Рекомендации по графическому изображению диаграмм языка UML.

При графическом изображении диаграмм следует придерживаться следующих основных рекомендаций:

1. Каждая диаграмма должна служить законченным представлением соответствующего фрагмента моделируемой предметной области. Речь идет о том, что в процессе разработки диаграммы необходимо учесть все сущности, важные с точки зрения контекста данной модели и диаграммы. Отсутствие тех или иных элементов на диаграмме служит признаком неполноты модели и может потребовать ее последующей доработки.

2. Все сущности на диаграмме модели должны быть одного уровня представления. Здесь имеется в виду согласованность не только имен одинаковых элементов, но и возможность вложения отдельных диаграмм друг в друга для достижения полноты представлений. В случае достаточно сложных моделей систем желательно придерживаться стратегии последовательного уточнения или детализации отдельных диаграмм.

3. Вся информация о сущностях должна быть явно представлена на диаграммах. В языке UML при отсутствии некоторых символов на диаграмме могут быть использованы их значения по умолчанию (например, в случае неявного указания видимости атрибутов и операций классов), тем не менее, необходимо стремиться к явному указанию свойств всех элементов диаграмм.

4. Диаграммы не должны содержать противоречивой информации. Противоречивость модели может служить причиной серьезных проблем при ее реализации и последующем использовании на практике. Например, наличие замкнутых путей при изображении отношений агрегирования или композиции приводит к ошибкам в программном коде, который будет реализовывать соответствующие классы. Наличие элементов с одинаковыми именами и различными атрибутами свойств в одном пространстве имен также приводит к неоднозначной интерпретации и может быть источником проблем.

5. Диаграммы не следует перегружать текстовой информацией. Принято считать, что визуализация модели является наиболее эффективной, если она содержит минимум пояснительного текста. Как правило, наличие больших фрагментов развернутого текста служит признаком недостаточной проработанности модели или ее неоднородности, когда в рамках одной модели представляется различная по характеру информация. Поскольку общая декомпозиция модели на отдельные типы диаграмм способна удовлетворить самые детальные представления разработчиков о системе, важно уметь правильно отображать те или иные сущности и аспекты моделирования в соответствующие элементы канонических диаграмм.

6. Каждая диаграмма должна быть самодостаточной для правильной интерпретации всех ее элементов и понимания семантики всех используемых графических символов. Любые пояснительные тексты, которые не являются собственными элементами диаграммы (например, комментариями), не должны приниматься во внимание разработчиками. В то же время общие фрагменты диаграмм могут уточняться или детализироваться на других диаграммах этого же типа, образуя вложенные или подчиненные диаграммы. Таким образом, модель системы на языке UML представляет собой пакет иерархически вложенных диаграмм, детализация которых должна быть достаточной для последующей генерации программного кода, реализующего проект соответствующей системы.

7. Количество типов диаграмм для конкретной модели приложения строго не фиксировано. Для простых приложений нет необходимости строить все без исключения типы диаграмм. Некоторые из них могут просто отсутствовать в проекте системы, и это не будет считаться ошибкой разработчика. Например, модель системы может не содержать диаграмму развертывания для приложения, выполняемого локально на компьютере пользователя. Важно понимать, что перечень диаграмм зависит от специфики конкретного проекта системы.

8. Любая модель системы должна содержать только те элементы, которые определены в нотации языка UML. Имеется в виду требование начинать разработку проекта, используя только те конструкции, которые уже определены в метамодели UML. Как показывает практика, этих конструкций вполне достаточно для представления большинства типовых проектов программных систем. И только при отсутствии необходимых базовых элементов языка UML следует использовать механизмы их расширения для адекватного представления конкретной модели системы. Не допускается переопределение семантики тех элементов, которые отнесены к базовой нотации метамодели языка UML.

