Глухова_Полная лекция

Диаграмма вариантов использования
Лекция 1

План лекции
Назначение диаграммы вариантов использования
Компоненты диаграммы вариантов использования
Примеры
?

Диаграмма вариантов использования (ДВИ)…
= Диаграмма прецедентов;
Описывает функциональное назначение системы, т.е. то, что система будет делать в процессе своего функционирования;
Является исходной концептуальной моделью системы в процессе ее проектирования и разработки.

Кому и в каких случаях нужны сценарии
— Разработчикам. Очень удобно, когда ветвистое требование описано при помощи основного и альтернативного потока событий.
— Заказчикам. Описано человеческим языком, заказчик своевременно может подтвердить, что это именно то, чего он ждет, или поправить.
— Тестировщику. Почти готовый тест-кейс
— Всей проектной команде. Если сценарий нужно согласовать, а на каждом совещании пара-тройка альтернативных вариантов сценария звучит иначе, поможет строго описанный поток событий.

Суть диаграммы прецедентов
Проектируемая система представляется в виде множества сущностей или актеров (действующих лиц), взаимодействующих с системой с помощью так называемых вариантов использования (прецедентов).
Таким образом,
Основными компонентами ДВИ являются:
актеры
прецеденты
отношения

Вариант использования
= Прецедент =use case;
Определяет последовательность действий, которая должна быть выполнена проектируемой системой при взаимодействии ее с соответствующим актером.
Имя ВИ начинается с большой буквы и обозначается оборотом глагола или существительного, обозначающего действие

Актер
= Actor = действующее лицо
Представляет собой внешнюю по отношению к моделируемой системе сущность
Взаимодействует с системой и использует ее функциональные возможности для достижения определенных целей и решения частных задач.
Может рассматриваться как некая роль относительно конкретного варианта использования.

Актер
Стандартное графическое изображение актера:
Актер всегда находится вне системы, его внутренняя структура никак не воспринимается.
Примеры актеров: клиент банка, банковский служащий, продавец, сотовый телефон.

Отношения
Один актер может взаимодействовать с несколькими вариантами использования и наоборот.
2 варианта использования, определенные для одной и той же сущности, не могут взаимодействовать друг с другом, т.к. любой из них самостоятельно описывает законченный вариант использования этой сущности.

Виды отношений
1) ассоциативное отношение (отношение ассоциации, association relationship)
2) отношение расширения (extend relationship)
3) отношение обобщения (generalization relationship)
4) отношение включения (include relationship)

Отношение ассоциации
Отношение между вариантом использования и актером, отражающее связь между ними.
Оно устанавливает, какую конкретную роль играет актер при взаимодействии с экземпляром варианта использования.
Обозначение: в виде прямой линии. Могут быть дополнительные обозначения (кратность связи, направление связи, наименование связи)

Отношение расширения
Определяет взаимосвязь базового варианта использования с некоторым другим вариантом использования, функциональное поведение которого задействуется базовым не всегда, а только при выполнении некоторых дополнительных условий.
Стрелка указывает на базовый вариант использования!

Отношение включения
Указывает, что некоторое заданное поведение для одного варианта использования включается в качестве составного компонента в последовательность поведения другого варианта использования.

Отношение обобщения
Служит для указания того факта, что некоторый вариант использования А может быть обобщен до варианта использования Б (или актер А может быть обобщен до актера Б).
Стрелка указывает в сторону родительского ВИ (актера)

Примеры
ДВИ процесса оформления заказа на покупку товара

Примеры
Диаграмма прецедентов для процесса постройки дома

Примечание как элемент ДВИ
Примечание (Note) в языке UML предназначено для включения в модель произвольной текстовой информации, имеющей непосредственное отношение к контексту разрабатываемого проекта.
Примечание может относиться к любому элементу диаграммы.

Пример 1. Разблокировать учетную запись пользователя (простой короткий пример, без альтернативного потока событий):

Пример 2. Авторизация пользователя:

Диаграмма классов
Лекция 2

Что такое диаграмма классов
Компоненты диаграммы классов и их назначение
Пример диаграммы классов
Расширение языка UML для построения моделей программного обеспечения и бизнес-систем
План лекции
?

