Активный объект

В контексте языка UML все объекты делятся на две категории: пассивные и активные. Пассивный объект оперирует только данными и не может инициировать деятельность по управлению другими объектами. Однако пассивные объекты могут посылать сигналы в процессе выполнения запросов, которые они получают.

Активный объект (active object) имеет свою собственную нить (thread) управления и может инициировать деятельность по управлению другими объектами. При этом под нитью понимается некоторый облегченный поток управления, который может выполняться параллельно с другими вычислительными нитями или нитями управления в пределах одного вычислительного процесса или процесса управления.

Примечание

Отличие между процессом и нитью заключается в степени использования ресурсов. Говоря о процессе, имеют в виду ресурсоемкий поток управления, т. е. процесс полностью монополизирует ресурсы системы. Нить может использовать лишь небольшую часть ресурсов системы. Примером может служить выполнение некоторой программы в своем адресном пространстве или в фоновом режиме.

Активные объекты на канонических диаграммах обозначаются прямоугольником с более широкими границами (рис. 9.6). Иногда может быть явно указано ключевое слово (помеченное значение) {active}, чтобы выделить активный объект на диаграмме. Каждый активный объект может инициировать единственную нить или процесс управления и представлять исходную точку потока управления. В приведенном фрагменте диаграммы кооперации активный объект "а: Вызывающий абонент" является инициатором процесса установления соединения для обмена информацией с другим абонентом (на диаграмме не показан).

Рис. 9.6. Графическое изображение активного объекта (слева) на диаграмме кооперации

В следующем примере рассматривается ситуация с вызовом функции печати из текстового редактора (рис. 9.7). Анонимный активный объект "Текстовый редактор" вначале посылает сообщение анонимному мультиобъекту "Принтер", которое инициирует выбор единственного объекта "Принтер", возможно, удовлетворяющего некоторым дополнительным условиям. После этого выбранному объекту посылается сообщение о необходимости напечатать документ, загруженный в текстовый редактор.

Рис. 9.7. Фрагмент диаграммы кооперации для вызова функции печати из текстового редактора

Диаграмма кооперации уровня спецификации

Кооперация на уровне спецификации изображается на диаграмме пунктирным эллипсом, внутри которого записывается имя этой кооперации (рис. 9.1). Такое представление кооперации относится к отдельному варианту использования и детализирует особенности его последующей реализации. Символ эллипса кооперации соединяется отрезками пунктирной линии с каждым из участников этой кооперации, в качестве которых могут выступать объекты или классы. Каждая из этих пунктирных линий помечается ролью (role) участника. Роли соответствуют именам элементов в контексте всей кооперации. Эти имена трактуются как параметры, которые ограничивают спецификацию элементов при любом их появлении в отдельных представлениях модели.

Рис. 9.1. Общее представление кооперации на диаграммах уровня спецификации

Простой класс на диаграмме кооперации обозначается прямоугольником класса, внутри которого записывается строка текста. Эта строка текста называется ролью классификатора (classifier role). Роль классификатора показывает особенность использования объектов данного класса. Обычно в прямоугольнике показывается только секция имени класса, хотя не исключается возможность указания секций атрибутов и операций.

Строка текста в прямоугольнике должна иметь следующий формат:

'/' <Имя роли классификатора> ':' <Имя классификатора>

[':' <Имя классификатора >]*

Здесь Имя классификатора, если это необходимо, может включать полный путь всех вложенных пакетов. При этом один пакет от другого отделяется двойным двоеточием "::". Если не возникает путаницы, можно ограничиться указанием только ближайшего из пакетов, которому принадлежит данная кооперация. Символ "*" применяется для указания возможности итеративного повторения имени классификатора.

Если кооперация допускает обобщенное представление, то на диаграммах могут быть указаны отношения обобщения соответствующих элементов. Этот способ может быть использован для определения отдельных коопераций, которые являются, в свою очередь, частным случаем или специализацией другой кооперации.
Такая ситуация изображается обычной стрелкой обобщения, направленной от символа дочерней кооперации к символу кооперации-предка (рис. 9.2). При этом роли дочерних коопераций могут быть специализациями ролей коопераций-предков.

Рис. 9.2. Графическое изображение отношения обобщения между отдельными кооперациями уровня спецификации

В отдельных случаях возникает необходимость явно указать тот факт, что кооперация является реализацией некоторой операции или классификатора. Это можно представить одним из двух способов.

Во-первых, можно соединить символ кооперации пунктирной линией со стрелкой обобщения с символом класса, реализацию операции которого специфицирует данная кооперация (рис. 9.3, а). Так, если в качестве класса рассмотреть "Заказ на покупку товара", у которого имеется операция "оформить_заказ (), то ее реализация может быть специфицирована в форме кооперации.

Рис. 9.3. Способы представления кооперации, которая реализует операцию класса

Во-вторых, можно просто изобразить символ кооперации, внутри которого указать всю необходимую информацию, записанную по определенным правилам (рис. 9.3, б). Эти правила определяют формат записи имени кооперации, после которого записывают двоеточие и имя класса. За именем класса следует двойное двоеточие и имя операции.

Подобное общее представление кооперации на уровне спецификации используется на начальных этапах проектирования. В последующем каждая из коопераций подлежит детализации на уровне примеров, на котором раскрывается содержание и структура взаимосвязей ее элементов на отдельной диаграмме кооперации. При этом в качестве элементов диаграммы кооперации выступают объекты и связи, дополненные сообщениями. Именно эти элементы являются предметом дальнейшего рассмотрения в настоящей главе.

Формат записи сообщений

Каждое сообщение может быть помечено строкой текста, которая имеет следующий формат:

< Предшествующие сообщения> < [Сторожевое условие] >

<Выражение последовательности>

<Возвращаемое значение— имя сообщения> <Список аргументов>

Рассмотрим каждый из этих элементов более подробно.

Предшествующие сообщения — есть разделенные запятыми номера сообщений, записанные перед наклонной черточкой:

<Номер сообщения ','>< Номер сообщения,'> '/'

Если список номеров сообщений пуст, то вся запись, включая наклонную черточку (слэш), опускается. Каждый номер сообщения может быть выражением последовательности без рекурсивных символов. Выражение должно определять номер другого сообщения в этой же последовательности.

Примечание

Заметим, что сами номера последовательности сообщений с одинаковым префиксом образуют отношение упорядоченности и, соответственно, неявно указывают на предшествующие сообщения. Таким предшествующим сообщением будет сообщение с номером, самая правая цифра которого на единицу меньше, чем у рассматриваемого сообщения. Например, сообщение с номером "3.1.4.6" имеет в качестве предшествующего сообщение с номером "3.1.4.5".

Смысл указания предшествующих сообщений заключается в том, что данное сообщение не может быть передано, пока не будут переданы своим адресатам все сообщения, номера которых записаны в данном списке.

Пример записи предшествующих сообщений:

A3, В4/ С5: ошибка записи (сектор).

Сторожевое условие является обычным булевским выражением и предназначено для синхронизации отдельных нитей потока управления. Записывается в квадратных скобках и может быть опущено, если оно отсутствует у данного сообщения. Семантика сторожевого условия обеспечивает передачу сообщения только в том случае, если это условие принимает значение "истина".

