Проектирование программного обеспечения. Моделирование потоков данных. Методологии UML

UML предназначен для моделирования. Сами авторы UML определяют свое детище следующим образом.

Язык UML ‒ это графический язык моделирования общего назначения, предназначенный для спецификации, визуализации, проектирования и документирования всех артефактов, создаваемых при разработке программных систем.

Мы полностью согласны с этим определением, и не только одобряем выбор ключевых слов, но придаем большое значение порядку, в котором они перечислены.

1.2.1. Спецификация

В типичных случаях в процессе разработки приложений участвуют по меньше мере два действующих лица: заказчик (конкретный человек или группа лиц, или организация) и разработчик (это может быть программист-одиночка, временная команда проекта или целая организация, специализирующаяся на разработке программного обеспечения). Из-за того, что действующих лиц двое, очень многое зависит от степени их взаимопонимания.

Одним из ключевых этапов разработки приложения является определение того, каким требованиям должно удовлетворять разрабатываемое приложение. В результате этого этапа появляется формальный или неформальный документ (артефакт), который называют по-разному, имея в виду примерно одно и то же: постановка задачи, требования, техническое задание, внешние спецификации и др.

Аналогичные по назначению, но, может быть, отличные по форме и содержанию артефакты появляются и на других этапах разработки, особенно если в разработку включено много действующих лиц. Для них также используются различные названия: функциональные спецификации, архитектура приложения и др. Мы будем все такие артефакты называть спецификациями.

Спецификация ‒ это декларативное описание того, как нечто устроено или работает.

Необходимо принимать во внимание три толкования спецификаций.

  • То, которое имеет в виду действующее лицо, являющееся источником спецификации (например, заказчик).
  • То, которое имеет в виду действующее лицо, являющееся потребителем спецификации (например, разработчик).
  • То, которое объективно обусловлено природой специфицируемого объекта.

Эти три трактовки спецификаций могут не совпадать, и, к сожалению, как показывает практика, сплошь и рядом не совпадают, причем значительно. Заказчик может не осознавать своих объективных потребностей, или неверно их интерпретировать, или заблуждаться относительно природы своих затруднений, пытаясь с помощью заказного офисного приложения лечить симптомы, а не причину болезни своего бизнеса. Разработчик может не разбираться в предметной области заказчика и интерпретировать формулировки спецификаций совершенно превратным образом. Если же в формулировке спецификаций участвует разработчик, то злоупотребление технической терминологией может совершенно дезориентировать заказчика.

Основное назначение UML ‒ предоставить, с одной стороны, достаточно формальное , с другой стороны, достаточно удобное , и, с третьей стороны, достаточно универсальное средство , позволяющее до некоторой степени снизить риск расхождений в толковании спецификаций.

1.2.2. Визуализация

Известная поговорка гласит, что лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать. Мы добавим: тем паче тысячу раз прочитать пересказ. Особенности человеческого восприятия таковы, что текст с картинками воспринимается легче, чем голый текст. А картинки с текстом (это называется "комиксы") ‒ еще легче. Модели UML допускают представление в форме картинок, причем эти картинки наглядны, интуитивно понятны, практически однозначно интерпретируются и легко составляются. Фактически, развитие и детализация этого тезиса составляет большую часть содержания остальной части книги. Мы не будем забегать вперед, и просто приведем пример без всяких объяснений.

Разве что-нибудь непонятно?

Таким образом, второе по важности назначение UML состоит в том, чтобы служить адекватным средством коммуникации между людьми. Разумеется, наглядность визуализации моделей UML имеет значение, только если они должны составляться или восприниматься человеком ‒ это назначение UML не имеет отношения к компьютерам.

Графическое представление модели UML не тождественно самой модели. Это важное обстоятельство часто упускается из виду при первом знакомстве с UML.

1.2.3. Проектирование

В оригинале данное назначение UML определено с помощью слова construct, которое мы передаем осторожным термином "проектирование". Речь идет о том, что UML предназначен не только для описания абстрактных моделей приложений, но и для непосредственного манипулирования артефактами, входящими в состав этих приложений, в том числе такими, как программный код. Другими словами, одним из назначений UML является, например, создание таких моделей, для которых возможна автоматическая генерация программного кода (или фрагментов кода) соответствующих приложений. Более того, природа моделей UML такова, что возможен и обратный процесс: автоматическое построение модели по коду готового приложения.

По-английски автоматическое построение модели по коду готового приложения называется reverse engineering и обычно переводится на русский как "обратное проектирование". Нам этот перевод категорически не нравится: какое же это проектирование и почему оно обратное? Есть неплохой альтернативный вариант: "инженерный анализ программ", но он не получил пока распространения.

Сказанное в предыдущем абзаце требует оговорок "до некоторой степени", "в известной мере" буквально после каждого утверждения. Самое досадное, что в данный момент точно указать "степень" и "меру" не представляется возможным. Причина не в том, что никто не удосужился этим заняться, а в том, что это очень трудная задача, но не безнадежная. Инструменты, поддерживающие UML, все время совершенствуются, так что в перспективе третье предназначение UML может выйти и на первое место.

