Εισαγωγή στη γλώσσα µοντελοποίησης UML

Transcript

1 Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Σχολή ΗMMY Εισαγωγή στη γλώσσα µοντελοποίησης UML Ανδρέας Παπασαλούρος Περίγραµµα Γενικά οµικά στοιχεία Τύποι διαγραµµάτων Παραδείγµατα Ειδικά θέµατα Βιβλιογραφία Νοέµ Εργαστήριο Τεχνολογίας Λογισµικού 2 Ένα µοντέλο Η Unified Modeling Language Αποτελεί µια αφηρηµένη περιγραφή ενός φυσικού συστήµατος Αποτελεί ένα σχέδιο για την κατασκευή ενός συστήµατος Βοηθάει στην κατανόηση ενός µεγάλου µεγέθους συστήµατος Βοηθάει στην επικοινωνία των µελών της κοινότητας που αναπτύσσει το σύστηµα είναι µια οπτική (visual) γλώσσα µοντελοποίησης. Έχει εκφραστικές δυνατότητες για την: Απεικόνιση (visualization) Προδιαγραφή (specification) Τεκµηρίωση (documentation) Κατασκευή (construction) των προϊόντων της αναπτυξιακής διαδικασίας συστηµάτων (λογισµικού ή όχι) Νοέµ Εργαστήριο Τεχνολογίας Λογισµικού 3 Νοέµ Εργαστήριο Τεχνολογίας Λογισµικού 4 Είδη συστηµάτων που µοντελοποιούνται µε τη UML Συστήµατα µε έµφαση στο λογισµικό (software-intensive systems) Επιχειρησιακά συστήµατα (business systems) Συστήµατα που δεν περιέχουν λογισµικό (non-software systems) Χαρακτηριστικά Προήλθε από την ενοποίηση των συµβολισµών που χρησιµοποιούσαν οι µεθοδολογίες Booch, OMT, OOSE κ.λπ. Ενσωµατώνει τις ιδέες καλής πρακτικής από τη βιοµηχανία Λογισµικού Είναι σήµερα βιοµηχανικό πρότυπο και αναπτύχθηκε στο πλαίσιο του οργανισµού OMG. Υλοποιεί την ανάγκη της βιοµηχανίας λογισµικού για µια εννοιαία γλώσσα µοντελοποίησης Νοέµ Εργαστήριο Τεχνολογίας Λογισµικού 5 Νοέµ Εργαστήριο Τεχνολογίας Λογισµικού 6 1

