Язык объектного моделирования UML. Виды диаграмм

Название языка объектного моделирования (UnifiedModelingLanguage, UML) содержит три слова, Из этих трех слов главным является слово " язык ". Что же такое язык?

Язык - система знаков, служащая:

· средством человеческого общения и мыслительной деятельности;

· средством хранения и передачи информации.

Язык включает в себя набор знаков (словарь) и правила их употребления и интерпретации (грамматику).

К этому определению нужно добавить, что языки бывают естественные и искусственные, формальные и неформальные. UML - язык формальный и искусственный. Искусственный он потому, что у него имеются авторы (в то же время развитие UML непрерывно продолжается, что ставит его в один ряд с естественными языками). Формальным его можно назвать, поскольку имеются правила его употребления (правда, описание UML содержит и явно неформальные элементы). Еще один нюанс: UML - язык графический.

При описании формального искусственного языка, как правило, описываются такие его элементы, как:

1. синтаксис, то есть определение правил построения конструкций языка;

2. семантика, то есть определение правил, в соответствии с которыми конструкции языка приобретают смысловое значение;

3. прагматика, то есть определение правил использования конструкций языка для достижения нужных нам целей.

Естественно, UML включает все эти элементы, хотя, как будет видно далее, в их описании тоже наблюдаются отличия от правил, принятых в языках программирования.

Второе слово в фразе, которой расшифровывается аббревиатура UML - слово " моделирование ". UML - это язык объектно-ориентированного моделирования. В английском языке есть целых два слова - modeling и simulation, которые оба переводятся как "моделирование", хотя означают разные понятия. Modeling подразумевает создание модели, лишь описывающей объект, а simulation предполагает получение с помощью созданной модели некоторой дополнительной информации об объекте. UML - это средство построения описательных моделей.

Третье слово в названии UML - слово " унифицированный ". UML как раз стал единым универсальным стандартом для объектно-ориентированного моделирования.

Сейчас UML живет и развивается. Имеется стандарт UML 2.0 и десятки CASE-средств, поддерживающих UML. CASE-средство – это программное средство, помогающее специалистам разных уровней общаться на этом языке и понимать друг друга.

Множество проблем разработки программ связаны с отсутствием понимания между различными участниками проекта (заказчиками, руководителями, аналитиками, программистами), вызванные отсутствием четкой спецификации создаваемого продукта. Авторы UML определяют его как графический язык моделирования общего назначения (то есть его можно применять для проектирования чего угодно - отпростой качели до сложного аппаратно-программного комплекса или даже космического корабля), предназначенный для спецификации, визуализации, проектирования и документирования всех составных частей программного продукта, создаваемых в ходе разработки.

Спецификация - подробное описание системы, которое полностью определяет ее цель и функциональные возможности. Различают спецификации трех видов:

· словесные спецификации на естественном языке;

· модельные спецификации;

· формальные спецификации.

Не следует также забывать, что заказчик и разработчик имеют, как правило, абсолютно разное понимание смысла этого продукта. Кроме этого есть еще аналитики, менеджеры, бизнес - консультанты... Каждый из них называет спецификации по-своему: постановка задачи, требования пользователя, техническое задание, функциональная спецификация, архитектура системы... Причем все эти люди, являясь специалистами в абсолютно разных предметных областях, говорят каждый на своем языке и зачастую просто не понимают друг друга. Вот потому-то и возникает проблема недопонимания, которую может решить только наличие единого, унифицированного средства создания спецификаций, достаточно простого и понятного для всех заинтересованных лиц.

Словесные спецификации на естественном языке как раз и вызывают массу проблем, поскольку создаются разными специалистами на "их языке".

UML как модельная спецификация является средством визуализации, так как представляет модель в виде картинок с подписями, которые наглядны и интуитивно понятны, причем почти однозначно понимаются любыми заинтересованными лицами, так что могут использоваться в качестве средства общения между людьми. UML позволяет создавать такие простые и понятные картинки (модели), описывающие систему с разных сторон, которые можно показать заказчику и обсудить с ним, то есть служит средством коммуникации в команде. На нижеприведенном рис.все понятно.

Рис.Диаграмма прецедентов

UML позволяет проектировать любые системы, не только программные. По этим моделям потом может производиться генерация каркасного кода проектируемых приложений. Можно надеяться, что когда-нибудь будут создаваться приложения визуально, не прибегая к языку программирования, а пользуясь лишь UML.

Последнее из этого набора слов - " документирование ". По большому счету, UML-модели сами по себе уже являются документами. Большинство инструментов UML - проектирования умеют извлекать текстовую информацию из моделей и генерировать относительно удобочитаемые тексты.

В UML используется четыре вида элементов синтаксиса или нотации:

1. фигуры,

2. линии,

3. значки,

4. надписи.

Используются плоские фигуры – прямоугольники, эллипсы, ромбы и т. д. Внутри любой фигуры могут помещаться другие элементы нотации.

Линии своими концами должны соединяться с фигурами. Применяется два типа линий - сплошная и пунктирная.

UML-модель состоит из совокупности диаграмм. UML-диаграммы бывают различных видов.

С помощью диаграмм можно визуализировать систему с различных точек зрения. Одна из диаграмм, например, может описывать взаимодействие пользователя с системой, другая – изменение состояний системы в процессе ее работы, третья – взаимодействие между собой элементов системы и т. д. Сложную систему можно и нужно представить в виде набора небольших и почти независимых моделей - диаграмм, причем ни одна из них не является достаточной для описания системы и получения полного представления о ней, поскольку каждая из них фокусируется на каком-то определенном аспекте функционирования системы и выражает разный уровень абстракции.

Другими словами, каждая модель соответствует некоторой определенной, частной точке зрения на проектируемую систему.

Виды диаграмм

UML 1.5 определял двенадцать типов диаграмм, разделенных на три группы:

· четыре типа диаграмм представляют статическую структуру приложения;

· пять представляют поведенческие аспекты системы;

· три представляют физические аспекты функционирования системы (диаграммы реализации).

Перечислим названия наиболее употребимых диаграмм:

· диаграмма прецедентов;

· диаграмма классов;

· диаграмма объектов;

· диаграмма последовательностей;

· диаграмма взаимодействия;

· диаграмма состояний;

· диаграмма активности;

· диаграмма развертывания.

В дальнейшем рассматриваются только три их них.

Можно предложить такую последовательность построения диаграмм:

· диаграмма прецедентов,

· диаграмма классов,

· диаграмма последовательностей,