Некоторым уставшим от бесконечной отладки разработчикам может показаться, что стоит изучить UML, и все проблемы программирования будут решены. К сожалению, это не так.

1.2.4. Документирование

Модели UML являются артефактами, которые можно хранить и использовать как в форме электронных документов, так и в виде твердой копии. В последних версиях UML с целью достижения более полного соответствия этому назначению сделано довольно много. В частности, специфицировано представление моделей UML в форме документов в формате XMI, что обеспечивает практическую интероперабельность при работе с моделями. Другими словами, модели UML не являются вещью в себе, которой можно только любоваться ‒ это документы, которые можно использовать самыми разными способами, начиная с печати картинок и заканчивая автоматической генерацией человекочитаемых текстовых описаний.

XMI (XML Metadata Interchange) ‒ внешний формат данных, основанный на языке XML (схема и набор правил использования тэгов), предназначенное для сериализации моделей и обмена ими.

Поясним последнюю фразу предыдущего абзаца. Стандарт требует, чтобы во внутреннем представлении модели для каждого элемента моделирования было отведено место, где можно хранить неформальное текстовое описание этого элемента. Большинство инструментов это требование выполняют: буквально для каждой линии или фигуры на диаграмме можно ввести текст, который поясняет смысл и назначение именно этой линии или фигуры. Более того, многие инструменты умеют из этих текстовых описаний собирать цельные, вполне осмысленные и хорошо отформатированные текстовые документы, которые можно использовать именно как привычные текстовые описания моделируемой системы. К сожалению, это замечательная возможность на практике используется меньше, чем она того заслуживает. Дело в том, что так же, как программисты не любят и ленятся писать осмысленные комментарии к программному коду, так и архитекторы не любят и ленятся писать текстовые пояснения к своим диаграммам.

1.2.5. Чем НЕ является UML

Не следует думать, что UML ‒ это панацея от всех детских ∇ болезней программирования. Для ясного понимания назначения и области применения UML полезно сопоставить UML с другими родственными явлениями.

∇ Информационным технологиям от силы полвека ‒ это еще младенческий возраст для новой области человеческой деятельности.

Во-первых, UML не является языком программирования (хотя генерация кода не возбраняется, см. параграф 1.2.3). Дело не в том, что UML язык графический, а подавляющее большинство практических языков программирования являются текстовыми языками. Гораздо важнее то, что для моделей UML не определена операционная семантика , то есть, не определен способ выполнения моделей на компьютере. Это сделано вполне сознательно, в противном случае UML оказался бы зависимым от некоторой модели вычислимости, уровень абстрактности его концепций пришлось бы существенно снизить, и он не отвечал бы своему основному назначению: служить средством спецификации приложений и других систем на любом уровне абстракции и в различных предметных областях.

Во-вторых, UML не является спецификацией инструмента (хотя инструменты подразумеваются и имеются, например, Magic Draw , Rational Rose Enterprise , Visual Paradigm , Enterprise Architect , и др.). Сам язык никоим образом не навязывает то, как его нужно поддерживать инструментальными средствами. Решение всех вопросов, связанных с реализацией UML на компьютере полностью отдано на откуп разработчикам инструментов.

В-третьих, UML не является моделью процесса разработки приложений (хотя модель процесса разработки необходима и имеется множество различных моделей, предложенных разными авторами). Конечно, у авторов UML есть собственная модель процесса ‒ Rational Unified Process (RUP), которую они не могли не иметь в голове, разрабатывая язык, но, тем не менее, ими сделано все для того, чтобы устранить прямое влияние RUP на UML и сделать UML пригодным для использования в любой модели процесса или даже без оной.

У авторов этой книги тоже есть собственное мнение о взаимосвязи UML с моделью процесса разработки программного обеспечения (см. раздел 5.2), которое не может не сказываться на описании прагматики языка, но везде, где такое влияние замечено, сделаны соответствующие оговорки.

1.2.6. Способы использования UML

Из сказанного выше видно, что UML предназначен для решения различных задач, соответственно он может быть использован и практически используется по-разному. Далее мы перечисляем различные способы использования UML.

Рисование картинок . Графические средства UML можно и нужно использовать безотносительно ко всему остальному. Даже рисование диаграмм карандашом на бумаге позволяет упорядочить мысли и зафиксировать для себя существенную информацию о моделируемом приложении или иной системе.

Обмен информацией . Сообщество людей, применяющих и понимающих UML, стремительно растет. Если вы будете использовать UML, то вас будут понимать другие, и вы будете понимать других "с полувзгляда".

Спецификация систем . Это важнейший способ использования UML. И хотя не во всех случаях UML оказывается абсолютно адекватным средством спецификации, мы надеемся, что по мере развития языка все меньше будет оставаться таких исключений, где UML неприменим.

Повторное использование архитектурных решений . Повторное использование ранее разработанных решений ‒ ключ к повышению эффективности. Наше мнение по этому поводу изложено в разделе 5.2 . К сожалению, модели UML пока что повторно используются в весьма ограниченных масштабах.

