4. Язык uml. Основные положения и область применения. Виды диаграмм.

Программные пакеты для реализации методики описания предметной области с

применением языка UML. Преимущества и недостатки.

Язык UML (Unified Modeling Language) — это унифицированный язык визуального моделирования, позволяющий разрабатывать концептуальные, логические и физические модели сложных систем. Он предназначен для визуализации, анализа, спецификации, проектирования и документирования предметных областей сложных систем.

Язык основывается на принципах объектно-ориентированного анализа и проектирования:

• абстрагирование — выделение функционально значимых аспектов предметной области. Объекты формируются с основными характеристиками.

• инкапсуляция — разделение элементов абстракции на секции с различной видимостью.

• модульность — декомпозиция проектируемой системы на совокупность сильно связанных, но слабо сцепленных модулей.

• иерархия — формирование иерархической структуры абстракций.

• многомодельность — разработка множества моделей сложной системы, отражающих её различные аспекты (модель ПО, модель данных, модель системы и т. п.).

Модели, создаваемые на языке UML, глобально подразделяются на:

• структурные (статические) модели – описание компонентов системы, сущностей предметной области.

• динамические (поведенческие) модели – описание функционирования компонентов и сущностей системы во времени, их взаимодействия.

По уровням модели делятся на:

• концептуальные — абстрактное представление предметной области проектируемой системы.

• логические – описание элементов системы, которые не имеют физического воплощения, но отражают её поведение (диаграммы классов, состояний).

• физические модели — нижний уровень моделируемой системы с реальными физическими элементами воплощения системы (диаграммы компонентов и развёртывания).

Процесс объектно-ориентированного анализа и проектирования, базирующийся на построении различных типов диаграмм UML, получил название рационального унифицированного процесса RUP (Rational Unified Process).

Теперь пройдёмся по конкретным видами диаграмм, создаваемых на UML:

• Диаграмма вариантов использования — функциональное назначение моделируемой системы

• Классов — описание внутренней структуры ПО, наследования и взаимного положение классов.

• Состояний — Поведение элементов системы в ходе использования

• Деятельности — описание алгоритмической реализации выполняемых в системе операций.

• Последовательности — описание синхронных процессов по взаимодействию объектов с течением времени (время представлено в явном виде).

• Кооперации — структурные связи объектов модели.

• Компонентов — описание физического представления системы в компьютере (модули, исходные и исполняемые файлы).

• Диаграмма развёртывания — представляет конфигурацию и топологию распределённой системы (распределение программных компонент по узлам системы и маршруты передачи информации между ними).

Один из самых легендарных программных пакетов для проектирования систем на основе UML — Это Rational Rose XDE от Rational Software. В нём присутствует автоматизация создания диаграмм и даже генерация кода программ на основе UML. В настоящее время этот продукт уже не улучшается, так как заменён более современными версиями ПО в той же серии “Rational”, но в своё время он был лидером.

Плюсы UML: легко преобразовать модель в ООП код, позволяет описать почти каждый аспект системы, просто для чтения, сокращение числа ошибок при реализации, подверженность повторному использованию частей или целого проекта, позволяет вводить собственные текстовые и графические элементы, широко используется и активно развивается.

Минусы: новые ревизии языка получают много избыточных диаграмм и конструкций, неоднозначная семантика языка из-за его абстрактного синтаксиса, проблемы при изучении и внедрении. Есть мнение, что важны рабочие системы, а не красивые модели. Как однажды выразился Джек Ривс: «The code is the design», то есть сам код может являться проектом системы, а из-за того что UML не полон по Тьюрингу, инструменты генерации кода не могут предоставить наилучший способ описания системы через программный код. Использование UML может склонить архитектора к решениям, которые легче реализуются в UML, но не являются лучшими в деле. UML лишний раз усложняет методологию проектирования, если в действительности можно обойтись классическими методами разработки.