Transcript Unified Modeling Language rozszerzenie

UML
rozszerzenie
Seminarium magisterskie
„Zagadnienia programowania obiektowego”
Marzena Szałas
Statyczna struktura systemu
 diagram klas;
 diagram obiektów;
 diagram komponentów;
 diagram wdrożenia.
Diagram klas
Diagram klas - notacja
KLASA
ZWIĄZEK
pole nazwy klasy (rzeczownik w liczbie pojedynczej). Nazwa klasy może
być poprzedzona nazwą pakietu (wtedy nazwa ścieżkowa)
pole atrybutów (opcjonalne). Można podać typ, wartość początkową oraz
dostępność (czyli: ‘+’ – publiczny, ‘-’ – prywatny, ‘#’ – chroniony).
pole operacji (opcjonalne) – czasownik lub wyrażenie opisujące pewne
zachowanie danej klasy. Można dokładniej określić podając domyślne
wartości wszystkich parametrów, a także (w przypadku funkcji) z typu
przekazywanej wartości.
 jest relacją między elementami;
 najważniejsze rodzaje to: zależność, uogólnienie i powiązanie.
Diagram klas – notacja
ASOCJACJA/POWIĄZANIE
nazwa
krotność/liczebność
Osoba
1..n
kierunek nazwy
n Przedsiębiorstwo
+pracodawca
Pracuje dla
+pracownik
reprezentuje związki między instancjami klas;
nazwa roli
 posiada dwa punkty końcowe (często nazywane rolami), które mogą być opisane etykietą,
która określa nazwę roli;
 może mieć nazwę. Nazwy powinny być nadawane tylko wtedy, gdy diagram jest dzięki temu
bardziej zrozumiały. Można również podać kierunek odczytu;
 punkt końcowy ma krotność (określa ile obiektów może brać udział w danym związku).
Przykładowa liczebność: 1, 0..1, 0..n, 1..n, 5;
 nawigowalność (jednokierunkowa lub dwukierunkowa). Asocjacji bez strzałek należy
traktować jako dwukierunkowe bądź o nieznanej nawigowalności (kwestia umowna);
 klasy asocjacyjne pozwalają na dodanie atrybutów, operacji i innych elementów do asocjacji.
Między dwoma obiektami połączonymi asocjacją może istnieć tylko jedna instancja klasy
asocjacyjnej
Diagram klas - notacja
AGRAGACJA I ZAWIERANIE
 agregacja to szczególny przypadek asocjacji, wyrażającym zależność całość–część między
agregatem (całością) a składnikiem (częścią);
 nie istnieje powszechnie akceptowana definicja agregacji. UML zawiera agregację, ale nie
mówi wiele na jej temat;
 zawieranie (inaczej: kompozycja, agregacja całkowita) jest silniejszą wersją agregacji;
 kompozycja: cykl życiowy składowej zawiera się w cyklu życiowym całości (czyli: części
żyją i umierają wraz z całością) i składowa nie może być współdzielona (czyli: obiekt będący
częścią mogą należeć wyłącznie do jednej całości);
całość
Przedsiębiorstwo
Okno
1
1
agregacja
n
n
Dział
Ramka
część
agregacja
całkowita
Diagram klas - notacja
ZALEŻNOŚĆ
zależność
związek użycia;
należy używać kiedy chce się podkreślić, że jeden element używa drugiego;
przedstawia się jako linia przerywana za grotem skierowanym na element, od którego coś
zależy;
może posiadać nazwę (gdy model ma wiele zależności – konieczne, wpp nie).
Diagram klas - notacja
UOGÓLNIENIE
klasa podstawowa
uogólnienie
liść
relacja/związek między klasą ogólną a szczegółową („podklasa-nadklasa” lub „potomekprzodek”);
 potomek dziedziczy wszystkie właściwości przodka (w szczególności atrybuty i operacje).
