Билет 60. UML. Диаграммы вариантов использования.

Диаграмма вариантов использования (use case diagram)

Диаграммы вариантов использования (use case diagrams) представляют собой графическое представление взаимодействия пользователя и компьютерной системы. Каждый вариант использования охватывает некоторую очевидную для пользователей функцию системы и решает некоторую дискретную задачу пользователя. Список всех вариантов использования фактически определяет функциональные требования к системе с помощью которых может быть сформулировано техническое задание, поэтому диаграмма вариантов использования является необходимым средством при анализе требований, выдвигаемых по отношению к проектируемой системе.

1. Основные элементы диаграммы

Диаграмма вариантов использования представляют собой граф, описывающий взаимодействие действующих лиц (actor)с системой, представленное вариантами использования (use case). Действующее лицо - это роль, которую пользователь играет по отношению к системе. Вариант использования представляет собой типичное взаимодействие пользователя и компьютерной системы и решает некую дискретную задачу пользователя. Каждый вариант использования - это потенциальное требование к системе. Нотация варианта использования не должна содержать в себе подробные описания, достаточно несколькими предложениями описать выдвигаемое требование.

Действующее лицо представляется на диаграмме прямоугольником (аналогично классу) с стереотипом "actor". Но, чаще всего, действующее лицо представляется пиктограммой в виде фигурки человечка, а имя действующего лица располагается под фигуркой.

Вариант использования представляется на диаграмме эллипсом, внутри которого располагается его имя. Имя варианта использования может быть расположено и под эллипсом

2. Связи в диаграмме вариантов использования

В диаграмме вариантов использования значимыми являются следующие связи :

• сommunicates - показывает участие действующего лица в варианте использования, соединяя символ действующего лица с символом варианта использования сплошной линией. Действующее лицо "общается" с вариантом использования по этой связи,

• extends - линия со стереотипом "extends", с незаполненной стрелкой на конце, соединяет базовый вариант использования с вариантом использования, его расширяющим, и называется расширение. Конец с незаполненной стрелкой указывает на вариант использования, являющийся расширением базового варианта использования. Такой тип связи используется, если один варианта использования подобен другому, но несет большую нагрузку. Особенно удобно использовать такой тип связи при описании обработки аварийных ситуаций, возникающих в системе (чтобы не перегружать основной варианта использования, описывающий нормальное поведение системы, излишней логикой).

• uses - линия с надписью "uses", с незаполненной стрелкой на конце, соединяет один вариант использования с другим вариантом использования, которого он использует. Такой тип связи называется использование, и применяется в тех случаях, когда имеется какой-либо фрагмент поведения системы, который повторяется более чем в одном варианте использования, и не хочется копировать его в каждом из этих вариантов. В этом случае данный фрагмент оформляется как отдельный вариант использования, и к нему проводятся соответствующие связи от других вариантов использования.

Интерфейсы

Интерфейс(interface) служит для спецификации параметров модели, которые видимы извне, без указания их внутренней структуры. В языке UML интерфейс является классификатором и характеризует только ограниченную часть поведения моделируемой сущности. Применительно к диаграммам вариантов использования, интерфейсы определяют совокупность операций, которые обеспечивают необходимый набор сервисов для актеров.

На диаграмме вариантов использования интерфейс изображается в виде маленького круга, рядом с которым записывается его имя. В качестве имени может быть существительное или строка текста. Если имя записывается на английском языке, то оно должно начинаться с заглавной буквы I.

Графический символ отдельного интерфейса соединяется на диаграмме сплошной линией или пунктирной линией со стрелкой с тем вариантом использования, который его поддерживает. Сплошная линия указывает, что связанный с интерфейсом вариант использования должен реализовывать все необходимые для него сервисы. Пунктирная линия со стрелкой означает, что вариант использования предназначен для спецификации только того сервиса, который необходим для реализации данного интерфейса.

Таким образом, интерфейс отделяет спецификацию операций системы от их реализации и определяет общие границы проектируемой системы.

Примечания

Примечания(notes) в языке UML предназначены для включения в модель произвольной текстовой информации, имеющей непосредственное отношение к контексту разрабатываемого проекта. В качестве такой информации могут быть комментарии разработчика (например, дата и версия разработки диаграммы или ее отдельных компонентов), ограничения (например, на значения отдельных связей или экземпляры сущностей) и помеченные значения.

Графически примечания обозначаются прямоугольником с загнутым верхним правым углом. Внутри прямоугольника содержится текст примечания.

Если в примечании указывается ключевое слово «constraint», то оно является ограничением, налагаемым на соответствующий элемент модели.

Билет 61. Основные принципы объектно-ориентированного подхода.

1. Основные понятия ООП

Как уже говорилось ранее, UML реализует объектно-ориентированный подход к разработке сложных систем. Для начала рассмотрим основные идеи объектно-ориентированного подхода.