Диаграмма классов
Является центральным звеном объектно-ориентированного подхода
Содержит информацию об объектах системы и статических связях между объектами
Отражает декларативные знания о предметной области
Оперирует понятиями класса, объекта, отношения, пакета

Класс
Класс – это множество объектов, которые обладают одинаковой структурой, поведением и отношениями с объектами из других классов.
Простейший вид класса состоит только из секции имени
Класс с указанием атрибутов (переменных)
Полное описание класса, состоящее из 3 разделов (секций) – секции имени, секции атрибутов, секции операций

Класс
Имя класса должно быть уникально
Имя класса должно начинаться с заглавной буквы.
Класс может не иметь экземпляров или объектов. В этом случае он называется абстрактным классом, а для обозначения его имени используется курсив

Атрибуты класса
Атрибут = свойство, которое является общим для всех объектов данного класса
Общий формат записи атрибутов:
<квантор видимости> <имя атрибута> [кратность]: <тип атрибута> = <исходное значение> {строка-свойство}

Атрибуты класса.
Квантор видимости
Квантор видимости может принимать одно из следующих значений: +, #, - , ~.
«+» - атрибут с областью видимости типа общедоступный (public).
«#» - атрибут с областью видимости типа защищенный (protected).
«-» - атрибут с областью видимости типа закрытый (private).
«~» - атрибут с областью видимости типа пакетный (package).

Атрибуты класса.
Имя атрибута
Представлено в виде уникальной строки текста
Имя атрибута является единственным обязательным элементом в синтаксическом обозначении атрибута
Должно начинаться со строчной буквы
По практическим соображениям записывается без пробелов

Атрибуты класса.
Кратность атрибута
Кратность атрибута характеризует общее количество конкретных атрибутов данного типа, входящих в состав отдельного класса.
Формат: [нижняя граница . . верхняя граница]
Примеры: [0..1], [0..*], [1..3,5..7]

Атрибуты класса. Тип атрибута
Выражение, определяемое некоторым типом данных (например, в зависимости от языка программирования)
В простейшем случае – осмысленная строка текста.
Пример:
цвет: Color
имяСотрудника[1..2]: String;
видимость: Boolean

Атрибуты класса.
Исходное значение
Служит для задания некоторого начального значения в момент создания отдельного экземпляра класса
Пример:
цвет: Color = (255, 0, 0)
имяСотрудника[1..2]: String = ‘Иван Иванов’;
видимость: Boolean = истина

Атрибуты класса.
Строка-свойство
Служит для указания дополнительных свойств атрибута, которые могут характеризовать особенности изменения значений атрибута в ходе выполнения соответствующей программы.
Это значение принимается за исходное значение атрибута, которое не может быть изменено в дальнейшем.
Пример:
заработнаяПлата: Currency = $500 {frozen}

Операции класса
Представляют собой некоторый сервис, который предоставляет каждый экземпляр класса или объект по требованию своих клиентов.
Правила записи операций:
<квантор видимости> <имя операции> (список параметров): <выражение типа возвращаемого значения> {строка-свойство}

Операции класса.
Список параметров
Список параметров является перечнем разделенных запятой формальных параметров, каждый из которых, в свою очередь, может быть представлен в следующем виде:
<вид параметра> <имя параметра> : <выражение типа> = <значение параметра по умолчанию>

Операции класса.
Строка-свойство
Строка-свойство служит для указания значений свойств, которые могут быть применены к данной операции.
Например, для указания последовательности действий будет использована строка-свойство вида:
{concurrency = имя} ,
где имя может принимать одно из следующих значений:
sequential (последовательная),
concurrent (параллельная),
guarded (охраняемая)

Операции класса. Примеры
+нарисовать (форма : Многоугольник = прямоугольник, цветЗаливки : Color = (0, 0, 255));
-изменитьСчетКлиента (номерСчета : Integer) : Currency;
#выдатьСообщение() : (‘Ошибка деления на ноль’).