Może posiadać również własne cechy;
 operacja potomka mająca tę samą sygnaturę co operacja przodka jest ważniejsza – jest to
POLIMORFIZM;
 przedstawiane jest jako linia ciągła zakończona zamkniętym, niewypełnionym grotem
wskazującym przodka;
 jeśli klasa ma jednego przodka – dziedziczenie pojedyncze, wpp – wielodziedziczenie;
 używa się w celu przedstawienia dziedziczenia;
 może posiadać nazwę (gdy model ma wiele uogólnień – konieczne).
Diagram obiektów
Diagram obiektów - notacja
 przedstawia egzemplarze elementów z diagramu klas;
 obrazuje zbiór obiektów i ich związków w danej chwili;
 często nazywany jest diagramem instancji (przedstawia instancje klas a nie same klasy);
 zawiera na ogół: obiekty, wiązania, notatki, ograniczenia, pakiety, podsystemy, klasy.
dzial oprogramowania : Organizacja
siedziba = "Warszawa"
Element struktury
organizacyjnej
siedziba
rodzic
n dzieci
narzedzia : Organizacja
siedziba = "Pozan"
aplikacje : Organizacja
siedziba = ''Paryż"
rodzic
1 rodzic
Osoba
Organizacja
Diagram klas elementów struktury
organizacyjnej
Anna : Osoba
siedziba = "Krakow"
Jan :Osoba
siedziba = "Krakow"
Diagram obiektów pokazujący instancje
elementów struktury organizacyjnej
Diagram komponentów
Diagram komponentów - notacja
 komponent – reprezentuje jeden fizyczny moduł kodu. Często jest to jeden pakiet, ale nie
zawsze istnieje taka jednoznaczna odpowiedniość. Komponent musi posiadać nazwę,
wyróżniającą go spośród pozostałych (gdy jest poprzedzony nazwą otaczającego pakietu, wtedy
jest to nazwa ścieżkowa, wpp nazwa prosta). Można je grupować w pakiety. Dostępne są również
wszystkie rozszerzenia, w tym: metki (definiujące nowe właściwości komponentu, np.
określające numer wersji) oraz stereotypy (definiują nowe rodzaje komponentów. W UML
zdefiniowane są następujące stereotypy komponentów:
• executable – określa komponent, który można wykonać na węźle;
• library – określa dynamiczną lub statyczną bibliotekę obiektów;
• table – określa komponent reprezentujący tabelę bazy danych;
• file – określa komponent reprezentujący dokument zawierający kod źródłowy lub dane;
• document – określa komponent reprezentujący dokument;
 zależność – występuje między komponentami. Pokazuje jak zmiany dotyczące jednego
komponentu wpływają na inne. Można używać zarówno zależności komunikacyjnych, jak i
kompilacyjnych;
Diagram komponentów - notacja
interfejs nazwany
Program do
harmonogramów
rezerwacje
Program
planujący
aktualizacje
zależność
NewComponent
Komponent opatrzony
stereotypem „database”
Intefejs
graficzny
interfejs bez nazwy
komponent
 diagram komponentów jest przedstawiany jako graf, gdzie węzłami są komponenty, zaś
strzałki (z przerywaną linią - zależności) prowadzą od klienta pewnej informacji do jej
dostawcy;
 dobrze skonstruowany komponent korzysta z innych komponentów wyłącznie za
pośrednictwem ich interfejsów, co z założenia ułatwia przyszłe modyfikacje.
Diagram wdrożenia
Diagram wdrożenia
 pokazuje konfigurację elementów czasu wykonania:
• komponentów sprzętowych, czyli fizycznych jednostek posiadających co najmniej
pamięć, a często i możliwości obliczeniowe;
• komponentów oprogramowania;
• związanych z nimi obiektów;
 jest grafem, gdzie wierzchołki (węzły) połączone są przez linie odwzorowujące połączenia
komunikacyjne komponentów sprzętowych. Węzły, podobnie jak połączenia komunikacyjne,
mogą być opatrzone stereotypami, np.: «CPU», «pamięć», «inne_urządzenie». Węzły
przechowują wystąpienia obiektów i komponentów. Mogą brać udział w związkach
generalizacji;
 zwany jest też diagramem instalacji;
Dynamiczne zachowania systemu
 diagram przypadków użycia;
diagram interakcji:
 diagram sekwencji;
 diagram współdziałania;
 diagram czynności;
 diagram stanów.