Пример записи сторожевых условий без номеров предшествующих сообщений:

[(х>=0)&(х<=255)] 1.2: отобразить_на_экране_цвет(х)

[количество цифр номера = 7] 3.1: набрать_телефонный_номер()

Выражение последовательности — есть разделенный точками список отдельных термов последовательностей, после которого записывается двоеточие:

<Терм последовательности'.'><Терм последовательности'.'>':'

Каждый из термов представляет отдельный уровень процедурной вложенности в форме законченной итерации. Наиболее верхний уровень соответствует самому левому терму последовательности. Если все потоки управления параллельные, то вложенность отсутствует. Каждый из термов последовательности имеет следующий синтаксис:

[Целое число| Имя] [Символ рекуррентности].

Целое число указывает на порядковый номер сообщения в процедурной последовательности верхнего уровня. Сообщения, номера которых отличаются на единицу, следуют подряд один за другим.

Например, сообщение с номером "3.1.4" следует за сообщением с номером "3.1.3" в процедурной последовательности "3.1".

Имя используется для спецификации параллельных нитей управления. Сообщения, которые отличаются только именем, являются параллельными на этом уровне вложенности. На одном уровне вложенности все нити управления эквивалентны в смысле приоритета передачи сообщений. С

Например, сообщения с выражениями "ЗЛа" и "3.16" являются параллельными в процедурной последовательности "3.1".

Символ рекуррентности используется для указания условного или итеративного выполнения. Семантика рекуррентности представляет ноль или больше сообщений, которые должны быть выполнены в зависимости от записанного условия. Возможны два случая записи рекуррентности:

'*' '[' Предложение-итерация ']' для записи итеративного выполнения соответствующего выражения.

Итерация представляет последовательность сообщений одного уровня вложенности. Предложение-итерация может быть опущено, если условия итерации никак не специфицируются. Наиболее часто предложение-итерация записывается на некотором псевдокоде или языке программирования.

В языке UML формат записи этого предложения не определен. Например, "*[/:=/..л]", что означает последовательную передачу сообщения с параметром /, который изменяется от 1 до некоторого целого числа п с шагом 1.

'['Предложение-условие У для записи ветвления. Это условие представляет такое сообщение, передача которого по данной ветви возможна только при истинности этого условия. Чаще всего предложение-условие записывают на некотором псевдокоде или языке программирования, поскольку в языке UML формат записи этого предложения не определен. Например, [х>у] означает, что сообщение по некоторой ветви будет передано только в том случае, если значение х больше значения у.

Примечание

Заметим, что условие записывается так же, как и итерация, но без звездочки. Это можно понимать как некоторую одношаговую итерацию. При этом предполагается, что итерация выполняется последовательно. Если необходимо отметить возможность параллельного выполнения итерации, в языке UML используется символ "*". Итерация не распространяется на вложенные уровни данного потока или нити. Каждый уровень должен иметь свое собственное представление для итеративного повторения процедурной последовательности.

Возвращаемое значение представляется в форме списка имен значений, возвращаемых по окончании коммуникации или взаимодействия в полной итерации данной процедурной последовательности. Эти идентификаторы могут выступать в качестве аргументов в последующих сообщениях. Если сообщение не возвращает никакого значения, то ни значение, ни оператор присваивания на диаграмме кооперации не указываются.

Например, сообщение

1.2.3: р:= найти_документ (спецификация_документа)

означает передачу вложенного сообщения с запросом поиска в базе данных нужного документа по его спецификации, причем источнику сообщения должен быть возвращен найденный документ.

Имя сообщения, записанное в сигнатуре после возвращаемого значения, означает имя события, которое инициируется объектом-получателем сообщения после его приема.

Наиболее часто таким событием является вызов операции объекта. Это может быть реализовано различными способами, один из которых — вызов операции. Тогда соответствующая операция должна быть определена в том классе, которому принадлежит объект-получатель.

Список аргументов представляет собой разделенные запятыми и заключенные в круглые скобки действительные параметры той операции, вызов которой инициируется данным сообщением. Список аргументов может быть пустым, однако скобки все равно записываются. Для записи аргументов также может быть использован некоторый псевдокод или язык программирования.

Так, в приведенном выше примере сообщения

1.2.3: р:= найти_документ (спецификация_документа)

Аргумент найти_документ является именем сообщения, а специфика-ция_документа — списком аргументов, состоящим из единственного действительного параметра операции. При этом имя сообщения означает обращение к операции найти_ документ, которая должна быть определена в соответствующем классе объекта-получателя.

Примечание

На диаграмме кооперации при записи сообщений также могут использоваться • стереотипы, рассмотренные ранее при построении диаграммы последовательности (см. главу 8). Их семантика и синтаксис остаются без изменения, поскольку определены в нотации языка UML

Диаграмма кооперации (collaboration diagram)

Как отмечалось в предыдущей главе, особенности взаимодействия элементов моделируемой системы могут быть представлены на диаграммах последовательности и кооперации. Если первая служит для визуализации временных аспектов взаимодействия, то диаграмма кооперации предназначена для спецификации структурных аспектов взаимодействия. Главная особенность диаграммы кооперации заключается в возможности графически представить не только последовательность взаимодействия, но и все структурные отношения между объектами, участвующими в этом взаимодействии.

Прежде всего, на диаграмме кооперации в виде прямоугольников изображаются участвующие во взаимодействии объекты, содержащие имя объекта, его класс и, возможно, значения атрибутов. Далее, как и на диаграмме классов, указываются ассоциации между объектами в виде различных соединительных линий. При этом можно явно указать имена ассоциации и ролей, которые играют объекты в данной ассоциации. Дополнительно могут быть изображены динамические связи — потоки сообщений. Они представляются также в виде соединительных линий между объектами, над которыми располагается стрелка с указанием направления, имени сообщения и порядкового номера в общей последовательности инициализации сообщений.

В отличие от диаграммы последовательности, на диаграмме кооперации изображаются только отношения между объектами, играющими определенные роли во взаимодействии. С другой стороны, на этой диаграмме не указывается время в виде отдельного измерения. Поэтому последовательность взаимодействий и параллельных потоков может быть определена с помощью порядковых номеров. Следовательно, если необходимо явно специфицировать взаимосвязи между объектами в реальном времени, лучше это делать на диаграмме последовательности.

Поведение системы может описываться на уровне отдельных объектов, которые обмениваются между собой сообщениями, чтобы достичь нужной цели или реализовать некоторый сервис. С точки зрения аналитика или конструктора важно представить в проекте системы структурные связи отдельных объектов между собой. Такое статическое представление структуры системы как совокупности взаимодействующих объектов и обеспечивает диаграмма кооперации.

Таким образом, с помощью диаграммы кооперации можно описать полный контекст взаимодействий как своеобразный временной "среза" совокупности объектов, взаимодействующих между собой для выполнения определенной задачи или бизнес-цели программной системы.

Кооперация

Понятие кооперации (collaboration) является одним из фундаментальных понятий в языке UML. Оно служит для обозначения множества взаимодействующих с определенной целью объектов в общем контексте моделируемой системы. Цель самой кооперации состоит в том, чтобы специфицировать особенности реализации отдельных наиболее значимых операций в системе. Кооперация определяет структуру поведения системы в терминах взаимодействия участников этой кооперации.

Кооперация может быть представлена на двух уровнях:

На уровне спецификации — показывает роли классификаторов и роли ассоциаций в рассматриваемом взаимодействии.

На уровне примеров — указывает экземпляры и связи, образующие отдельные роли в кооперации.

Диаграмма кооперации уровня спецификации показывает роли, которые играют участвующие во взаимодействии элементы. Элементами кооперации на этом уровне являются классы и ассоциации, которые обозначают отдельные роли классификаторов и ассоциации между участниками кооперации.

