Учебное пособие 409

Обязательным элементом обозначения класса является его имя. Имя класса должно быть уникальным в пределах диаграммы или совокупности диаграмм классов пакета.

Атрибуты класса определяют существенные характеристики объектов класса.

Операция. Операцией класса (методом класса) называется именованный сервис, который предоставляется по требованию любым объектом данного класса. Другими словами, операция – это то, что может делать объект, или то, что можно сделать с объектом. Класс может содержать любое число операций (в частности, не содержать ни одной операции). Набор операций класса является общим для всех объектов данного класса.

Интерфейсы. Интерфейс (interface) – именованное множество операций, характеризующих поведение отдельного элемента модели извне без указания их внутренней структуры.

В языке UML интерфейс является специальным случаем класса, у которого имеются операции, но отсутствуют атрибуты.

Для обозначения интерфейса на диаграмме классов используется специальный графический символ – окружность, рядом с которой указывается имя интерфейса, или стандартный способ – прямоугольник класса с обозначением

«Interface» (рис. 3).

		«Interface»
		Принтер
	Принтер	настроить()
		печатать()

Рис. 3. Обозначения интерфейсов

Отношения между классами. На диаграмме классов необходимо отобразить отношения между классами. Чаще всего между классами устанавливаются отношения ассоциации.

Отношение ассоциации (смысловая зависимость между классами) обозначается сплошной линией с дополнительными специальными символами, которые характеризуют отдельные свойства конкретной ассоциации. Это могут быть имя ассоциации, а также имена ролей и кратность классов.

Имя ассоциации является необязательным, но если оно задано, то записывается с прописной (заглавной) буквы рядом с линией соответствующей ассоциации.

Ассоциация, связывающая два класса (или класс с самим собой), называется бинарной. Для бинарной ассоциации на диаграмме может быть указан по-

11

рядок следования классов с использованием треугольника в форме стрелки рядом с именем данной ассоциации. Направление этой стрелки указывает на порядок классов, один из которых является первым (со стороны основания треугольника), а другой – вторым (со стороны вершины треугольника). Отсутствие данной стрелки рядом с именем ассоциации означает, что порядок следования классов в рассматриваемом отношении не определен.

На рис. 4 показано отношение бинарной ассоциации между классом «Группа» и классом «Студент». Они связаны между собой бинарной ассоциацией «Учеба», имя которой указано на рисунке над линией ассоциации. Порядок следования классов в данном отношении таков: первым является класс «Группа», вторым – класс «Студент».

Кроме имени ассоциации на диаграмме может быть указана кратность отдельных классов. Кратность показывает число экземпляров в классе. На рис. 4 кратность «1» для класса «Группа» означает, что каждый студент может учиться только в одной группе. Кратность «1..*» для класса «Студент» означает, что в каждой группе могут учиться несколько студентов, общее число которых заранее неизвестно и ничем не ограничено, но всегда больше нуля.

			Учеба
		1	1..*
	Группа			Студент

Рис. 4. Графическое изображение отношения бинарной ассоциации между классами

2.2. Пример разработки диаграммы классов

Пример. Разработать диаграмму классов для информационной системы «Магистратура».

Выделяют следующие сущности предметной области, каждая из которых описывается классом:

-направления подготовки;

-программы подготовки;

-формы обучения;

-дисциплины;

-группы;

-студенты;

-результаты сессии.

Предложенный список сущностей не охватывает все сущности выбранной предметной области. Сущности выбраны для иллюстрации диаграммы классов.

Сущность «Направления подготовки» может иметь следующие атрибуты: - электронный номер направления подготовки; например, электронный

порядковый номер;

12

-код направления подготовки; например: 09.04.01;

-название направления;например, информатика и вычислительная техника;

-квалификация; например: магистр;

-факультет; например: ФИТКБ.

Сущность «Программы подготовки» может иметь следующие атрибуты:

-электронный номер программы подготовки; например, электронный порядковый номер;

-электронный номер направления подготовки;

-название программы подготовки; например: Распределенные автоматизированные системы; Управление программным инжинирингом;

-руководитель программы; например, проф., д.т.н. О. Я. Кравец;

-кафедра; например: кафедра АВС.

