- •Міністерство освіти та науки України в.В. Литвин, н.Б. Шаховська Проектування інформаційних систем
- •Передмова наукового редактора серії підручників «комп’ютинґ»
- •1.1. Складність програмного забезпечення
- •1.2. Структура складних систем
- •1.2.1. Приклади складних систем
- •1.2.2. П'ять ознак складної системи
- •1.2.3. Організована і неорганізована складність
- •1.3. Методи подолання складності
- •1.3.1. Роль декомпозиції
- •1.3.3. Роль абстракції
- •1.3.4. Роль ієрархії
- •1.4. Про проектування складних систем
- •1.4.1. Інженерна справа як наука і мистецтво
- •1.4.2. Сенс проектування
- •4. Методи подолання складності.
- •2.1. Базові означення
- •2.2. Методи проектування інформаційних систем
- •2.3. Види інформаційних систем
- •2.4. Рівні моделей даних
- •3. Види інформаційних систем.
- •3.1. Методологія процедурно-орієнтованого програмування
- •3.2. Методологія об'єктно-орієнтованого програмування
- •3.3. Методологія об'єктно-орієнтованого аналізу і проектування
- •3.4. Методологія системного аналізу і системного моделювання
- •4.1. Передісторія. Математичні основи
- •4.1.1. Теорія множин
- •4.1.2. Теорія графів
- •4.1.3. Семантичні мережі
- •4.2. Діаграми структурного системного аналізу
- •4.3. Основні етапи розвитку uml
- •3. Семантичні мережі.
- •5.1. Принципи структурного підходу до проектування
- •5.2. Структурний аналіз
- •5.3. Структурне проектування
- •5.4. Методологія структурного аналізу
- •5.5. Інструментальні засоби структурного аналізу та проектування
- •6.1. Основні елементи
- •6.2. Типи зв’язків
- •6.3. Техніка побудови
- •6.4. Діаграма бізнес – функцій
- •6.4.1. Призначення діаграми бізнес-функцій
- •6.4.2. Основні елементи
- •7.1. Призначення діаграм потоків даних та основні елементи
- •7.1.1. Зовнішні сутності
- •7.1.2. Процеси
- •7.1.3. Накопичувачі даних
- •7.1.4. Потоки даних
- •7.2. Методологія побудови dfd.
- •8.1. Діаграма «сутність-зв’язок»
- •8.2. Діаграма атрибутів
- •8.3. Діаграма категоризації
- •8.4. Обмеження діаграм сутність-зв’язок
- •8.5. Методологія idef1
- •9.1. Основні елементи
- •9.2. Типи керуючих потоків
- •9.3. Принципи побудови
- •10.1. Структурні карти Константайна
- •10.2. Структурні карти Джексона
- •11.1. Призначення case-технологій
- •11.2. Інструментальний засіб bPwin
- •11.2.4. Інші діаграми bpWin
- •11.2.5. Моделі as is і to be
- •11.3.1. Основні властивості
- •11.3.2. Стандарт idef1x
- •11.4. Програмний засіб Visio
- •12.1. Системний аналіз області наукових досліджень
- •12.1.1. Аналіз предметної області
- •12.2. Системний аналіз біржі праці
- •12.2.1. Дерево цілей
- •12.2.2. Опис об’єктів предметної області
- •12.2.3. Концептуальна модель
- •14.1. Еволюція об'єктної моделі
- •14.1.1. Основні положення об'єктної моделі
- •14.2. Складові частини об'єктного підходу
- •14.2.1. Парадигми програмування
- •14.2.2. Абстрагування
- •14.2.3. Інкапсуляція
- •14.2.4. Модульність
- •14.2.5. Ієрархія
- •14.2.7. Паралелізм
- •14.2.8. Збереженість
- •14.3. Застосування об'єктної моделі
- •14.3.1. Переваги об'єктної моделі
- •14.3.2. Використання об'єктного підходу
- •14.3.3. Відкриті питання
- •15.1. Природа об'єкта
- •15.1.1. Що є й що не є об'єктом?