Вариант использования drawing ("Рисование диаграмм") подразумевает изображение диаграмм UML с целью обдумывания, обмена идеями между людьми, документирования и тому подобного. Значимым для пользователя User результатом в этом случае является само изображение диаграмм. Вообще говоря, в этом варианте использования языка поддерживающий инструмент не очень нужен. Иногда рисование диаграмм от руки фломастером с последующим фотографированием цифровым аппаратом может оказаться практичнее.

Вариант использования modeling ("Моделирование систем") подразумевает создание и изменение модели системы в терминах тех элементов моделирования, которые предусматриваются метамоделью UML. Значимым результатом в этом случае является машинно-читаемый артефакт с описанием модели. Мы будем для краткости называть такой артефакт просто моделью, деятельность по составлению модели называть моделированием, а субъекта моделирования называть архитектором Architect .

Вариант использования development ("Разработка приложений") подразумевает детальное моделирование, реализацию и тестирование приложения в терминах UML. Значимым для пользователя Developer результатом в этом случае является работающее приложение, которое может быть скомпилировано в язык, поддерживаемый конкретной системой программирования Programming System или сразу интерпретировано средой выполнения инструмента. Этот вариант использования наиболее сложен в реализации.

Современные инструменты поддерживают указанные варианты использования далеко не в равной степени. Все инструменты умеют (плохо или хорошо) визуализировать все типы диаграмм UML, некоторые инструменты позволяют построить модель, допускающую какое-то дальнейшее использование, но только немногие инструменты могут генерировать исполняемый код и то, отнюдь, не для всех диаграмм. Имеется множество практических и организационных причин, по которым указанные выше варианты использования неравноправны и в разной степени поддержаны в современных инструментах. Некоторые из этих причин мы рассматриваем в последующих главах.

Язык Unified Modelling Language (UML) можно считать результатом довольно длинной и еще не завершившейся эволюции методологий моделирования и дизайна.В 90-х годах наиболее популярными были три объектно-ориентированных подхода: OMT (автор Джеймс Рамбо), сильной стороной которого является анализ, а слабой - дизайн; OODA (автор Гради Буч) - сильная сторона этого языка - дизайн, а слабая - анализ; OOSE (автор Айвар Якобсон) - сильной стороной данного языка является анализ поведения (behavior analysis), однако в остальных областях он достаточно слаб.В результате соперничества этих методов авторы вышеперечисленных методологий создали унифицированный язык моделирования UML (рис. 1), который унаследовал присутствовавшие в других языках элементы. Далее приведена оригинальная терминология заимствованных/унаследованных элементов языка этой методологии - дело в том, что сейчас существует несколько вариантов переводов этих терминов на русский язык.Данная унификация преследовала три основные цели: моделирование системы, начиная с концепции и заканчивая исполняемым модулем, с применением объектно-ориентированных методик; разрешение проблем масштабирования в сложных системах; создание языка моделирования, используемого и человеком, и компьютером.Официальной датой начала работ по UML считают октябрь 1994 года, когда Рамбо перешел в компанию Rational (ныне Rational - одно из подразделений корпорации IBM). Последним стандартом этого языка является версия UML1.3, вышедшая в 1999 году.Средства UML-моделирования Является ли UML необходимым компонентом RUP? Да, безусловно. Но практика использования UML как средства описания процесса моделирования и разработки программного обеспечения не ограничивается RUP. Как и любой другой язык, UML - это всего только средство. В RUP предусмотрен ряд утилит, позволяющих довольно легко использовать UML, но их набор не ограничивается лишь продуктами IBM/Rational. Ниже приводится далеко не полный список некоторых продуктов, поддерживающих UML: Rational Rose (Rational Software, Windows 98/NT/2000/XP, Linux Red Hat 6.2, 7.0, Solaris 2.5.1, 2.6, 7, 8, HP-UX 10.20, 11.0, 11.i); Microsoft Visual Studio .NET Enterprise Architect, Microsoft Visio (Microsoft, платформы: Windows 8/NT/2000/XP/Server 2003); Describe Enterprise (Embarcadero technologies, платформы: Windows 98/NT/2000/XP); семейство продуктов Together (Borland, платформы: Windows 98/NT/2000/XP, Linux, Solaris);

Bold for Delphi (Borland, платформы: Windows 98/NT/2000/XP);

MagicDraw (Magic, Inc., платформы: Windows 98/Me/NT/2000/XP, Solaris, OS/2, Linux, HP-UX, AIX, Mac OS);

QuickUML (ExcelSoftware, платформы: Windows 98/NT/2000/XP) - неплохая утилита для начинающих.


Отметим также некоторые продукты OpenSourse, например ArgoUML, Novosoft UML Library.

Документ, который содержит списки продуктов, поддерживающих UML, компаний-производителей, платформ, а также информацию о примерных ценах продуктов, можно найти по адресу: http://www.objectsbydesign.com/tools/umltools_byCompany.html.

Следует также отметить, что, несмотря на факт существования стандарта UML 1.3, поддерживаемые перечисленными продуктами реализации UML или обладают собственными особенностями, или не полностью следуют стандарту, поэтому при выборе средства моделирования следует обращать внимание на поддерживаемые типы диаграмм и особенности синтаксиса. Кроме того, возможности прямого и обратного проектирования (Round-Trip Engineering) в разных продуктах весьма различны. Не все вышеуказанные продукты могут поддерживать языки программирования Java, C++, CORBA IDL, поэтому следует обращать особое внимание на то, какую модель сможет сгенерировать тот или иной продукт из имеющегося у вас кода, на каком языке может быть получен код из вашей UML-модели и какого она должна быть типа.Таблица, показывающая, какие диаграммы UML реализованы в том или ином продукте, находится по адресу: http://www.jeckle.de/umltools.htm.

