицирующей состав компонентов на рабочем месте пользователя
4. На диаграмме могут быть представлены отношения зависимости между компонентами и включенными в них классами. Эта информация имеет важное значение для обеспечения согласованности между логическим и физическим представлениями системы. В этом случае зависимость можно показать двумя способами:
Классы показать отдельно от компонента и связать компонент с каждым классом отношением зависимости. Например, на рис. 15.5 вместо компонентов с расширением «java» показать соответствующие им классы;
Классы отобразить внутри символа компонента.
6. Для наглядного отображения специфики компонентов можно вместо стандартного символа компонента со строковым стереотипом внутри использовать графические стереотипы.
Этот тип диаграмм предназначен для распределения классов и объектов по компонентам при физическом проектировании системы. Часто данный тип диаграмм называют диаграммами модулей.
Диаграмма компонентов, в отличие от ранее рассмотренных диаграмм, описывает особенности физического представления системы. Диаграмма компонентов позволяет определить архитектуру разрабатываемой системы, установив зависимости между программными компонентами, в роли которых может выступать исходный, бинарный и исполняемый код. Во многих средах разработки модуль или компонент соответствует файлу. Пунктирные стрелки, соединяющие модули, показывают отношения взаимозависимости, аналогичные тем, которые имеют место при компиляции исходных текстов программ. Основными графическими элементами диаграммы компонентов являются компоненты, интерфейсы и зависимости между ними.
Компонент (component) - физически существующая часть системы, которая обеспечивает реализацию классов и отношений, а также функционального поведения моделируемой программной системы.
Для более наглядного изображения компонентов были предложены и стали общепринятыми следующие графические стереотипы:
Во-первых, стереотипы для компонентов развертывания, которые обеспечивают непосредственное выполнение системой своих функций. Такими компонентами могут быть динамически подключаемые библиотеки (рис. 12, а), Web-страницы на языке разметки гипертекста (рис. 12, б) и файлы справки (рис. 12, в).
Во-вторых, стереотипы для компонентов в форме рабочих продуктов. Как правило – это файлы с исходными текстами программ (рис. 12, г).
Рис. 12.
Варианты графического изображения компонентов на диаграмме компонентов.
Эти элементы иногда называют артефактами , подчеркивая при этом их законченное информационное содержание, зависящее от конкретной технологии реализации соответствующих компонентов. Более того, разработчики могут для этой цели использовать самостоятельные обозначения, поскольку в языке UML нет строгой нотации для графического представления артефактов.
Другой способ спецификации различных видов компонентов - указание текстового стереотипа компонента перед его именем. В языке UML для компонентов определены следующие стереотипы:
<
<
<
<
<
<