- •15.1.2. Стан
- •15.1.3. Поведінка
- •15.1.4. Ідентичність
- •Void drag(DisplayItem I); // Небезпечно
- •15.2. Відношення між об'єктами
- •15.2.1. Типи відношень
- •15.2.2. Зв'язки
- •15.2.3. Агрегація
- •15.3. Природа класів
- •15.3.1. Що таке клас?
- •15.3.2. Інтерфейс і реалізація
- •15.3.3. Життєвий цикл класу
- •15.4. Відношення між класами
- •15.4.1. Типи відношень
- •15.4.2. Асоціація
- •15.4.3. Успадкування
- •15.4.4. Агрегація
- •15.4.5. Використання
- •15.4.6. Інсталювання (Параметризація)
- •15.4.6. Метакласи
- •15.5. Взаємозв'язок класів і об'єктів
- •15.5.1. Відношення між класами й об'єктами
- •15.5.2. Роль класів і об'єктів в аналізі й проектуванні
- •16.1. Важливість правильної класифікації
- •16.1.1. Класифікація й об’єктно-орієнтовне проектування
- •16.1.2. Труднощі класифікації
- •16.2. Ідентифікація класів і об'єктів
- •16.2.1. Класичний і сучасний підходи
- •16.2.2. Об’єктно-орієнтований аналіз
- •16.3. Ключові абстракції й механізми
- •16.3.1. Ключові абстракції
- •16.3.2. Ідентифікація механізмів
- •17.1. Призначення мови uml
- •17.2. Загальна структура мови uml
- •17.3. Пакети в мові uml
- •17.4. Основні пакети мета-моделі мови uml
- •17.5. Специфіка опису мета-моделі мови uml
- •17.6. Особливості зображення діаграм мови uml
- •18.1. Варіант використання
- •18.2. Актори
- •18.3. Інтерфейси
- •18.4. Примітки
- •18.5. Відношення на діаграмі варіантів використання
- •18.5.1. Відношення асоціації
- •13.5.2. Відношення розширення
- •18.5.3. Відношення узагальнення
- •18.5.4. Відношення включення
- •18.6. Приклад побудови діаграми варіантів використання
- •18.7. Рекомендації з розроблення діаграм варіантів використання
- •19.1. Клас
- •19.1.1. Ім'я класу
- •19.1.2. Атрибути класу
- •19.1.3. Операція
- •19.2. Відношення між класами
- •19.2.1. Відношення залежності
- •19.2.2. Відношення асоціації
- •19.2.3. Відношення агрегації
- •19.2.4. Відношення композиції
- •19.2.5. Відношення узагальнення
- •19.3. Інтерфейси
- •19.5. Шаблони або параметризовані класи
- •19.6. Рекомендації з побудови діаграми класів
- •20.1. Автомати
- •20.2. Стан
- •20.2.1. Ім'я стану
- •20.2.2. Список внутрішніх дій
- •20.2.3. Початковий стан
- •20.2.4. Кінцевий стан
- •20.3. Перехід
- •20.3.2. Сторожова умова
- •20.3.3.Вираз дії
- •15.4. Складений стан і підстан
- •20.4.1. Послідовні підстани
- •20.4.2. Паралельні підстани
- •15.5. Історичний стан
- •20.6. Складні переходи
- •15.6.1. Переходи між паралельними станами
- •20.6.2. Переходи між складеними станами
- •20.6.3. Синхронізуючі стани
- •20.7. Рекомендації з побудови діаграм станів
- •21.1. Стан дії
- •21.2. Переходи
- •21.5. Рекомендації до побудови діаграм діяльності
- •22.1.1. Лінія життя об'єкта
- •22.1.2. Фокус керування
- •22.2. Повідомлення
- •22.2.1. Розгалуження потоку керування
- •22.2.2. Стереотипи повідомлень
- •22.2.3. Тимчасові обмеження на діаграмах послідовності
- •22.2.4. Коментарі або примітки
- •22.3. Приклад побудови діаграми послідовності
- •22.4. Рекомендації з побудови діаграм послідовності
- •23.1. Кооперація
- •23.2.1. Мультиоб'єкт
- •23.2.2. Активний об'єкт
- •23.2.3. Складений об'єкт
- •23.3. Зв'язки
- •23.3.1. Стереотипи зв'язків
- •23.4. Повідомлення
- •23.4.1. Формат запису повідомлень
- •23.5. Приклад побудови діаграми кооперації
- •23.6. Рекомендації з побудови діаграм кооперації
- •24.1. Компоненти
- •24.1.1. Ім'я компоненту
