Essentials of Visual modeling and UML (rus) by SkillsCup.com

Визуальное моделирование и UML. Введение в основы

SkillsCup.comОктябрь 2011

(1) Задачи семинара

• Поверхностно затронуть темы курса «Основы системного анализа». Обсудить: – Что такое объектная технология (ОТ) и в чем её плюсы

– Важность визуального моделирования (ВМ) и4 принципа ВМ

– Что предоставляет UML, и какой процесс подходит лучше

– 4 принципа объектного-ориентирования (ОО), полиморфизме и обобщении

• Показать примеры некоторых диаграмм UML

2

(2) Чем поможет?

Базовые знания для подготовки к получению сертификатов:

• IBM Certified Solution Designer — IBM Rational Unified Process v7.0

• IBM Certified Specialist for Rational (IBM Rational Consultant) — Requirements Management with Use Cases

• IBM Certified Solution Designer — Object Oriented Analysis and Design, vUML 2

• OMG Certified UML Professional, Fundamental & Intermediate

3

(3) Содержание семинара

• ОТ – Что это? – Сильные стороны – Где используется?

• ВМ – Что такое модель? Зачем? – Команды разработки ПО

зачастую не моделируют – 4 принципа визуального

моделирования – Что такое UML? – Для разработки системы нужен

процесс. А какой?

• ОО – 4 принципа ОО – Что такое класс? Атрибуты и

операции – Полиморфизм и обобщение – Организация элементов модели

• ВИ – Что такое поведение системы? – Модель ВИ и выгоды её

использования – ВИ и актёр

• Примеры диаграмм UML

4

Объектная технология — что это?

• Набор принципов разработки ПО: абстракция, инкапсуляция, модульность, полиморфизм

• языки, БД и • другие инструменты поддержки этих принциповSimula 1й ООЯ

1967

C ++

Late 1980s

Smalltalk 1я комм.ООсреда

1972

Java

1991

The UML

1996

UML 2

2004

C!

Oak!5

Сильные стороны ОТ

1. Предоставляет единую систему понятий

2. Облегчает переиспользование архитектуры и кода

3. Более точно отражает модели реального мира

4. Способствует стабильности 5. Приспособлена к изменениям

6

Где используется ОТ?

• Разработка клиент-серверных систем и веб-приложений – ОТ позволяет компаниям скрывать бизнес-информацию в объектах и распределять процессы по Сети

• Системы реального времени – ОТ позволяет разрабатывать более качественные и гибкие системы реального времени

7












8

Модель – что это? Зачем?

• Модель — упрощение реальности • Моделирование направлено на

достижение целей: 1. Помогает визуализировать систему 2. Позволяет описать структуру или

поведение системы 3. Предоставляет шаблон для построения

системы 4. Документирует принятые решения

• Мы строим модели сложной системы, т.к. не можем осмыслить такую систему целиком

• Мы строим модели для лучшего понимания разрабатываемой системы

9

Команды разработки ПО зачастую не моделируют

• Многие команды разработки ПО создают приложения так, будто строят бумажный самолётик – Начинают кодировать, опираясь на текстовые требования – Работают дольше и создают больше кода – Не имеют спланированной архитектуры – Обречены на провал

• Моделирование — проверенный путь к успешным проектам

Не важно Моделирование важно

10

4 принципавизуального моделирования

1. Создаваемые модели влияют на то, как решается проблема

2. Каждую модель можно изобразить с разным уровнем точности

3. Хорошие модели имеют отношение к реальному миру

4. Нет одной достаточной модели

11

Модель проектированияМодель процессов

ВМ принцип 1. Выбор модели важен

• Создаваемые модели сильно влияют на то, как решается проблема и как формируется решение – В ПО выбор модели отражается на взгляде на предметную область

– Разные углы зрения приводят к разным типам систем

Модель развертывания

12

ВМ принцип 2. Уровни точности могут различаться

• Каждую модель можно изобразить с разным уровнем точности – Хорошие модели позволяют выбрать степень детализации в зависимости от того

• Кто рассматривает модель • Зачем ему нужна модель

Для проектировщиковДля потребителей

13

ВМ принцип 3. Хорошие модели имеют

отношение к реальному миру• Все модели упрощают реальность

• Хорошие модели отражают важные неотъемлемые свойства

14

ВМ принцип 4. Нет одной достаточной модели• Любая нетривиальная система лучше всего м.б.

представлена небольшим набором почти независимых моделей – Создавайте модели, которые могут разрабатываться и

изучаться раздельно, но при этом взаимосвязаны

Process View Deployment View

Logical View

Use-Case View

Implementation View

End-userFunctionality

ProgrammersSoftware management

Performance, scalability, throughputSystem integrators System topology, delivery,

installation, communication

System engineering

Analysts/DesignersStructure

Предметная область

Распределение процессов и потоков

Вопросы разработки

Физическая реализация

Требования

15

(Повторение) 4 принципавизуального моделирования

1. Создаваемые модели влияют на то, как решается проблема

2. Каждую модель можно изобразить с разным уровнем точности

3. Хорошие модели имеют отношение к реальному миру

4. Нет одной достаточной модели

16

(Повторение) Зачем моделируем?

