Место моделирования в проектировании больших программных систем. Моделируемые аспекты программных систем

1. Сущности.

2. Связи.

3. Диаграммы.

Сущности – это абстракции, которые являются основными элементами модели, связи соединяют их между собой, а диаграммы группируют представляющие интерес наборы сущностей.

 

 

9. Язык UML. Типы сущностей.

Сущности:

1. Структурные

• Класс - описание совокупности объектов с общими атрибутами, отношениями и семантикой. Имя класса - обязательный элемент.
• Интерфейс - совокупность операций (только их сигнатуры), которые определяют набор действий (услуг класса).
• Кооперация - определяет взаимодействие и является совокупностью других элементов и ролей, которые производят коллективное действие.
• Прецедент - описание последовательности действий системы, приводящих к наблюдаемому результату в интересах определённого актёра.
• Актёр - любая внешняя по отношению к системе сущность.
• Активный класс - класс, объекты которого имеют один или несколько процессов, инициирующих управляющие воздействия (ограничивается жирной линией).
• Компонент - физическая заменяемая часть системы, обеспечивающая реализацию набора интерфейсов.
• Узел - элемент реальной физической системы, как правило, вычислительный ресурс.

Все структурные сущности могут иметь разновидности.

2. Поведенческие

Описывают поведение модели во времени  и пространстве.

• Взаимодействие - поведение, связанное с обменом сообщением.
• Автомат - алгоритм поведения, выраженный в последовательности состояний.

3. Группирующие

• Пакет - универсальный механизм организации элементов в группы. В пакет можно поместить структурные и поведенческие сущности, а также другие группирующие сущности. В отличие от компонента, существующего во время работы, пакет носит чисто концептуальный характер для этапа разработки. Это блоки, на которые можно разложить модель.

4. Аннотационные

• Комментарии - пояснительные части моделей.

 

 

10. Язык UML. Типы отношений.

Отношения:

• Зависимость - семантическое отношение между двумя сущностями.

• Ассоциация - структурное отношение.

• Обобщение - отношение наследования, соотношение с более общим  вариантом.

• Реализация - отношение реализации, например, интерфейса или прецедентов  и их коопераций.

 

 

11. Язык UML. Диаграмма прецедентов (использования). Вид диаграммы. Назначение диаграммы.

Диаграмма прецедентов отражает функциональное назначение системы. Является концептуальной моделью системы. Она же диаграмма использования. Формализация требований заказчика к системе.

Применение:

• моделирование контекста системы;
• охватывает внешнее окружение системы, с которой она взаимодействует;
• вводит стереотипы их поведения, связи с системой;
• моделирует требования к системе;
• устанавливает внешние связи;
• определяет поведение системы;
• определяет функциональные требования к системе.

Актёры – действующие лица, любая внешняя по отношению к системе сущность, которая взаимодействует с системой.

Прецеденты – варианты использования.

На диаграмме могут быть показаны интерфейсы. Подробно они никогда  не расписываются, реализация не показывается, потому что диаграмма нужна только для понимания функционирования системы в целом.

Взаимодействия между прецедентами и актёрами:

• ассоциация;
• расширение;
• обобщение;

• включение.

 

12. Язык UML. Диаграмма классов. Вид диаграммы. Назначение диаграммы.

Диаграммы классов – статическая  структура модели системы в терминологии классов. Включает классы, интерфейсы, объекты и кооперации, а также  их отношения. Не указываются временные  аспекты функционирования системы.

Применение:

• моделирования словаря системы – предполагает принятие решения о том, какие абстракции являются частью системы, а какие - нет
• моделирования простых коопераций – сообществ классов, интерфейсов и других элементов, работающих совместно для обеспечения некоторого кооперативного поведения, более значимого, чем сумма составляющих его элементов
• визуализировать и специфицировать классы и отношения между ними
• моделирование логической схемы базы данных

Структура класса:

• имя класса (уникальное);
• атрибуты;
• операции (методы);
• интерфейсы.

Отношения:

• ассоциация;
• агрегация;
• обобщение.

 

13. Язык UML. Диаграмма объектов. Вид диаграммы. Назначение диаграммы.

Диаграммы объектов (Object diagram) – представляет объекты и отношения между ними. Является «фотографией» сущностей, показанных на диаграмме классов.

На диаграмме объектов отображаются экземпляры классов (объекты) системы  с указанием текущих значений их атрибутов и связей между объектами. Диаграммы объектов удобны для показа примеров связанных друг с другом объектов. Во многих ситуациях точную структуру можно определить с помощью диаграммы классов, но при этом структура остается трудной для понимания. В таких случаях пара примеров диаграммы объектов может прояснить ситуацию.

 

14. Язык UML. Диаграммы взаимодействий. Диаграмма последовательностей. Вид диаграммы. Назначение диаграммы.

Диаграммы взаимодействия – отражают динамическое поведение системы. Реализуются  в двух изоморфных диаграммах: последовательностей  и кооперации 

Диаграмма последовательностей – диаграмма взаимодействий, акцентирующая внимание на временной упорядоченности сообщений. При этом внимание акцентируется на передаче сообщений во времени, что бывает особенно полезно для визуализации динамического поведения в контексте прецедентов. Простые итерации и ветвления на диаграммах последовательностей отображать удобнее, чем на диаграммах кооперации.

