Семантическая эквивалентность

 

Поскольку диаграммы последовательностей и кооперации используют одну и ту же информацию из метамодели UML, они семантически эквивалентны. Это означает, что можно преобразовать диаграмму одного типа в другой без какой-либо потери информации, что и было показано на рисунках 12.2 и 12.3. На упомянутых рисунках диаграмма кооперации показывает, как связаны объекты, а соответствующая диаграмма последовательностей - нет. С другой стороны, на диаграмме последовательностей могут быть показаны возвращаемые сообщения, а на соответствующей диаграмме кооперации они отсутствуют. Таким образом, диаграммы обоих типов используют одну модель, но визуализируют ее разные особенности.

При моделировании динамических аспектов системы диаграммы взаимодействий обычно используются двояко:

-   для моделирования временной упорядоченности потоков управления. С этой целью используют диаграммы последовательностей. При этом внимание акцентируется на передаче сообщений во времени, что бывает особенно полезно для визуализации динамического поведения в контексте прецедентов. Простые итерации и ветвления на диаграммах последовательностей отображать удобнее, чем на диаграммах кооперации;

-   для моделирования структурной организации потоков управления. В этом случае нужны диаграммы кооперации. Основное внимание при этом уделяется моделированию структурных отношений между взаимодействующими экземплярами, вдоль которых передаются сообщения. Для визуализации сложных итераций, ветвлений и параллельных потоков управления диаграммы кооперации подходят лучше, чем диаграммы последовательностей.

 

13.
Диаграммы компонентов

 

Диаграммы компонентов - это один из двух видов диаграмм, применяемых при моделировании физических аспектов объектно-ориентированной системы (второй вид - диаграммы развертывания). Они показывают организацию наборов компонентов и зависимости между ними.

Диаграммы компонентов применяются для моделирования статического вида системы с точки зрения реализации. Сюда относится моделирование физических сущностей, развернутых в узле, например исполняемых программ, библиотек, таблиц, файлов и документов. По существу, диаграммы компонентов - это не что иное, как диаграммы классов, сфокусированные на системных компонентах.

Для визуализации статического аспекта физических компонентов и их отношений, а, кроме того, для специфицирования деталей конструкции в UML используются диаграммы компонентов.

Диаграмма компонентов (Component diagram) показывает набор компонентов и отношения между ними. Графически диаграмма компонентов представляется в виде графа с ребрами и вершинами (рисунок 13.1).

Диаграмма компонентов обладает общими свойствами, присущими всем диаграммам - именем и графическим содержанием, которое отражает одну из проекций модели. Отличается она от других диаграмм своим специфичным содержанием.

Диаграммы компонентов обычно включают в себя:

-   компоненты;

-   интерфейсы;

    отношения зависимости, обобщения, ассоциации и реализации.

Подобно всем прочим, диаграммы компонентов могут содержать примечания и ограничения.

Диаграммы компонентов могут также содержать пакеты или подсистемы - те и другие используются для группирования элементов модели в крупные блоки. Иногда бывает полезно поместить в диаграмму компонентов еще и экземпляры, особенно если вы хотите визуализировать один экземпляр из семейства компонентных систем.

 

Рисунок 13.1 - Диаграмма компонентов

 

Во многих отношениях диаграмма компонентов представляет собой разновидность диаграммы классов, в которой внимание обращено прежде всего на системные компоненты.

Диаграммы компонентов используются для моделирования статического вида системы с точки зрения реализации. Этот вид в первую очередь связан с управлением конфигурацией частей системы, составленной из компонентов, которые можно соединять между собой различными способами.

При моделировании статического вида системы с точки зрения реализации диаграммы компонентов, как правило, используются в четырех случаях:

-   моделирование исходного кода. В большинстве современных объектно-ориентированных языков программирования код пишется в интегрированных средах разработки, которые сохраняют исходные тексты в файлах. Диаграммы компонентов можно применять для моделирования управления конфигурированием этих файлов, которые представляют собой компоненты - рабочие продукты;

-   моделирование исполняемых версий. Версия - это относительно полный и согласованный набор артефактов, предоставляемый внутреннему или внешнему пользователю. Для системы, составленной из компонентов, версия прежде всего подразумевает те части, которые необходимо поставить для получения работающей системы. При моделировании версий с помощью диаграмм компонентов вы визуализируете, специфицируете и документируете решения, принятые относительно физических составляющих системы, то есть компонентов развертывания;

-   моделирование физических баз данных. Представляйте себе физическую базу данных как конкретную реализацию схемы, существующую в мире битов. Схемы, по сути дела, описывают API для доступа к хранимой информации; модель же физической базы данных представляет способы хранения этой информации в таблицах реляционной базы данных или на страницах объектно-ориентированной БД. Для представления этих и иных видов физических баз данных вы можете пользоваться диаграммами компонентов;

-   моделирование адаптивных систем. Некоторые системы абсолютно статичны - их компоненты появляются на сцене, принимают участие в выполнении, а затем покидают сцену. Другие системы более динамичны; они включают мобильных агентов или компоненты, которые мигрируют с целью выравнивания нагрузки и восстановления после сбоев. Для представления таких систем применяются диаграммы компонентов совместно с некоторыми другими диаграммами UML.