В заключение этой лекции следует отметить, что наличие в инструментальных CASE-средствах встроенной поддержки визуализации различных диаграмм языка UML позволяет в некоторой степени исключить ошибочное использование графических символов, а также контролировать уникальность имен элементов диаграмм. Однако, поскольку вся ответственность за окончательный контроль непротиворечивости модели лежит на разработчике, необходимо помнить, что недостаточно формальный характер языка UML и возможность его расширения может служить источником потенциальных ошибок, которые в полном объеме вряд ли будут выявлены инструментальными средствами. Именно это обстоятельство требует от всех разработчиков глубокого знания нотации и семантики всех элементов языка UML.

UML является основой методологии RUP, и порядок дальнейшего рассмотрения канонических диаграмм будет определяться общими рекомендациями RUP.

Лекция 7

ТЕМА: UML. Элементы графической нотации диаграммы вариантов использования.

Литература: 1. Леоненков А. В. Самоучитель UML. - 2-е изд.

2. Бабич А. Введение в UML. //курс НОУ «ИНТУИТ».

Диаграмма вариантов использования как концептуальное представление бизнес-системы в процессе ее разработки.

Визуальное моделирование с использованием нотации UML можно представить как процесс поуровневого спуска от наиболее общей и абстрактной концептуальной модели исходной бизнес-системы к логической, а затем и к физической модели соответствующей программной системы. Для достижения этих целей вначале строится модель в форме так называемой диаграммы вариантов использования (use case diagram), которая описывает функциональное назначение системы или, другими словами, то, что бизнес-система должна делать в процессе своего функционирования.

Диаграмма вариантов использования - это исходное концептуальное представление или концептуальная модель системы в процессе ее проектирования и разработки. Создание диаграммы вариантов использования имеет следующие цели:

1. Определить общие границы и контекст моделируемой предметной области на начальных этапах проектирования системы.

2. Сформулировать общие требования к функциональному поведению проектируемой системы.

3. Разработать исходную концептуальную модель системы для ее последующей детализации в форме логических и физических моделей.

4. Подготовить исходную документацию для взаимодействия разработчиков системы с ее заказчиками и пользователями.

На данной диаграмме проектируемая программная система представляется в форме так называемых вариантов использования (прецедентов), с которыми взаимодействуют внешние сущности или актеры. При этом актером или действующим лицом называется любой объект, субъект или система, взаимодействующая с моделируемой бизнес-системой извне. Это может быть человек, техническое устройство, программа или любая другая система, которая служит источником воздействия на моделируемую систему так, как определит разработчик. Вариант использования служит для описания сервисов, которые система предоставляет актеру. Другими словами каждый вариант использования определяет набор действий, совершаемый системой при диалоге с актером. При этом ничего не говорится о том, каким образом будет реализовано взаимодействие актеров с системой и собственно выполнение вариантов использования.

Рассматривая диаграмму вариантов использования в качестве модели бизнес-системы, можно ассоциировать ее с "черным ящиком". Концептуальный характер этой диаграммы проявляется в том, что подробная детализация диаграммы или включение в нее элементов физического уровня представления на начальном этапе проектирования скорее имеет отрицательный характер, поскольку предопределяет способы реализации поведения системы. А согласно рекомендации RUP эти аспекты должны быть сознательно скрыты от разработчика на диаграмме вариантов использования.

В самом общем случае, диаграмма вариантов использования представляет собой граф специального вида, который является графической нотацией для представления конкретных вариантов использования, актеров и отношений между этими элементами. При этом отдельные элементы диаграммы заключают в прямоугольник. Внутри него размещаются прецеденты. В верхней части прямоугольника указывают название моделируемой системы, а называют его рамками системы (system boundary, subject boundary), контекстомили просто системой. Этот элемент диаграммы показывает границу между тем, что вы как аналитик показали в виде прецедентов (внутри этих рамок), и тем, что вы изобразили как действующие лица (вне их). Чаще всего таким прямоугольником показывают границы самой моделируемой системы. То есть внутри границы находятся прецеденты - тот функционал, который реализует система (и в этом смысле прецеденты могут рассматриваться как представления подсистем и классов модели), а снаружи - действующие лица: пользователи и другие внешние сущности, взаимодействующие с моделируемой системой.