Сущность «Формы обучения» может иметь следующие атрибуты:

-электронный номер формы обучения; например, электронный порядковый номер;

-электронный номер программы подготовки;

-название формы обучения; например: очная, заочная;

-срок обучения; например: 2 года, 2 года и 5 мес., 2 года и 4 мес. и т.д.;

Сущность «Дисциплины» может иметь следующие атрибуты:

-электронный номер дисциплины; например, электронный порядковый

номер;

-электронный номер формы обучения;

-код в учебном плане; например, Б1.В.ОД.3;

-название дисциплины; например, Интегрированное управление базами данных в распределенных системах;

-номер семестра;

-лекции, часы;

-лабораторные работы, часы;

-практические работы, часы;

-зачет; возможные значения: да, нет;

-зачет с оценкой; возможные значения: да, нет;

-экзамен; возможные значения: да, нет;

-курсовая работа; возможные значения: да, нет;

-курсовой проект; возможные значения: да, нет.

Сущность «Группы» может иметь следующие атрибуты:

-электронный номер группы; например, электронный порядковый номер;

-электронный номер формы обучения;

-шифр группы, например: мАС-211;

-количество студентов в группе;

-фамилия старосты;

-сотовый телефон старосты;

-адрес электронной почты старосты.

13

Сущность «Студенты» может иметь следующие атрибуты:

-электронный номерстудента; например, электронный порядковый номер;

-электронный номер группы;

-номер зачетки, например, 16012;

-фамилия;

-имя;

-отчество;

-сотовый телефон;

-адрес проживания;

-дата рождения;

-адрес электронной почты.

Сущность «Результаты сессии» может иметь следующие атрибуты:

-электронный номер записи; например, электронный порядковый номер

записи;

-электронный номер студента;

-электронный номер дисциплины;

-дата сдачи дисциплины;

-зачет; возможные значения: да, нет, пусто;

-оценка; возможные значения: оценка, пусто;

-курсовая работа; возможные значения: оценка, пусто;

-курсовой проект; возможные значения: оценка, пусто.

Сущности «Направления подготовки» и «Программы подготовки» связаны по атрибуту «Электронный номер направления подготовки» связью «один- ко-многим».

Сущности «Программы подготовки» и «Формы обучения» связаны по атрибуту «Электронный номер программы подготовки» связью «один-ко- многим».

Сущности «Формы обучения» и «Дисциплины» связаны по атрибуту «Электронный номер формы обучения» связью «один-ко-многим».

Сущности «Формы обучения» и «Группы» связаны по атрибуту «Электронный номер формы обучения» связью «один-ко-многим».

Сущности «Группы» и «Студенты» связаны по атрибуту «Электронный номер группы» связью «один-ко-многим».

Сущности «Студенты» и «Результаты сессии» связаны по атрибуту «Электронный номер студента» связью «один-ко-многим».

Сущности «Дисциплины» и «Результаты сессии» связаны по атрибуту «Электронный номер дисциплины» связью «один-ко-многим».

Диаграмма классов для предметной области «Магистратура» приведена на рис. 5.

