Диаграмма концептуального моделирования – диаграмма

вариантов использования (use case diagram)

 

Диаграмма вариантов использования (иногда ее называют диаграммой прецедентов) описывает функциональное назначение системы или, другими словами, то, что система будет делать в процессе своего функционирования. Эта диаграмма является исходным концептуальным представлением или концептуальной моделью системы в процессе ее проектирования и разработки.

Разработка диаграммы вариантов использования преследует такие цели:

– определить общие границы и контекст моделируемой предмет­ной области на начальных этапах проектирования системы;

– сформулировать общие требования к функциональному поведению проектируемой системы;

– разработать исходную концептуальную модель системы для ее последующей детализации в форме логических и физических моделей;

– подготовить исходную документацию для взаимодействия разработчиков системы с ее заказчиками и пользователями.

Суть данной диаграммы состоит в следующем: проектируемая система представляется в форме так называемых вариантов использования, с которыми взаимодействуют некоторые внешние сущности, или актеры. При этом актером, или действующим лицом, называется любой объект, субъект или система, взаимодействующая с моделируемой системой извне. В свою очередь, вариант использования служит для описания сервисов, которые система предоставляет актеру. Другими словами, каждый вариант использования определяет некоторый набор действий, совершаемый системой при диалоге с актером.

Таким образом, базовыми элементами диаграммы вариантов использования являются: собственно вариант использования (прецедент), актер и примечания.

Вариант использования (use case) представляет собой спецификацию общих особенностей поведения или функционирования моделируемой системы без рассмотрения внутренней структуры этой системы. Обозначается на диаграмме эллипсом, внутри (или ниже) которого содержится его краткое название или имя в форме глагола с пояснительными словами; при этом текст обязательно должен начинаться с заглавной буквы (рис.5).

 

 

 

а б

Рисунок 5 – Графическое обозначение варианта использования

в исходной нотации (а) или в среде Rational Rose (б)

 

Актер (actor) представляет собой любую внешнюю по отношению к моделируемой системе сущность, которая взаимодействует с системой и использует ее функциональные возможности для достижения определенных целей или решения частных задач. Стандартным графическим обозначением актера на диаграммах является фигурка «человечка», под которой записывается конкретное имя актера (рис. 6). Как правило, под именем подразумевается должность (если актер – человек), но никак не имя собственное (Вася Иванов) или название конкретного устройства (Маршрутизатор Cisco 3640).

Рисунок 6 – Графическое обозначение актера

 

Актеры взаимодействуют с системой посредством передачи и приема сообщений от вариантов использования. Сообщение представляет собой запрос актером сервиса от системы и получение этого сервиса. Это взаимодействие может быть выражено посредством ассоциаций между отдельными актерами и вариантами использования или классами. Кроме этого, с актерами могут быть связаны интерфейсы, которые определяют, каким образом другие элементы модели взаимодействуют с этими актерами.

Интерфейс (interface) служит для спецификации параметров модели, которые видимы извне без указания их внутренней структуры. В языке UML интерфейс является классификатором и характеризует только ограниченную часть поведения моделируемой сущности. Применительно к диаграммам вариантов использования, интерфейсы определяют совокупность операций, которые обеспечивают необходимый набор сервисов или функциональности для актеров. Интерфейсы не могут содержать ни атрибутов, ни состояний, ни направленных ассоциаций. Они содержат только операции без указания особенностей их реализации. Формально интерфейс эквивалентен абстрактному классу без атрибутов и методов с наличием только абстрактных операций. На диаграмме вариантов использования интерфейс изображается в виде маленького круга, рядом с которым записывается его имя. В качестве имени может быть существительное, которое характеризует соответствующую информацию или сервис (рис. 7).