Для чего применяется UML

UML - прежде всего язык, и, как всякое языковое средство, он предоставляет словарь и правила комбинирования слов в этом словаре. В данном случае словарь и правила фокусируются на концептуальном и физическом представлениях системы. Язык диктует, как создать и прочитать модель, однако не содержит никаких рекомендаций о том, какую модель системы необходимо создать, - это выходит за рамки UML и является прерогативой процесса разработки программного обеспечения. В связи с этим, видимо, UML довольно часто ассоциируют с RUP - одним из возможных процессов, рекомендующих, какие модели, как и когда нужно создавать для успешной разработки продукта.

UML - это язык визуализации. Написание моделей на UML преследует одну простую цель - облегчение процесса передачи информации о системе. За каждым символом UML стоит строго определенная семантика, что позволяет избегать ошибок интерпретации (ответы на вопросы типа «а что имел в виду разработчик Х, когда он описал иерархию классов Y…» и т.п. будут достаточно прозрачны).

UML - это язык спецификаций и точных определений. В этом смысле моделирование на UML означает построение моделей, которые точны, недвусмысленны и полны.

UML - это язык конструирования. UML не является визуальным языком программирования, но модели в терминах UML могут быть отображены на определенный набор объектно-ориентированных языков программирования. UML предоставляет возможности прямого (существующая модель ® новый код) и обратного (существующий код ® новая модель) проектирования. Достаточно часто средства UML-моделирования реализуют отображения UML-моделей в коде на языках Java, C++, CORBA, VB, Smalltalk.

UML - это язык документирования. Процесс разработки программного обеспечения предусматривает не только написание кода, но и создание таких артефактов, как список требований, описание архитектуры, дизайн, исходный код системы, планирование проекта, тесты, набор прототипов, релизы продукта. В зависимости от культуры разработки продукта в той или иной компании степень формализации данных документов существенно различается, варьируясь от строго определенных шаблонов и формата документов до разговоров на произвольную тему по e-mail или лично. Тем не менее все эти артефакты критичны для успешного процесса разработки продукта. UML предоставляет средства отображения требований к системе, построения документации, тестов, моделирования необходимых действий для планирования проекта и для управления поставленными конечному пользователю релизами.

Сегодня процесс создания сложных программных приложений невозможно представить без разделения на этапы жизненного цикла. Под жизненным циклом программы будем понимать совокупность этапов:

  • Анализ предметной области и создание ТЗ (взаимодействия с заказчиком)
  • Проектирование структуры программы
  • Кодирование (набор программного кода согласно проектной документации)
  • Тестирование и отладка
  • Внедрение программы
  • Сопровождение программы
  • Утилизация
Остановимся детально на процессе проектирования. В ходе проектирования архитектором или опытным программистом создается проектная документация, включающая текстовые описания, диаграммы, модели будущей программы. В этом нелегком деле нам поможет язык UML.

UML - является графическим языком для визуализации, описания параметров, конструирования и документирования различных систем (программ в частности). Диаграммы создаются с помощью специальных CASE средств, например Rational Rose (http://www-01.ibm.com/software/rational/) и Enterprise Architect (http://www.sparxsystems.com.au/). На основе технологии UML строится единая информационная модель. Приведенные выше CASE средства способны генерировать код на различных объектно-ориентированных языках, а так же обладают очень полезной функцией реверсивного инжиниринга. (Реверсивный инжиниринг позволяет создать графическую модель из имеющегося программного кода и комментариев к нему.)

Рассмотрим типы диаграмм для визуализации модели (это must have, хотя типов гораздо больше):

Диаграмма вариантов использования (use case diagram)

Проектируемая система представляется в виде множества сущностей или актеров, взаимодействующих с системой с помощью, так называемых прецедентов. При этом актером (actor) или действующим лицом называется любая сущность, взаимодействующая с системой извне. Другими словами, каждый вариант использования определяет некоторый набор действий, совершаемый системой при диалоге с актером. При этом ничего не говорится о том, каким образом будет реализовано взаимодействие актеров с системой.

Диаграмма классов (class diagram)

Диаграмма классов служит для представления статической структуры модели системы в терминологии классов объектно-ориентированного программирования. Диаграмма классов может отражать, в частности, различные взаимосвязи между отдельными сущностями предметной области, такими как объекты и подсистемы, а также описывает их внутреннюю структуру (поля, методы…) и типы отношений (наследование, реализация интерфейсов …). На данной диаграмме не указывается информация о временных аспектах функционирования системы. С этой точки зрения диаграмма классов является дальнейшим развитием концептуальной модели проектируемой системы. На этом этапе принципиально знание ООП подхода и паттернов проектирования.