Диаграмма кооперации уровня примеров представляется совокупностью объектов (экземпляры классов) и связей (экземпляры ассоциаций). При этом связи дополняются стрелками сообщений. На данном уровне показываются только релевантные объекты, т. е. имеющие непосредственное отношение к реализации операции или классификатора.

В кооперации уровня примеров определяются свойства, которые должны иметь экземпляры для того, чтобы участвовать в кооперации. Кроме свойств объектов на диаграмме кооперации также указываются ассоциации, которые должны иметь место между объектами кооперации. При этом вовсе не обязательно изображать все свойства или все ассоциации, поскольку на диаграмме кооперации присутствуют только роли классификаторов, но не сами классификаторы. Таким образом, в то время как классификатор требует полного описания всех своих экземпляров, роль классификатора требует описания только тех свойств и ассоциаций, которые необходимы для участия в отдельной кооперации.

Отсюда вытекает важное следствие. Одна и та же совокупность объектов может участвовать в различных кооперациях. При этом, в зависимости от рассматриваемой кооперации, могут изменяться как свойства отдельных объектов, так и связи между ними. Именно это отличает диаграмму кооперации от диаграммы классов, на которой должны быть указаны все свойства и ассоциации между элементами диаграммы.

Мультиобъект

Мультиобъект (multiobject) представляет собой целое множество объектов на одном из концов ассоциации. На диаграмме кооперации Мультиобъект используется для того, чтобы показать операции и сигналы, которые адресованы всему множеству объектов, а не только одному. Мультиобъект изображается двумя прямоугольниками, один из которых выступает из-за верхней правой вершины другого (рис. 9.5, а). При этом стрелка сообщения относится ко всему множеству объектов, которые обозначают данный мульти-объект. На диаграмме кооперации может быть явно указано отношение композиции между мультиобъектом и отдельным объектом из его множества (рис. 9.5, б).

Рис. 9.5. Графическое изображение мультиобъектов на диаграмме кооперации

Объекты

Отдельные аспекты спецификации объектов как элементов диаграмм уже рассматривались ранее при описании диаграмм классов (см. главу 5) и последовательности (см. главу 8). Сейчас мы более подробно остановимся на особенностях их семантики и графической нотации, поскольку объекты являются основными элементами или графическими примитивами, из которых строится диаграмма кооперации на уровне примеров. Для графического изображения объектов используется такой же символ прямоугольника, что и для классов.

Как отмечалось выше, объект (object) является отдельным экземпляром класса, который создается на этапе выполнения программы. Он может иметь свое собственное имя и конкретные значения атрибутов. Применительно к объектам формат строки классификатора дополняется именем объекта и приобретает следующий вид (при этом вся запись подчеркивается):

<Имя объекта>'/' <Имя роли классификатора> ':' <Имя классификатора>

[':' <Имя классификатора >]*

Здесь Имя роли классификатора может не указываться. В этом случае оно исключается из строки текста вместе с последующим двоеточием. Имя роли может быть опущено в том случае, если существует только одна роль в кооперации, которую могут играть объекты, созданные на базе этого класса.

Таким образом, для обозначения роли классификатора достаточно указать либо имя класса (вместе с двоеточием), либо имя роли (вместе с наклонной чертой). В противном случае прямоугольник будет соответствовать обычному классу. Если роль, которую должен играть объект, наследуется от нескольких классов, то все они должны быть указаны явно и разделяться запятой и двоеточием.

Примечание

В прямоугольнике объекта имя объекта, имя роли с символом Т или имя класса могут отсутствовать. Однако двоеточие всегда должно стоять перед именем класса, а косая черточка — перед именем роли. Следует еще раз акцентировать внимание на том обстоятельстве, что применительно к объектам вся запись должна быть подчеркнута, а имя объекта должно быть записано со строчной буквы.

Ниже приводятся возможные варианты записи строки текста в прямоугольнике объекта.

: С — анонимный объект, образуемый на основе класса С.

/ R — анонимный объект, играющий роль R.

/ R : С — анонимный объект, образуемый на основе класса С и играющий роль R.

О / R — объект с именем О, играющий роль R.

О : С — объект с именем О, образуемый на основе класса С.

О / R : С — объект с именем О, образуемый на основе класса С и играющий роль R.

О или — объект с именем О.

О : — "объект-сирота" с именем О.

/ R — роль с именем R

: С — анонимная роль на базе класса С.

/ R : С — роль с именем R на основе класса С.

Отдельные примеры изображения объектов и классов на диаграмме кооперации приводятся на следующем рисунке (рис. 9.4).

Рис. 9.4. Примеры различных вариантов записи имен объектов, ролей и классов на диаграммах кооперации

Так, в первом случае (рис. 9.4, а) обозначен объект с именем "клиент", играющий роль "инициатор запроса". Далее (рис. 9.4, б) следует обозначение анонимного объекта, который играет роль инициатора запроса. В обоих случаях не указан класс, на основе которого будут созданы эти объекты. Обозначение класса присутствует в следующем варианте записи (рис. 9.4, в), причем объект также анонимный.

Применительно к уровню спецификации на диаграммах кооперации могут присутствовать именованные классы с указанием роли класса в кооперации (рис. 9.4, г) или анонимные классы, когда указывается только его роль (рис. 9.4, д). Последний случай характерен для ситуации, когда в модели могут присутствовать несколько классов с именем "Клиент", поэтому требуется явно указать имя соответствующего пакета База данных (рис. 9.4, е).

построения диаграммы кооперации

В качестве примера рассмотрим построение диаграммы кооперации для моделирования процесса телефонного разговора с использованием обычной телефонной сети (см. главу ф. Напомним, что объектами в этом примере являются два абонента а и Ь, два телефонных аппарата с и </, коммутатор и сам разговор как объект моделирования. При этом как коммутатор, так и разговор являются анонимными объектами.

На начальном этапе изобразим все объекты и связи между ними на диаграмме кооперации при помощи соответствующих обозначений (рис. 9.11). Заметим, что первый телефонный аппарат изображен как активный объект, а второй — как пассивный.

Рис. 9.11. Начальный фрагмент диаграммы кооперации для примера моделирования обычного телефонного разговора

В последующем необходимо специфицировать все связи на этой диаграмме, указав на их концах необходимую информацию в форме ролей связей. Дополненный таким образом вариант диаграммы кооперации изображен ниже (рис. 9.12). Заметим, что для объекта "Разговор" указано помеченное значение {transient}, которое означает, что этот объект создается в процессе выполнения объемлющего процесса и уничтожается до его завершения. Напомним, что помеченные значения (tagged values) являются стандартными элементами языка UML.

Рис. 9.12. фрагмент диаграммы кооперации, дополненный стереотипами ролей связей, именами ассоциаций и помеченным значением объекта

Рис. 9.13. Окончательный вариант диаграммы кооперации для моделирования телефонного разговора

Наконец, на диаграмму кооперации необходимо нанести все сообщения, указав их порядок и семантические особенности. Окончательный фрагмент диаграммы кооперации изображен на рис. 9.13 и содержит, строго говоря, модель кооперации только для начала разговора. Эта диаграмма может быть дополнена сообщениями, необходимыми для окончания разговора, что читателям предлагается выполнить самостоятельно в качестве упражнения.

Как нетрудно заметить, диаграмма кооперации для примера с телефонным разговором не содержит ни временных особенностей передачи сообщений, ни особенностей жизненного цикла участвующих в данной кооперации объектов. Поэтому может быть принято решение о том, что она является избыточной при наличии построенной диаграммы последовательности. Этот факт не вызывает сомнений в тех случаях, когда структура взаимодействующих объектов является достаточно тривиальной.

