Uml моделирование что это такое
Зачем нам UML? Или как сохранить себе нервы и время
Многие программисты, столкнувшись со сложной задачей, пренебрегают этапом проектирования, ссылаясь на то, что проектирование — это потеря времени, и в данном случае оно будет мне только мешать.
Зачастую это утверждение оказывается верным, если задача и правда небольшая и квалификации программиста достаточно для определения наиболее оптимального решения.
Программисты, не использующие UML, делятся на несколько групп:
Можно провести аналогию с постройкой дома. Когда кто-то хочет построить дом, он не просто бьет молотком и приступает к работе. Ему нужно иметь план — план проектирования, чтобы он мог анализировать и модифицировать свою систему.
Если вы уже начали описывать на бумаге вашу задачу, это уже огромный плюс.
Что такое UML
UML – унифицированный язык моделирования (Unified Modeling Language) – это система обозначений, которую можно применять для объектно-ориентированного анализа и проектирования. Его можно использовать для визуализации, спецификации, конструирования и документирования программных систем.
Проще говоря, если посмотреть картинки в поисковых системах, то станет понятно, что UML – это что-то про схемы, стрелочки и квадратики.
Важно, что UML переводится как Unified Modeling Language. Главное здесь слово Unified. То есть наши картинки поймём не только мы, но и остальные, знающие UML. Получается, это такой международный язык рисования схем.
Плюсы и минусы UML проектирования
Все представленные ниже диаграммы связаны между собой. Комбинируя их, мы можем добиться необходимого уровня декомпозиции отдельно взятых задач.
Предлагаю познакомиться с одними из самых полезных и часто используемых диаграмм.
Речь пойдет о диаграммах последовательности, состояний, деятельности и самой сложной из них — диаграмме классов.
Представьте, что вам нужно описать последовательность действий для заказа товара в интернет-магазине. Кто должен участвовать в процессе? Какие фазы проходит заказ прежде, чем он будет оформлен?
Обычно, мы пишем длинный список этапов, которые должна пройти заявка, чтобы получить гордый статус «Оформлена». Затем описываем, кто именно будет выполнять конкретное действие. И только после этого начинаем программировать.
В чем недостаток данного подхода? Он не нагляден.
Представьте, перед вами лежит длинный список описанных ранее этапов и комментариев к ним. Насколько просто вам будет разобраться в нем? Сколько времени может на это потребоваться? Предполагаю, что достаточно.
Альтернативой данному подходу является использование диаграммы последовательностей, представленной на рисунке ниже.
Сверху отображены действующие лица, а каждая стрелка это конкретное действие, связанное с ними. Подробнее о данной диаграмме можно узнать здесь
Диаграмма состояний. Настраиваем старые электронные часы
Диаграмма состояний позволяет описать поведение отдельно взятого объекта при определенных условиях. Также она покажет нам все возможные состояния, в которых может находиться объект, а также процесс смены состояний в результате внешнего влияния.
Предположим, мы программируем советские электронные часы.
Для настройки нам дано всего несколько кнопок. Довольно негусто. При этом мы знаем, что одна из кнопок переключает режим настройки часов. Другая кнопка в первом режиме меняет минуты, а во втором часы.
Инструкция по настройке и так достаточно небольшая, но благодаря диаграмме состояний она визуально воспринимается гораздо проще.
Подробнее о диаграмме состояний можно прочитать здесь.
Диаграмма классов, или как рассказать о своем коде без кода
Диаграммы классов используются при моделировании ПС наиболее часто. Они являются одной из форм статического описания системы с точки зрения ее проектирования. Диаграмма классов не отображает динамическое поведение объектов изображенных на ней классов. На диаграммах классов показываются классы, интерфейсы и отношения между ними.
В различных документациях, описании паттернов проектирования, а также, читая хабр, все мы часто встречаем диаграмму классов. Почему же ее так часто используют?
Предположим, вам нужно спроектировать систему. Прежде чем приступить к реализации нескольких классов, вы захотите иметь концептуальное понимание системы, — какие классы мне нужны? Какая функциональность и информация будет у этих классов? Как они взаимодействуют друг с другом? Кто может видеть эти классы? И так далее.