Основные идеи ООП - это возможность декомпозиции системы на множество отдельных сущностей (классов), каждая из которых может быть размножена на любое количество экземпляров (объектов), имеющих свои особенности. Объекты, соединенные связями описывают структуру системы. Итак,

Класс - это группа сущностей (объектов), обладающих сходными свойствами, а именно, данными и поведением.

ООП характеризуется тремя основными свойствами:

Инкапсуляция - это объединение данных с соответствующими операциями, работающими с этими данными. Инкапсуляция предполагает структурирование данных внутри класса, определение возможных операций для манипуляции с ними и установление прав доступа к данным.

Наследование - это возможность определения класса объектов и дальнейшее использование всех его свойств для построения иерархии порожденных классов с возможностью для каждого порожденного класса, относящегося к иерархии, доступа к данным и операциям базового класса. При использовании наследования важно помнить, что если некая характеристика класса однажды определена, то все классы, находящиеся ниже его по иерархии, наследуют эту характеристику.

Полиморфизм - это, по сути, возможность определения у класса некого действия с дальнейшим переопределением содержания этого действия в соответствующих объектах этого класса. Так, например, можно определить функцию, которая, в зависимости от контекста, будет работать с целыми или вещественными аргументами.

Билет 62 UML. Диаграммы классов. Классы, атрибуты, операции.

Диаграммы классов (class diagrams)

2. Назначение диаграмм классов

Диаграммы классов (class diagrams) показывают статическую структуру системы, то есть определяют типы объектов системы и различного рода статические связи и отношения между ними. Диаграммы классов содержат набор статических элементов, как, например, классы, типы, их связи, объединенные в граф. На диаграммах классов также изображаются атрибуты классов, операции классов и ограничения, которые накладываются на связи между объектами. Диаграммы классов могут быть логически объединены в пакеты.

3. Класс

Класс(class) - это сущность, описывающая множество объектов со сходной структурой, поведением и связями с другими объектами.

На диаграммах класс изображается в виде прямоугольника со сплошной границей, разделенного горизонтальными линиями на 3 секции (рис. 2.1):

Рисунок 2.1 "Пример изображения класса"

Верхняя секция (секция имени) содержит имя класса и другие общие свойства (в частности, тип класса, о чем будет рассказано позже). В средней секции содержится список атрибутов, а в нижней - список операций. Атрибуты хранят инкапсулированные данные класса, а операции описывают поведение объектов класса.

Любая из секций атрибутов и операций может не изображаться. Для отсутствующей секции не нужно рисовать разделительную линию и как-либо указывать на наличие или отсутствие элементов в ней.

Классы могут объединяться в более крупные компоненты, называемые пакетами. Область видимости класса - это пакет, в котором он описан. Это означает, что имена классов должны быть уникальны среди имен классов того же пакета. По умолчанию считается, что указываемый класс определен в текущем пакете. Если необходимо сослаться на класс из другого пакета, это указывается явно:

<имя пакета>::<имя класса>

Так как иерархия пакетов может иметь глубину вложенности большую, чем 1, то путь к классу может содержать более чем один пакет, при этом путь начинается от корня иерархии пакетов:

<имя пакета1>::<имя пакета2>::...::<имя пакетаN>::<имя класса>

В секции имени класса могут находиться (по порядку сверху вниз):

• Тип класса (и/или иконка типа в правом верхнем углу) - необязательное поле, опускается, если речь идет о не специфицированном классе.

• Имя класса (если класс абстрактный - курсивом).

• Дополнительные свойства - имя автора и т.п. (необязательное поле).

Средняя и нижняя секции прямоугольника класса содержат списки его атрибутов и операций. При описании класса не обязательно сразу заполнять эти поля. Это возможно лишь в том случае, когда имеется четкое представление о том, какие операции должен выполнять данный класс и какие атрибуты для этого необходимы. На начальной стадии описания это может быть еще не ясно, поэтому для начала содержимое этих полей может быть опущено.

Атрибут

Атрибут (attribute) - это элемент данных класса, т.е. элемент данных, который содержится в объекте, принадлежащем описываемому классу.

У атрибута должен быть тип (type expression), который может представлять собой простой тип или быть сложным, как например:

CArray<CString *, CPoint *>

Детали, касающиеся типов атрибутов, не специфицированы UML. Более подробное описание типа зависит от того, какой язык программирования используется разработчиками.

Атрибут изображается в виде текстовой строки, отражающей различные его свойства:

<признак видимости><имя>::<тип>=<значение по умолчанию>{свойства}

• Признак видимости имеет С++ семантику видимости членов класса:

• Общий атрибут (public) (обозначается символом +) означает, что любая сущность, имеющая доступ к объекту определяемого класса, имеет доступ и к этому атрибуту.

• Защищенный атрибут (protected) (обозначается символом #) означает, что к атрибуту имеют доступ только методы данного класса и его потомков.

