- •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
17.1. Призначення мови uml
Мова UML призначена для вирішення наступних завдань:
1. Надати в розпорядження користувачів легко сприйману й виразну мову візуального моделювання, спеціально призначену для розроблення й документування моделей складних систем різного цільового призначення.
Мова йде про те, що важливим фактором подальшого розвитку й використання методології ООАП є інтуїтивна зрозумілість основних конструкцій відповідної мови моделювання. Мова UML містить у собі не тільки абстрактні конструкції для подання метамоделей систем, але й цілий ряд конкретних понять, що мають цілком певну семантику. Це дозволяє мові UML одночасно досягти не тільки універсальності подання моделей для всіляких програмних додатків, але й можливості опису досить тонких деталей реалізації цих моделей стосовно конкретних систем.
Практика системного моделювання показала, що абстрактного опису мови на деякому метарівні недостатньо для розробників, які ставлять своєю метою реалізацію проекту системи в конкретний термін. У цей час має місце деякий концептуальний розрив між загальною методологією моделювання складних систем і конкретних інструментальних засобів швидкого розроблення програмних додатків. Саме цей розрив за задумом OMG і покликана заповнити мова UML.
Звідси випливає важливий наслідок для адекватного розуміння базових конструкцій мови UML важливо не тільки володіти деякими навичками об’єктно-орієнтованого програмування, але й добре уявляти собі загальну проблематику процесу розроблення моделей систем. Саме інтеграція цих подань утворить нову парадигму ООАП, практичним наслідком і центральною ланкою якої є мова UML.
2. Постачати вихідні поняття мови UML можливістю розширення й спеціалізації для точнішого подання моделей систем у конкретній предметній області.
Хоча мова UML є формальною мовою – специфікацій, формальність її опису відрізняється від синтаксису як в традиційних формально-логічних мовах, так і у відомих мов програмування. Розробники з OMG припускають, що мова UML як ніяка інша може бути пристосована для конкретних предметних областей. Це стає можливим з тієї причини, що в самому описі мови UML закладений механізм розширення базових понять, що є самостійним елементом мови й має власний опис у формі правил розширення.
У той же час розробники з OMG вважають вкрай небажаним перевизначення базових понять мови через будь яку причину. Це може привести до неоднозначної інтерпретації і можливої плутанини. Базові поняття мови UML не слід змінювати більше, ніж це необхідно для їхнього розширення. Всі користувачі повинні бути здатні будувати моделі систем для більшості звичайних програмних додатків з використанням тільки базових конструкцій мови UML без застосування механізму розширення. При цьому нові поняття й нотації доцільно застосовувати тільки в тих ситуаціях, коли наявних базових понять явно недостатньо для побудови моделей системи.
Мова UML допускає також спеціалізацію базових понять. Мова йде про те, що в конкретних програмних додатках користувачі повинні вміти доповнювати наявні базові поняття новими характеристиками або властивостями, які не суперечать семантиці цих понять у мові UML.
3. Опис мови UML повинен підтримувати таку специфікацію моделей, щоб не залежати від конкретних мов програмування й інструментальних засобів проектування програмних систем.
Мова йде про те, що жодна з конструкцій мови UML не повинна залежати від особливостей її реалізації у відомих мовах програмування. Тобто, хоча окремі поняття мови UML і пов'язані з останніми дуже тісно, їхня інтерпретація у формі яких би не було конструкцій програмування не може бути визнана коректною. Інакше кажучи, розробники з OMG вважають необхідною властивістю мови UML її контекстно-програмну незалежність.
З іншої сторони, мова UML повинна мати потенційну можливість реалізації своїх конструкцій на тій або іншій мові програмування. Звичайно, у першу чергу маються на увазі мови, що підтримують концепцію ООП, такі як C++, Java, Object Pascal. Саме ця властивість мови UML робить її сучасним засобом рішення завдань моделювання складних систем. У той же час, передбачається, що для програмної підтримки конструкцій мови UML можуть бути розроблені спеціальні інструментальні CASE- засоби. Наявність останніх має принципове значення для широкого поширення й використання мови UML.
4. Опис мови UML повинен містити в собі семантичний базис для розуміння загальних особливостей ООАП.