Если же взаимодействующие объекты образуют между собой различные типы отношений-ассоциаций (композиция, агрегация), то диаграмма кооперации оказывается необходимым представлением модели на всех ее уровнях.

Сообщения

Сообщения, как элементы языка LJML, уже рассматривались ранее при изучении диаграммы последовательности (см. главу 8). При построении диаграммы кооперации они имеют некоторые дополнительные семантические особенности. Сообщение на диаграмме кооперации специфицирует коммуникацию между двумя объектами, один из которых передает другому некоторую информацию. При этом первый объект ожидает, что после получения сообщения вторым объектом последует выполнение некоторого действия. Таким образом, именно сообщение является причиной или стимулом для начала выполнения операций, отправки сигналов, создания и уничтожения отдельных объектов. Связь обеспечивает канал для направленной передачи сообщений между объектами от объекта-источника к объекту-получателю.

Рис. 9.10. Графическое изображение различных типов сообщений на диаграмме кооперации

Сообщения в языке UML также специфицируют роли, которые играют объекты — отправитель и получатель сообщения. Сообщения на диаграмме кооперации изображаются помеченными стрелками рядом (выше или ниже) с соответствующей связью или ролью ассоциации. Направление стрелки указывает на получателя сообщения. Внешний вид стрелки сообщения имеет определенный смысл. На диаграммах кооперации может использоваться один из четырех типов стрелок для обозначения сообщений (рис. 9.10):

Сплошная линия с треугольной стрелкой (рис. 9.10, а) обозначает вызов процедуры или другого вложенного потока управления. Может быть также использована совместно с параллельно активными объектами, когда один из них передает сигнал и ожидает, пока не закончится некоторая вложенная последовательность действий. Обычно все такие сообщения являются синхронными, т. е. инициируемыми по завершении некоторой деятельности или при выполнении некоторого условия.

Сплошная линия с V-образной стрелкой (рис. 9.10, б) обозначает простой поток управления. Каждая такая стрелка изображает один этап в последовательности потока управления. Обычно все такие сообщения являются асинхронными.

Сплошная линия с полустрелкой (рис. 9.10, в) используется для обозначения асинхронного потока управления. Соответствующие сообщения формируются в произвольные, заранее не известные моменты времени, как правило, активными объектами. Обычно сообщения этого типа являются начальными в последовательности потока управления и чаще всего инициируются актерами.

Пунктирная линия с V-образной стрелкой (рис. 9.10, г) обозначает возврат из вызова процедуры. Стрелки этого типа зачастую отсутствуют на диаграммах кооперации, поскольку неявно предполагается их существование после окончания процесса активизации некоторой деятельности.

Составной объект

Составной объект (composite object) или объект-контейнер предназначен для представления объекта, имеющего собственную структуру и внутренние потоки (нити) управления. Составной объект является экземпляром составного класса (класса-контейнера), который связан отношением агрегации или композиции (см. главу 5) со своими частями. Аналогичные отношения связывают между собой и соответствующие объекты.

На диаграммах кооперации такой составной объект изображается как обычный объект, состоящий из двух секций: верхней и нижней. В верхней секции записывается имя составного объекта, а в нижней — его составные части вместо списка его атрибутов (рис. 9.8). При этом допускается иметь в качестве частей другие составные объекты.

Рис. 9.8. Графическое изображение составного объекта на диаграмме кооперации

Стереотипы связей

Связь может иметь некоторые стереотипы, которые записываются рядом с одним из ее концов и указывают на особенность реализации данной связи. В языке UML для этой цели могут использоваться следующие стереотипы:

"association" — ассоциация (предполагается по умолчанию, поэтому этот стереотип можно не указывать).

"parameter" — параметр метода. Соответствующий объект может бытьч только параметром некоторого метода.

"local" — локальная переменная метода. Ее область видимости ограничена только соседним объектом.

"global" — глобальная переменная. Ее область видимости распространяется на всю диаграмму кооперации.

"self — рефлексивная связь объекта с самим собой, которая допускает передачу объектом сообщения самому себе. На диаграмме кооперации рефлексивная связь изображается петлей в верхней части прямоугольника объекта.

Некоторые примеры связей с различными стереотипами изображены на рис. 9.9. Здесь представлена обобщенная схема некоторой конкретной компании с именем "С", которая состоит из отделов (анонимный мультиобъект "Отдел"). Последние, в свою очередь, состоят из сотрудников (анонимный мультиобъект "Сотрудник"). Рефлексивная связь указывает на тот факт, что менеджер отдела является в то же время и его сотрудником.

Рис. 9.9. Графическое изображение связей с различными стереотипами

Примечание

Поскольку на данной диаграмме отсутствуют сообщения, то она не является, строго говоря, диаграммой кооперации. Скорее это специальный случай диаграммы классов, который иногда называют диаграммой объектов. В случае N-арной связи эта связь изображается аналогично N-арной ассоциации с использованием символа ромба.

Связи

Связь (link) является экземпляром или примером произвольной ассоциации. Связь как элемент языка UML может иметь место между двумя и более объектами. Бинарная связь на диаграмме кооперации изображается отрезком прямой линии, соединяющей два прямоугольника объектов (см. рис. 9.7). На каждом из концов этой линии могут быть явно указаны имена ролей данной ассоциации. Рядом с линией в ее средней части может записываться имя соответствующей ассоциации.

Связи не имеют собственных имен, поскольку полностью идентичны как экземпляры ассоциации. Другими словами, все связи на диаграмме кооперации могут быть только анонимными и записываются без двоеточия перед-именем ассоциации. Для связей не указывается также и кратность. Однако другие обозначения специальных случаев ассоциации (агрегация, композиция) могут присутствовать на отдельных концах связей. Например, символ связи типа "композиция" между мультиобъектом "Принтер" и отдельным объектом "Принтер" (см. рис. 9.7).

Заключительные рекомендации по построению диаграмм кооперации

Построение диаграммы кооперации можно начинать сразу после построения диаграммы вариантов использования. В этом случае каждый из вариантов использования может быть специфицирован в виде отдельной диаграммы кооперации уровня спецификации. Эта диаграмма способствует более . полному пониманию особенностей реализации функций системой, хотя и не может содержать всю информацию, необходимую для их реализации.

В дальнейшем, после построения диаграммы классов, каждая из диаграмм кооперации может уточняться в виде соответствующей диаграммы уровня примеров. Важно понимать, что диаграмма кооперации этого уровня может содержать те и только те объекты и связи, которые уже определены на построенной ранее диаграмме классов. В противном случае, если возникает необходимость включения в диаграмму кооперации объектов, которые создаются на основе отсутствующих классов, соответствующие диаграммы классов должны быть модифицированы явным описанием этих классов.

Следует помнить, что на диаграмме кооперации изображаются только те объекты, которые непосредственно в ней участвуют. При этом объекты могут выступать в различных ролях, которые должны быть явно указаны на соответствующих концах связей диаграммы. Применение стереотипов унифицирует кооперацию, обеспечивая ее адекватную интерпретацию как со стороны заказчиков, так и со стороны разработчиков. Тем не менее, целесообразно различать терминологию, используемую на диаграммах кооперации уровня спецификации и уровня примеров.

Так, при построении диаграмм кооперации уровня спецификации желательно применять наиболее понятную заказчику терминологию, избегая технических фраз и словосочетаний. Например, "оформить заказ", "отгрузить товар", "представить отчет", "разработать план" и т. д. Такие известные разработчикам слова как "сервер", "защищенный протокол", "закрытая операция класса", а также стереотипы и помеченные значения на этом уровне применять не рекомендуется.