• Секретный атрибут (private) (обозначается символом -) означает, что атрибут доступен только методам класса.

• Символ области видимости может изображаться ключевым словом “public", "private” или “protected” или может быть опущен. Это означает, что область видимости не показывается (а не то, что она не определена или “public” по умолчанию).

• Имя - это идентификатор, представляющий имя атрибута.

• Тип - зависящее от языка реализации описание типа атрибута.

• Значение по умолчанию - зависящее от языка реализации выражение, задающее начальное значение для атрибута вновь созданного объекта. Эта часть определения атрибута не обязательна.

• Свойства - строка дополнительных свойств элемента (необязательная часть). Если свойства не указываются, скобки {} опускаются. Примером свойства может служить имя автора:

{Author = Smith}

По умолчанию атрибут является изменяемым. Указав в его свойствах пометку {frozen} можно объявить атрибут неизменяемым.

Для атрибута можно указывать его множественность. Если она не обозначена, то предполагается, что атрибут может хранить ровно одно значение. Множественность может быть определена в квадратных скобках сразу после имени атрибута:

coords[3]: integer

Операция

Операция (operation) - это сущность, определяющая некое действие, которое может быть выполнено представителем класса. У операции есть имя и список аргументов.

Операция изображается текстовой строкой, имеющей следующую грамматику:

<признак видимости><имя>(список параметров):<тип выражения, возвращающего значения> {свойства}

• Признак видимости, имя и свойства имеют тот же смысл, что и для атрибута.

• Список параметров - список формальных параметров, разделенных запятыми: <имя>:<тип>=<значение по умолчанию>

• Имя - имя параметра.

• Тип - зависящее от языка реализации описание типа параметра.

• Значение по умолчанию - значение параметра по умолчанию.

В последней версии UML предусмотрена также возможность указания вида параметра (входной, выходной или смешанного типа).

• Тип выражения, возвращающего значения - зависящее от языка реализации описание типа значения, возвращаемого функцией. Если оно не указано, то предполагается, что функция не возвращает значения (void для C/C++).

Все операции, определенные в классе, можно разделить на две группы: операции класса и операции представителя. Операции класса - это операции, присущие не объектам класса, а самому классу. Отсюда, в частности, следует, что операции класса не имеют доступа к атрибутам. Типичный пример операции класса - функция создания нового объекта (представителя) класса. Операции класса выделяются подчеркиванием:

createObject(void): PObject

Операция, не изменяющая состояние системы, помечается следующим образом: в список свойств операции помещается свойство {query}.

Элементы списков атрибутов и операций можно группировать по некоторым признакам. В этом случае перед группой элементов ставится заключенная в кавычки строка, определяющая свойство, причем это свойство распространяется на все нижестоящие элементы до нового свойства.

У каждой секции прямоугольника класса может быть имя. При этом, так как секция "Имя класса" обязательна, то ее имя не указывается (рис.2.2).

63. Uml. Диаграммы классов. Интерфейс

В UML существует несколько разновидностей класса: интерфейс, шаблон, утилита и др.

Интерфейс (interface) - класс, задающий набор операций, но не содержащий в себе поля и реализации этих операций. Класс, реализующий интерфейс, сам определяет содержимое этих операций.

• Интерфейс

Интерфейс (interface) в UML фактически является описанием (без реализации) группы функций, которые он предоставляет для использования другому классу. Логика работы этих функций не определяется. Имеется лишь возможность задать неформальное (например, на естественном языке) описание того, что от них требуется.

Класс поддерживает (или реализует) интерфейс, если он содержит методы, реализующие все операции интерфейса. Между двумя интерфейсами можно задать отношение наследования. Оно будет означать обычное теоретико-множественное объединение списков операций предка и потомка.

На диаграмме классов UML интерфейс можно изобразить двумя способами: развернутым и сокращенным. В случае развернутого способа интерфейс изображается на диаграмме как класс со стереотипом "interface" и без секции атрибутов (рис.2.10). Допустимо также сокращенное изображение интерфейса - небольшой кружок с именем интерфейса возле него.

Рисунок 2.10 "Класс, реализующий интерфейс"

На рис. 2.10 изображен класс RunningLine, который реализует интерфейс DataConsumer. Связь между ними называетсядетализация и представляется на диаграмме в виде пунктирной линии с полым треугольником на конце. Таким образом, класс RunningLine должен предоставить метод, реализующий операцию SetData, унаследованную от интерфейса DataConsumer.

Рисунок 2.11 "Использование интерфейса классом"

На рис. 2.11 изображен класс RunningLine, использующий интерфейс DataConsumer. Связь между ними называетсязависимость и представляется на диаграмме в виде пунктирной линии со стрелкой на конце. Такая связь говорит о том, что если интерфейс DataConsumer изменить, то класс RunningLine тоже может претерпеть некоторые изменения. Поэтому при конструировании диаграмм необходимо сводить число зависимостей к минимуму, во избежание влияния вносимых изменений. (Более подробно о зависимостях будет сказано ниже).