2 UML και µεθοδολογίες ανάπτυξης Τα δοµικά στοιχεία της UML ιαφορετικές µεθοδολογίες ανάπτυξης είναι δυνατόν να υϊοθετηθούν έχοντας τη UML ως γλώσσα µοντελοποίησης (π.χ. USDP, RUP, κλπ) Κάθε µεθοδολογία προτείνει τα δικά της µοντέλα Στο πλαίσιο του µαθήµατος χρησιµοποιείται η µεθοδολογία είναι η YASM Στοιχεία Σχέσεις ιαγράµµατα Νοέµ Εργαστήριο Τεχνολογίας Λογισµικού 7 Νοέµ Εργαστήριο Τεχνολογίας Λογισµικού 8 οµικά στοιχεία οµικά στοιχεία Κλάση (Class) Ένα σύνολο αντικειµένων που έχουν την ίδια δοµή και συµπεριφορά. ιαπροσωπεία (Interface) Ένα σύνολο από λειτουργίες που ορίζουν την εξωτερική συµπεριφορά ενός αντικειµένου Συνεργασία (Collaboration) Η περιγραφή µιας διάδρασης µεταξύ ενός συνόλου αντικειµένων Περίπτωση χρήσης (Use Case) Μια λειτουργία που επιτελεί ένα σύστηµα και είναι διαθέσιµη στο χρήστη Ενεργή κλάση (active class) Μια κλάση που περιγράφει µια διεργασία ή ένα νήµα εκτέλεσης Ψηφίδα (component) Ένα φυσικό και επαναχρησιµοποιήσιµο µέρος ενός συστήµατος που συνήθως υλοποιεί κάποιες διαπροσωπείες (interfaces) Κόµβος (Node) Ένας υπολογιστικός πόρος που έχει κάποια µνήµη και υπολογιστική ικανότητα. Νοέµ Εργαστήριο Τεχνολογίας Λογισµικού 9 Νοέµ Εργαστήριο Τεχνολογίας Λογισµικού 10 Συµπεριφορικά στοιχεία Οµαδοποιητικά στοιχεία Κατάσταση (State) Μια συνθήκη ή περίπτωση στο χρόνο ζωής ενός αντικειµένου, όπου ικανοποιεί κάποιες συνθήκες, εκτελεί κάποια δραστηριότητα ή αναµένει κάποιο γεγονός Μετάβαση (Transition) Μια σχέση µεταξύ δύο καταστάσεων ενός αντικειµένου που υποδηλώνει αλλαγή στην κατάσταση του αντικειµένου µε την εµφάνιση ενός γεγονότος ραστηριότητα (Activity) Μια εκτέλεση λειτουργίας κατά τη διάρκεια ζωής ενός αντικείµενου Πακέτο (Package) Ένα δοµικό στοιχείο γενικής χρήσης για την οργάνωση άλλων δοµικών στοιχείων, διαγραµµάτων ή και άλλων πακέτων της UML σε οµάδες. Υποσύστηµα (Subsystem) Μια µονάδα στην ιεραρχική αποσύνθεση ενός µεγάλου συστήµατος. Επικοινωνεί µε το περιβάλλον του µέσω διαπροσωπειών Μοντέλο (Model) Μια όψη ενός συστήµατος <<subsystem>> Νοέµ Εργαστήριο Τεχνολογίας Λογισµικού 11 Νοέµ Εργαστήριο Τεχνολογίας Λογισµικού 12 2

3 Επεξηγηµατικά στοιχεία Σχέσεις Σηµείωση (note) Ένα δοµικό στοιχείο κειµενικού σχολιασµού για την περιγραφή ή επεξήγηση ενός άλλου δοµικού στοιχείου ή µιας οµάδας δοµικών στοιχείων. Συσχέτιση (Association) Μια δοµική σχέση που περιγράφει ένα σύνολο συνδέσεων µεταξύ αντικειµένων Εξάρτηση (Dependency) Μια σχέση µεταξύ δυο δοµικών στοιχείων, όπου µια αλλαγή στο πρώτο επιδρά στο δεύτερο Νοέµ Εργαστήριο Τεχνολογίας Λογισµικού 13 Νοέµ Εργαστήριο Τεχνολογίας Λογισµικού 14 Σχέσεις οµικά ιαγράµµατα Γενίκευση (Generalization) Μια σχέση µεταξύ ενός δοµικού στοιχείου (πατέρας) και ενός δεύτερου (παιδί) που εξειδικεύει το πρώτο Πραγµατοποίηση (Realization) Μια σχέση µεταξύ δυο δοµικών στοιχείων, όπου το πρώτο προδιαγράφει µια συµπεριφορά, και το δεύτερο την υλοποιεί Κλάσεων (Class Diagram) Στατικά στοιχεία µοντελοποίησης, και τις σχέσεις µεταξύ τους Αντικειµένων (Component) Ένα σύνολο αντικειµένων και οι συσχετίσεις τους σε µια συγκεκριµένη χρονική στιγµή Ψηφιδικό (Component) Η οργάνωση και τις εξαρτήσεις των µελών ενός συνόλου συνθετηµάτων Παραταξιακό (Deployment) Η τοπολογία των υπολογιστικών κόµβων ενός συστήµατος και η κατανοµή των συνθετηµάτων µεταξύ τους Νοέµ Εργαστήριο Τεχνολογίας Λογισµικού 15 Νοέµ Εργαστήριο Τεχνολογίας Λογισµικού 16 Συµπεριφορικά διαγράµµατα ιάγραµµα κλάσεων: Κλάσεις-συσχετίσεις Περιπτώσεων Χρήσης (Use Case) Η λειτουργικότητα του συστήµατος, όπως φαίνεται από εξωτερικούς «Συνεργάτες» (Actors). Αλληλουχίας (Sequence) Μια αλληλεπίδραση αντικειµένων µε έµφαση στην χρονική σειρά ανταλλαγής µηνυµάτων Συνεργασίας (Collaboration) Μια αλληλεπίδραση αντικειµένων µε έµφαση στη δοµική τους οργάνωση Κατάστασης (Statechart) Οι καταστάσεις του κύκλου ζωής των αντικειµένων ραστηριότητας (Activity) Ο έλεγχος ροής σε ένα σύνολο δραστηριοτήτων Link theta : double Link() setpolygon() setlinestyle() contains() select() deselect() getfirstend() getsecondend() gettheta() +link 0..n Ρόλοι connects Συσχέτιση Πολλαπλό τητα ρόλων Χαρακτηριστικά Node width : int = 0 height : int = 0 Node() handlerpressed() Λειτουργίες +nodes setsize() 2 getposition() getcenter() getnodeelement() getwidth() getheight() getvirtualheight() Νοέµ Εργαστήριο Τεχνολογίας Λογισµικού 17 Νοέµ Εργαστήριο Τεχνολογίας Λογισµικού 18 3

