3.2.2.Языки и системы моделирования
В 1970-80 годы было предложено более 50 различных технологий работы системного аналитика (так называемых языков моделирования). Наиболее известные из них были предложены специалистами в области системного анализа Гради Бучем, Джеймсом Румбахом и Айваром Джекобсоном. Эти три ученые в середине 1990 годов создали международную рабочую группу, которая на основе анализа имеющихся предложила новый универсальный язык моделирования UML, который в настоящее время используется практически всеми системными аналитиками и принят ISO в качестве международного стандарта представления моделей. Язык моделирования UML (в переводе с английского Unified Modeling Language - унифицированный язык моделирования) предусматривает представление сложной системы произвольной природы в виде графических диаграмм различных видов:
диаграммы вариантов использования;
диаграммы классов;
диаграммы состояний;
диаграммы деятельности;
диаграммы последовательности;
диаграммы кооперации;
диаграммы компонентов;
диаграммы развертывания.
Диаграммы различных видов рассматривают моделируемую систему с разных сторон, а в совокупности дают так называемую интегрированную модель системы. Диаграмма деятельности похожа на блок-схему алгоритма. Рассмотрим для примера также диаграммы вариантов использования и диаграммы классов.
Диаграмма вариантов использования описывает функциональное назначение моделируемой системы, т. е. показывает, что система делает. Рисунок 3 .42 представляет диаграмму вариантов использования системы "Магазин".
Рисунок 3.42. Диаграмма вариантов использования системы "Магазин".
Основные значки: вариант использования (в нашем примере "Получить информацию о товаре", "Заплатить деньги за товар" и т. п.) и актер (в нашем примере "Продавец", "Покупатель" и т. п.). Актер - это любая внешняя по отношению к моделируемой системе сущность. Вариант использования - это действие моделируемой системы, направленное на выполнение ее функций. Большой прямоугольник на рисунке объединяет несколько значков диаграммы в единую систему, соединяющие значки линии обозначают ассоциативные связи (отношения ассоциации) между ними.
При построении диаграмм вариантов использования применяются четыре основных вида отношений (т. е. связей между значками):
отношения ассоциации;
отношения расширения;
отношения обобщения;
отношения включения.
Рисунок 3.43. Пример отношения ассоциации
Рисунок 3.44. Пример отношения расширения
Рисунок 3.45. Пример отношения обобщения
Отношение ассоциации - это наиболее общий вид связей (Рисунок 3 .42), они обозначаются сплошной линией. Часто на диаграммах указывают кратность ассоциативных связей. Например (Рисунок 3 .43), одному директору (1) могут подчиняться несколько сотрудников (*).
Отношение расширения: в процессе покупки телевизора клиент может запросить данные о его производителе, но не обязательно (Рисунок 3 .44). Оно обозначается пунктирной линией с V-образной стрелкой и со словом "extend".
Отношение обобщения: покупка товара обобщает покупку телевизора (Рисунок 3 .45). Оно обозначается сплошной линией с -образной стрелкой. При этом "Покупка товара" называется предком отношения, а "Покупка телевизора" - потомком отношения.
Отношение включения: процесс покупки телевизора обязательно включает в себя оформление гарантийных документов (Рисунок 3 .46). Оно обозначается пунктирной линией с V-образной стрелкой и со словом "include".
Рисунок 3.46. Пример отношения включения
Диаграмма классов описывает множество классов моделируемой системы, а также отношения (т. е. связи) между этими классами. В качестве примера (Рисунок 3 .47) рассмотрим диаграмму классов системы производства автомобилей. Основной значок такой диаграммы - класс, на рисунке - это "Автомобиль", "Станок", "Шофер" и др.
При построении диаграмм классов применяются четыре основных вида отношений:
отношения ассоциации;
отношения зависимости;
отношения обобщения;
отношения агрегации.
Отношения ассоциации и обобщения определяются и выглядят на диаграммах классов аналогично соответствующим отношениям диаграмм вариантов использования. В нашем примере (Рисунок 3 .47) отношения ассоциации - это отношения классов "Автомобиль" - "Шофер", "Токарный станок" - "Токарь" и т. п., а отношения обобщения - это отношения классов "Станок" - "Токарный станок", "Автомобиль" - "Легковой автомобиль" и т. п.
Рисунок 3.47. Диаграмма классов системы производства автомобилей
Отношение агрегации означает включение одного класса другим классом как части и целого. Отношение агрегации обозначается на диаграмме сплошной линией с ромбовидной стрелкой, направленной от части к целому. В нашем примере (Рисунок 3 .47) отношения агрегации - это отношения классов "Оборудование для производства автомобилей" - "Станок", "Оборудование для производства автомобилей" - "Средства транспортировки продукции".
Отношение зависимости означает необходимость внесения изменений в реализацию одного класса (называемого зависимым классом, клиентом отношения) в случае изменений в реализации другого класса (называемого независимым классом, сервером отношения). Отношение зависимости обозначается на диаграмме пунктирной линией с V-образной стрелкой, направленной от клиента к серверу. В нашем примере (Рисунок 3 .47) отношения агрегации - это отношение классов "Оборудование для производства автомобилей" - "Автомобиль".
Система моделирования или CASE-система - Computer Aided Software Engeneering (компьютерная разработка программного обеспечения), это инструментальное ПО, предназначенное для поддержки разработки программных систем на этапах анализа и проектирования. Каждая CASE-система должна иметь некоторый встроенный в нее язык, предназначенный для общения с человеком - разработчиком программной системы. Такие языки называются языками моделирования.
В качестве примера наиболее популярного современного языка моделирования можно привести UML, а в качестве наиболее популярных современных CASE-систем - Rational Rose и Microsoft Visual Modeler (MS VM); в них встроен язык UML. Широко применявшиеся в прошлом блок-схемы алгоритмов тоже представляют собой язык моделирования.