Канонические диаграммы языка UML

В рамках языка UML все представления о модели сложной системы фиксируются в виде специальных графических конструкций, получивших название диаграмм.

Диаграмма (diagram) — графическое представление совокупности элементов модели. Нотация канонических диаграмм - основное средство разработки моделей на языке UML.

В нотации языка UML определены следующие виды канонических диаграмм:

- вариантов использования (use case diagram);

- классов (class diagram);

- кооперации (collaboration diagram);

- последовательности (sequence diagram);

- состояний (statechart diagram);

- деятельности (activity diagram);

- компонентов (component diagram);

- развертывания (deployment diagram).

Каждая из этих диаграмм детализирует и конкретизирует различные представления о модели сложной системы в терминах языка UML. При этом диаграмма вариантов использования представляет собой наиболее общую концептуальную модель сложной системы, которая является исходной для построения всех остальных диаграмм. Диаграмма классов - логическая модель, отражающая статические аспекты структурного построения сложной системы. Диаграммы кооперации и последовательностей представляют собой разновидности логической модели, которые отражают динамические аспекты функционирования сложной системы. Диаграммы состояний и деятельности предназначены для моделирования поведения системы. И, наконец, диаграммы компонентов и развертывания служат для представления физических компонентов сложной системы и поэтому относятся к ее физической модели.

В целом интегрированная модель сложной системы в нотации UML может быть представлена в виде совокупности указанных выше диаграмм (рисунок 1.7).

Кроме графических элементов, которые определены для каждой канонической диаграммы, на них может быть изображена текстовая информация, которая расширяет семантику базовых элементов. В языке UML предусмотрены три специальных механизма расширения, которые включают в себя следующие конструкции:

- стереотип (stereotype) — новый тип элемента модели, который расширяет семантику модели. Стереотипы должны основываться на уже существующих и описанных в модели языка UML типах или классах;

Стереотипы предназначены для расширения семантики, но не структуры уже описанных типов или классов. Некоторые стереотипы предопределены в языке UML, другие могут быть указаны разработчиком. На диаграммах изображаются в форме текста, заключенного в угловые кавычки. Предопределенные стереотипы являются ключевыми словами языка UML, которые используются на канонических диаграммах на языке оригинала без их перевода.

- помеченное значение (tagged value) — явное определение свойства как пары "имя – значение". В помеченном значении само имя называют тегом (tag);

Помеченные значения на диаграммах изображаются в форме строки текста специального формата, заключенного в фигурные скобки. При этом используется следующий формат записи: {тег = значение}. Теги встречаются в нотации языка UML, но их определение не является строгим, поэтому теги могут быть указаны самим разработчиком.

- ограничение (constraint) — некоторое логическое условие, ограничивающее семантику выбранного элемента модели;

Как правило, все ограничения специфицируются разработчиком. Ограничения на диаграммах изображаются в форме строки текста, заключенного в фигурные скобки. Для формальной записи ограничений предназначен специальный язык объектных ограничений (Object Constraint Language, OCL), который является составной частью языка UML.

Use case Diagram (диаграммы сценариев)

Этот вид диаграмм позволяет создать список операций, которые выполняет система. Часто этот вид диаграмм называют диаграммой функций, потому что на основе набора таких диаграмм создается список требований к системе и оп­ределяется множество выполняемых системой функций.

Каждая такая диаграмма или, как ее обычно называют, каждый Use case - это описание сценария поведения, которому следуют действующие лица (Actors). Пример такой диаграммы показан на рисунке 1.9.

Данный тип диаграмм используется при описании бизнес процессов автоматизируемой предметной области, определений требований к будущей программной системе. Отражает объекты как системы, так и предметной области и задачи, ими выполняемые.

Deployment diagram (диаграммы топологии)

Этот вид диаграмм предназначен для анализа аппаратной части системы, то есть «железа», а не программ. В прямом переводе с английского Deployment означает «развертывание», но термин «топология» точнее отражает сущность этого типа диаграмм.

Для каждой модели создается только одна такая диаграмма, отображающая процессоры (Processor), устройства (Device) и их соединения (рисунок 1.10).

Обычно этот тип диаграмм используется в самом начале проектирования системы для анализа аппаратных средств, на которых она будет эксплуатироваться.

State Machine diagram (диаграммы состояний)

Каждый объект системы, обладающий определенным поведением, может находиться в определенных состояниях, переходить из состояния в состояние, совершая определенные действия в процессе реализации сценария поведения объекта. Поведение большинства объектов реальных систем можно представить с точки зрения теории конечных автоматов, то есть поведение объекта отражается в его состояниях, и данный тип диаграмм позволяет отразить это графически. Для этого используется два вида диаграмм: Statechart diagram (диаграмма состояний) и Activity diagram (диаграмма активности).

Statechart diagram (диаграмма состояний)

Диаграмма состояний (Statechart) предназначена для отображения состояний объектов системы, имеющих сложную модель поведения. Это одна из двух диаграмм State Machine, доступ к которой осуществляется из одного пункта меню. Пример такой диаграммы показан на рисунке 1.11.

Activity diagram (диаграммы активности)

Это дальнейшее развитие диаграммы состояний. Фактически данный тип диаграмм может использоваться и для отражения состояний моделируемого объекта, однако, основное назначение Activity diagram в том, чтобы отражать бизнес-процессы объекта. Этот тип диаграмм позволяет показать не только по­следовательность процессов, но и ветвление и даже синхронизацию процессов. Пример диаграммы активности показан на рисунке 1.12.

Interaction diagram (диаграммы взаимодействия)

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.

Sequence diagram (диаграммы последовательностей действий)

Взаимодействие объектов в системе происходит посредством приема и передачи сообщений объектами-клиентами и обработки этих сообщений объектами-серверами. При этом в разных ситуациях одни и те же объекты могут выступать и в качестве клиентов, и в качестве серверов.

Данный тип диаграмм позволяет отразить последовательность передачи сообщений между объектами. Пример такой диаграммы показан на рисунке 1.13.

Этот тип диаграммы не акцентирует внимание на конкретном взаимодействии, главный акцент уделяется последовательности приема/передачи сообщений.

Collaboration diagram (диаграммы 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.

Class diagram (диаграммы классов)

Этот тип диаграмм позволяет создавать логическое представление системы, на основе которого создается исходный код описанных классов. Значки диаграммы позволяют отображать сложную иерархию систем, взаимосвязи классов (Classes) и интерфейсов (Interfaces). Данный тип диаграмм противоположен по содержанию диаграмме Collaboration, на котором отображаются объекты системы. Rational Rose позволяет создавать классы при помощи данного типа диаграмм в различных нотациях.

Нотация ОМТ более строга. Пример изображения классов в нотации ОМТ показан на рисунке

И конечно, Rational Rose позволяет создавать диаграмму классов в унифицированной нотации, пример изображения классов в которой показан на рисунке 1.17.

 

Component diagram (диаграммы компонентов)

Этот тип диаграмм предназначен для распределения классов и объектов по компонентам при физическом проектировании системы. Часто данный тип диаграмм называют диаграммами модулей.

При проектировании больших систем может оказаться, что система должна быть разложена на несколько сотен или даже тысяч компонентов, и этот тип диаграмм позволяет не потеряться в обилии модулей и их связей. Пример диаграммы компонентов показан на рисунке. 1.18.