- •24.1.2. Види компонент
- •24.2. Інтерфейси
- •24.3. Залежності
- •24.4. Рекомендації з побудови діаграми компонент
- •25.1. Вузол
- •25.2. З'єднання
- •25.3. Рекомендації з побудови діаграми розгортання
- •26.1. Загальна характеристика case-засобу Rational Rose
- •26.2. Особливості робочого інтерфейсу Rational Rose
- •26.1.1. Головне меню програми
- •26.1.2. Стандартна панель інструментів
- •26.1.3. Вікно браузера
- •26.1.4. Спеціальна панель інструментів
- •26.1.5. Вікно діаграми
- •26.1.6. Вікно документації
- •26.1.7. Вікно журналу
- •26.3. Початок роботи над проектом у середовищі Rational Rose
- •26.4. Розроблення діаграми варіантів використання в середовищі Rational Rose
- •26.5. Розроблення діаграми класів у середовищі Rational Rose
- •26.6. Розроблення діаграми станів у середовищі Rational Rose
- •26.7. Розроблення діаграми послідовності в середовищі Rational Rose
- •26.8. Розроблення діаграми кооперації в середовищі Rational Rose
- •26.9. Розроблення діаграми компонентів у середовищі Rational Rose
- •26.10. Розроблення діаграми розгортання в середовищі Rational Rose
23.5. Приклад побудови діаграми кооперації
Як приклад розглянемо побудову діаграми кооперації для моделювання процесу телефонної розмови з використанням звичайної телефонної мережі (див. розділ 21). Нагадаємо, що об'єктами в даному прикладі є два абоненти а і b, два телефонні апарати c і d, комутатор і сама розмова як об'єкт моделювання. При цьому як комутатор, так і розмова є анонімними об'єктами.
На початковому етапі зобразимо всі об'єкти і зв'язки між ними на діаграмі кооперації за допомогою відповідних позначень (рис. 23.11). Відмітимо, що перший телефонний апарат зображений як активний об'єкт, а другий – як пасивний.
Рис. 23.11. Початковий фрагмент діаграми кооперації для прикладу моделювання звичайної телефонної розмови
У подальшому необхідно специфікувати всі зв'язки на цій діаграмі, вказавши на їх кінцях необхідну інформацію у формі ролей зв'язків. Доповнений таким чином варіант діаграми кооперації зображений нижче (рис. 23.12). Відмітимо, що для об'єкту "Розмова" вказано помічене значення {transient}, яке означає, що цей об'єкт створюється в процесі виконання охоплюючого процесу і знищується до його завершення. Нагадаємо, що помічені значення (tagged values) є стандартними елементами мови UML.
Рис. 23.12. Фрагмент діаграми кооперації, доповнений стереотипами ролей зв'язків, іменами асоціацій і поміченим значенням об'єкту
Рис. 23.13. Остаточний варіант діаграми кооперації для моделювання телефонної розмови
Нарешті, на діаграму кооперації необхідно нанести всі повідомлення, вказавши їх порядок і семантичні особливості. Остаточний фрагмент діаграми кооперації зображений на рис. 23.13 і містить, строго кажучи, модель кооперації тільки для початку розмови. Ця діаграма може бути доповнена повідомленнями, необхідними для закінчення розмови, що читачам пропонується виконати самостійно як вправу.
Як неважко помітити, діаграма кооперації для прикладу з телефонною розмовою не містить ні тимчасових особливостей передачі повідомлень, ні особливостей життєвого циклу об'єктів, що беруть участь в цій кооперації. Тому може бути ухвалене рішення про те, що вона є надмірною за наявності побудованої діаграми послідовності. Цей факт не викликає сумнівів в тих випадках, коли структура взаємодіючих об'єктів є достатньо тривіальною.