Следует сказать, что рамки системы на диаграммах прецедентов изображают довольно редко, т. к. они неявно подразумеваются самой диаграммой.

В то же время отношения, которые могут быть изображены на данном графе, представляют собой только фиксированные типы взаимосвязей между актерами и вариантами использования, которые в совокупности описывают сервисы или функциональные требования к моделируемой системе.

Базовыми элементами диаграммы вариантов использования являются вариант использования и актер.

Определение 1. Вариант использования (use case) - описание множества последовательных событий (включая варианты), выполняемых системой, которые приводят к наблюдаемому актером результату.

Вариант использования представляет поведение сущности, описывая взаимодействие между актерами и системой. Он не показывает, "как" достигается некоторый результат, а только "что" именно выполняется.

Определение 2. Прецедент(use-case) - описание отдельного аспекта поведения системы с точки зрения пользователя (Буч).

Вариант использования представляет собой спецификацию общих особенностей поведения или функционирования моделируемой системы без рассмотрения внутренней структуры этой системы. Несмотря на то, что каждый вариант использования определяет последовательность действий, которые должны быть выполнены проектируемой системой при взаимодействии ее с соответствующим актером, сами эти действия не изображаются на рассматриваемой диаграмме.

Содержание варианта использования может быть представлено в форме дополнительного пояснительного текста, который раскрывает смысл или семантику действий при выполнении данного варианта использования. Такой пояснительный текст получил название текста-сценария или просто сценария.

Отдельный вариант использования обозначается на диаграмме эллипсом, внутри которого содержится его краткое имя в форме существительного (рис. 1 а) или глагола (рис. 1 б) с пояснительными словами. Сам текст имени варианта использования должен начинаться с заглавной буквы.

Рис. 1. Графическое обозначение варианта использования.

Имя прецедента - это, скорее, название сценария, воспроизводящегося в ходе взаимодействия актера с системой. Причем это всегда описание с точки зрения актера, описание услуг, предоставляемых системой пользователю.

Цель спецификации варианта использования заключается в том, чтобы зафиксировать некоторый аспект или фрагмент поведения проектируемой системы без указания особенностей реализации данной функциональности. В этом смысле каждый вариант использования соответствует отдельному сервису, который предоставляет моделируемая система по запросу актера, т.е. определяет один из способов применения системы. Сервис, который инициализируется по запросу актера, должен представлять собой законченную последовательность действий. Это означает, что после того как система закончит обработку запроса актера, она должна возвратиться в исходное состояние, в котором снова готова к выполнению следующих запросов.

Диаграмма вариантов использования содержит конечное множество вариантов использования, которые в целом должны определять все возможные стороны ожидаемого поведения системы. Для удобства множество вариантов использования может рассматриваться как отдельный пакет. Применение вариантов использования на всех этапах работы над проектом позволяет не только достичь требуемого уровня унификации обозначений для представления функциональности подсистем и системы в целом, но и является мощным средством последовательного уточнения требований к проектируемой системе на основе их итеративного обсуждения со всеми заинтересованными специалистами.

Примерами вариантов использования могут быть следующие действия: проверка состояния текущего счета клиента, оформление заказа на покупку товара, получение дополнительной информации о кредитоспособности клиента, отображение графической формы на экране монитора и д.р.

Прецеденты могут включать другие прецеденты, расширяться ими, наследоваться.

Прецеденты определяют непересекающиесясценарии поведения. Выполнение одного прецедента не может быть прервано в результате работы другого прецедента. Другими словами, выполнение одного прецедента не может быть прервано в результате событий или действий, вызванных выполнением другого прецедента. Прецеденты выступают как атомарные транзакции, выполнение которых не может быть прервано.

Определение 3. Актер (actor) - согласованное множество ролей, которые играют внешние сущности по отношению к вариантам использования при взаимодействии с ними.