14

Направление

1

Программа подготовки

Формы обучения

подготовки

Электронный номер про-

1

Электронный номер

Электронный номер на-

граммы подготовки, чи-

формы обучения, чи-

правления подготовки,

словой

словой

числовой

Электронный номер на-

Электронный номер

Код направления подго-

правления подготовки,

программы подготов-

1..*

товки, текстовый

числовой

ки, числовой

1..*

Название направления,

Название программы под-

Название формы обу-

текстовый

готовки, текстовый

чения, текстовый

Квалификация, текстовый

Руководитель программы,

Срок обучения, тек-

Факультет, текстовый

текстовый

стовый

Кафедра, текстовый

1

1

1..*

1..*

1

Группы

Дисциплины

Электронный номер группы, чи-

1

Электронный номер дисциплины,

словой

числовой

Электронный номер формы обуче-

Электронный номер формы обуче-

ния, числовой

ния, числовой

Шифр группы, текстовый

Код в учебном плане, текстовый

Количество студентов в группе,

Название дисциплины, текстовый

числовой

Номер семестра, числовой

Фамилия старосты, текстовый

Лекции, часы, числовой

Сотовый телефон старосты, тек-

Лабораторные работы, часы, число-

стовый

вой

Адрес электронной почты старос-

Практические работы, часы, число-

ты, текстовый

вой

1

Студенты

Результаты сессии

Электронный номер студента,

Электронный номер записи, чи-

1..*

числовой

словой

Электронный номер группы, чи-

Электронный номер студента,

словой

числовой

Номер зачетки, текстовый

Электронный номер дисципли-

1..*

Фамилия, текстовый

1..*

ны, числовой

Имя, текстовый

Дата сдачи дисциплины, дата

Отчество, текстовый

Зачет (да, нет, пусто), текстовый

Оценка числовой

Рис. 5. Диаграмма классов

15

2.3. Задания для лабораторной работы № 2

Задание

Выполнить следующие действия:

-выделить сущности из заданной предметной области;

-для каждой сущности определить список атрибутов;

-определить связи между сущностями;

-нарисовать диаграмму классов;

-оформить отчет.

Отчет

Отчет должен содержать:

-титульный лист;

-список сущностей и их атрибутов;

-диаграмму классов.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3 РАЗРАБОТКА ДИАГРАММЫ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ

3.1. Общие методические указания к выполнению лабораторной работы № 3

Цель работы – изучение назначения диаграмм последовательностей, основных элементов диаграмм и правил их построения.

Язык UML включает диаграммы, описывающие поведение модели в динамике. К диаграммам такого типа относятся диаграммы последовательности (Sequence). На диаграмме последовательности события показываются так, как они происходят во времени.

Диаграмма последовательностей системы – графическая модель, которая для определенного сценария варианта использования показывает динамику взаимодействия объектов во времени.

Для построения диаграммы последовательностей системы необходимо:

-идентифицировать каждое действующее лицо (объект, актер) и изобразить для него линию жизни;

-из описания варианта использования определить множество системных событий и их последовательность;

-изобразить системные события в виде линий со стрелкой на конце между линиями жизни действующих лиц и системы, а также указать имена событий

исписки передаваемых значений.

Диаграмма последовательности состоит из следующих элементов:

-объекты;

-линии жизни;

-фокусы управления;

-сообщения.

Графические примитивы диаграммы последовательности приведены на рис. 6.

16

Имя объекта 1:		Имя объекта 2:		Имя объекта 3:
Имя класса 1		Имя класса 2		Имя класса 3

			Сообщение
					Х
	Фокус			Символ разру-
	управления			шения объекта
			Линия
			жизни

Рис. 6. Различные графические примитивы диаграммы последовательности

Графически каждый объект изображается прямоугольником и располагается в верхней части своей линии жизни. Внутри прямоугольника записывают имя объекта и имя класса, разделенные двоеточием. При этом вся запись подчеркивается, что является признаком объекта, который представляет собой экземпляр класса. Крайним слева на диаграмме изображается объект, который является инициатором взаимодействия. Правее изображается другой объект, который непосредственно взаимодействует с первым объектом и т.д.

Линия жизни объекта служит для обозначения периода времени, в течение которого объект существует в системе. На диаграмме линия жизни изображается пунктирной вертикальной линией, связанной с объектом. Если объект существует в системе постоянно, то его линия жизни должна продолжаться по всей плоскости диаграммы от самой верхней ее части до самой нижней.

Если объекты разрушаются в какой-то момент времени, то их линия жи з- ни обрывается. Для обозначения такого момента в языкеUML используется специальный символ «Х». Ниже этого символа пунктирная линия не изображается.

