Язык моделирования UML и его применение

UML (англ. Unified Modeling Language — унифицированный язык моделирования) — Объектно-ориентированный графический язык для визуализации, специфицирования, конструирования и документирования систем, где большая роль отводится описанию бизнес-процессов в информационных системах. UML является языком широкого профиля, это открытый стандарт, использующий графические обозначения для создания абстрактной модели системы, которая называется UML моделью. UML был создан для определения, визуализации, проектирования и документирования по большей части программных систем.

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

UML представляет собой объектно-ориентированнный язык моделирования обладающий следующими основными характеристиками

1. является языком визуального моделирования который обеспечивает разработку репрезентативных моделей для организации взаимодействия заказчика и разработчика, различных групп разработчивов ИС

2. Содержит механизмы расширения и специализации базовых концепций языка.

Преимущества UML

-UML объектно-ориентирован, в результате чего методы описания результатов анализа и проектирования семантически близки к методам программирования на современных объектно-ориентированных языках;

-UML позволяет описать систему практически со всех возможных точек зрения и разные аспекты поведения системы;

Диаграммы UML сравнительно просты для чтения после достаточно быстрого ознакомления с его синтаксисом;

-UML расширяет и позволяет вводить собственные текстовые и графические стереотипы, что способствует его применению не только в сфере программной инженерии;

-UML получил широкое распространение и динамично развивается.

 

 

При рассмотрении статических аспектов системы используются диаграммы классов, объектов, компонент и развертывания. Для работы с динамическими частями системы применяются диаграммы использования, последовательности, сотрудничества, состояний и деятельности.

 

В UML используются следующие виды диаграмм

Структурные диаграммы:                                Диаграммы поведения:

Диаграмма классов                                                              Диаграмма деятельности

Диаграмма компонентов                                                                   Диаграмма состояний

Композитной/составной структуры                                                 Диаграмма прецедентов

Диаграмма кооперации (UML2.0)

Диаграмма развёртывания

Диаграмма объектов

Диаграмма пакетов

Диаграмма профилей (UML2.2)

 

Диаграммы взаимодействия:

Диаграмма коммуникации (UML2.0) / Диаграмма кооперации (UML1.x)

Диаграмма обзора взаимодействия (UML2.0)

Диаграмма последовательности

Диаграмма синхронизации (UML2.0)

Диаграмма вариантов использования

Данный вид диаграмм в основном используется для описания функциональных требований к системе, для описания предметной области с целью лучшего понимания функционирования системы

Диаграмма классов (Static Structure diagram) — статическая структурная диаграмма, описывающая структуру системы, демонстрирующая 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).

Диаграммы взаимодействия В UML диаграммы классов не содержат сообщений, которые усложняют их чтение. Поток сообщений между объектами выносится на диаграммы взаимодействия. Диаграмма взаимодействия описывает взаимодействия, состоящие из множества объектов и отношений между ними, включая сообщения, которыми они обмениваются и охватывает поведение объектов в рамках одного варианта использования.

Диаграммой последовательностей (Sequence diagram) называется диаграмма взаимодействия, на которой изображаются участвующие во взаимодействии объекты и последовательность сообщений, которыми они обмениваются. Одно из основных назначений данной диаграммы – отобразить последовательность действий для части или целого варианта использования (use case). На диаграмме последовательности объект изображается в виде прямоугольника на вершине пунктирной вертикальной линии. Эта линия называется "линией жизни" (life line) объекта. Сообщения появляются в том порядке, как они показаны на стрелке - сверху вниз.

 

Диаграмма кооперации акцентирует внимание на организации объектов, принимающие участие во взаимодействии. Также как и диаграммы последовательности, кооперативные диаграммы отправляют поток событий через конкретный сценарий варианта использования, но диаграмма последовательности упорядочена по времени, а кооперативные диаграммы предназначены для описания методов взаимодействия между объектами.

Диаграмма состояний (переходов) В отличие от других диаграмм диаграмма состояний описывает процесс изменения состояний только одного класса, а точнее — одного экземпляра определенного класса, т.е. моделирует все возможные изменения в состоянии конкретного объекта. При этом изменение состояния объекта может быть вызвано внешними воздействиями со стороны других объектов или извне. 

Диаграмма деятельности (действий)

Для моделирования процесса выполнения операций в языке UML используются диаграммы деятельности. Диаграмма деятельности - это своеобразная блок-схема, которая описывает последовательность выполнения операций во времени. Их можно использовать для моделирования динамических аспектов поведения системы. Каждое состояние на диаграмме деятельности соответствует выполнению некоторой элементарной операции, а переход в следующее состояние срабатывает только при завершении этой операции в предыдущем состоянии.

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.

Диаграмма развертывания отражает физические взаимосвязи между программными и аппаратными компонентами разрабатываемой системы. Она относится к статическому виду системы и предназначена для визуализации элементов и компонентов программы, существующих лишь на этапе ее исполнения.

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.

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 (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 (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 (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.

 

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 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 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.

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 (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.