Актер представляет собой любую внешнюю по отношению к моделируемой системе сущность (человека или другую систему, подсистему или класс), которая взаимодействует с системой и использует ее функциональные возможности для достижения определенных целей или решения частных задач. Четко выделив актеров, вы тем самым ясно определяете границу между тем, что внутри системы, и тем, что снаружи, - рамки системы.

Каждый актер может рассматриваться как некая отдельная роль относительно конкретного варианта использования. Стандартным графическим обозначением актера на диаграммах является фигурка "человечка" ("stick-person"), под которой записывается имя актера (рис. 2 а). В случаях, когда актер имеет атрибуты, которые важно показать, используется изображение актера как класса со стереотипом <<actor>> (рис. 2 б).

(а) (б)

Рис. 2. Графическое обозначение актера.

Имена актеров должны начинаться с заглавной буквы и следовать рекомендациям использования имен для типов и классов модели. При этом символ отдельного актера связывает соответствующее описание актера с конкретным именем. Имя актера должно быть достаточно информативным с точки зрения семантики. Для этой цели подходят наименования должностей в компании (например, продавец, кассир, менеджер, президент). Не рекомендуется давать актерам имена собственные или названия моделей конкретных устройств, даже если это с очевидностью следует из контекста проекта. Дело в том, что одно и то же лицо может выступать в нескольких ролях и, соответственно, обращаться к различным сервисам системы.

Важно понимать, что каждый актер определяет согласованное множество ролей, в которых могут выступать пользователи данной системы в процессе взаимодействия с ней. В каждый момент времени с системой взаимодействует вполне определенный пользователь, при этом он играет или выступает в одной из таких ролей. Наиболее наглядный пример актера — конкретный посетитель web-сайта в Интернет со своими параметрами аутентификации.

Поскольку в общем случае актер всегда находится вне системы, его внутренняя структура никак не определяется. Для актера имеет значение только его внешнее представление, т.е. то, как он воспринимается со стороны системы. Актеры взаимодействуют с системой посредством передачи и приема сообщений от вариантов использования. Сообщение представляет собой запрос актером сервиса от системы и получение этого сервиса. Это взаимодействие может быть выражено посредством ассоциаций между отдельными актерами и вариантами использования. Кроме этого, с актерами могут быть связаны интерфейсы, которые определяют, каким образом другие элементы модели взаимодействуют с этими актерами.

Варианты использования и актеры соединяются с помощью линий. Часто на одном из концов линии изображают стрелку, причем направлена она к тому, у кого запрашивают сервис, другими словами, чьими услугами пользуются.

Один и тот же актер может быть связан с несколькими прецедентами, и наоборот, один прецедент может быть связан с несколькими разными актерами. Ассоциации между актером и вариантом использования всегда бинарные - т. е. представляют отношения типа "один к одному", использование кратности недопустимо. Это не противоречит сказанному выше: действительно, один актер может быть связан с несколькими прецедентами, но только с помощью отдельных ассоциаций - по одной на каждый прецедент.

Актеры не могут быть связаны друг с другом. Единственное допустимое отношение между актерами - генерализация(наследование, обобщение). Несколько актеров могут иметь общие свойства, т.е. взаимодействовать с одним и тем же множеством вариантов использования одинаковым образом. Такая общность свойств и поведения представляется в виде отношения обобщения с другим, возможно абстрактным, актером, который моделирует соответствующую общность ролей.

Для идентификации актеров в процессе проектирования системы могут быть рекомендованы следующие вопросы:

1. Какие организации или лица будут использовать проектируемую систему?

2. Кто будет получать пользу от использования системы?

3. Кто будет использовать информацию от системы?

4. Будет ли использовать система внешние ресурсы?

5. Может ли один пользователь играть несколько ролей при взаимодействии с системой?

6. Могут ли различные пользователи играть одну роль при взаимодействии с системой?

7. Будет ли система взаимодействовать с законодательными, исполнительными, налоговыми или другими органами?