Билет 65 UML. Диаграммы классов. Ассоциация. Агрегирование и композиция.

Ассоциация

Ассоциация (association) определяет некоторую связь между классами. Когда в системе создаются представители ассоциированных классов, они связываются так, как определяет данная ассоциация.

В UML одна ассоциация может специфицировать связь между двумя и несколькими (более чем двумя) классами. Ассоциации первого типа называются бинарными, а второго типа - N-арными.

• Бинарная ассоциация

Бинарная ассоциация (binary association) - это ассоциация между ровно двумя классами. Возможна ассоциация класса с самим собой, которая называется рефлексивной ассоциацией.

Изображается ассоциация в виде сплошной линии, соединяющей два символа класса. Каждая ассоциация обладает двумя ролями (association role), каждая роль представляет собой направление ассоциации. Большая часть информации, касающейся ассоциации, присоединена к ее ролям.

На линии (рядом с линией), изображающей ассоциацию, могут быть следующие пометки:

• имя ассоциации - определяет необязательное имя ассоциации,

• класс ассоциации - класс, позволяющий определять для ассоциаций атрибуты, операции и другие свойства (соединяется с линией ассоциации пунктирной линией). Это метка используется в случае, если необходимо присоединить к ассоциации некую дополнительную информацию.

• Роль

Роль (association role) - это неотделимая часть ассоциации, описывающая некоторые свойства её соединения с классом (роль класса в данной ассоциации).

У роли могут быть следующие свойства:

• Имя роли - строка, стоящая рядом с концом ассоциации. Поле не обязательное, но если имя задано, оно должно отображаться на диаграмме.

• Навигация - если в направлении, соответствующем роли, поддерживается навигация, на конце линии может быть изображена стрелка. Возможность навигации в направлении роли означает, что партнеры ассоциации могут просматривать объекты, соответствующие этой роли.

• Множественность - показывает количество конкретных объектов, которые могут быть связаны с данным партнером ассоциации. В общем случае, множественность показывает нижнюю и верхнюю границы количества объектов, которые могут участвовать в ассоциации.

• Квалификатор - представляет собой список атрибутов класса с противоположного конца ассоциации, по значениям которых можно однозначно разбить множество его объектов на подмножества. Используется для связи объекта класса-партнера ассоциации с группой объектов другого класса-партнера ассоциации.

• Агрегирование - показывает, что ассоциация является отношением типа целое/часть.

В последней версии UML предусмотрена возможность указания изменяемости ассоциации - если ассоциация изменяема, то есть может быть добавлена, удалена и перемещена, то никаких дополнительных пометок не нужно. В противном случае в строке свойств может присутствовать метка {frozen}, указывающая на то, что ассоциация не может добавляться, удаляться и перемещаться.

• Множественность

Множественность (multiplicity) показывает возможное количество объектов, которые могут быть связаны в соответствии с этой ассоциацией. Множественность указывается для ролей ассоциации и имеет следующий формат (рис.2.6):

<нижняя граница>..<верхняя граница>

Верхняя граница и нижняя граница указывают минимальное и максимальное количество объектов, участвующих в ассоциации. Если для верхней границы стоит символ '*', то это символизирует, что она (верхняя граница) бесконечна.

Пример:

0..1

10

0..*

3..5,10..20,100,200..*

Рисунок 2.6 "Пример ассоциации с указанием множественности"

• Квалификатор

В работающей системе между объектами ассоциированных классов устанавливаются связи (экземпляры ассоциации). Но в некоторых случаях требуется, чтобы можно было разбить множество объектов одного класса, которые будут связаны с объектом другого класса в соответствии с данной ассоциацией, на подмножества по значениям некоторых атрибутов этих объектов, и наложить ограничения на число объектов в том или ином подмножестве.

В UML предоставляется такая возможность: у ассоциации может быть атрибут под названием квалификатор (qualifier), который содержит один или несколько атрибутов класса, прикрепленного к другому концу ассоциации. Именно по значению этих атрибутов происходит групповая выборка объектов этого класса со стороны объекта противоположного (по данной ассоциации) класса.

Квалификатор изображается в виде маленького прямоугольника, присоединенного к началу ассоциации (рис.2.7). В нем указываются атрибуты другого класса-партнера ассоциации.

Рисунок 2.7 "Квалификатор"

• Агрегирование

Если у роли ассоциации установлен атрибут "aggregation", то вся ассоциация является отношением агрегирования. Такой атрибут может быть установлен только у одной из ролей.

Агрегирование (aggregation) - это отношение между классами типа целое/часть. Агрегируемый класс в той или иной форме является частью агрегата. На практике это может быть реализовано по-разному. Например, объект класса-агрегата может хранить объект агрегируемого класса, или хранить ссылку на него.