Якщо ж взаємодіючі об'єкти утворюють між собою різні типи відношень-асоціацій (композиція, агрегація), то діаграма кооперації виявляється необхідним поданням моделі на всіх її рівнях.
23.6. Рекомендації з побудови діаграм кооперації
Побудову діаграми кооперації можна починати відразу після побудови діаграми варіантів використання. У цьому випадку кожний з варіантів використання може бути специфікований у вигляді окремої діаграми кооперації рівня специфікації. Ця діаграма сприяє повнішому розумінню особливостей реалізації функцій системою, хоча і не може містити всю інформацію, необхідну для їх реалізації.
Надалі, після побудови діаграми класів, кожна з діаграм кооперації може уточнюватися у вигляді відповідної діаграми рівня прикладів. Важливо розуміти, що діаграма кооперації цього рівня може містити ті і лише ті об'єкти і зв'язки, які вже визначені на побудованій раніше діаграмі класів. Інакше, якщо виникає необхідність включення в діаграму кооперації об'єктів, які створюються на основі відсутніх класів, відповідні діаграми класів повинні бути модифіковані явним описом цих класів.
Слід пам'ятати, що на діаграмі кооперації зображаються тільки ті об'єкти, які безпосередньо в ній беруть участь. При цьому об'єкти можуть виступати в різних ролях, які повинні бути явно вказані на відповідних кінцях зв'язків діаграми. Застосування стереотипів уніфікує кооперацію, забезпечуючи їй адекватну інтерпретацію як зі сторони замовників, так і зі сторони розробників. Проте, доцільно розрізняти термінологію, яка використовується на діаграмах кооперації рівня специфікації і рівня прикладів.
Так, при побудові діаграм кооперації рівня специфікації бажано застосовувати найзрозумілішу замовникові термінологію, уникаючи технічних фраз і словосполучень. Наприклад, "оформити замовлення", "відвантажити товар", "представити звіт", "розробити план" і так далі. Такі відомі розробникам слова як "сервер", "захищений протокол", "закрита операція класу", а також стереотипи і помічені значення на цьому рівні застосовувати не рекомендується. На рівні специфікації потрібно прагнути досягти за можливістю повного взаєморозуміння між замовником і командою розробників всіх варіантів використання проектованої системи в контексті їх кооперації.
Під час побудови діаграм кооперації рівня прикладів термінологія повинна найточніше відображати всі аспекти реалізації відповідних об'єктів і зв'язків. Оскільки діаграма цього рівня є документацією для розробників системи, тут допустимо використовувати весь арсенал стереотипів, обмежень і помічених значень, який є в мові UML. Якщо типових позначень недостатньо, розробники можуть доповнити діаграму власними елементами, використовуючи механізми розширень мови UML.
Процес побудови діаграми кооперації рівня прикладів повинен бути узгоджений з процесами побудови діаграми класів і діаграми послідовності. У першому випадку, як вже наголошувалося, необхідно стежити за використанням тільки тих об'єктів, для яких визначені класи, що породжують їх. У другому випадку потрібно погоджувати послідовності повідомлень, що передаються. Мова йде про те, що не допускається різний порядок проходження повідомлень для моделювання однієї і тієї ж взаємодії на діаграмі кооперації і діаграмі послідовності. Таким чином, діаграма кооперації, з однієї сторони, забезпечує концептуально узгоджений перехід від статичної моделі діаграми класів до динамічних моделей поведінки, що подаються діаграмами послідовності, станів і діяльності. З іншої сторони, діаграма цього типу зумовлює особливості реалізації моделі на діаграмах компонентів і розгортання, які є предметом розгляду двох подальших розділів.
Висновки
Контрольні питання
1. Призначення діаграми кооперації.
2. Позначення кооперації.
3. Активний об'єкт.
4. Мультиоб'єкт.
5. Складений об'єкт.
6. Стереотипи зв'язків.
7. Формат запису повідомлень.