Dynamiczne zachowania systemu
Prosta reguła na wykorzystywanie diagramów dynamicznych w procesie modelowania
zachowań:
 jeden obiekt, wiele przypadków użycia - diagramy stanu;
 wiele obiektów, jeden przypadek użycia - diagramy interakcji;
 wiele obiektów, wiele przypadków użycia - diagramy aktywności;
Diagram przypadków użycia
Diagram przypadków użycia - notacja
dodaj odbiorce
Przypadek użycia – musi mieć nazwę unikalną, wyróżniającą go spośród
innych przypadków. Jeśli jest tylko nazwa, wtedy mówimy o ‘nazwie
prostej’, wpp o ‘nazwie ścieżkowej’ (nazwa jest poprzedzona nazwą
pakietu: Nazwa_pakietu::nazwa).
Problem: czy lepiej używać nazwę opisującą czynność (dodanie odbiorcy)
czy polecenie (dodaj odbiorcę)?
Klient
Aktor – musi mieć unikalną nazwę. Można zdefiniować zarówno
ogólne rodzaje aktorów, jak i uszczegółowienia. Aktorem może być
osoba, organizacja lub system komputerowy.
Klient handlowy
Związek – pokazuje związek między przypadkiem użycia a aktorem
weryfikacja
klienta
Blok ponownego użycia - przedstawia fragment systemu, który jest
używany przez kilka przypadków użycia. Może być oznaczony jako
samodzielny przypadek użycia.
Diagram przypadków użycia - notacja
<<include>>
usun transport
wyszukaj transport
System obsługi klienta
wnętrze systemu
Relacja (typu «include» lub «extend») - pokazuje związek zachodzący
między dwoma przypadkami użycia lub przypadkiem użycia a blokiem
ponownego użycia.
«include» - wskazuje na wspólny fragment wielu przypadków użycia.
Wykorzystywane w przebiegach podstawowych (operacje zawsze
wykonywane)
«extend» - strzałka prowadzi od przypadku użycia, który czasami
rozszerza inny przypadek użycia - wykorzystywane w przebiegach
opcjonalnych (operacje nie zawsze wykonywane)
Nazwa systemu wraz z otoczeniem systemu - pokazuje granicę
pomiędzy systemem a jego otoczeniem.
Diagram interakcji
Diagram interakcji
 opisują jak współpracują ze sobą grupy obiektów;
 zazwyczaj przedstawia zachowanie systemu dotyczące jednego przypadku użycia;
 przedstawia kilka przykładowych obiektów i komunikaty przez nie wymieniane w ramach
przypadku użycia;
 istnieją dwa rodzaje:
• diagram sekwencji (przebiegu) – lepiej przedstawiają zależności czasowe, bardziej niż
diagramy kolaboracji nadają się do modelowania systemów czasu rzeczywistego i
złożonych scenariuszy;
• diagram współdziałania (współpracy, kolaboracji) – lepiej przedstawiają związki między
obiektami biorącymi udział w realizacji danego przypadku użycia. Łatwiej też można tu
odwzorować efekty oddziaływania na pojedynczy obiekt;
 niektóre narzędzia CASE potrafią wykorzystać te diagramy do generacji kodu;
Diagram sekwencji - notacja
obiekty
p : PełnomocnikODBC
k : Klient
<<create>>
: Transakcja
ośrodek sterowania
ustalAkcje(a, d, o)
C
nadajWartość(d, 3, 4)
Z
A
nadajWartość(a, "CO")
utworzenie
zatwierdzono
S
linia życia
<<destroy>>
powrót
komunikat
usunięcie
Diagram sekwencji - notacja
 na diagramach sekwencji możliwe jest (w przeciwieństwie do diagramów współdziałania)
graficzne zaprezentowanie przepływu czasu, a nawet podawanie ograniczeń czasowych, czy też
skali czasowej. Taka możliwość może mieć duże znaczenie dla opisu systemów czasu