Вот где появляются диаграммы классов. Диаграммы классов — это отличный способ визуализировать классы в вашей системе, прежде чем вы начнете их кодировать. Они представляют собой статическое представление структуры вашей системы.
Именно диаграмма классов дает нам наиболее полное и развернутое представление о структуре и связях в программном коде. Понимание принципов построения данной диаграммы позволяет кратко и прозрачно выражать свои мысли и идеи.
Рассмотрим, как с помощью диаграммы классов описать известный паттерн проектирования «Посетитель».
«Посетитель» — это поведенческий паттерн проектирования, который позволяет добавлять в программу новые операции, не изменяя классы объектов, над которыми эти операции могут выполняться.
Самыми значимыми достоинствами этой диаграммы являются:
Подробнее о диаграмме классов можно прочитать здесь, а о паттерне «Посетитель» здесь.
Диаграмма деятельности
Диаграмма деятельности – это технология, позволяющая описывать логику процедур, бизнес-процессы и потоки работ. Во многих случаях они напоминают блок-схемы, но принципиальная разница между диаграммами деятельности и нотацией блок-схем заключается в том, что первые поддерживают параллельные процессы.
Если говорить кратко, то диаграмма деятельности помогает нам описать логику поведения системы. Можно построить несколько диаграмм деятельности для одной и той же системы, причем каждая из них будет фокусироваться на разных аспектах системы, показывать различные действия, выполняющиеся внутри нее.
Именно на диаграмме деятельности представлены переходы от одной деятельности к другой. Это, по сути, разновидность диаграммы состояний, где все или большая часть состояний являются некоторыми активностями, а все или большая часть переходов срабатывают при завершении определенной деятельности и позволяют перейти к выполнению следующей.
Смысл диаграммы вполне понятен. На ней показана работа с веб-приложением, которое решает некую задачу в удаленной базе данных. Обратите внимание на расположение активностей на этой диаграмме: они как бы разбросаны по трем колонкам, каждая из которых соответствует поведению одного из трех объектов — клиента, веб-сервера и сервера баз данных. Благодаря этому легко определить, каким из объектов выполняется каждая из деятельностей.
Подробнее о диаграмме деятельности можно прочитать здесь.
Заключение
Надеюсь, что после этой статьи вы по-другому посмотрите на UML. Теперь при прочтении литературы или сайтов, посвященных данной теме, вам будет проще понять, какую цель преследует UML, и найти возможности для его применения. Попробуйте начать применять его и вы почувствуете всю силу и мощь, скрываемую за набором стрелок и квадратиков.
Оставьте комментарий, если вы думаете (или знаете), что что-то не так или могло быть описано лучше.
Что находится между идеей и кодом? Обзор 14 диаграмм UML
Тебе пришла крутая идея продукта, но ты не хочешь увязнуть в коде и потерять целостную картинку из-за мелких деталей? Ты вот-вот присядешь за то, что крякнул корпоративный сервер и тебе нужно набить что-то крутое и айтишное?
Этот цикл статей будет посвящен полезному, но порой ускользающему от молодой поросли знанию — диаграммам UML. И начну я его с обзора существующих диаграмм, поговорим немного об истории и зачем диаграмм должно быть так много.
UML — это сокращение от Unified Modeling Language, и, как мы знаем, он является стандартизированным языком моделирования, состоящим из интегрированного набора диаграмм, разработанных, чтобы помочь разработчикам систем и программного обеспечения в определении, визуализации, конструировании и документировании артефактов программных систем, а также, к примеру, для бизнес-моделирования.
UML представляет собой набор лучших инженерных практик, которые доказали свою эффективность в моделировании больших и сложных систем и является очень важной частью разработки объектно-ориентированного программного обеспечения.
UML использует в основном графические обозначения, чтобы выразить дизайн программных проектов. Использование UML помогает проектным группам общаться, изучать потенциальные проекты и проверять архитектурный дизайн программного обеспечения.