4 ιάγραµµα κλάσεων: Γενίκευση ιάγραµµα Κλάσεων: Ενσωµάτωση GraphicsElement selected : boolean Κλάση DefaultGraphModel Σχέση Γενίκευσης updateposition() select() deselect() isselected() Link theta : double Node width : int = 0 height : int = 0 NodeElement LinkElement Link() setpolygon() setlinestyle() contains() select() deselect() getfirstend() getsecondend() gettheta() Node() handlerpressed() setsize() getposition() getcenter() getnodeelement() getwidth() getheight() getvirtualheight() Σχέση Ενσωµάτωσης Νοέµ Εργαστήριο Τεχνολογίας Λογισµικού 19 Νοέµ Εργαστήριο Τεχνολογίας Λογισµικού 20 ιάγραµµα Κλάσεων: ιαπροσωπείες ιάγγραµµα Κλάσεων: Πακέτα ιαπροσωπεία model DefaultGraphModel nodes : Logical View::java::util::Vector links : Logical View::java::util::Vector controllers DefaultGraphModel() insertnode() deletenode() deletelink() getnodes() getlinks() insertlink() GraphMo del ui Νοέµ Εργαστήριο Τεχνολογίας Λογισµικού 21 Νοέµ Εργαστήριο Τεχνολογίας Λογισµικού 22 ιάγραµµα Αντικειµένων ιάγραµµα Συνθετηµάτων : Link Link.java GraphComponent.java Αντικείµενο : Node Node.java Πολλαπλά στιγµιότυπα Νοέµ Εργαστήριο Τεχνολογίας Λογισµικού 23 Νοέµ Εργαστήριο Τεχνολογίας Λογισµικού 24 4