В UML допускается возможность, когда один класс агрегируется многими, то есть, является частью нескольких целых. Но имеется специальный вид агрегирования, называемый композицией(composition), который этого не допускает.

Композиция является специальный видом агрегирования (так называемое сильное агрегирование). Композиция указывает на то, что данный класс может являться частью только одного класса. В частности, агрегируемый объект может быть создан только тогда, когда создан агрегат, а с уничтожением агрегата уничтожаются и все агрегируемые объекты.

Агрегирование изображается на диаграмме полым ромбом на конце линии ассоциации со стороны агрегирующего класса (агрегата) (рис.2.8). Композиция показывается также как и агрегирование, но ромбик рисуется не пустым, а заполненным.

Рисунок 2.8 "Пример композиции"

Билет 66. UML. Диаграммы последовательности.

1. Диаграммы последовательности (sequence diagrams)

• Основные элементы диаграммы

Диаграммы последовательности имеют две размерности: вертикальная представляет время, горизонтальная - различные объекты. Оси могут меняться местами, так что ось времени может располагаться горизонтально, слева направо, а список объектов располагаться вертикально.

Объект на диаграмме изображается в виде прямоугольника на вершине вертикальной пунктирной линии, называемойлинией жизни объекта (lifeline) (рис.2.20). Она представляет собой фрагмент жизненного цикла объекта в процессе взаимодействия. Если объект создается или уничтожается на отрезке времени, представленном на диаграмме, то его линия жизни начинается и заканчивается в соответствующих точках, в противном случае линия жизни объекта проводится от начала до конца диаграммы. Символ объекта рисуется в начале его линии жизни; если объект создается не в начале диаграммы, то сообщение о создании объекта рисуется со стрелкой, проведенной к символу объекта. Если объект уничтожается не в конце диаграммы, то момент его уничтожения помечается большим крестиком "Х". При сообщении, вызывающем уничтожение объекта (или самоуничтожение), в конце возвращается сообщение об уничтожении объекта. Линия жизни может разветвляться в две (и более) параллельные линии, показываемые условно. Каждая ответвляющаяся линия соответствует переходу в потоке сообщений. Линии жизни могут объединяться в некоторой последующей отметке.

• Сообщения и переходы

Сообщения (message) связывают объекты между собой и передают информацию о выполняемом действии.

Каждое сообщение представляется на диаграмме сплошной линией со стрелкой на конце, проведенной от линии жизни одного объекта к линии жизни другого объекта. Возможна посылка сообщения объектом самому себе -самоделегирование. В этом случае линия может начинаться и заканчиваться около символа объекта. Линия помечается именем сообщения (операция или сигнал) и значениями его аргументов. Сообщения могут быть помечены условием перехода, которое располагается в квадратных скобках.

Сообщения могут быть следующих типов:

• Асинхронные сообщения рисуются линией с половинкой стрелки на конце. Асинхронное сообщение не блокирует работу вызывающего объекта, и он, таким образом, может продолжать свой собственный процесс. Асинхронные сообщения можно использовать для создания нового объекта или для установления связи с уже выполняемой ветвью процесса.

• Вызов процедуры рисуется как заполненная стрелка. Возвращение из процедуры подразумевается неявно и на диаграмме не отображается. Возврат ставиться явно в том случае, если это необходимо для большей ясности и представляется меткой (короткая поперечная линия), расположенной около адресата возврата.

Обычно стрелка с сообщением рисуется горизонтально. Это символизирует, что сообщение передается мгновенно и ничего не может произойти в момент передачи. Если на передачу сообщения необходимо какое-то время, в течение которого может что-нибудь произойти (например, посылка сообщения в противоположном направлении), то линия со стрелкой может быть ломаной (конец стрелки располагается ниже ее начала).

Объединенный набор сообщений может быть маркирован как итерация (iteration). Маркером итерации служи символ *. Для сценария итерация указывает, что множество сообщений может передаваться многократно. Для процедуры условие продолжения итерации может указываться в конце итерации. Возможны случаи, когда часть сообщений является частью итерации, а остальные сообщения могут быть выполнены только однократно.

Переходы (transition) рисуются как многократные стрелки, проведенные в одну точку, помеченные условием перехода. Переход может быть именован. Имя представляет собой время посылки сообщения (например: А). В случае, когда передача сообщения происходит не мгновенно, время получения отмечается именем со штрихом (например: А’). Имя может быть проставлено слева от стрелки. Имя может быть использовано для выражения, ограничивающего время посылки сообщений. Ограничения помещаются в фигурных.

• Активация

Диаграммы последовательности полезны для представления параллельных процессов. Для этого в диаграммах последовательности вводятся активации (activation). Активация показывает период времени, в течение которого объект выполняет действия непосредственно или через зависимую процедуру.