Происхождение UML
Цель UML — предоставить стандартную нотацию, которая может использоваться всеми объектно-ориентированными методами, а также выбрать и интегрировать лучшие элементы нотаций-предшественников. UML был разработан для широкого спектра приложений. Следовательно, он предоставляет конструкции для широкого спектра систем и видов деятельности (например, распределенных систем, анализа, проектирования и развертывания систем).
UML не возник на пустом месте, ему предшествовали несколько значимых событий, личностей и методологий. Например:
К 1995 году создатель OOSE, Ивар Якобсон, также присоединился к Rational, и его идеи (в частности, концепция «прецедентов») были включены в новый унифицированный метод, который теперь называется Unified Modeling Language.
В противовес всем известной “Банде Четырех”, Команда Румбо, Буча и Якобсона известна как «Три Амигоса».
На UML также повлияли другие объектно-ориентированные нотации:
Почему UML?
По мере того как стратегическая ценность программного обеспечения возрастала для многих компаний, отрасль искала методы для автоматизации производства программного обеспечения, а также для повышения качества и сокращения затрат и времени выхода на рынок.
Эти методы включают технологию компонентов, визуальное программирование, шаблоны и структуры.
Компании также ищут методы для управления сложностью систем по мере увеличения их масштаба.
В частности, они признают необходимость решения повторяющихся архитектурных проблем, таких как физическое распределение, параллелизм, репликация, безопасность, балансировка нагрузки и отказоустойчивость.
Кроме того, разработка под Web хоть и упрощает некоторые вещи, в целом, она усугубляет эти архитектурные проблемы.
Унифицированный язык моделирования (UML) был разработан для удовлетворения этих потребностей.
Основные цели дизайна UML:
Структурные диаграммы показывают статическую структуру системы и ее частей на разных уровнях абстракции и реализации, а также их взаимосвязь. Элементы в структурной диаграмме представляют значимые понятия системы и могут включать в себя абстрактные, реальные концепции и концепции реализации. Существует семь типов структурных диаграмм:
Диаграмма классов
Диаграмма классов — это центральная методика моделирования, которая используется практически во всех объектно-ориентированных методах. Эта диаграмма описывает типы объектов в системе и различные виды статических отношений, которые существуют между ними.
Три наиболее важных типа отношений в диаграммах классов (на самом деле их больше), это:
Ассоциация, которая представляет отношения между экземплярами типов, к примеру, человек работает на компанию, у компании есть несколько офисов.
Наследование, которое имеет непосредственное соответствие наследованию в Объектно-Ориентированном дизайне.
Агрегация, которая представляет из себя форму композиции объектов в объектно-ориентированном дизайне.
Диаграмма компонентов
На языке унифицированного моделирования диаграмма компонентов показывает, как компоненты соединяются вместе для формирования более крупных компонентов или программных систем.
Она иллюстрирует архитектуры компонентов программного обеспечения и зависимости между ними.
Эти программные компоненты включают в себя компоненты времени выполнения, исполняемые компоненты, а также компоненты исходного кода.
Диаграмма развертывания
Диаграмма развертывания помогает моделировать физический аспект объектно-ориентированной программной системы. Это структурная схема, которая показывает архитектуру системы, как развертывание (дистрибуции) программных артефактов.
Артефакты представляют собой конкретные элементы в физическом мире, которые являются результатом процесса разработки.
Диаграмма моделирует конфигурацию времени выполнения в статическом представлении и визуализирует распределение артефактов в приложении.
В большинстве случаев это включает в себя моделирование конфигураций оборудования вместе с компонентами программного обеспечения, на которых они размещены.
Диаграмма объектов
Статическая диаграмма объектов является экземпляром диаграммы класса; она показывает снимок подробного состояния системы в определенный момент времени. Разница в том, что диаграмма классов представляет собой абстрактную модель, состоящую из классов и их отношений.
Тем не менее, диаграмма объекта представляет собой экземпляр в конкретный момент, который имеет конкретный характер.Использование диаграмм объектов довольно ограничено, а именно — чтобы показать примеры структуры данных.