• Мы строим модели, чтобы

• Моделирование направлено на достижение целей:

1. Помогает визуализировать систему 2. Позволяет описать структуру или поведение

системы 3. Предоставляет шаблон для построения системы 4. Документирует принятые решения

лучше понять SuD, т.к. не можем осмыслить такую систему целиком

17

Что такое UML?

• Это язык для

1. визуализации 2. подробного описания (спецификации) 3. построения 4. документирования

артефактов программных систем

Цели

18

Цель UML 1. Язык визуализации

a) Обсуждение концептуальных моделей ведет к непониманиям и ошибкам, если не все говорят на едином языке

b) Некоторые вещи о системе сложно понять, пока не построишь модель

c) Ясная модель облегчает общение

19

Цель UML 2. Язык спецификации

• UML позволяет строить модели –Точными

–Недвусмысленными

–Полными

20

Цель UML 3. Язык построения

• Модели UML могут применяться для множества языков программирования – Могут использоваться для Java, C++, Visual Basic и др.

– Таблицы СУБДР или хранилища СУБДОО

– Позволяет производить forward engineering и reverse

engineering

21

Цель UML 4. Язык документирования

• UML предназначен для документирования требований к системе, её архитектуры, тестов, планирования проекта и управления выпусками

Диаграмма ВИ

Actor A

Use Case 1

Use Case 2

Use Case 3

Actor B

Диаграмма классов

GrpFile

read( )

open( )

create( )

fillFile( )

rep

Repository

name : char * = 0

readDoc( )

readFile( )

(from Persistence)

FileMgr

fetchDoc( )

sortByName( )

DocumentList

add( )

delete( )

Document

name : int

docid : int

numField : int

get( )

open( )

close( )

read( )

sortFileList( )

create( )

fillDocument( )

fList

1

FileList

add( )

delete( )1

File

read( )

read() fill the

code..

Диаграмма последовательности

user

mainWnd fileMgr :

FileMgr

repositorydocument :

Document

gFile

1: Doc view request ( )

2: fetchDoc( )

3: create ( )

4: create ( )

5: readDoc ( )

6: fillDocument ( )

7: readFile ( )

8: fillFile ( )

9: sortByName ( )

Æ¯Á¤¹®¼¿¡ ´ëÇÑ º¸±â¸¦

»ç¿ëÀÚ°¡ ¿äÃ»ÇÑ´Ù.

ÈÀÏ°ü¸®ÀÚ´Â ÀÐ¾î¿Â

¹®¼ÀÇ Á¤º¸¸¦ ÇØ´ç ¹®¼ °´Ã¼¿¡ ¼³Á¤À» ¿äÃ»ÇÑ´Ù.

È¸é °´Ã¼´Â ÀÐ¾îµéÀÎ

°´Ã¼µé¿¡ ´ëÇØ ÀÌ¸§º°·Î Á¤·ÄÀ» ½ÃÄÑ È¸é¿¡

º¸¿©ÁØ´Ù.

Диаграмма развертывания

Window95

¹®¼°ü¸®

Å¬¶óÀÌ¾ðÆ®.EXE

Windows

NT

¹®¼°ü¸® ¿£Áø.EXE

Windows

NT

Windows95

Solaris

ÀÀ¿ë¼¹ö.EXE

Alpha

UNIX

IBM

Mainframe

µ¥ÀÌÅ¸º£ÀÌ½º¼¹ö

Windows95

¹®¼°ü¸® ¾ÖÇÃ¸´

ºÐ»ê È¯°æÀÇ ÇÏµå¿þ¾î¹× ³×Æ®¿÷À¸·ÎÀÇ Á¤º¸ ½Ã½ºÅÛ ¿¬°á ¸ðµ¨ - À©µµ¿ì 95 : Å¬¶óÀÌ¾ðÆ®

- À©µµ¿ì NT: ÀÀ¿ë¼¹ö

- À¯´Ð½º ¸Ó½Å: ÀÀ¿ë ¼¹ö ¹× µ¥ÀÌÅ¸ ¼¹ö, Åë½Å ¼¹ö - IBM ¸ÞÀÎÇÁ·¹ÀÓ: µ¥ÀÌÅ¸ ¼¹ö, Åë½Å ¼¹ö

22

Для разработки системы нужен процесс. А какой?