На уровне спецификации нужно стремиться

На уровне спецификации нужно стремиться достичь по возможности полного взаимопонимания между заказчиком и командой разработчиков всех вариантов использования проектируемой системы в контексте их кооперации.

При построении диаграмм кооперации уровня примеров терминология должна наиболее точно отражать все аспекты реализации соответствующих объектов и связей. Поскольку диаграмма этого уровня является документацией для разработчиков системы, здесь допустимо использовать весь арсенал стереотипов, ограничений и помеченных значений, который имеется в языке UML. Если типовых обозначений недостаточно, разработчики могут дополнить диаграмму собственными элементами, используя механизм расширений языка UML.

Процесс построения диаграммы кооперации уровня примеров должен быть согласован с процессами построения диаграммы классов и диаграммы последовательности. В первом случае, как уже отмечалось, необходимо следить за использованием только тех объектов, для которых определены порождающие их классы. Во втором случае нужно согласовывать последовательности передаваемых сообщений. Речь идет о том, что не допускается различный порядок следования сообщений для моделирования одного и того же взаимодействия на диаграмме кооперации и диаграмме последовательности. Таким образом, диаграмма кооперации, с одной стороны, обеспечивает концептуально согласованный переход от статической модели диаграммы классов к динамическим моделям поведения, представляемым диаграммами последовательности, состояний и деятельности. С другой стороны, диаграмма этого типа предопределяет особенности реализации модели на диаграммах компонентов и развертывания, которые являются предметом рассмотрения в двух последующих главах книги.

Диаграмма компонентов (component diagram)

Все рассмотренные ранее диаграммы отражали концептуальные аспекты построения модели системы и относились к логическому уровню представления. Особенность логического представления заключается в том, что оно оперирует понятиями, которые не имеют самостоятельного материального воплощения. Другими словами, различные элементы логического представления, такие как классы, ассоциации, состояния, сообщения, не существуют материально или физически. Они лишь отражают наше понимание структуры физической системы или аспекты ее поведения.

Основное назначение логического представления состоит в анализе структурных и функциональных отношений между элементами модели системы. Однако для создания конкретной физической системы необходимо некоторым образом реализовать все элементы логического представления в конкретные материальные сущности. Для описания таких реальных сущностей предназначен другой аспект модельного представления, а именно физическое представление модели.

Чтобы пояснить отличие логического и физического представлений, рассмотрим в общих чертах процесс разработки некоторой программной системы. Ее исходным логическим представлением могут служить структурные схемы алгоритмов и процедур, описания интерфейсов и концептуальные схемы баз данных. Однако для реализации этой системы необходимо разработать исходный текст программы на некотором языке программирования (C++, Pascal, Basic/VBA, Java). При этом уже в тексте программы предполагается такая организация программного кода, которая предполагает его разбиение на отдельные модули.

Тем не менее исходные тексты программы еще не являются окончательной реализацией проекта, хотя и служат фрагментом его физического представления. Очевидно, программная система может считаться реализованной в том случае, когда она будет способна выполнять функции своего целевого предназначения. А это возможно, только если программный код системы будет реализован в форме исполняемых модулей, библиотек классов и процедур, стандартных графических интерфейсов, файлах баз данных.
Именно эти компоненты являются необходимыми элементами физического представления системы.
Таким образом, полный проект программной системы представляет собой совокупность моделей логического и физического представлений, которые должны быть согласованы между собой. В языке UML для физического представления моделей систем используются так называемые диаграммы реализации (implementation diagrams), которые включают в себя две отдельные канонические диаграммы: диаграмму компонентов и диаграмму развертывания. Особенности построения первой из них рассматриваются в этой главе, а второй — в следующей.
Диаграмма компонентов, в отличие от ранее рассмотренных диаграмм, описывает особенности физического представления системы. Диаграмма компонентов позволяет определить архитектуру разрабатываемой системы, установив зависимости между программными компонентами, в роли которых может выступать исходный, бинарный и исполняемый код. Во многих средах разработки модуль или компонент соответствует файлу. Пунктирные стрелки, соединяющие модули, показывают отношения взаимозависимости, аналогичные тем, которые имеют место при компиляции исходных текстов программ. .Основными графическими элементами диаграммы компонентов являются компоненты, интерфейсы и зависимости между ними.
Диаграмма компонентов разрабатывается для следующих целей:
Визуализации общей структуры исходного кода программной системы.
Спецификации исполнимого варианта программной системы.
Обеспечения многократного использования отдельных фрагментов программного кода.
Представления концептуальной и физической схем баз данных.
В разработке диаграмм компонентов участвуют как системные аналитики и архитекторы, так и программисты. Диаграмма компонентов обеспечивает согласованный переход от логического представления к конкретной реализации проекта в форме программного кода. Одни компоненты могут существовать только на этапе компиляции программного кода, другие — на этапе его исполнения. Диаграмма компонентов отражает общие зависимости между компонентами, рассматривая последние в качестве классификаторов.
Примечание
Применительно к бизнес-системам программные компоненты следует понимать в более широком смысле, чтобы иметь возможность моделирования бизнес-процессов. В этом случае в качестве компонентов рассматриваются отдельные организационные подразделения (отделы, службы) или документы, которые реально существуют в системе.

Имя компонента

Имя компонента подчиняется общим правилам именования элементов модели в языке UML и может состоять из любого числа букв, цифр и некоторых знаков препинания. Отдельный компонент может быть представлен на уровне типа или на уровне экземпляра. Хотя его графическое изображение в обоих случаях одинаковое, правила записи имени компонента несколько отличаются. Если компонент представляется на уровне типа, то в качестве его имени записывается только имя типа с заглавной буквы.

Если же компонент представляется на уровне экземпляра, то в качестве его имени записывается <имя компонента ':' имя типаХ При этом вся строка имени подчеркивается.

Примечание

Хотя правила именования объектов в языке UML требуют подчеркивания имени отдельных экземпляров, применительно к компонентам в литературе подчеркивание их имени часто опускают. В этом случае запись имени компонента со строчной буквы будет характеризовать компонент уровня экземпляра.

В качестве простых имен принято использовать имена исполняемых файлов (с указанием расширения ехе после точки-разделителя), имена динамических библиотек (расширение dll), имена Web-страниц (расширение html), имена текстовых файлов (расширения txt или doc) или файлов справки (hip), имена файлов баз данных (DB) или имена файлов с исходными текстами программ (расширения h, cpp для языка C++, расширение Java для языка Java), скрипты (pi, asp) и др.

Поскольку конкретная реализация логического представления модели системы зависит от используемого программного инструментария, то и имена компонентов будут определяться особенностями синтаксиса соответствующего языка программирования.

В отдельных случаях к простому имени компонента может быть добавлена информация об имени объемлющего пакета и о конкретной версии реализации данного компонента (рис. 10.1, б). Необходимо заметить, что в этом случае номер версии записывается как помеченное значение в фигурных скобках. В других случаях символ компонента может быть разделен на секции, чтобы явно указать имена реализованных в нем интерфейсов. Такое обозначение компонента называется расширенным и рассматривается ниже в этой главе.