Диаграмма пакетов
Диаграмма пакетов — это структурная схема UML, которая показывает пакеты и зависимости между ними.
Она позволяет отображать различные виды системы, например, легко смоделировать многоуровневое приложение.
Диаграмма составной структуры
Диаграмма составной структуры аналогична диаграмме классов и является своего рода диаграммой компонентов, используемой в основном при моделировании системы на микроуровне, но она изображает отдельные части вместо целых классов. Это тип статической структурной диаграммы, которая показывает внутреннюю структуру класса и взаимодействия, которые эта структура делает возможными.
Эта диаграмма может включать внутренние части, порты, через которые части взаимодействуют друг с другом или через которые экземпляры класса взаимодействуют с частями и с внешним миром, и соединители между частями или портами. Составная структура — это набор взаимосвязанных элементов, которые взаимодействуют во время выполнения для достижения какой-либо цели. Каждый элемент имеет определенную роль в сотрудничестве.
Диаграмма профилей
Диаграмма профилей позволяет нам создавать специфичные для домена и платформы стереотипы и определять отношения между ними. Мы можем создавать стереотипы, рисуя формы стереотипов и связывая их с композицией или обобщением через интерфейс, ориентированный на ресурсы. Мы также можем определять и визуализировать значения стереотипов.
Диаграмма прецедентов
Диаграмма прецедентов описывает функциональные требования системы с точки зрения прецедентов. По сути дела, это модель предполагаемой функциональности системы (прецедентов) и ее среды (актеров).
Прецеденты позволяют связать то, что нам нужно от системы с тем, как система удовлетворяет эти потребности.
Диаграмма деятельности
Диаграммы деятельности представляют собой графическое представление рабочих процессов поэтапных действий и действий с поддержкой выбора, итерации и параллелизма.
Они описывают поток управления целевой системой, такой как исследование сложных бизнес-правил и операций, а также описание прецедентов и бизнес-процессов.
В UML диаграммы деятельности предназначены для моделирования как вычислительных, так и организационных процессов.
Диаграмма состояний
Диаграмма состояний — это тип диаграммы, используемый в UML для описания поведения систем, который основан на концепции диаграмм состояний Дэвида Харела. Диаграммы состояний отображают разрешенные состояния и переходы, а также события, которые влияют на эти переходы. Она помогает визуализировать весь жизненный цикл объектов и, таким образом, помогает лучше понять системы, основанные на состоянии.
Диаграмма последовательности
Диаграмма последовательности моделирует взаимодействие объектов на основе временной последовательности. Она показывает, как одни объекты взаимодействуют с другими в конкретном прецеденте.
Диаграмма Коммуникации
Как и диаграмма последовательности, диаграмма коммуникации также используется для моделирования динамического поведения прецедента. Если сравнивать с Диаграммой последовательности, Диаграмма коммуникации больше сфокусирована на показе взаимодействия объектов, а не временной последовательности. На самом деле, диаграмма коммуникации и диаграмма последовательности семантически эквивалентны и могут перетекать одна в другую.
Диаграмма обзора взаимодействия
Диаграмма обзора взаимодействий фокусируется на обзоре потока управления взаимодействиями. Это вариант Диаграммы деятельности, где узлами являются взаимодействия или события взаимодействия. Диаграмма обзора взаимодействий описывает взаимодействия, в которых сообщения и линии жизни скрыты. Мы можем связать «реальные» диаграммы и добиться высокой степени навигации между диаграммами внутри диаграммы обзора взаимодействия.
Временная диаграмма
Временная диаграмма показывает поведение объекта (ов) в данный период времени. По сути — это особая форма диаграммы последовательности и различия между ними состоят в том, что оси меняются местами так, что время увеличивается слева направо, а линии жизни отображаются в отдельных отсеках, расположенных вертикально.
Зачем в UML столько диаграмм?
Причина этого заключается в том, что можно взглянуть на систему с разных точек зрения ведь в разработке программного обеспечения будут участвовать многие заинтересованные стороны, такие как: аналитики, конструкторы, кодеры, тестеры, контроль качества, клиенты, технические авторы.