Активация представляется на диаграмме длинным тонким прямоугольником, верхняя часть которого выравнивается с моментом когда метод данного объекта становиться активным, а нижняя часть - с моментом завершения работы данного метода (рис.2.21). Выполняемое действие может быть помечено текстом справа от символа активации (или слева, в зависимости от стиля), поочередно входящие сообщения показывают действия, которые выполняются в данном методе. В потоке управления процедуры верхняя часть символа активации предупреждает о входящем сообщении (которое инициирует действие), а нижняя часть является началом посылки возвращаемого сообщения.

В случае с параллельно работающими объектами (каждый из них с собственным потоком управления) активация показывает продолжительность выполнения операций каждым объектом. В случае с процедурами активация показывает время, в течение которого процедура (или вложенная процедура) данного объекта активна. В случае рекурсивного вызова объекта, вторая активация рисуется слегка правее первой, с небольшим наложением на нее (рекурсивные вызовы могут иметь произвольную глубину).

Билет 67. UML. Кооперативные диаграммы.

Кооперативные диаграммы (collaboration diagrams)

Кооперативные диаграммы (collaboration diagrams) предоставляют возможность пространственно располагать объекты. В отличие от диаграмм последовательности, на кооперативных диаграммах экземпляры объектов показываются в виде пиктограмм. На диаграмме отображаются лишь те объекты, что прямо или косвенно участвуют в выполнении данного варианта использования. Так же как на диаграмме последовательности, линии со стрелкой на конце обозначают сообщения, обмен которыми осуществляется в рамках данного варианта использования. Их временная последовательность, однако, указывается путем нумерации сообщений.

Линия со стрелкой проводится около линии, соединяющей объекты и указывает в направлении объекта, которому посылается сообщение. Для пометки различных сообщений могут использоваться следующие типы стрелок:

• Линия с заполненной стрелкой. Обозначает вызов процедуры. Может использоваться также между параллельно работающими активными объектами для посылки сигналов и ожиданий.

• Линия с половинкой стрелки. Асинхронный поток управления. Используется для явного указания на асинхронный обмен сообщениями между двумя объектами.

• Другие разновидности. Могут представлять другие разновидности управления, например, "balking" или "timeout", но они обычно воспринимаются как дополнительные возможности UML.

Сообщения на кооперативной диаграмме помечаются номерами. Нумерация сообщений делает восприятие их последовательности более трудным, чем в случае расположения линий на странице сверху вниз. Принято применять вложенную систему нумерации, так как это позволяет понять какая операция вызывает какую операцию, хотя при этом может быть труднее разглядеть их общую последовательность.

Внутренние сообщения о выполнении операции нумеруются, начиная с 1. В последовательности сообщений между параллельными объектами нумерация сообщений относится к одному уровню (нет вложенности). На кооперативной диаграмме сообщение можно снабдить такой же управляющей информацией, что и на диаграмме последовательности.

Пиктограмма объекта на кооперативной диаграмме помечается строкой имени, имеющей вид:

<ИмяОбъекта : Имя Класса>

где имя объекта, либо имя класса могут отсутствовать. Обратите внимание, что если имя объекта отсутствует, то перед именем класса для ясности сохраняется двоеточие.

Вызов взаимодействия на диаграмме может быть представлен символом действующего лица

Билет 68 UML. Диаграммы состояний.

Диаграммы состояний (state diagrams)

Диаграмма состояний (state diagram) определяют все возможные состояния, в которых может находиться конкретный объект, а также процесс смены состояний объекта в результате влияния некоторых событий. Диаграммы состояний строятся для единственного класса и описывают поведение единственного объекта.

Диаграмма состояний представляет собой граф состояний в которых может находиться объект и связей между ними (рис.2.23). Определения состояния, его семантика базируются на определении statecharts Девида Харела (за исключением небольших отличий).

1. Состояния

Состояние (state) представляет собой отрезок времени в жизни объекта, в течение которого является истиной некоторое условие, выполняются некие действия или ожидается некоторое событие.

Состояние может иметь иерархическую структуру. Каждое подсостояние (substate) может иметь свое начальное и конечное псевдосостояния. Переход в такое состояние означает переход в начальное псевдосостояние внутри него. Переход в конечное псевдосостояние подсостояния означает завершение работы данного подсостояния; завершение работы всех подсостояний означает завершение активности данного состояния и выход из него.

Состояние представляется на диаграмме как прямоугольник с закругленными углами (рис.2.24). Он может иметь одну или несколько секций. В них содержатся:

• Имя состояния. Указание имени состояния является необязательным. Два символа состояния с одним и тем же именем представляют на диаграмме одно и то же состояние объекта. Использование нескольких символов одного и того же состояния используется в диаграмме для удобства представления (например, для того, чтобы не перегружать одно состояние подходящими к нему и исходящими из него связями).

• Переменные состояния. Указывается список переменных состояния, определенных в данном состоянии или в его подсостояниях. Переменные состояния имеют форму атрибутов. Выражение, описывающее их начальное значение, может в себе содержать атрибуты данного объекта, переменные состояния подсостояний и параметры входящих в состояние переходов (если они включены во все входящие маршруты).