Интерфейсы

Следующим элементом диаграммы компонентов являются интерфейсы. Последние уже неоднократно рассматривались ранее, поэтому здесь будут отмечены те их, особенности, которые характерны для представления на диаграммах компонентов. Напомним, что в общем случае интерфейс графически изображается окружностью, которая соединяется с компонентом отрезком линии без стрелок (рис. 10.3, а). При этом имя интерфейса, которое обязательно должно начинаться с заглавной буквы "I", записывается рядом с окружностью. Семантически линия означает реализацию интерфейса, а наличие интерфейсов у компонента означает, что данный компонент реализует соответствующий набор интерфейсов.

Рис. 10.3. Графическое изображение интерфейсов на диаграмме компонентов

Другим способом представления интерфейса на диаграмме компонентов является его изображение в виде прямоугольника класса со стереотипом "интерфейс" и возможными секциями атрибутов и операций (рис. 10.3, б). Как правило, этот вариант обозначения используется для представления внутренней структуры интерфейса, которая может быть важна для реализации.

При разработке программных систем интерфейсы обеспечивают не только совместимость различных версий, но и возможность вносить существенные изменения в одни части программы, не изменяя другие ее части. Таким образом, назначение интерфейсов существенно шире, чем спецификация взаимодействия с пользователями системы (актерами).

Примечание

Характер использования интерфейсов отдельными компонентами может отличаться. Поэтому различают два способа связи интерфейса и компонента. Если компонент реализует некоторый интерфейс, то такой интерфейс называют экспортируемым, поскольку этот компонент предоставляет его в качестве сервиса другим компонентам. Если же компонент использует некоторый интерфейс, который реализуется другим компонентом, то такой интерфейс для первого компонента называется импортируемым. Особенность импортируемого интерфейса состоит в том, что на диаграмме компонентов это отношение изображается с помощью зависимости.

Компоненты

Для представления физических сущностей в языке UML применяется специальный термин — компонент (component). Компонент реализует некоторый набор интерфейсов и служит для общего обозначения элементов физического представления модели. Для графического представления компонента может использоваться специальный символ — прямоугольник со вставленными слева двумя более мелкими прямоугольниками (рис. 10.1). Внутри объемлющего прямоугольника записывается имя компонента и, возможно, некоторая дополнительная информация. Изображение этого символа может незначительно варьироваться в зависимости от характера ассоциируемой с компонентом информации.

В метамодели языка UML компонент является потомком классификатора. Он предоставляет организацию в рамках физического пакета ассоциированным с ним элементам модели. Как классификатор, компонент может иметь также свои собственные свойства, такие как атрибуты и операции.

Рис. 10.1. Графическое изображение компонента в языке UML

Так, в первом случае (рис. 10.1, а) с компонентом уровня экземпляра связывается только его имя, а во втором (рис. 10.1, б) — дополнительно имя пакета и помеченное значение.

Примечание

Изображение компонента ведет свое происхождение от обозначения модуля программы, применявшегося некоторое время для отображения особенностей инкапсуляции данных и процедур. Так, верхний маленький прямоугольник концептуально ассоциируется с данными, которые реализует этот компонент (ранее он изображался в форме овала). Нижний маленький прямоугольник ассоциируется с операциями или методами, реализуемыми компонентом. В простых случаях имена данных и методов записывались явно в этих маленьких прямоугольниках, однако в языке UML они не указываются.

Виды компонентов

Поскольку компонент как элемент физической реализации модели представляет отдельный модуль кода, иногда его комментируют с указанием дополнительных графических символов, иллюстрирующих конкретные особенности его реализации. Строго.говоря, эти дополнительные обозначения для примечаний не специфицированы в языке UML. Однако их применение упрощает понимание диаграммы компонентов, существенно повышая наглядность физического представления. Некоторые из таких общепринятых обозначений для компонентов изображены ниже (рис. 10.2).

В языке UML выделяют три вида компонентов.

Во-первых, компоненты развертывания, которые обеспечивают непосредственное выполнение системой своих функций. Такими компонентами могут быть динамически подключаемые библиотеки с расширением dll (рис. 10.2, а), Web-страницы на языке разметки гипертекста с расширением html (рис. 10.2, б) и файлы справки с расширением Ыр (рис. 10.2, в).

Во-вторых, компоненты-рабочие продукты. Как правило — это файлы с исходными текстами программ, например, с расширениями h или срр для языка C++ (рис. 10.2, г).

В-третьих, компоненты исполнения, представляющие исполнимые модули — файлы с расширением ехе. Они обозначаются обычным образом.

Рис. 10.2. Варианты графического изображения компонентов на диаграмме компонентов

Эти элементы иногда называют артефактами, подчеркивая при этом их законченное информационное содержание, зависящее от конкретной технологии реализации соответствующих компонентов. Более того, разработчики могут для этой цели использовать самостоятельные обозначения, поскольку в языке UML нет строгой нотации для графического представления примечаний.

Другой способ спецификации различных видов компонентов — явное указание стереотипа компонента перед его именем. В языке UML для компонентов определены следующие стереотипы:

Библиотека (library) — определяет первую разновидность компонента, который представляется в форме динамической или статической библиотеки.

Таблица (table) — также определяет первую разновидность компонента, который представляется в форме таблицы базы данных.

Файл (file) — определяет вторую разновидность компонента, который представляется в виде файлов с исходными текстами программ.

Документ (document) — определяет вторую разновидность компонента, . который представляется в форме документа.

Исполнимый (executable) — определяет третий вид компонента, который может исполняться в узле.

Зависимости

В общем случае отношение зависимости также было рассмотрено ранее (см. главу 5). Напомним, что зависимость не является ассоциацией, а служит для представления только факта наличия такой связи, когда изменение одного элемента модели оказывает влияние или приводит к изменению другого элемента модели. Отношение зависимости на диаграмме компонентов изображается пунктирной линией со стрелкой, направленной от клиента (зависимого элемента) к источнику (независимому элементу).

Зависимости могут отражать связи модулей программы на этапе компиляции и генерации объектного кода. В другом случае зависимость может отражать наличие в независимом компоненте описаний классов, которые используются в зависимом компоненте для создания соответствующих объектов. Применительно к диаграмме компонентов зависимости могут связывать компоненты и импортируемые этим компонентом интерфейсы, а также различные виды компонентов между собой.

В первом случае рисуют стрелку от компонента-клиента к импортируемому интерфейсу (рис. 10.4). Наличие такой стрелки означает, что компонент не реализует соответствующий интерфейс, а использует его в процессе своего выполнения. Причем на этой же диаграмме может присутствовать и другой компонент, который реализует этот интерфейс. Так, например, изображенный ниже фрагмент диаграммы компонентов представляет информацию о том, что компонент с именем "main.exe" зависит от импортируемого интерфейса I Dialog, который, в свою очередь, реализуется компонентом с именем "image.java". Для второго компонента этот же интерфейс является экспортируемым.

Рис. 10.4. Фрагмент диаграммы компонентов с отношением зависимости

Заметим, что изобразить второй компонент с именем "image.java" в форме варианта примечания нельзя именно в силу того факта, что этот компонент реализует интерфейс.

Другим случаем отношения зависимости на диаграмме компонентов является отношение между различными видами компонентов (рис. 10.5). Наличие подобной зависимости означает, что внесение изменений в исходные тексты программ или динамические библиотеки приводит к изменениям самого компонента.
При этом характер изменений может быть отмечен дополнительно.

Рис. 10.5. Графическое изображение отношения зависимости между компонентами

Наконец, на диаграмме компонентов могут быть представлены отношения зависимости между компонентами и реализованными в них классами. Эта информация имеет важное значение для обеспечения согласования логического и физического представлений модели системы. Разумеется, изменения в структуре описаний классов могут привести к изменению компонента. Ниже приводится фрагмент зависимости подобного рода, когда некоторый компонент зависит от соответствующих классов.