Все эти люди заинтересованы в различных аспектах системы, и каждый из них требует разного уровня детализации.
Например, кодер должен понимать проект системы и уметь преобразовывать проект в код низкого уровня.
Напротив, технический писатель интересуется поведением системы в целом и должен понимать, как функционирует продукт.
UML пытается предоставить язык настолько выразительным образом, что все заинтересованные стороны могут извлечь выгоду, как минимум из одной диаграммы UML.
Простое руководство по UML-диаграммам и моделированию баз данных
Унифицированный язык моделирования (UML) играет важную роль в разработке программного обеспечения, а также в системах, не связанных с ИТ, во многих отраслях, поскольку он дает возможность визуально показать поведение и структуру системы или процесса. UML помогает продемонстрировать возможные ошибки в структурах приложений, поведении системы и других бизнес-процессах.
Почему UML?
Впервые UML появился еще в 1990-х годах благодаря трем инженерам-программистам — Грэди Бучу, Ивару Джекобсону и Джеймсу — поскольку они хотели разработать менее хаотичный способ представления разработки все более сложного программного обеспечения, в то же время отделяя методологию от самого процесса. Сегодня UML по-прежнему является стандартной практической нотацией для разработчиков, а также для руководителей проектов, владельцев бизнеса, технических предпринимателей и специалистов из разных отраслей.
Каковы преимущества UML?
Типы диаграмм UML
Существует два основных типа диаграмм UML: структурные диаграммы и поведенческие диаграммы (а внутри этих категорий имеется много других). Эти варианты существуют для представления многочисленных типов сценариев и диаграмм, которые используют разные типы людей.
От заказчиков и руководителей проектов до технических писателей, конструкторов, аналитиков, программистов и тестеров — представители каждой роли будут использовать конкретную диаграмму в соответствии со своими потребностями. Это означает, что каждый шаблон требует различного фокуса и уровня детализации. Цель UML — визуально представить диаграммы, которые легко понять каждому.
Пример базовой диаграммы последовательности UML. Шаблон доступен длязагрузки
Давайте посмотрим внимательнее:
Структурные диаграммы
Структурные диаграммы представляют статическую структуру программного обеспечения или системы, они также показывают различные уровни абстракции и реализации. Они используются, чтобы помочь визуализировать различные структуры, составляющие систему, например, базу данных или приложение. Они показывают иерархию компонентов или модулей и то, как они связаны и взаимодействуют между собой. Эти инструменты обеспечивают руководство работы и гарантируют, что все части системы функционируют так, как задумано по отношению ко всем остальным частям.
Поведенческие диаграммы
Основное внимание здесь уделяется динамическим аспектам системы программного обеспечения или процесса. Эти диаграммы показывают функциональные возможности системы и демонстрируют, что должно происходить в моделируемой системе.
Давайте подробнее рассмотрим различные типы диаграмм UML, которые относятся к каждой категории:
1. Структурные диаграммы UML
2. Поведенческие диаграммы UML
Модели базы данных
UML также завоевывает популярность как нотация для моделирования баз данных. Эти модели являются отличным визуальным инструментом для проведения мозгового штурма, создания диаграмм в свободной форме и совместной работы над идеями.
Хотя UML не имеет спецификаций для моделирования данных, он может быть полезным инструментом для построения диаграмм, тем более что данные из баз данных могут использоваться в объектно-ориентированном программировании.
Давайте рассмотрим различные типы моделей баз данных, которые вы можете создать:
Упрощение с помощью программного обеспечения
Создаете ли вы модели баз данных или диаграммы UML, использование программных инструментов упрощает и улучшает этот процесс. Обязательно выберите инструменты, которые позволят вам:
При разработке программного обеспечения и непрограммируемых систем во многих отраслях использование визуальных UML-диаграмм может играть важную роль в построении поведенческих процессов и структур. Узнайте больше о создании диаграмм UML с помощью программного обеспечения при помощи пошаговой инструкции: руководства.