• UML процессонезависим • Однако наиболее подходящим является процесс, который:

Язык моделирования

UnifiedProcess

Командная разработка

1. Основан на вариантах использования

2. Опирается на архитектуру

3. Итеративный (инкрементальный)

Характеристики процесса

23

Признак процесса 1. Основан на ВИ

• Выявленные для системы ВИ — основа всего процесса разработки

• Выгоды ВИ: – Лаконичны, просты, понятны для широкого круга заинтересованных лиц

– Помогают синхронизировать содержимое разных моделей

Получить деньги

Клиент

Проверить баланс

24

Признак процесса 2. Опирается на архитектуру

• Архитектура системы – основной артефакт осмысления, построения, управления, развития SuD

• Выгоды: – Контроль над и управление сложностью проекта, поддержание целостности системы

– Хорошая основа для верхнеуровневого переиспользования

– Основа для управления проектом – Помощь в компонентной разработке

25

Признак процесса 3. Итеративный (инкрементальный)

a) Первые итерации нацелены на критичные риски – снимаются ранней обратной связью пользователей до крупных вложений

b) Непрерывное тестирование и интеграция

c) Краткосрочные вехи — объективная мера

d) Прогресс измеряется оценкой объема реализованного

e) Частичные реализации могут быть внедрены с пользой

Время

Итерация 1 Итерация 2 Итерация 3

IC

DR

TI

CD

R

TI

CD

R

T

26

(Повторение) Наиболее подходящий процесс для UML

1. Основан на вариантах использования

2. Опирается на архитектуру

3. Итеративный (инкрементальный)

27








операции – Полиморфизм и обобщение – Организация элементов

модели • ВИ

– Что такое поведение системы? – Модель ВИ и выгоды её



28

Объект – это что?

По-простому, объект представляет сущность: физическую, концептуальную или программную

Объект

Операции

Атрибуты

Грузовик

Химический процесс

Связанный список

Формально, объект – сущность с хорошо определенными границами и индивидуальностью, скрывающаясостояние и поведение • Атрибуты и отношения представляют

состояние • Операции и методы представляют

поведение

• … • … • … • … • …

29

У объекта есть…Name: А. Петренко Employee ID: 567138 Date Hired: July 25, 1991 Maximum Course Load: 3 classes Status: Tenured Discipline: Finance

Поведение профессора Петренко Submit Final Grades Accept Course Offering Take Sabbatical

Set Max Load

Профессор Петренко

Профессор Петренко учит биологии

Профессор Петренко учит биологии

Name: А. Петренко Employee ID: 567138 Date Hired: 19910825 Discipline: Finance Maximum Course Load: 3 classes

SubmitFinalGrades()

AcceptCourseOffering()

TakeSabbatical() Set

Max

Load

()

30

4 принципа ОО

Абстра

кция И

ерархия

Объектное ориентирование

Инк

апсуля

ция М

одульность

31

ОО принцип 1. Абстракция

• Неотъемлемые характеристики сущности, отличающие её от других типов сущностей

• Зависит от предметной области и угла зрения

• Обозначает идею чего-либоиз реального мира

Курс 09:00 Пн-Ср-Пт

Студент

32

ОО принцип 2. Инкапсуляция

▪ Скрывает реализацию от клиента ▪ Клиенты зависят от интерфейса

33

ОО принцип 3. Модульность

• Разбиение сложного на малозависимые управляемые куски

• Помогает понимать сложные системы

Система расчетов

Каталог курсов

Ведение БД студентов

34

ОО принцип 4. Иерархия

Уменьшение абстракции

Увеличение абстракции

Имущество

Недвижимость

Сбер

Счет в банке

Текущий Акции

Ценная бумага

Обязательства

Элементы одного уровня иерархиидолжны быть

на одном уровне абстракции35

(Повторение) Объект и 4 принципа ОО

Объект — сущность с хорошо определенными границами и индивидуальностью, скрывающая состояние и поведение

1. Абстракция 2. Инкапсуляция 3. Модульность 4. Иерархия

36

Класс — это что?Класс — описание множества объектов с одинаковыми атрибутами, операциями, отношениями и семантикой

Какой принцип ОО и почему?

Класс — абстракция, т.к. ▪ Выделяет важные характеристики ▪ Опускает незначительные

характеристики

37

Атрибут и операция — что это?

• Атрибут — именованное свойство класса, описывающее возможные принимаемые экземпляром (объектом) значения

• Операция — услуга, которая может быть запрошена у объекта для вызова поведения

38

Полиморфизм — это что?Возможность скрывать разные реализации за единым интерфейсом

СониПанасоник Самсунг

Принцип OO — ?

Пульт39

Обобщение — что это?

• Отношение между классами, когда один класс предоставляет свою структуру и/или поведение 1/более классам

• Определяет иерархию абстракций, в которой подкласс наследует от 1/более надклассов

• Бывает – Одиночное – Множественное

• Отношение «вида» Принцип OO — ?