Рис. 10.6. Графическое изображение зависимости между компонентом и классами

Следует заметить, что в данном случае из диаграммы компонентов не следует, что классы реализованы этим компонентом. Если требуется подчеркнуть, что некоторый компонент реализует отдельные классы, то для обозначения компонента используется расширенный символ прямоугольника. При этом прямоугольник компонента делится на две секции горизонтальной линией. Верхняя секция служит для записи имени компонента, а нижняя секция — для указания дополнительной информации (рис. 10.7).

Рис. 10.7. Графическое изображение компонента с дополнительной информацией о реализуемых им классах

Внутри символа компонента могут изображаться другие элементы графической нотации, такие как классы (компонент уровня типа) или объекты (компонент уровня экземпляра). В этом случае символ компонента изображается таким образом, чтобы вместить эти дополнительные символы. Так, например, изображенный ниже компонент (рис. 10.8) является экземпляром и реализует три отдельных объекта.

Рис. 10.8. Графическое изображение компонента уровня экземпляра, реализующего отдельные объекты

Объекты, которые находятся в отдельном компоненте-экземпляре, изображаются вложенными в символ данного компонента. Подобная вложенность означает, что выполнение компонента влечет выполнение соответствующих объектов. Другими словами, существование компонента в течение времени исполнения программы обеспечивает существование, а возможно, и доступ всех вложенных в него объектов.Что касается доступа к этим объектам, то он может быть дополнительно специфицирован с помощью квантификаторов видимости, подобно видимости пакетов. Содержательный смысл видимости может отличаться для различных видов пакетов.

Так, для компонентов с исходным текстом программы видимость может означать возможность внесения изменений в соответствующие тексты программ с их последующей перекомпиляцией. Для компонентов с исполняемым кодом программы видимость может характеризовать возможность запуска на исполнение соответствующего компонента или вызова реализованных в нем операций или методов.

Особенности реализации языка UML в CASE-инструментарии Rational Rose /

Появление на рынке программных продуктов первых CASE-средств (Computer Aided Software Engineering) ознаменовало новый этап развития программной инженерии, характерными особенностями которого являются существенное сокращение сроков разработки программных проектов, реализация проектов группой программистов и ориентация на визуальные средства специфицирования компонентов программного обеспечения.

Классической областью применения этих средств стали приложения баз данных, особенно те из них, которые требовали серьезных усилий при разработке своих концептуальных схем. Поддержка возможности автоматической генерации программного кода на основе предварительно разработанной концептуальной схемы оказалась настолько конструктивной, что стимулировала появление более двух десятков CASE-средств различных фирм.

Как уже отмечалось в части I книги, начальный этап развития CASE-тех-нологий характеризовался тем, что разные фирмы предлагали свои собственные средства визуального представления концептуальных средств. Зачастую выбор того или иного CASE-средства разработчиками определялся простотой нотации поддерживаемого средством языка представления схем и диаграмм. Появление первых стандартов в этой области лишь на какое-то время стабилизировало ситуацию. Однако острейшая конкуренция среди фирм-производителей программного обеспечения требовала от CASE-средств реализации объектно-ориентированной технологии разработки программ и поддержки широкого диапазона языков программирования и конкретных баз данных.

Среди всех фирм-производителей CASE-средств именно компания Rational Software Coip. одна из первых осознала стратегическую перспективность развития объектно-ориентированных технологий анализа и проектирования программных систем. Эта компания выступила инициатором унификации языка визуального моделирования в рамках консорциума OMG, что, в конечном итоге, привело к появлению первых версий языка UML. И эта же компания первой разработала инструментальное объектно-ориентированное CASE-средство, в котором был реализован язык UML как базовая нотация визуального моделирования.

Примечание

Среди причин, сдерживающих применение CASE-средств и определяющих контраст их популярности среди западных и отечественных разработчиков программ, следует отметить, в первую очередь, масштабность проектов и различие в технологиях создания программ. G одной стороны, необходимость автоматизации анализа и проектирования программных систем на базе CASE-тех-нологии начинает осознаваться только тогда, когда проект является достаточно сложным и масштабным. В противном случае для написания программ вполне достаточно обычных инструментов разработчика. С другой стороны, реализация масштабных проектов под силу группе программистов, а обеспечение групповой работы над проектом требует дополнительных средств для обеспечения совместимости его составных частей.

Главное меню программы

Главное меню программы выполнено в общепринятом стандарте и имеет следующий вид (рис. 12.2).

Отдельные пункты меню, назначение которых понятно из их названий, объединяют сходные операции, относящиеся ко всему проекту в целом. Некоторые из пунктов меню содержат хорошо знакомые функции (открытие проекта, вывод печать диаграмм, копирование в буфер и вставка из буфера различных элементов диаграмм). Другие настолько специфичны, что могут потребовать дополнительных усилий на изучение (опции генерации программного кода, проверка согласованности моделей, подключение дополнительных модулей).

Рис. 12.2. Внешний вид главного меню программы

Начало работы над проектом в среде Rational Rose

Из всех рассмотренных видов канонических диаграмм в среде Rational Rose 98/98i не поддерживается только диаграмма деятельности. Общая последовательность работы над проектом аналогична последовательности рассмотрения канонических диаграмм в книге. Исходным шагом разработки нового проекта является создание отдельных моделей или представлений в контексте построения канонических диаграмм.

Для нового проекта можно воспользоваться мастером типовых проектов (если он установлен в данной конфигурации). Мастер типовых проектов доступен из меню File-»New (Файл^Создать). Если мастер недоступен, то появляется рабочий интерфейс программы с чистым окном диаграммы.

Если имеется готовый проект (файл с расширением mdl — модель), то его можно открыть для последующей модификации через меню FiIe-»Open (Файл->Открыть). В этом случае программа загрузит существующий проект со всеми имеющимися в нем диаграммами, спецификациями и документацией.

По окончании сеанса работы над проектом выполненную работу необходимо сохранить в файле проекта с расширением mdl. Это можно сделать через меню File-»Save (Файл->Сохранить) или File-»Save As (Файл-»Сохранить как). При этом вся информация о проекте, включая диаграммы и спецификации элементов, будет сохранена в одном файле.

Как и другие программы, Rational Rose позволяет настраивать глобальные параметры среды, такие как выбор шрифтов и цвета для представления различных элементов модели. Настройка шрифтов производится через меню Tools-»Options (Инструменты-»Параметры). Характерной особенностью среды является возможность работы с символами кириллицы. Однако следует заметить, что при спецификации элементов модели с последующей генерацией текста программного кода нужно сразу записывать имена и свойства элементов символами того языка, который поддерживается соответствующим языком программирования.

Для изменения цвета линий необходимо воспользоваться пунктом меню Edit-»Diagram Object Properties-»Line Color (Правка-»Свойства объекта диа-граммы-»Цвет линии).
В этом случае предлагается специальная цветовая палитра, на которой можно выбрать подходящий цвет для линий на диаграммах.

Общий процесс работы над проектом заключается в добавлении на диаграммы соответствующих графических элементов, установлении отношений между этими элементами, их спецификации и документировании. После проверки правильности модели и согласованности спецификаций ее элементов можно сгенерировать текст программного кода на одном из выбранных языков программирования. Конечно, этот текст можно доработать в соответствующей среде программирования и получить исполнимые модули программ, ориентированные на работу в определенной операционной среде и вычислительной платформе.