rzeczywistego;
 czasami przydaje się uwidocznienie wartości zwracanej przez komunikat, poprzez instrukcję
przypisania (np.: ‘wMagazynie:=sprawdz()’). Umożliwia to późniejsze wykorzystanie tej
wartości, np. jako argumentu dla innego komunikatu. Może też być wykorzystana do
specyfikowania warunku czy iteracji;
 musi być wyspecyfikowane, kto jest odpowiedzialny za usuwanie obiektów;
Diagram współdziałania - notacja
wiązanie
obiekt
k : Klient
stereotyp ścieżki
1: <<create>>
2: ustalAkcje(a, d, o)
5: <<destroy>>
L
: Transakcja
komunikat
p : PełnomocnikODBC
G
3: nadajWartosc(d, 3, 4)
4: nadajWartosc (a, "CO")
kolejność
 współpracujące obiekty są połączone liniami, które odpowiadają powiązaniom, czyli
wystąpieniom asocjacji z diagramu klas, a to oznacza, że odpowiednia asocjacja musi istnieć na
diagramie klas;
 komunikaty mogą być numerowane, albo kolejnymi liczbami naturalnymi (jak na poprzednim
diagramie), albo stosując tzw. numerację zagnieżdżoną. W obu przypadkach, z reguły, nie bierze
się pod uwagę komunikatu wysyłanego od aktora;
 Obiekt, adresat komunikatu, musi go rozumieć, co oznacza, że klasa której jest wystąpieniem
musi dostarczyć (definiować) tę operację;
Diagram interakcji
WSPÓŁBIEŻNOŚĆ NA DIAGRAMACH INTERAKCJI
 dla interakcji sekwencyjnych nadawca komunikatu oczekuje na odpowiedź odbiorcy
zawieszając własną działalność w trakcie oczekiwania. W danym momencie czasu działa tylko
jeden obiekt i wysyłany może być tylko jeden komunikat. Takie systemy nazywane są też
czasami proceduralnymi lub jednowątkowymi;
 notacja dla oznaczenia współbieżności:
interakcja synchroniczna – nadawca zawiesza działanie, dopóki odbiorca nie
zwróci sterowania. Można to oznaczyć wykorzystując symbol powrotu;
powrót – nie jest komunikatem. Oznacza zakończenie komunikatu i przekazanie
sterowania do nadawcy;
interakcja płaska – nadawca komunikatu przekazuje sterowanie do odbiorcy oraz
kończy własną działalność nie oczekując na odpowiedź;
interakcja asynchroniczna – nadawca komunikatu nie oczekuje na odpowiedź
odbiorcy, ale też i nie kończy własnej aktywności, co oznacza, że nadal przetwarza i
może wysyłać komunikaty;
Diagram czynności
Diagram czynności
 kiedy używać:
 do analizowania przypadków użycia - gdy interesują nas bardziej operacje niezbędne do
realizacji danego przypadku (czy też wzajemne zależności między tymi operacjami), a nie
to, kto jest odpowiedzialny za ich przeprowadzenie;
 do zrozumienia interakcji zachodzących między przypadkami użycia;
 do modelowania przetwarzania wielowątkowego;
 kiedy nie używać:
 do pokazywania współpracy między obiektami w trakcie realizacji przypadku użycia – do
tego bardziej nadają się diagramy interakcji;
 do pokazywania zachowań obiektów w trakcie ich życia, w tym celu powinno się
wykorzystywać diagramy stanów;
Diagram czynności - notacja
czynność (stan czynności) – stan działania lub działalności, wykonanie pewnego rzeczywistego
procesu lub wykonywanie procedury programistycznej;
przejście – z reguły oznacza zakończenie aktywności, może być
opatrzone warunkiem, może też być oznaczone symbolem iteracji.