• Отображаются только те объекты, которые участвуют во временном взаимодействии
• Каждый объект имеет линию жизни
• На линии жизни отражается фокус управления, когда данный объект является активным
• Объекты обмениваются между собой сообщениями
• Объекты должны быть соотнесены классам

 

15. Язык UML. Диаграммы взаимодействий. Диаграмма коопераций. Вид диаграммы. Назначение диаграммы.

Диаграммы взаимодействия – отражают динамическое поведение системы. Реализуются в двух изоморфных диаграммах: последовательностей и кооперации 

Диаграмма кооперации – диаграмма взаимодействий, основное внимание в которой уделяется структурной организации объектов, принимающих и отправляющих сообщения. Основное внимание при этом уделяется моделированию структурных отношений между взаимодействующими экземплярами, вдоль которых передаются сообщения. Для визуализации сложных итераций, ветвлений и параллельных потоков управления диаграммы кооперации подходят лучше, чем диаграммы последовательностей.

• Моделируется структурная организация взаимодействующих объектов
• Основное – потоки сообщений между объектами
• Последовательность сообщений задается номером сообщения
• Сообщения передаются по связям между объектами

 

16. Язык UML. Диаграмма состояний. Вид диаграммы. Назначение диаграммы.

Диаграмма состояний – моделирует динамическое поведение сущностей  в виде автоматных схем. Описывают  возможные последовательности состояний  и переходов.

Диаграмма состояний показывает автомат, фокусируя внимание на потоке управления от состояния к состоянию.

• Автомат – описание последовательности состояний, через которые проходит объект на протяжении своего жизненного цикла, реагируя на события, в том числе описание реакций на эти события.
• Состояние - это ситуация в жизни объекта, протяжении которой он удовлетворяет некоторому условию, осуществляет определенную деятельность или ожидает какого-то события. Состояние может содержать список внутренних действий: <метка> / <выражение действия> Начальное (конечное) состояние не содержит внутренних действий. В этом состоянии находится объект в начальный (конечный) момент времени.
• Событие - это спецификация существенного факта, который происходит во времени и пространстве. В контексте автоматов событие - это стимул, вызывающий срабатывание перехода.
• Переход - это отношение между двумя состояниями показывающее, что объект, находящийся в первом состоянии, должен выполнять некоторые действия и перейти во второе состояние как только произойдет определенное событие и будут выполнены заданные условия.
• Деятельность - это продолжающееся неатомарное вычисление внутри автомата.
• Действие - это атомарное вычисление, которое приводит к смене состояния или возврату значения

 

17. Язык UML. Диаграмма деятельности. Вид диаграммы. Назначение диаграммы.

Диаграмма деятельности – динамическая модель системы. Описывает процесс  выполнения операций (описание алгоритма).

• Моделирует динамическое поведение системы
• Показывает поток переходов от одной деятельности к другой
• Используется для любых видов абстракций

Диаграмма деятельности — диаграмма, на которой показано разложение некоторой  деятельности на её составные части. Под деятельностью понимается спецификация исполняемого поведения в виде координированного последовательного и параллельного выполнения подчинённых элементов — вложенных видов деятельности и отдельных действий, соединённых между собой потоками, которые идут от выходов одного узла к входам другого.

Диаграммы деятельности используются при моделировании бизнес-процессов, технологических процессов, последовательных и параллельных вычислений.

 

18. Язык UML. Диаграмма компонентов. Вид диаграммы. Назначение диаграммы.

Диаграмма компонентов – описание организации компонентов и зависимостей между ними. Статическое описание системы. Представляет физическое представление системы.

Компонент – это физическая заменяемая часть системы, совместимая с одним набором интерфейсов. Компонент изображается в виде прямоугольника с вкладками.

• классы представляют собой логические абстракции, а компоненты - физические сущности. Таким образом, компоненты могут размещаться в узлах, a классы нет
• компоненты представляют собой физическую упаковку логических сущностей и, следовательно, находятся на другом уровне абстракции
• классы могут обладать атрибутами и операциями. Компоненты обладают только операциями, доступными через их интерфейсы

Интерфейс – это набор операций, которые описывают услуги, доставляемые классом или компонентом.

Стандартные стереотипы компонентов:

• executable (исполнимый) – определяеткомпонент, который может использоваться в узле
• library (библиотека) – определяет статическую или динамическую проектную библиотеку
• table (таблица) – определяет компонент, представляющий таблицу базы данных
• file (файл) – определяет компонент, представляющий документ, который содержит исходный текст или данные
• document (документ) – определяет компонент, представляющий документ

 

19. Язык UML. Диаграмма развертывания. Вид диаграммы. Назначение диаграммы.

Диаграмма развертывания (Deployment diagram) – представляет конфигурацию обрабатывающих узлов системы и размещенных в них компонентов. Статическое описание системы.

Узел – это физический элемент, который существует во время выполнения и представляет вычислительный ресурс, обычно обладающий как минимум некоторым объемом памяти, а зачастую также и процессором.

В UML диаграммы развертывания используются для визуализации статических аспектов физических узлов и их взаимосвязей, а также для описания их деталей, которые имеют отношения к конструированию систем.

 

20. Язык UML. Понятие прямого и обратного проектирования.

Проектирование с использованием UML может быть:

• прямое – из модели UML можно получить готовый код описания проекта: все классы и объявления переменных и методов;
• обратное – из кода можно получить диаграмму классов.