• Внутреннее поведение. Указывается список внутренних действий, выполняемых когда объект находится в данном состоянии. Каждое действие описывается следующим образом:

<имя события><список параметров>‘/’<действие>

Имя события может быть использовано в одном состоянии неоднократно. Существует три зарезервированных действия, имеющих тот же формат описания, что и обычное действие, но чьи имена можно использовать только однократно:

• ‘entry’ ‘/’ <действие> - действие, выполняемое при входе в состояние.

• ‘exit’ ‘/’ <действие> - действие, выполняемое при выходе из состояния.

• ‘do’ ‘/’ <действие> - действие, выполняемое при нахождении в состоянии.

В данных выражениях могут использоваться переменные состояния данного состояния и его подсостояний, атрибуты данного объекта и параметры входящих в состояние переходов (если они включены во все входящие маршруты).

Рисунок 2.24 "Состояние"

2. Подсостояния

Состояние может быть усовершенствовано введением последовательных подсостояний со связями типа “И” или взаимоисключающих подсостояний со связями типа “ИЛИ”. Любое состояние может быть усовершенствовано одним из этих способов. Его подсостояния так же могут быть усовершенствованы первым или вторым способом.

Только что созданный объект начинает функционировать из начального псевдосостояния. Действие, создавшее объект, может быть использовано для инициации перехода в начальное псевдосостояние.

Объект, перешедший в конечное псевдосостояние, прекращает свое существование.

Расширение состояния представляется на диаграмме аналогичным символом. В нем кроме секций для имени состояния, переменных состояния, внутреннего поведения, имеется секция для представления вложенной диаграммы состояний (рис.2.25).

Расширение состояния в виде параллельных подсостояний представляется как несколько окон, расположенных в данном состоянии одно под другим и разделенных пунктирной линией (рис.2.26). Каждое подсостояние может иметь свое имя и может содержать вложенную диаграмму непересекающихся состояний. Секции с текстовой информацией при данном представлении отделяются сплошной линией.

Начальное псевдосостояние представляется маленьким черным кружком. Переход из начального псевдосостояния может быть помечен именем события; если так, то это говорит о переходе с активное состояние, вызванным данным событием. Если такой пометки нет, то считается, что происходит просто переход в активное состояние. Переход так же может иметь выполняемое действие.

Конечное псевдосостояние представляется маленьким черным кружком, обведенным сплошной линией.

3. События

Событием (event) называется заслуживающее внимания происшествие. В диаграмме состояний оно может вызывать переход из состояния в состояние. События могут быть различных видов:

• Обозначенное условие, обычно описанное булевским выражением, становится истинным. Описывается условием перехода без определения имени события.

• Получение одним объектом сигнала от другого объекта. Описывается именем события, вызывающим переход.

• Истечение определенного промежутка времени после обозначенного события. Описывается временным интервалом, по истечении которого вызывается переход.

• Сигнал или вызов события может быть определен следующим образом:

<имя события>‘(’<параметр>‘,’ . . .‘)’

Параметры имеют следующий формат:

<имя параметра>‘:’<тип>

Сигнал может быть представлен как класс со стереотипом "signal" на диаграмме классов (рис.2.27). Параметры будут в этом случае атрибутами класса. Сигнал также может быть определен как подкласс другого сигнала.

Событие, связанное с истечением промежутка времени, описывается выражением, в котором указывается данный отрезок модельного времени, например, "5 seconds". По умолчанию, по истечении данного отрезка времени, текущее состояние покидается. В противном случае, подобные события могут быть описаны условным выражением, например:

[date = Jan. 1, 2000] или [10 seconds since exit from state A].

События могут быть объявлены на диаграмме классов как класс со стереотипом "event".

4. Простой переход

Простой переход (simple transition) представляет собой связь между двумя объектами, показывающую когда объект может перейти из первого состояния во второе и выполняющую определенное действие, если произошло определенное событие. Событие может иметь параметры, которые доступны для действий, определенных на переходе или для действий, инициирующих последующее событие. События обрабатываются мгновенно. Если событие не вызывает никакого перехода, то оно просто игнорируется. Если вызывается сразу несколько переходов, то инициируется только один из них; выбор может быть недетерминированным, если переходы не имеют приоритетов.

Переход на диаграмме состояний представляется сплошной линией со стрелкой на конце, проведенной от одного состояния (исходное состояние) к другому состоянию (конечное состояние), помеченной строкой перехода. Данная строка имеет следующий формат:

<описание события>‘[’<условное выражение>]‘/’<действие>‘^’<посылка сообщения>

• Описание события описывает событие и его аргументы:

• <имя события>‘(‘<параметр>‘,’ . . . ‘)’

• Условное выражение является булевским выражением, описывающим условие, при выполнении которого происходит данное событие.