Отношения между классами
Базовыми отношениями на диаграмме классов являются:
отношения ассоциации (association);
отношения обобщения (generalization);
отношения агрегации (aggregation);
отношения композиции (composition);
отношения зависимости (dependency);
отношения реализации (realization).

Отношение ассоциации
Отношение ассоциации свидетельствует о наличии произвольного отношения между классами.
На диаграммах ассоциация обозначается сплошной линией.
Кратность и направление ассоциации
Имя ассоциации

Ассоциация - самый слабый вид связи.
Обычно ассоциация возникает, когда один класс вызывает метод другого или если при вызове метода в качестве аргумента передаётся объект другого класса.
Для примера напишем простой класс:
class MonstAr
{
private:
attack(int damage) // damage - урон
{}
};

Отношение обобщения
Является отношением классификации между более общим элементом (родителем или предком) и более частным или специальным элементом (дочерним или потомком)
При обобщении рисуется сплошная линия. Стрелочка - пустой треугольник.

MonstAr
{
private:
attack(int damage) // damage - урон
{}
};
BigMonstAr : public MonstAr // большой
{
// определение класса
};
SmallMonstAr : public MonstAr // маленький {
// определение класса
};

Отношение агрегации
Смысл: один из классов представляет собой некоторую сущность, которая включает в себя в качестве составных частей другие сущности.
Применяется для представления системных взаимосвязей типа «часть-целое».
На диаграммах агрегация показывается незакрашенным ромбом.

Итак, в UML агрегация отражает связь классов, когда объект одного класса является атрибутом другого. Пример:
class MonstAr
{
public:
int a;
};

Отношение композиции
Является частным случаем отношения агрегации.
Части не могут выступать в отрыве от целого, т.е. с уничтожением целого уничтожаются составные части.

class Claws; // claws - когти
class MonstAr
{
public:
Claws MonstArClaws;
};

Отношение зависимости
Используется в такой ситуации, когда некоторое изменение одного элемента модели может потребовать изменения другого элемента.
Источник зависимости
Клиент зависимости

Также возникает, когда один класс вызывает метод другого или если при вызове метода в качестве аргумента передаётся объект другого класса, влияющего на объект первого класса.

Отношение реализации
Отношение реализации свидетельствует о реализации классом некоторого интерфейса.
На диаграмме реализация показывается пунктирной линией и незакрашенной стрелочкой

Пакеты
служат для группировки элементов модели
Любой пакет владеет своими элементами
любой элемент может принадлежать только одному пакету

Пример диаграммы классов
На диаграмме классов основным классом является класс TemperatureMeasure, который и является измерителем температуры. В качестве измеренного значения формируется среднее арифметическое всех измерений - сумма всех измерений, деленная на их количество.
Для получения измерений и их суммирования используется класс Sensor (в качестве датчика температуры). В консольной задаче сами измерения передаются в этот класс для суммирования. Класс состоит в отношении агрегации с основным классом TemperatureMeasure: мы сначала создаем объект класса Sensor, а потом передаем его в качестве параметра конструктора классу TemperatureMeasure, чтобы использовать его в качестве части класса.
Количество измерений формируется классом MeasureCount, который содержит статическое свойство total для подсчета общего измерений, а также свойство count для подсчета количества измерителей конкретного объекта TemperatureMeasure. Класс MeasureCount находится в отношении композиции с классом TemperatureMeasure: объект MeasureCount создается непосредственно при создании объекта TemperatureMeasure (в его конструкторе).
Класс ITemperatureMeasure представляет собой интерфейс класса TemperatureMeasure и является своего рода поставщиком в отношении реализации.
Наконец, класс ShowTemperature находится в отношении зависимости с классом TemperatureMeasure, поскольку реализация единственного метода Show класса ShowTemperature зависит от структуры класса TemperatureMeasure.

Расширения языка UML
Расширения языка UML
Профиль для процесса разработки ПО
(The UML Profile for Software Development)
Профиль для бизнес-моделирования (The UML Profile for Business Modeling)

Профиль для процесса разработки ПО
Управляющий класс (control) – отвечает за координацию действий других классов.