14.
Диаграммы развертывания

 

Диаграммы развертывания, или применения, - это один из двух видов диаграмм, используемых при моделировании физических аспектов объектно-ориентированной системы (другой вид - диаграммы компонентов). Такая диаграмма показывает конфигурацию узлов, где производится обработка информации, и то, какие компоненты размещены на каждом узле.

Диаграммы развертывания используются для моделирования статического вида системы с точки зрения развертывания. В основном под этим понимается моделирование топологии аппаратных средств, на которых выполняется система. По существу, диаграммы развёртывания - это просто диаграммы классов, сосредоточенные на системных узлах.

Разработчики программного обеспечения имеют дело с неосязаемыми артефактами, вроде моделей и кода, а разработчики систем - еще и с аппаратурой, вполне осязаемой. Хотя основное назначение UML - визуализация, специфицирование, конструирование и документирование программных артефактов, он применим также и для работы с аппаратными артефактами. Он способен моделировать многие аппаратные аспекты системы, чего разработчику программного обеспечения достаточно для описания платформы, на которой система будет исполняться, а системному инженеру - для сопряжения программных и аппаратных средств. В UML в качестве основы для рассуждений о структуре программной системы используются диаграммы классов и компонентов. Для специфицирования поведения программ применяются диаграммы последовательностей, кооперации, состояний и деятельности. А на стыке программ и аппаратуры располагаются диаграммы развертывания, которые позволяют говорить о топологии процессоров и устройств, на которых выполняется система.

На диаграмме развертывания, или применения (Deployment diagram), показана конфигурация обрабатывающих узлов, на которых выполняется система, и компонентов, размещенных в этих узлах. Диаграмма развертывания представлена в виде графа с ребрами и вершинами (рисунок 14.1).

 

Рисунок 14.1 - Диаграмма развертывания

 

Диаграмма развертывания обладает общими свойствами, присущими всем диаграммам, - именем и графическим содержанием, которое отражает одну из проекций модели. Отличается она от других диаграмм своим специфичным содержанием. Диаграммы развертывания обычно включают в себя: узлы, отношения зависимости и ассоциации. Подобно всем прочим диаграммам, диаграммы развертывания могут содержать примечания и ограничения.

На них бывают представлены компоненты, каждый из которых должен быть размещен на каком-то узле, а, кроме того, пакеты или подсистемы, - те и другие используются для группирования элементов модели в крупные блоки.

Есть несколько типов систем, для которых диаграммы развертывания не нужны. Но если разрабатываемая программа обращается к устройствам, которыми операционная система обычно не управляет, или эта программа физически размещена на разных процессорах, то диаграмма развертывания поможет выявить отношения между программными и аппаратными средствами.

Диаграммы развертывания используются, как правило, в трех случаях:

-              моделирование встроенных (embedded) систем. Встроенной системой называется аппаратный комплекс, взаимодействующий с физическим миром, в котором велика роль программного обеспечения. Встроенные системы управляют двигателями, приводами и дисплеями, а сами управляются внешними стимулами, например датчиками температуры и перемещения. Диаграмму развертывания можно использовать для моделирования устройств и процессоров, из которых состоит встроенная система;

-   моделирование клиент-серверных (client / server) систем. Клиент-серверная система - это типичный пример архитектуры, где основное внимание уделяется четкому разделению обязанностей между интерфейсом пользователя, существующим на клиенте, и хранимыми данными системы, существующими на сервере. Клиент-серверные системы находятся на одном конце спектра распределенных систем и требуют от вас принятия решений о том, как связать клиенты и серверы сетью, а также о том, как физически распределены программные компоненты между узлами. Диаграммы развертывания позволяют моделировать топологию такой системы;

-   моделирование полностью распределенных (fully distributed) систем. На другом конце спектра распределенных систем находятся такие системы, которые распределены широко или даже глобально и охватывают серверы различных уровней. Часто на таких системах устанавливаются разные версии программных компонентов, часть из которых даже мигрирует с одного узла на другой. Проектирование подобной системы требует решений, которые допускают непрерывное изменение системной топологии. Диаграммы развертывания можно использовать для визуализации текущей топологии и распределения компонентов системы, чтобы можно было осмысленно говорить о влиянии на нее различных изменений.

 

Литература

 

1. Гради Буч. Объектно-ориентированный анализ и проектирование с примерами приложений на С++. 2-е изд. М. «Издательство Бином», 1999. - с. 15-102.

.   Фаулер М., Скотт К. UML в кратком изложении. М. Мир, 1999. - с. 5-50.

.   Гради Буч, Джеймс Рамбо, Айвар Якобсон. UML. Руководство пользователя. М. ДМК, 2000. - с. 28-56.

.   Гради Буч, Джеймс Рамбо, Айвар Якобсон. UML. Специальный справочник. М. Питер, 2002. - с. 45-168.