Говорячи про цю особливість, мають на увазі самодостатність мови UML для розуміння не тільки її базових конструкцій, але що не менш важливо – розуміння загальних принципів ООАП. У цьому зв'язку необхідно відзначити, що оскільки мова UML не є мовою програмування, а служить засобом для рішення завдань об’єктно-орієнтованого моделювання систем, опис мови UML повинен містити в собі всі необхідні поняття для ООАП. Без цієї властивості мова UML може виявитися марною й непотрібною більшістю користувачів, які не знайомі із проблематикою ООАП складних систем.
З іншого боку, які б не були посилання на додаткові джерела, що містять важливу для розуміння мови UML інформацію, на думку розробників з OMG, повинні бути виключені. Це дозволить уникнути неоднозначного тлумачення принципових особливостей процесу ООАП і їхньої реалізації у формі базових конструкцій мови UML.
5. Заохочувати розвиток ринку об'єктних інструментальних засобів.
Більше 800 провідних виробників програмних і апаратних засобів, зусилля яких зосереджені в рамках OMG, бачать перспективи розвитку сучасних інформаційних технологій і основу свого комерційного успіху в широкому просуванні на ринок інструментальних засобів, що підтримують об'єктні технології. Говорячи ж про об'єктні технології, розробники з OMG мають на увазі, насамперед, сукупність технологічних рішень CORBA і UML. Із цього погляду мові UML приділяється роль базового засобу для опису й документування різних об'єктних компонентів CORBA.
6. Сприяти розширенню об'єктних технологій і відповідних понять ООАП.
Це завдання тісно пов'язане з попереднім й має з ним багато спільного. Якщо виключити з розгляду рекламні заяви розробників про виняткову гнучкість і потужність мови UML, а спробувати скласти об'єктивну картину можливостей цієї мови, то можна прийти до наступного висновку. Варто визнати, що зусилля досить великої групи розробників були спрямовані на інтеграцію в рамках мови UML багатьох відомих технік візуального моделювання, які успішно зарекомендували себе на практиці (див. розділ 4). Хоча це привело до ускладнення мови UML у порівнянні з відомими нотаціями структурного системного аналізу, розплатою за складність є дійсно висока гнучкість і візуальні можливості вже перших версій мови UML. У свою чергу, використання мови UML для рішення різних практичних завдань буде тільки сприяти її подальшому вдосконалюванню, а значить і подальшому розвитку об'єктних технологій і практики ООАП.
7. Інтегрувати в себе новітні й найкращі досягнення практики ООАП.
Мова UML безупинно вдосконалюється розробниками, і основою цієї роботи є її подальша інтеграція із сучасними модельними технологіями. При цьому різні методи системного моделювання одержують своє прикладне осмислення в рамках ООАП. Надалі ці методи можуть бути включені до складу мови UML у формі додаткових базових понять, які найадекватніше відображають найкращі досягнення практик ООАП.
Щоб вирішити зазначені вище завдання, за свою недовгу історію мова UML перетерпіла певну еволюцію. У результаті опис самої мови UML став нетривіальним, оскільки семантика базових понять містить у собі цілий ряд перехресних зв'язків з іншими поняттями й конструкціями мови. У зв'язку із цим так званий лінійний або послідовний розгляд основних конструкцій мови UML став практично неможливим, тому що ті самі поняття можуть використовуватися під час побудови різних діаграм або подань. У той же час кожне з подань моделі має власні семантичні особливості, які накладають відбиток на семантику базових понять мови в цілому.
Примітка
Відзначаючи складність опису мови UML, слід відзначити наявну всім формальним мовам складність їхнього строгого подання, що випливає з необхідності в тому або іншому ступені використовувати природну мову для специфікації базових примітивів. У цьому випадку природна мова виступає в ролі метамови, тобто мови для опису формальної мови. Оскільки природна мова не є формальною, то і її застосування для опису формальних мов у тій чи іншій ступені страждає неточністю. Хоча в завдання мови UML не входить аналіз відповідних логіко-лінгвістичних конструкцій, однак ці особливості відбилися на структурі опису мови UML, зокрема, роблячи стиль опису всіх його основних понять напівформальним.
З огляду на ці особливості, прийнята послідовність вивчення мови UML ґрунтується на розгляді основних графічних засобів моделювання, а саме – канонічних діаграм. Всі потрібні для побудови діаграм поняття вводяться в міру необхідності. Проте в цьому розділі варто зупинитися на загальних особливостях мови UML, які впливають на розуміння її базових конструкцій.