Механизм — ?

Уточнение — ?

40









• ВИ – Что такое поведение

системы? – Модель ВИ и выгоды её



41

Поведение системы — это что?

• Поведение системы — как система действует и отвечает на действия актёров

• Как UML описывает поведение системы?▪ Поведение системы собрано в ВИ ▪ ВИ описывают взаимодействие между системой и её окружением

42

Модель ВИ — что это?

• Модель, описывающаяфункциональные требования в виде ВИ

• Модель целевых функций системыи её окружения

Просмотреть отчет

Студент

Зарегистрироваться на курс

Логин

43

В чём выгоды модели ВИ?

Польз-ль Эксперт области Польз-ли

Проверка

Выяв

лени

е

Варианты использ.

Взаимодействие

44

Основные сущности при моделировании ВИ

• Актёр — некто/нечто, взаимодействующее с системой

• ВИ — описание последовательности действий, выполняемых системой, которая приводит к ощутимому/значимому результату для конкретного актёра – «Что» или «Как»?

Актёр

Вариант использования

45












46

Какие диаграммы есть в UML?

Activity Class State machine Composite structure Sequence Object Use case

Package Communication

Collaboration Component Interaction overview Deployment Timing

Какие из них структурные? 6 шт. Какие поведения? 7 шт.

Какие взаимодействия? 4 шт.47

Пример: Д. вариантов использования

View Report Card

Student

Register for Courses

Login

Select Courses to Teach

Submit Grades

Professor

Registrar

Billing System

Maintain Professor Information

Maintain Student Information

Close Registration

Course Catalog

48

Пример: Д. деятельности

Synchronization Bar (Fork)

Guard Condition

Synchronization Bar (Join)

Decision

Concurrent Threads

Transition

Select Course

[ add course ]

Check Schedule

Check Pre-requisites

Assign to Course

Resolve Conflicts

Update Schedule

Delete Course

[ checks completed ] [ checks failed ]

[ delete course ]

Activity/Action

49

Пример: Д. последовательности

: Student :RegisterForCoursesForm :RegistrationController : Course Catalog:CourseCatalogSystem

1: create schedule( )

5: display course offerings( )

2: get course offerings( )

3: get course offerings(forSemester)

6: display blank schedule( )


Select Offeringsref

50

Пример: Д. коммуникаций 1

: Student

: RegisterForCoursesForm

: RegistrationController : CourseCatalogSystem

5: display course offerings( )6: display blank schedule( )

: Course Catalog1: create schedule( )


3: get course offerings(forSemester)


51

Пример: Д. Классовбез атрибутов, операций, отношений

CloseRegistrationForm

LoginForm

Professor

BillingSystem

CloseRegistrationController

RegisterForCoursesForm

Course

CourseCatalogSystem

Student

RegistrationController

CourseOffering

Schedule

52

Пример: Д. коммуникаций 2(поиск отношений и операций классов)

: CourseOffering

: RegistrationController

: Schedule

: Student

: PrimaryScheduleOfferingInfo

8: any conflicts?( )

: RegisterForCoursesForm

2: submit schedule( )

4: submit( )3: save( )

7: still open?( )9: add student(Schedule)

5: is selected?( )10: mark as enrolled in( )

6: has pre-requisites(CourseOffering)

1: submit schedule( )

: Student

53

Пример: Д. состояний

Hired

Assistant Professor

Tenured

Professor

Applied

rejected

accepted

Hiatus

H

H

takeSabbatical

retired

maxPapers

seniority

return

54

Пример: Д. компонентов

Организация компонентов и зависимости между ними

ComponentA

<<component>>

ComponentC

<<component>>

ComponentB

<<component>>

ComponentD

<<component>>

55

Пример: Д. развертываниябез процессов

<<legacy RDBMS>> Course Catalog

<<Campus LAN>>

<<Campus LAN>><<Campus LAN>>

<<application server>> Registration Server

<<client workstation>> PC

Billing System

<<legacy>>

0..2000

1

1

1

11

56

Пример: Д. развертыванияс процессами

<<legacy RDBMS>> Course Catalog

<<Campus LAN>>

<<Campus LAN>><<Campus LAN>>

<<application server>> Registration Server

<<client workstation>> PC

Billing System

<<legacy>>

CourseCatalogSystemAccess CourseRegistrationProcess BillingSstemAccess

StudentApplication

0..2000

1

1

11

1

57

Использованные материалы

По большей своей части данный семинар основан на материалах курсаОсновы визуального моделирования с использованием UML, принадлежащего компании IBM Rational, и является визитной карточкой этого курса

58

Благодарю за внимание!

59

SkillsCup.com

Поблагодаритьза внимание

Essentials of Visual modeling and UML (rus) by SkillsCup.com

Software

Transcript of Essentials of Visual modeling and UML (rus) by SkillsCup.com