Диаграмма состояний (statechart diagram)

Главное предназначение этой диаграммы - описать возможные последовательности состояний и переходов, которые в совокупности характеризуют поведение элемента модели в течение его жизненного цикла. Диаграмма состояний представляет динамическое поведение сущностей, на основе спецификации их реакции на восприятие некоторых конкретных событий.

Диаграмма последовательности (sequence diagram)

Для моделирования взаимодействия объектов в языке UML используются соответствующие диаграммы взаимодействия. Взаимодействия объектов можно рассматривать во времени, и тогда для представления временных особенностей передачи и приема сообщений между объектами используется диаграмма последовательности. Взаимодействующие объекты обмениваются между собой некоторой информацией. При этом информация принимает форму законченных сообщений. Другими словами, хотя сообщение и имеет информационное содержание, оно приобретает дополнительное свойство оказывать направленное влияние на своего получателя.

Диаграмма кооперации (collaboration diagram)

На диаграмме кооперации в виде прямоугольников изображаются участвующие во взаимодействии объекты, содержащие имя объекта, его класс и, возможно, значения атрибутов. Как и на диаграмме классов, указываются ассоциации между объектами в виде различных соединительных линий. При этом можно явно указать имена ассоциации и ролей, которые играют объекты в данной ассоциации.
В отличие от диаграммы последовательности, на диаграмме кооперации изображаются только отношения между объектами, играющими определенные роли во взаимодействии.

Диаграмма компонентов (component diagram)

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.

Диаграмма развертывания (deployment diagram)

Диаграмма развертывания предназначена для визуализации элементов и компонентов программы, существующих лишь на этапе ее исполнения (runtime). При этом представляются только компоненты-экземпляры программы, являющиеся исполнимыми файлами или динамическими библиотеками. Те компоненты, которые не используются на этапе исполнения, на диаграмме развертывания не показываются.
Диаграмма развертывания содержит графические изображения процессоров, устройств, процессов и связей между ними. В отличие от диаграмм логического представления, диаграмма развертывания является единой для системы в целом, поскольку должна всецело отражать особенности ее реализации. Эта диаграмма, по сути, завершает процесс ООАП для конкретной программной системы и ее разработка, как правило, является последним этапом спецификации модели.

На этом закончим обзорный экскурс по диаграммам в частности и проектированию в общем. Стоит отметить, что процесс проектирования уже давно стал стандартом разработки ПО, но часто приходится сталкиваться с великолепно написанной программой, которая из за отсутствия нормальной документации обрастает ненужным побочным функционалом, костылями, становится громоздкой и теряет былое качество. =(

Я убежден, что программист в первую очередь это кодер – он НЕ должен общаться с заказчиком, НЕ должен задумываться об архитектуре системы, не должен изобретать интерфейс к программе, он только должен кодировать – реализовывать алгоритмы, функционал, внешний вид, юзабилити, но не более…. Проектировщик же должен начиная от абстрактных диаграмм (описывающих предметную область) до диаграмм представляющих структуру данных, классов и процессов их взаимодействия, детально шаг за шагом все расписать. То есть сложность работы и зарплата проектировщика должна быть на порядок выше чем у программиста == кодера. Простите за крамолу....

Достоинства UML

  • 1. UML объектно-ориентированный язык, в результате чего методы описания результатов анализа и проектирования семантически близки к методам программирования на современных ОО-языках;
  • 2. UML позволяет описать систему практически со всех возможных точек зрения и разные аспекты поведения системы;
  • 3. Диаграммы UML сравнительно просты для чтения после достаточно быстрого ознакомления с его синтаксисом;
  • 4. Сокращение числа возможных ошибок таких как: несогласованные параметры подпрограмм, несогласованное изменение атрибутов;
  • 5. Повторное использование. Предполагается какой-либо вариант многократного использования уже существующего проекта или его части в новом проекте;
  • 6. UML расширяет и позволяет вводить собственные текстовые и графические стереотипы, что способствует его применению не только в сфере программной инженерии;
  • 7. UML получил широкое распространение и динамично развивается.

Недостатки UML

Несмотря на то, что UML достаточно широко распространённый и используемый стандарт, его часто критикуют из-за следующих недостатков:

  • 1. Избыточность языка. UML часто критикуется, как неоправданно большой и сложный. Он включает много избыточных или практически неиспользуемых диаграмм и конструкций. Чаще это можно услышать в отношении UML 2.0, чем UML 1.0, так как более новые ревизии включают больше компромиссов.
  • 2. Неточная семантика. Так как UML определён комбинацией себя (абстрактный синтаксис), OCL (языком описания ограничений -- формальной проверки правильности) и Английского (подробная семантика), то он лишен скованности присущей языкам, точно определённым техниками формального описания. В некоторых случаях абстрактный синтаксис UML, OCL и Английский противоречат друг другу, в других случаях они неполные. Неточность описания самого UML одинаково отражается на пользователях и поставщиках инструментов, приводя к несовместимости инструментов из-за уникального трактования спецификаций.
  • 3. Проблемы при изучении и внедрении. Вышеописанные проблемы делают проблематичным изучение и внедрение UML, особенно когда руководство насильно заставляет использовать UML инженеров при отсутствии у них предварительных навыков.
  • 4. Только код отражает код. Ещё одно мнение -- что важны рабочие системы, а не красивые модели. Как лаконично выразился Джек Ривс, «The code is the design» («Код и есть проект»). В соответствии с этим мнением, существует потребность в лучшем способе написания ПО; UML ценится при подходах, которые компилируют модели для генерирования исходного или выполнимого кода. Однако этого всё же может быть недостаточно, так как UML не имеет свойств полноты по Тьюрингу и любой сгенерированный код будет ограничен тем, что может разглядеть или предположить интерпретирующий UML инструмент.
  • 5. Кумулятивная нагрузка/Рассогласование нагрузки (Cumulative Impedance/Impedance mismatch). Рассогласование нагрузки -- термин из теории системного анализа для обозначения неспособности входа системы воспринять выход другой. Как в любой системе обозначений UML может представить одни системы более кратко и эффективно, чем другие. Таким образом, разработчик склоняется к решениям, которые более комфортно подходят к переплетению сильных сторон UML и языков программирования. Проблема становится более очевидной, если язык разработки не придерживается принципов ортодоксальной объектно-ориентированной доктрины (не старается соответствовать традиционным принципам ООП).
  • 6. Пытается быть всем для всех. UML -- это язык моделирования общего назначения, который пытается достигнуть совместимости со всеми возможными языками разработки. В контексте конкретного проекта, для достижения командой проектировщиков определённой цели, должны быть выбраны применимые возможности UML. Кроме того, пути ограничения области применения UML в конкретной области проходят через формализм, который не полностью сформулирован, и который сам является объектом критики.
  • 7. Усложнение методологии. Применение объектно-ориентированного подхода требует введения дополнительных способов представления информации о предметной области и методов ее анализа. язык UML включает более 100 различных условных обозначений. Для успешного использования подобного механизма требуется наличие определенного уровня квалификации у специалистов. Для небольших проектов более эффективным может оказаться применение классических методов разработки. Разработка проектов, для которых важнейшей задачей является описание предметной области, и для которых невозможно найти человека, понимающего эту предметную область в целом также требует использования традиционных подходов, в виду их большей доступности для неспециалистов.

Структурные диаграммы: Диаграмма классов Диаграмма компонентов Композитной составной структуры Диаграмма кооперации UML2.0 Диаграмма развёртывания Диаграмма объектов Диаграмма пакетов Диаграмма профилей UML2.2 Диаграммы поведения: Диаграмма деятельности Диаграмма состояний Диаграмма прецедентов Диаграммы взаимодействия: Диаграмма коммуникации UML2.0 Диаграмма кооперации UML1.


Поделитесь работой в социальных сетях

Если эта работа Вам не подошла внизу страницы есть список похожих работ. Так же Вы можете воспользоваться кнопкой поиск


Методология UML. UML-диаграммы.

Методология UML

UML (англ. Unified Modeling Language — унифицированный язык моделирования) — язык графического описания для объектного моделирования в области разработки программного обеспечения . UML является языком широкого профиля, это открытый стандарт , использующий графические обозначения для создания абстрактной модели системы , называемой UML-моделью . UML был создан для определения, визуализации, проектирования и документирования в основном программных систем. UML не является языком программирования, но в средствах выполнения UML-моделей как интерпретируемого кода возможна кодогенерация.

Использование UML не ограничивается моделированием программного обеспечения. Его также используют для моделирования бизнес-процессов , системного проектирования и отображения организационных структур .

Использование

UML позволяет также разработчикам программного обеспечения достигнуть соглашения в графических обозначениях для представления общих понятий (таких как класс, компонент, обобщение (generalization), объединение (aggregation) и поведение), и больше сконцентрироваться на проектировании и архитектуре.

Диаграммы

В UML используются следующие виды диаграмм (для исключения неоднозначности приведены также обозначения на английском языке):

Structure Diagrams:

  • Class diagram
  • Component diagram
  • Composite structure diagram
    • Collaboration (UML2.0)
  • Deployment diagram
  • Object diagram
  • Package diagram
  • Profile diagram (UML2.2)

Behavior Diagrams:

  • Activity diagram
  • State Machine diagram
  • Use case diagram
  • Interaction Diagrams:
    • Communication diagram (UML2.0) / Collaboration (UML1.x)
    • Interaction overview diagram (UML2.0)
    • Sequence diagram
    • Timing diagram (UML2.0)

Структурные диаграммы:

  • Диаграмма классов
  • Диаграмма компонентов
  • Композитной/составной структуры
    • Диаграмма кооперации (UML2.0)
  • Диаграмма развёртывания
  • Диаграмма объектов
  • Диаграмма пакетов
  • Диаграмма профилей (UML2.2)

Диаграммы поведения:

  • Диаграмма деятельности
  • Диаграмма состояний
  • Диаграмма прецедентов
  • Диаграммы взаимодействия:
    • Диаграмма коммуникации (UML2.0) / Диаграмма кооперации (UML1.x)
    • Диаграмма обзора взаимодействия (UML2.0)
    • Диаграмма последовательности
    • Диаграмма синхронизации (UML2.0)

Структуру диаграмм UML 2.3 можно представить на диаграмме классов UML:

Диаграмма классов

Диаграмма классов (Class diagram) — статическая структурная диаграмма, описывающая структуру системы, она демонстрирует классы системы, их атрибуты, методы и зависимости между классами.