Профиль для процесса разработки ПО
Класс-сущность (entity) содержит информацию, которая должна храниться постоянно и не уничтожаться с уничтожением объектов данного класса или прекращением работы моделируемой системы.

Профиль для процесса разработки ПО
Граничный класс (boundary) – располагается на границе системы с внешней средой, но является составной частью системы.

Интерфейс (interface)
в контексте языка UML является специальным случаем класса, у которого имеются только операции и отсутствуют атрибуты.

Диаграммы взаимодействия
Лекция 3

Что такое диаграммы взаимодействия?
Виды диаграмм взаимодействия
Основные компоненты (для каждого вида диаграмм)
Примеры
Общее и различное между видами диаграмм взаимодействия
План лекции
?

Что такое диаграммы взаимодействия?
Диаграмма классов представляет собой логическую модель статического представления моделируемой системы
Однако элементы системы всегда взаимодействуют между собой
В языке UML это взаимодействие элементов рассматривается в информационном аспекте, т.е. объекты обмениваются некоторой информацией.
=> Диаграммы взаимодействий являются моделями, описывающими поведение взаимодействующих групп объектов.

Виды диаграмм взаимодействия
Существуют 2 вида диаграмм взаимодействий:
1) диаграммы последовательности действий – sequence diagram;
2) диаграммы кооперации (кооперативные диаграммы) – collaboration diagram

Диаграммы последовательности действий
Диаграммы последовательности действий отображают взаимодействие объектов, упорядоченное по времени.
Основными компонентами диаграмм последовательности действий являются:
- Объекты;
- Линия жизни;
- Сообщения.

Объекты
Объект – экземпляр класса.
объектА: КлассВ
: КлассС
объектD
Объект-сирота

Графические элементы диаграммы последовательности

Линия жизни и фокус управления
Объект С инициирует создание анонимного объекта из класса D

Сообщение
Представляет собой законченный фрагмент информации, который отправляется одним объектом другому;
Прием сообщения инициирует выполнение определенных действий;
разновидности сообщений:

Сообщение
Сообщение, отправленное самому себе – рефлексивное (саморегулирование).

Ветвление потока

Пример диаграммы последовательности

Диаграмма кооперации
Поведение системы описывается на уровне отдельных объектов, которые обмениваются между собой сообщениями, чтобы достичь определенной цели или реализовать некоторый вариант использования.
Кооперация. (collaboration) - служит для обозначения множества взаимодействующих с определенной целью объектов в общем контексте моделируемой системы.

Основные компоненты
Основные компоненты диаграммы кооперации:
- объекты;
- связи;
- сообщения.

Объекты
Объект является отдельным экземпляром класса, который создается на этапе реализации модели (выполнения программы)
Виды объектов
Мультиобъект
Составной объект
Пассивный объект
Активный объект

Мультиобъект
Представляет собой множество объектов, которые могут быть образованы на основе класса.

Активный объект
Активный объект имеет свой собственный поток управления и может инициировать деятельность по управлению другими объектами.
В контексте языка UML объекты делятся на активные и пассивные.

Составной объект
Предназначен для представления объекта, имеющего сложную структуру и внутренние потоки управления.

Сообщение
В общем смысле под сообщением понимается законченный фрагмент информации, посылаемый одним объектом другому.

Пример
диаграммы
кооперации

Основное отличие между диаграммой последовательности и кооперации
На диаграмме кооперации изображаются только такие отношения между объектами, которые играют роль информационных каналов при взаимодействии.
На диаграмме кооперации не указывается время в виде дополнительного измерения.
Таким образом, в диаграмме последовательности делается акцент на временной аспект, в диаграмме кооперации – на статическое взаимодействие объектов системы.

Диаграммы состояний, деятельности,
компонентов, развертывания
Лекция 4

План лекции
Назначение диаграммы состояний,
Назначение диаграммы деятельности
Назначение диаграммы компонентов
Назначение диаграммы развертывания
?