• Действие есть выражение, выполняемое при инициации данного перехода. Оно может содержать в себе операции, атрибуты, данного объекта и параметры вызванного события.

• Посылка сообщения определяет сообщение (или сигнал), посылаемое при возникновении данного события, и имеет следующий формат:

• <адресат>‘.’<имя сообщения>‘(‘<параметр>‘.’ . . . ‘)’

Переход может содержать несколько таких предложений. Порядок их расположения определяет порядок их выполнения.

Адресат является выражением, определяющим объект (или множество объектов), которому посылается сообщение (сигнал).

Имя сообщения содержит в себе имя события, о котором посылается сообщение (сигнал).

Параметры передаются вместе с данным сообщением (сигналом) объекту-адресату.

Пример:

right-mouse-down (location) [location in window] / object := pick-object (location) ^ object.highlight ()

5. Сложный переход

Один общий переход может иметь множество исходных и конечных состояний. Это представляется синхронизацией и/или разделением управления между параллельными ветвями в параллельных подсостояниях.

Если данный объект одновременно находится во всех исходных состояниях данного перехода, то переход осуществляется. Если условие перехода становится истинным, то переход инициируется и выполняются действия, стоящие на данном переходе.

Обычно все исходные состояния должны быть активны к тому моменту, как инициируется сложный переход (complex transition). В более сложных ситуациях, условие перехода может быть расширено и может разрешать инициировать переход, когда некоторое подмножество исходных состояний активно.

Сложный переход представляется на диаграмме состояний коротким вертикальным закрашенным прямоугольником (рис.2.28). От прямоугольника может исходить одна или несколько линий со стрелками на конце, проведенных к конечным состояниям. К символу сложного перехода могут быть проведены одна или несколько линий со стрелками на конце, проведенных от исходных состояний. Строка перехода располагается около данного символа. Конкретные линии, проведенные к определенным состояниям не могут иметь своих строк перехода.

6. Переход в состояние со сложной структурой

Переход в состояние со сложной структурой эквивалентен переходу в начальное псевдосостояние внутри него или в каждое из начальных псевдосостояний его подсостояний, расположенных параллельно друг другу. Переход в состояние со сложной структурой "наследуется" каждым из вложенных подсостояний (на каком уровне вложенности они бы не находились).

Переход на диаграмме состояний, введенный за границу сложного состояния, символизирует собой переход в сложное состояние (рис.2.29). Это означает, что переход происходит в начальное псевдосостояние/псевдосостояния (в случае параллельной структуры) внутри сложного состояния. Начальное псевдосостояние также может быть представлено на диаграмме. Переход может быть проведен непосредственно к любому из подсостояний системы.

Переход на диаграмме состояний, выходящий из-за границы сложного состояния, символизирует собой переход из сложного состояния в другое состояние. Переход может быть проведен непосредственно от любого подсостояния системы к состоянию, находящемуся вне сложного состояния.

В случае перехода в сложное состояние для каждого из начальных подсостояний выполняются необходимые входные ("entry") действия. При выходе из сложного состояния для каждого из конечных подсостояний выполняются необходимые выходные ("exit") действия.

Состояние может содержать в себе индикатор предшествующего состояния (history state indicator), представляемый на диаграмме состояний как маленький кружок с буквой "Н" внутри (рис.2.30). Индикатор предшествующего состояния может иметь любое количество входящих переходов, но не может иметь выходящих переходов. Если в него выполняется переход, то это означает, что объект возвращается в то состояние, в котором он пребывал, перед тем как покинуть данное сложное состояние. Необходимые входные ("entry") действия при этом также выполняются.

Вложенность в сложном состоянии может быть скрыта. Переход во внутреннее состояние в подсостоянии или выход из подсостояния представляется как линия перехода, проведенная к так называемым условным псевдосостояниям (stubs).Условные псевдосостояния представляются на диаграмме как небольшие вертикальные линии, расположенные в поле сложного состояния. Условные псевдосостояния не могут представлять начальные или конечные псевдосостояния подсостояний.

7. Посылка сообщений

Сообщения посылаются выполняемым в объекте действием множеству объектов-адресатов. Множество объектов-адресатов может содержать в себе от одного объекта до всей системы.

Посылка сообщения на диаграмме представляется сплошной линией со стрелкой на конце, проведенной от данного объекта к объекту-адресату. Стрелка помечается именем события, списком его аргументов.

Посылка сообщений между диаграммами состояний представляется пунктирной линией со стрелкой на конце, проведенной от отправителя к адресату (рис.2.31).

Билет 69 UML. Диаграммы деятельностей.

Диаграммы деятельностей (activity diagrams)

Диаграммы деятельностей (activity diagrams) предназначены для того, чтобы отразить переходы в рамках выполнения определенной задачи, вызванные внутренними процессами (в противоположность внешним событиям). Диаграммы деятельности используются для моделирования потоков работ в различных вариантах использования, для анализа вариантов использования.