Существуют разные точки зрения на построение диаграмм классов в зависимости от целей их применения:

  • концептуальная точка зрения — диаграмма классов описывает модель предметной области, в ней присутствуют только классы прикладных объектов;
  • точка зрения спецификации — диаграмма классов применяется при проектировании информационных систем;
  • точка зрения реализации — диаграмма классов содержит классы, используемые непосредственно в программном коде (при использовании объектно-ориентированных языков программирования).

Диаграмма компонентов

Диаграмма компонентов (Component diagram) — статическая структурная диаграмма, показывает разбиение программной системы на структурные компоненты и связи (зависимости) между компонентами. В качестве физических компонент могут выступать файлы, библиотеки, модули, исполняемые файлы, пакеты и т. п.

Шаблон проектирования Декоратор на диаграмме кооперации

Диаграмма композитной/составной структуры (Composite structure diagram) — статическая структурная диаграмма, демонстрирует внутреннюю структуру классов и, по возможности, взаимодействие элементов (частей) внутренней структуры класса.

Подвидом диаграмм композитной структуры являются диаграммы кооперации (Collaboration diagram, введены в UML 2.0), которые показывают роли и взаимодействие классов в рамках кооперации. Кооперации удобны при моделировании шаблонов проектирования .

Диаграммы композитной структуры могут использоваться совместно с диаграммами классов.

Диаграмма развёртывания

Диаграмма развёртывания (Deployment diagram) — служит для моделирования работающих узлов (аппаратных средств, англ. node ) и артефактов , развёрнутых на них. В UML 2 на узлах разворачиваются артефакты (англ. artifact ), в то время как в UML 1 на узлах разворачивались компоненты. Между артефактом и логическим элементом (компонентом), который он реализует, устанавливается зависимость манифестации.

Диаграмма объектов

Диаграмма объектов (Object diagram) — демонстрирует полный или частичный снимок моделируемой системы в заданный момент времени. На диаграмме объектов отображаются экземпляры классов (объекты) системы с указанием текущих значений их атрибутов и связей между объектами.

Диаграмма пакетов

Диаграмма пакетов (Package diagram) — структурная диаграмма, основным содержанием которой являются пакеты и отношения между ними. Жёсткого разделения между разными структурными диаграммами не проводится, поэтому данное название предлагается исключительно для удобства и не имеет семантического значения (пакеты и диаграммы пакетов могут присутствовать на других структурных диаграммах). Диаграммы пакетов служат, в первую очередь, для организации элементов в группы по какому-либо признаку с целью упрощения структуры и организации работы с моделью системы.

Диаграмма деятельности

Диаграмма деятельности (Activity diagram) — диаграмма, на которой показано разложение некоторой деятельности на её составные части. Под деятельностью (англ. activity ) понимается спецификация исполняемого поведения в виде координированного последовательного и параллельного выполнения подчинённых элементов — вложенных видов деятельности и отдельных действий (англ. action ), 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.

Аналогом диаграмм деятельности являются схемы алгоритмов по ГОСТ 19.701-90.

Диаграмма автомата

Диаграмма автомата (State Machine diagram, диаграмма конечного автомата , диаграмма состояний ) — диаграмма, на которой представлен конечный автомат с простыми состояниями , переходами и композитными состояниями.

Конечный автомат (англ. State machine ) — спецификация последовательности состояний, через которые проходит объект или взаимодействие в ответ на события своей жизни, а также ответные действия объекта на эти события. Конечный автомат прикреплён к исходному элементу (классу , кооперации или методу) и служит для определения поведения его экземпляров.

Диаграмма вариантов использования (Use case diagram) — диаграмма, на которой отражены отношения, существующие между акторами и вариантами использования .

Основная задача — представлять собой единое средство, дающее возможность заказчику, конечному пользователю и разработчику совместно обсуждать функциональность и поведение системы.

Диаграммы коммуникации и последовательности транзитивны , выражают взаимодействие, но показывают его различными способами и с достаточной степенью точности могут быть преобразованы одна в другую.

Диаграмма коммуникации (Communication diagram, в UML 1.x — диаграмма кооперации , collaboration diagram ) — диаграмма, на которой изображаются взаимодействия между частями композитной структуры или ролями кооперации. В отличие от диаграммы последовательности, на диаграмме коммуникации явно указываются отношения между элементами (объектами), а время как отдельное измерение не используется (применяются порядковые номера вызовов).

Диаграмма последовательности (Sequence diagram) — диаграмма, на которой изображено упорядоченное во времени взаимодействие объектов. В частности, на ней изображаются участвующие во взаимодействии объекты и последовательность сообщений, которыми они обмениваются.

Диаграмма сотрудничества — Этот тип диаграмм позволяет описать взаимодействия объектов, абстрагируясь от последовательности передачи сообщений. На этом типе диаграмм в компактном виде отражаются все принимаемые и передаваемые сообщения конкретного объекта и типы этих сообщений.