5 Παραταξιακό ιάγραµµα ιάγραµµα Περιπτώσεων Χρήσης Creates Graph PC Printer Designer Edits Graph Prints Graph Reviewer Νοέµ Εργαστήριο Τεχνολογίας Λογισµικού 25 Νοέµ Εργαστήριο Τεχνολογίας Λογισµικού 26 ιάγραµµα Καταστάσεων ιάγραµµα Αλληλουχίας SELECT Mo use U p mousepressed[ mouseonnode ] ^selectnode(point) mousedragged / repaintnode : Designer : Frame : DefaultGraphModel : NodeElement setmode( mode )[ mode=node ] mousereleased MouseDownOnSelected setmode( mode )[ mode=link ] 1: newnode() 2: insertnode() 3: setname() MouseUp NODE mousepressed( MouseEvent ) ^model.insertnode MouseDown LINK MouseUp 4: addnode() mousepressed[ not mouseonnode ] mousepressed[ mouseonnode ] / selectnode(point) mousereleased( MouseEvent ) mousedragged / redrawline mousereleased[ not MouseOnNode ] LinkGeneration mousereleased[ mouseonnode ] ^model.insertlink(node1, node2) Νοέµ Εργαστήριο Τεχνολογίας Λογισµικού 27 Νοέµ Εργαστήριο Τεχνολογίας Λογισµικού 28 ιάγραµµα Συνεργασίας ιάγραµµα ραστηριότητας 1: newnode() : Frame Designer Reviewer : Designer 2: insertnode() Create Diagram Review Diagram 3: setname() : DefaultGraphModel : NodeElement 4: addnode() Revise Diagram Finalize [ not OK ] [ OK ] Νοέµ Εργαστήριο Τεχνολογίας Λογισµικού 29 Νοέµ Εργαστήριο Τεχνολογίας Λογισµικού 30 5

6 Μηχανισµοί επέκτασης Επέκταση της UML Στερεότυπα (stereotypes) επεκτείνουν το λεξιλόγιο της UML ορίζοντας καινούρια δοµικά στοιχεία, βασισµένα σε ήδη υπάρχοντα <<subsystem>> Ετικέτες τιµών (tagged values) επεκτείνουν τις ιδιότητες των δοµικών στοιχείων,προσθέτοντας πληροφορία στις προδιαγραφές τους {Version=1.2} Περιορισµοί (constraints) επεκτείνουν τη σηµασιολογία των δοµικών στοιχείων της UML, ορίζοντας νέους κανόνες ή τροποποιώντας τους ήδη υπάρχοντες. {this.salary<boss.salary} Χρήση των µηχανισµών επέκτασης UML Profiles (πχ. Corba profile) Η αρχιτεκτονική τεσσάρων επιπέδων της γλώσσας: Meta-MetaModel M3 (π.χ.mof) MetaModel M2 (π.χ. UML) User Model M1 (π.χ. Μοντέλο του συστήµατος ABC) Instance M0 (π.χ. Στιγµιότυπα των στοιχείων του µοντέλου του ABC συστήµατος) Νοέµ Εργαστήριο Τεχνολογίας Λογισµικού 31 Νοέµ Εργαστήριο Τεχνολογίας Λογισµικού 32 Σχετικές τεχνολογίες και πρότυπα Βιβλιογραφία XML Metadata Interchange (XMI) Meta Object Facility (MOF) Model Driven Architecture (MDA) Νοέµ Εργαστήριο Τεχνολογίας Λογισµικού 33 G. Booch, J. Rumbaugh and I. Jacobson, The UML User Guide, Addison-Wesley, J. Rumbaugh, I. Jacobson and G. Booch, The UML Reference Manual, Addison-Wesley, H. Eriksson and M. Penker, UML Toolkit, John Wiley & Sons, G. Schneider and J. Winters, Applying Use Cases, Addison- Wesley, M. Fowler and, K. Scott, UML Distilled Applying the Standard Object Modeling Language, Addison-Wesley, John Cheesman and John Daniels, UML Components: A Simple Process for Specifying Component-Based Software, Addison- Wesley, Sinan Si Alhir, UML in a nutshell a desktop quick reference, O Reilly, Νοέµ Εργαστήριο Τεχνολογίας Λογισµικού 34 Σύνδεσµοι στο Web Object Management Group Rational Software Corp. Νοέµ Εργαστήριο Τεχνολογίας Λογισµικού 35 6