8. Наведіть приклад побудови діаграми кооперації.
РОЗДІЛ 24. Діаграма компонентів (component diagram)
Компоненти. Види компонентів
Інтерфейси
Залежності
Рекомендації з побудови діаграми компонентів
Всі розглянуті раніше діаграми відображали концептуальні аспекти побудови моделі системи і відносилися до логічного рівня подання. Особливість логічного подання полягає в тому, що воно оперує поняттями, які не мають самостійного матеріального втілення. Іншими словами, різні елементи логічного подання, такі як класи, асоціації, стани, повідомлення, не існують матеріально або фізично. Вони лише відображають наше розуміння структури фізичної системи або аспекти її поведінки.
Основне призначення логічного подання полягає в аналізі структурних і функціональних відношень між елементами моделі системи. Проте для створення конкретної фізичної системи необхідно деяким чином реалізувати всі елементи логічного подання в конкретну матеріальну сутність. Для опису такої реальної сутності призначено інший аспект модельного подання, а саме фізичне подання моделі.
Щоб пояснити відмінність логічного і фізичного подань, розглянемо у загальних рисах процес розроблення деякої програмної системи. Її початковим логічним поданням можуть служити структурні схеми алгоритмів і процедур, описи інтерфейсів і концептуальні схеми баз даних. Проте для реалізації цієї системи необхідно розробити початковий текст програми на деякій мові програмування (C++, Pascal, Basic/VBA, Java). При цьому вже в тексті програми передбачається така організація програмних кодів, яка припускає її розбиття на окремі модулі.
Проте початкові тексти програми ще не є остаточною реалізацією проекту, хоча і служать фрагментом її фізичного подання. Очевидно, програмна система може вважатися реалізованою у тому випадку, коли вона буде здатна виконувати функції свого цільового призначення. А це можливо, тільки якщо програмний код системи буде реалізований у формі виконуваних модулів, бібліотек класів і процедур, стандартних графічних інтерфейсів, файлах баз даних. Саме ці компоненти є необхідними елементами фізичного подання системи.
Таким чином, повним проектом програмної системи є сукупність моделей логічного і фізичного подань, які повинні бути узгоджені між собою. У мові UML для фізичного подання моделей систем використовуються так звані діаграми реалізації (implementation diagrams), які включають дві окремі канонічні діаграми: діаграму компонентів і діаграму розгортання. Особливості побудови першої з них розглядаються в цьому розділі, а другої – у наступному.
Діаграма компонентів, на відміну від раніше розглянутих діаграм, описує особливості фізичного подання системи. Діаграма компонентів дозволяє визначити архітектуру системи, що розробляється, встановивши залежності між програмними компонентами, в ролі яких може виступати початковий, бінарний і виконуваний код. У багатьох середовищах розроблення модуль або компонент відповідає файлу. Пунктирні стрілки, що з’єднюють модулі, показують відношення взаємозалежності, аналогічні тим, які мають місце при компіляції початкових текстів програм. Основними графічними елементами діаграми компонентів є компоненти, інтерфейси і залежності між ними.
Діаграма компонентів розробляється для наступних цілей:
Візуалізація загальної структури початкового коду програмної системи.
Специфікації здійснимого варіанту програмної системи.
Забезпечення багатократного використання окремих фрагментів програмних кодів.
Подання концептуальної і фізичної схем баз даних.
У розробленні діаграм компонентів беруть участь як системні аналітики і архітектори, так і програмісти. Діаграма компонентів забезпечує узгоджений перехід від логічного подання до конкретної реалізації проекту у формі програмних кодів. Одні компоненти можуть існувати тільки на етапі компіляції програмних кодів, інші – на етапі його виконання. Діаграма компонентів відображає загальні залежності між компонентами, розглядаючи останні як класифікатори.
Примітка
При застосуванні бізнес-систем програмні компоненти слід розуміти в ширшому сенсі, щоб мати можливість моделювати бізнес-процеси. У цьому випадку як компоненти розглядаються окремі організаційні підрозділи (відділи, служби) або документи, які реально існують в системі.