Диаграмма состояний

Основные вопросы
Сущность и назначение диаграммы состояний
Основные компоненты
Пример

Назначение диаграммы состояний
Диаграммы UML, отражающие поведение элементов модели
Диаграмма последовательности
(временной аспект)
Диаграмма кооперации (информационное взаимодействие)
Диаграмма состояний. Описывает все возможные состояния, в которых может находиться объект, а также процесс смены состояний в результате наступления некоторого события
Диаграмма деятельности

Основные компоненты диаграммы состояний
Основные компоненты диаграммы состояний:
- состояния;
- переходы.

Состояние
Ожидает
Имя состояния – законченное предложение, начинается с заглавной буквы
В качестве имени состояния используют глагол (звенит) или причастие (занят)
Секция имени
Список внутренних действий

Список внутренних действий
Формат:
<метка действия ‘/’ выражение действия>
Возможные метки:
entry;
exit;
do.

Начальное и конечное состояние
Особые состояния
на диаграмме состояний
Начальное состояние
Конечное состояние
Начальное состояние указывается обязательно и оно должно быть одно. Конечных состояний может или не быть, или может быть несколько.

Переход
Переход – отношение между двумя последовательными состояниями, которое указывает на факт смены одного состояния другим.
Синтаксическая метка перехода состоит из трех частей, каждая из которых является необязательной:
<событие> [<условие>] / <действие>

Пример диаграммы состояний

Эквивалентные переходы

Диаграмма деятельности

Основные вопросы
Определение и назначение диаграммы деятельности
Понятие действия
Основные компоненты диаграммы деятельности
Пример

Диаграмма деятельности
Отражает динамику системы и представляет собой схемы потоков управления в системе от действия к действию, а также параллельные действия и альтернативные потоки .
В контексте языка UML деятельность представляет собой некоторую совокупность отдельных вычислений, выполняемых автоматом.

Компоненты диаграммы деятельности
Основные элементы диаграмм деятельности:
- деятельность (действие)
- переход
- элемент выбора
- линия синхронизации (линейка синхронизации).

Действие (деятельность)
Действие - исполнение определенного поведения в потоке управления системой
Имя может быть записано на естественном языке
… или на языке программирования

Элемент выбора
Элементы выбора позволяют задавать альтернативные пути потока управления.
Условие – логическое выражение, которое может принимать значение true или false
Условие 1
Условие 2

Пример ветвления переходов

Линии синхронизации
Линии перехода могут иметь несколько входящих линий и 1 исходящую, либо 1 вход и несколько выходов.

Дорожки (Swimlane)
Группа действий между дорожками выполняется
соответствующим подразделением

Пример диаграммы деятельности

Пример диаграммы деятельности

Пример диаграммы деятельности

Диаграммы реализации

Основные вопросы
Виды и назначение диаграмм реализации
Основные компоненты
Примеры

Виды диаграмм реализации
Диаграммы реализации
Диаграммы компонентов
Диаграммы развертывания

Диаграмма компонентов
Диаграмма компонентов разрабатывается для следующих целей:
визуализация общей организации структуры исходного кода программы;
спецификация исполнимого варианта программной системы;
представление концептуальной и физической схем баз данных.

Компонент
Служит для обозначения элементов физического представления модели и может реализовывать некий набор интерфейсов.

Пример диаграммы компонентов

Пример диаграммы
компонентов

Диаграмма размещения
Диаграмма размещения = диаграмма развертывания = диаграмма внедрения
Цели построения диаграммы развертывания:
указать размещение исполнимых компонентов программной системы по отдельным физическим узлам;
показать физические связи между всеми узлами реализации системы на этапе ее исполнения;
выявить узкие места системы и реконфигурировать ее топологию для достижения наилучшей производительности.

Диаграмма размещения
Узел представляет собой некоторый физически существующий элемент системы, обладающий некоторым вычислительным ресурсом.
Диаграмма размещения показывает наличие физических соединений – маршрутов передачи информации между аппаратными устройствами, задействованными в реализации системы.

Пример диаграммы развертывания