По причине того, что диаграммы Sequence и Collaboration являются разными взглядами на одни и те же процессы, Rational Rose позволяет создавать из Sequence диаграммы диаграмму Collaboration и наоборот, а также производит автоматическую синхронизацию этих диаграмм.

Диаграмма обзора взаимодействия (Interaction overview diagram) — разновидность диаграммы деятельности, включающая фрагменты диаграммы последовательности и конструкции потока управления.

Этот тип диаграмм включает в себя диаграммы Sequence diagram (диаграммы последовательностей действий) и Collaboration diagram (диаграммы сотрудничества). Эти диаграммы позволяют с разных точек зрения рассмотреть взаимодействие объектов в создаваемой системе.

Диаграмма синхронизации

Диаграмма синхронизации (Timing diagram) — альтернативное представление диаграммы последовательности, явным образом показывающее изменения состояния на линии жизни с заданной шкалой времени. Может быть полезна в приложениях реального времени.

PAGE 7

Другие похожие работы, которые могут вас заинтересовать.вшм>
13400. ПОСТРОЕНИЕ ПРИЧИННО-СЛЕДСТВЕННОЙ ДИАГРАММЫ ИСИКАВЫ 140.47 KB
Диаграмма Исикавы внешне напоминает рыбий скелет поэтому ее часто так и называют рис. Причины Следствие Рис. в качестве крупных выступают следующие пять костей рис. Рис.
2628. Методология IDEF3 113.73 KB
Название связи Вид связи Смысл связи Связь предшествования Обозначает что вторая работа начинает выполняться после завершения первой работы. Связь отношения Обозначает что вторая работа может начаться и даже закончиться до того момента когда закончится выполнение первой работы. В данном случае вторая работа начинает выполняться после завершения первой работы. При этом выходом первой работы объект название которого надписано над стрелкой в данном случае документ.
350. Методология SADT 9.44 KB
Таким образом разработчики решили формализовать процесс создания системы разбив его на следующие фазы: Анализ определение того что система будет делать Проектирование определение подсистем и их взаимодействие Реализация разработка подсистем по отдельности объединение соединение подсистем в единое целое Тестирование проверка работы системы Установка введение системы в действие Эксплуатация использование системы.
7925. Методология комплексного ЭА ХД 9.04 KB
Зависимости объемов выпуска продукции от трудовых факторов выражается следующим образом: Nb = R Tд Тч Дч где Nb объем выпуска продукции R среднесписочное число рабочих Тд число дней отработанных одним рабочим за год Тч среднее число часов отработанных одним рабочим за день Дч средняя выработка продукции на 1 отработанный человекочас. Задача: На основе определить за счет каких факторов произошло изменение сумм взимаемых таможенных платежей Оренбургской таможни. Факторные анализ – это процесс комплексного и...
7620. Философия и методология науки 14.31 KB
Структура научного познания Научное познание это процесс получения объективного истинного знания направленного на отражение закономерностей действительности. Уровни научного познания: эмпирический выявление объективных фактов как правило со стороны их очевидных связей; теоретический выявление фундаментальных закономерностей обнаружение за видимыми проявлениями скрытых внутренних связей и отношений. Формы научного познания научный факт эмпирический закон проблема гипотеза теория. Методы научного познания наблюдение...
7651. Методология энергетического аудита 6.19 KB
С другой стороны энергоаудит может быть комплексным и трудоемким процессом по определению и идентификации всех направлений расходования энергии и предусматривать установку нового постоянного измерительного оборудования тестирование и измерение в течение длительного периода времени и в результате детальной проверки выдаст детальные рекомендации. Составив несколько первых отчётов по энергоаудиту новичок будет сознавать актуальность и важность рекомендаций по экономии энергии таких например как использование светильников с низким...
9173. Механика и методология Ньютона 17.2 KB
Одним из первых, кто задумался о сущности движения, был Аристотель. Аристотель определяет движение как изменение положения тела в пространстве. Пространство, по Аристотелю, целиком заполнено материей, неким подобием эфира или прозрачной, как воздух субстанцией. Пустоты в природе нет («природа боится пустоты»).
9174. Методология научных исследований 91.85 KB
Методы эмпирического и теоретического познания. Методы научного познания включают так называемые всеобщие методы т. общечеловеческие приемы мышления общенаучные методы и методы конкретных наук. Методы могут быть классифицированы и по соотношению эмпирического знания т.
4698. МЕТОДОЛОГИЯ НАУЧНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ 35.45 KB
Метод – это совокупность приемов и операций практического и теоретического освоения действительности. Основная функция метода – внутренняя организация и регулирование процесса познания или практического преобразования того или иного объекта.
346. Функциональное моделирование. Методология IDEF0 136.7 KB
Методология IDEF0. История возникновения стандарта IDEF0 Методологию IDEF0 можно считать следующим этапом развития хорошо известного графического языка описания функциональных систем SDT Structured nlysis nd Design Teqnique. Исторически IDEF0 как стандарт был разработан в 1981 году в рамках обширной программы автоматизации промышленных предприятий которая носила обозначение ICM Integrted Computer ided Mnufcturing и была предложена департаментом ВоенноВоздушных Сил США. Собственно семейство стандартов IDEF унаследовало свое...
Похожие статьи