Рисунок 7 – Графическое обозначение интерфейса

 

Примечание (note) предназначено для включения в модель произвольной текстовой информации, имеющей непосредственное отношение к контексту разрабатываемого проекта. Графически изображается прямоугольником с «загнутым» уголком (рис.8), соединенным с элементом диаграммы пунктирной линией. Если примечание имеет ключевое слово <<constraint>>, то является ограничением, накладываемым на элемент.

Рисунок 8 – Пример примечания

Между компонентами диаграммы вариантов использования могут существовать различные отношения, которые описывают взаимодействие экземпляров одних актеров и вариантов использования с экземплярами других актеров и вариантов.

В языке UML имеется несколько стандартных видов отношений:

– отношение ассоциации (association relationship);

– отношение включения (include relationship);

– отношение расширения (extend relationship);

– отношение обобщения (generalization relationship).

Отношение ассоциации определяет особенности взаимодействия актеров и вариантов использования и обозначается отрезком сплошной линии (рис. 9).

Рисунок 9 – Пример отношения ассоциации

 

Отношение включения между двумя вариантами использования указывает, что некоторое заданное поведение для одного варианта использования включается в качестве составного компонента в последовательность поведения другого варианта использования. Отношение включения, направленное от варианта использования А к варианту использования В, указывает, что каждый экземпляр варианта А включает в себя функциональные свойства, заданные для варианта В. Эти свойства специализируют поведение соответствующего варианта А на данной диаграмме. Графически данное отношение обозначается пунктирной линией со стрелкой (вариант отношения зависимости), направленной от базового варианта использования к включаемому, и помечается ключевым словом <<include>> (рис. 10). Один вариант использования может быть включен в несколько других вариантов, а также включать в себя другие варианты.

Отношение расширения определяет взаимосвязь базового вари­анта использования с некоторым другим вариантом использования, функ­циональное поведение которого задействуется не всегда, а только при вы­полнении некоторых дополнительных условий.

 

Рисунок 10 – Пример отношения включения

 

Графически обозначается пунктирной линией со стрелкой (вариант отношения зависимости), направленной от того варианта использования, который является расширением для исходного варианта использования, и помечается ключевым словом <<extend>> (рис. 11).

 

Рисунок 11 – Пример отношения расширения

 

Отношение обобщения служит для указания того факта, что некоторый элемент А может быть обобщен до элемента В. Таким образом, А будет являться специализацией В. При этом В называется предком или родителем по отношению А, а А – потомком по отношению к В. Графически данное отношение обозначается сплошной линией со стрелкой в форме не закрашенного треугольника, которая указывает на родительский элемент. Следует отметить, что данный вид отношений применяется как между вариантами использования (рис. 12), так и между актерами (рис. 13).

 

Рисунок 12 – Пример отношения обобщения между вариантами

использования

Рисунок 13 – Пример отношения обобщения между актерами

 

В [2] представлен пример модели системы работы банкомата, которую мы также примем в качестве базового примера. Рассматриваемая система имеет двух актеров – Клиент и Банк, причем главным является Клиент, поскольку инициирует работу. Базовые варианты использования – «Снятие наличных с карточки» и «Получение информации о состоянии счета». Дополнительные сервисы – «Проверка PIN-кода» (используется всегда, поэтому связано отношением включения) и «Печать чека» (используется при желании Клиента увидеть состояние счета не только на экране, но и в печатном виде, поэтому связано отношением расширения). Полученная диаграмма представлена на рис. 14.

Рисунок 14 – Диаграмма вариантов использования для модели

Банкомата

 

Простейшая информационная система – программа для обработки какой-либо информации – может иметь двух актеров (обычного пользователя и администратора) и два базовых варианта использования («Ввод и модификация данных» и «Обработка данных»). Кроме того, возможны дополнительные сервисы – «Проверка имени и пароля» (используется постоянно для отличия простого пользователя от администратора, поэтому связано отношением включения) и «Формирование отчета» (используется пользователем при необходимости, поэтому связано отношением расширения). Полученная диаграмма представлена на рис. 15.

 

Рисунок 15 – Диаграмма вариантов использования для модели