Akcje opisujące przejścia powinny być raczej dołączone do którejś
z aktywności;
wydaj zlecenie
pracy
[ materialy
gotowe ]
[ else ]
Zmień plan
zadań
Zaproponuj
cenę robot
rozgałęzienie który może rozdzielać jedno przejście na kilka
innych (opatrzonych warunkami) lub łączyć kilka alternatywnych
przejść w jedno;
rozwidlenie
Ugotuj
makaron
Przygotuj sos
Wymieszaj
rozwidlenie lub złączenie– rozwidlenie ma jedno wejście i kilka
wyjść. Kiedy jest odpalane wejście, to są wybierane równolegle
wszystkie wyjścia. Czynności mogą zachodzić współbieżnie, ich
kolejność jest nieważna
złączenie
stan początkowy
stan końcowy
Diagram czynności - notacja
TOR
tor
NewSwimlane
NewSwimlane2
 służą do dzielenia stanów czynności na grupy, z których każda reprezentuje jednostkę
odpowiedzialną za przydzielone czynności;
 każdy tor ma nazwę, unikatową w obrębie jednego diagramu;
 na diagramie podzielonym na tory każda czynność należy do dokładnie jednego toru, ale
przyjścia mogą przecinać granice torów;
Diagram stanu
Diagram stanu - notacja
 opisuje wszystkie możliwe stany, do których może przejść dany obiekt oraz jak zmienia się
stan obiektu pod wpływem zdarzeń do niego docierających;
 stan obiektu trwa w czasie aż do momentu zajścia zdarzenia, które spowoduje zmianę
aktualnego stanu na inny;
 stan może mieć nazwę, ale często jest charakteryzowany jedynie poprzez wewnętrzne
operacje;

STAN
stan
nazwa stanu
entry/ akcja1/akcja2/...
exit/ akcja1/akcja2/...
do/ czynnosc
estry – każda akcja stowarzyszona ze zdarzeniem entry jest wykonywana
przy każdym wejściu do stanu
exit - akcja stowarzyszona ze zdarzeniem exit jest wykonywana przy
każdym wyjściu ze stanu
do/czynność – wykonanie czynności w trakcie, wskazanej za pomocą
etykiety
Diagram stanu - notacja
Różne rodzaje stanów:
stan prosty – stan nie posiadający substruktury
złożony sekwencyjnie – złożony z jednego lub więcej podstanów, z których
tylko jeden jest aktywny, gdy aktywny jest stan złożony
podzielony na dwa lub więcej współbieżnych podstanów; wszystkie podstany
są jednocześnie aktywne, gdy aktywny jest stan złożony (jako całość)
pseudostan służący do oznaczenia punktu startowego
pseudostan służący do oznaczenia punktu finalnego
Diagram stanu - notacja
PRZEJŚCIA
zdarzenie[ warunek ] / akcja
stan1
stan2
przejście zewnętrzne
przejście wewnętrzne
zdarzenie [warunek] / akcja
zdarzenie[ warunek ] / akcja
samoprzejście
stan
stan1
[ warunek ] / akcja
stan2
przejście automatyczne (wszystkie operacje wyspecyfikowane po
słowach kluczowych ‘entry’, ‘exit’ i ‘do’ zostały ukończone)
Rodzaje zdarzeń:
 otrzymanie przez obiekt synchronicznego żądania wykonania operacji – podstawowe;
 wygenerowane po upływie pewnego czasu, oznaczane słowem kluczowym ‘after’;
 wygenerowane po spełnieniu pewnego warunku, oznaczane słowem kluczowym ‘when’;
 otrzymania przez obiekt asynchronicznego żądania wykonania operacji – sygnał;
Diagram stanu - notacja
STAN ZŁOŻONY SEKWENCYJNIE
 każdy z podstanów dziedziczy przejścia nadstanu;
 tylko jeden z podstanów może być aktywny w danym momencie.