Фокус управления. Объекты на диаграмме последовательности могут находиться в двух состояниях, активном - непосредственно выполняя какиелибо действия, и пассивном, ожидая сообщения от других объектов. Чтобы явно выделить подобную активность объектов, в языке UML применяется специальное понятие, получившее название фокуса управления. Фокус управления изображается в форме вытянутого узкого прямоугольника. Верхняя сторона прямоугольника обозначает начало получения фокуса управления объектом (начало активности), а ее нижняя сторона – окончание фокуса управления (окончание активности).

Сообщения. Диаграмма последовательности описывает динамику взаимодействий между множеством объектов. Каждое взаимодействие описывается совокупностью сообщений, которыми обмениваются между собой участвующие в нем объекты. Сообщение представляет собой законченный фрагмент информации, который отправляется одним объектом другому. Объект, принявший

17

сообщение, должен отреагировать на него какой-либо последовательностью действий, направленных на решение поставленной задачи.

Графически сообщения изображаются горизонтальными стрелками, соединяющими линии жизни или фокусы управления двух объектов на диаграмме последовательности.

3.2. Примеры разработки диаграммы последовательностей

Пример 1. Построить диаграмму последовательности для прецедента «Формирование отчета об успеваемости студента». Объектами в этом примере являются: а: методист, b: программа, c: база данных (рис. 7).

a: методист

b: программа

c: база данных

Выбирает в меню пункты

«Отчеты», «Успеваемость

студента»

Вывод формы для задания

номера зачетки или фами-

лии и семестра

Формирование SQL

Заполнение полей для по-

запроса к базе данных

иска, нажатие кнопки

на поиск итогов сессии

«Найти»

студента

Вывод результата выпол-

Передача результата

нения запроса

выполнения запроса

Нажатие кнопки «Выход»

Вывод формы с главным

Х

меню

Х

Х

Рис. 7. Диаграмма последовательности для формирования отчета

Пример 2. Разработать диаграмму последовательности для варианта использования «Поиск сведений о группе студентов». Объектами в этом примере являются: методист, программа, база данных. Диаграмма последовательности приведена на рис. 8.

18

a: методист

b: программа

c: база данных

Выбирает в меню пунк-

ты «Поиск»,

Группа»

Вывод электронной

формы для задания па-

раметров поиска

Заполнение полей для

Формирование SQL

поиска, нажатие кноп-

ки «Найти»

запроса к базе данных

на поиск данных о

Вывод результата вы-

Передача результата

полнения запроса в ви-

выполнения запроса

де таблицы

Нажатие кнопки «Вы-

Х

ход»

Вывод формы

с главным меню

Х

Х

Рис. 8. Диаграмма последовательности для моделирования работы прецедента «Поиск сведений о группе студентов»

Пример 3. Разработать диаграмму последовательности для варианта использования «Ввод и редактирование данных о студентах». Объектами в этом примере являются: методист, программа, база данных.

Диаграмма последовательности для варианта использования «Ввод и редактирование данных о студентах» приведена на рис. 9. На диаграмме реализовано действие – добавление новой записи.

19

a: методист		b: программа		c: база данных

Выбор в меню пунктов

«Ввод и редактирование данных», «Студенты»»

Вывод формы с таблицей

«Студенты», кнопок «Добавить», «Редактировать»

Выбор кнопки «Доба-

вить»

Вывод формы с окнами

для ввода данных и кнопки «Сохранить»

Заполнение полей вво-
да и нажатие кнопки
«Сохранить»
			Добавление новой за-
Вывод сообщения о			писи в таблицу «Сту-
			денты»
сохранении записи
Нажатие кнопки «Выход»
Вывод формы							Х
с главным меню

Х

Х

Рис. 9. Диаграмма последовательности для прецедента «Ввод данных о студентах»

3.3. Задание для лабораторной работы № 3

Задание

Выполнить следующие действия:

-для 2-3 вариантов использования из заданной предметной области разработать диаграммы последовательностей;

-нарисовать диаграммы последовательностей;

-оформить отчет.

Отчет

20