Diagram stanu - notacja
STAN ZŁOŻONY WSPÓŁBIEŻNIE
rodzajem stanów złożonych są stany składające się ze współbieżnych podstanów;
 synchronizacja wewnętrzna:
Wyjście ze stanu - w typowej sytuacji - następuje
wtedy, gdy we wszystkich podstanach został
osiągnięty ich stan końcowy
synchronizacja zewnętrzna:
Oba diagramy
są równoważne
Organizacja modelu
 diagram pakietów;
 diagram podsystemów.
Diagram pakietów
Diagram pakietów
 stosowanie pakietów znacząco ułatwia zarządzanie przechowywaniem, konfiguracjami czy
modyfikowaniem elementów systemu;
 dobrze przeprowadzony podział na pakiety może znacząco ułatwić zarządzanie procesem
konstrukcji produktu programistycznego;
 pakiety są zestawami elementów danego modelu wraz z zachodzącymi pomiędzy nimi
zależnościami;
 każdy element modelu musi być przypisany do jednego pakietu;
 dany model może być opisany przez zbiór pakietów;
 pakiety zawierają elementy tzw. wysokiego poziomu, takie jak np.: klasy i ich związki,
maszyny stanu, grafy przypadków użycia, itp.;
 gdy pakiet jest niszczony, giną również wszystkie jego składniki;
Diagram pakietów
 pakiety mogą być zagnieżdżane;
 zależności pomiędzy pakietami (wynikające z zależności między elementami w nich
zawartymi) są przedstawiane na diagramach pakietów w postaci strzałki z przerywaną linią.
Strzałki zaznaczają przepływ informacji pomiędzy pakietami;
 pakiety mogą brać udział w związkach dziedziczenia;
 pakiety mogą być opatrywane stereotypami i listami własności etykietowanych;
 diagramy pakietów są istotne przede wszystkim dla dużych projektów, składających się z
wielu jednostek funkcjonalnych (ze złożonymi zależnościami pomiędzy tymi jednostkami) oraz
tworzonych przez grupę współpracujących osób;
Diagram pakietów - notacja
Klient
 każdy pakiet musi mieć nazwę, wyróżniającą go spośród pozostałych.
Jeśli jest poprzedzona nazwą pakietu otaczającego ten pakiet, to jest to
‘nazwa ścieżkowa’, wpp ‘nazwa prosta’;
 widoczność składników pakietu:
 byt będący własnością danego pakietu jest publiczny, czyli dostępny dla zawartości
dowolnego pakietu importującego ten pakiet (ozn. ‘+’);
 byt chroniony może być widziany jedynie przez potomków (ozn. ‘-’);
 byt prywatny nie może być w ogóle widziany na zewnątrz pakietu, w którym jest
zadeklarowany (ozn. ‘#’);
Diagram pakietów - notacja
 wszystkie mechanizmy rozszerzenia (metki, stereotypy) dotyczą również pakietów. Pięć
zdefiniowanych, standardowych stereotypów pakietów:
 facade – zawiera wyłącznie odwołania do elementów zdefiniowanych w innych
pakietach;
 framework – określa pakiet składający się głównie ze wzorców;
 strub – określa pakiet będący pełnomocnikiem publicznej zawartości innego pakietu;
 subsystem – określa pakiet reprezentujący niezależną część całego modelowanego
systemu;
 system – określa pakiet reprezentujący cały modelowany system;

są zdefiniowane dwa rodzaje związków między pakietami:
 uogólnienia – służą do budowania rodzin pakietów;
 zależności ‘import’ i ‘access’ – używane do importowania do jednego pakietu bytów
eksportowanych z innego pakietu;
Literatura oraz źródła diagramów
 G.Booch, J.Rumbaugh, I.Jacobson – „UML przewodnik użytkownika”;
 M. Fowler, K.Scott – „UML w kropelce”;
 E. Stemposz – wykłady z sieci;
 strony WWW.