Процесс добавления графических элементов на диаграммы аналогичен реализованному в популярных средах визуального программирования. При этом следует предостеречь от неосторожного добавления элементов на диаграммы, поскольку каждый добавляемый элемент заносится в браузер. Последующее удаление элемента с диаграммы автоматически не удаляет его из браузера, и необходимо предпринять дополнительные меры для удаления ненужного элемента из модели проекта.

Общая характеристика CASE-средства Rational Rose /

CASE-средство Rational Rose со времени своего появления претерпело серьезную эволюцию и превратилось в современное и мощное средство анализа, моделирования и разработки программных систем. Именно в Rational Rose 98/2000 язык UML стал базовой технологией визуализации и разработки программ, что определило популярность и стратегическую перспективность этого инструментария.

В рамках Rational Rose существуют различные программные инструментарии, отличающиеся между собой диапазоном реализованных возможностей. Базовым средством в настоящее время остается Rational Rose 98, которое существует в четырех основных модификациях:

Rational Rose 98 Enterprise Edition

Rational Rose 98 Professional Edition

Rational Rose 98 Modeler Edition

Rational Rose 98 для UNIX

Наиболее полными возможностями обладает первая из указанных модификаций этого средства. Из этих возможностей можно отметить: реализацию UML версии 1.0, генерацию кодов на различных языках программирования (Java, C++, VisualBasic, PowerBuilder), обратную генерацию диаграмм (реинжиниринга) на основе программного кода и выпуск проектной документации.

Следующей версией стало средство Rational Rose 98i, которое также выпускается в этих же четырех модификациях. Эта версия дополнительно позволяет генерировать программный код стандарта MS Visual C++, обеспечивает документирование проекта в формате HTML для Web-публикации и поддерживает интеграцию с другими инструментариями объектно-ориентированной разработки программ, базами данных и с компонентами MS Office 2000.

Последней из версий на момент написания книги является Rational Rose 2000, возможности которой аккумулируют практически все современные достижения в области информационных технологий:

Интеграция с MS Visual Studio 6, что включает в себя поддержку на уровне прямой и обратной генерации кодов и диаграмм VB 6, Visual C++ 6, Visual J++ 6 (ATL-Microsoft Active Template Library, Web-Classes, DHTML, Data Connections).

Непосредственная работа (инжиниринг и реинжиниринг) с исполняемыми модулями и библиотеками форматов EXE, DLL, TLB, OCX.

Поддержка технологий MTS (Microsoft Transaction Server) и ADO ( ActiveX Data Objects) на уровне шаблонов и исходного кода, а также элементов стратегической технологии Microsoft — СОМ+ (DCOM).

Полная поддержка CORBA 2.2, включая реализацию технологии компонентной разработки приложений CBD (Component-Based Development), языка определения интерфейса IDL (Interface Definition Language) и языка определения данных DDL (Data Definition Language).

Полная поддержка среды разработки Java-приложений JDK 1.2, включая прямую и обратную генерацию классов Java формата JAR, а также работу с файлами форматов CAB и ZIP.

Уже этого перечня основных особенностей может оказаться достаточно, чтобы сделать вывод о достижении совершенно нового уровня реализации CASE-технологий, когда само инструментальное средство становится не только рабочим инструментом, но и своеобразной базой данных для практически всех современных объектных стандартов и компонентных интерфейсов.

Примечание

Конечно, рассмотреть в одной главе возможности такого средства, как Rational Rose 2000, просто невозможно, и автор не ставил перед собой такую задачу. Цель нашего знакомства с этим инструментарием — осветить основные особенности реализации языка UML на уровне разработки отдельных диаграмм. Поэтому далее описываются лишь основные правила и рекомендации, необходимые для разработки визуальных моделей в форме канонических диаграмм языка UML, реализованные уже в Rational Rose 98 и, соответственно, в Rational Rose 98J/2000.

Окно браузера

Окно браузера по умолчанию располагается в левой части рабочего интерфейса под стандартной панелью инструментов (рис. 12.4).

Браузер организует представления модели в виде иерархической структуры, которая упрощает навигацию и позволяет отыскать любой элемент модели в проекте. При этом любой элемент, который разработчик добавляет в модель, сразу отображается в окне браузера. Соответственно, выбрав элемент в окне браузера, мы можем его визуализировать в окне диаграммы или изменить его спецификацию. Браузер позволяет также организовывать элементы модели в пакеты и перемещать элементы между различными представлениями модели. При желании окно браузера можно расположить в другом месте рабочего интерфейса либо скрыть вовсе, используя для этого пункт меню View (Вид). Можно также изменить размеры браузера, переместив мышью границу его внешней рамки.

Рис. 12.4. Внешний вид браузера

Окно диаграммы

Окно диаграммы является основной рабочей областью ее интерфейса, в которой визуализируются различные представления модели проекта. По умолчанию окно диаграммы располагается в правой части рабочего интерфейса, однако его расположение и размеры также можно изменить. При разработке нового проекта, если не был использован мастер проектов, окно диаграммы представляет собой чистую область, не содержащую никаких элементов модели (рис. 12.6).

Название диаграммы, которая располагается в данном окне, указывается в строке заголовка программы (самая верхняя строка программы) или, если окно не развернуто во весь экран, в строке заголовка окна диаграммы. Одновременно в окне диаграммы могут присутствовать несколько диаграмм, однако активной может быть только одна из них. Например, на рис. 12.6 активной является диаграмма развертывания, хотя имеются и другие диаграммы. Переключение между диаграммами можно осуществить выбором нужного представления на стандартной панели инструментов либо через пункт меню Window (Окно). При активизации отдельного вида диаграммы изменяется внешний вид специальной панели инструментов, которая настраивается под конкретный вид диаграммы.

Рис. 12.6. Внешний вид окна диаграмм с различными видами представлений модели

Окно документации

Окно документации по умолчанию может не присутствовать на экране. В этом случае оно может быть активизировано через пункт меню View -> Documentation (Вид->Документация), после чего появится ниже браузера (рис. 12.7).

Окно документации, как следует из его названия, предназначено для документирования элементов представления модели. В него можно записывать самую различную информацию, и что важно — на русском языке. Эта информация в последующем преобразуется в комментарии и никак не влияет на логику выполнения программного кода.

В окне документации активизируется та информация, которая относится к отдельному выделенному элементу диаграммы. При этом выделить элемент можно либо в окне браузера, либо в окне диаграммы. При добавлении нового элемента на диаграмму (например, класса) автоматически генерируется документация к нему, которая является пустой (No documentation). В последующем разработчик самостоятельно вносит необходимую пояснительную информацию, которая запоминается и может быть изменена в ходе работы над проектом.

Так же, как и для других окон рабочего интерфейса, можно изменять размеры и положение окна документации.

Рис. 12.7. Внешний вид окна документации

Окно журнала

Окно журнала (Log) предназначено для автоматической записи различной служебной информации, образующейся в ходе работы с программой. В журнале фиксируется время и характер выполняемых разработчиком действий, таких как обновление модели, настройка меню и панелей инструментов, а также сообщений об ошибках, возникающих при генерации программного кода.

Окно журнала всегда присутствует на рабочем интерфейсе в области окна диаграммы (рис. 12.8). Однако оно может быть закрыто другими окнами с диаграммами или быть свернутым. Активизировать окно журнала можно через меню Window->Log (Окно->Журнал). В этом случае оно изображается поверх других окон в правой области рабочего интерфейса. Полностью удалить это окно нельзя, его можно только минимизировать.

Рис. 12.8. Внешний вид окна журнала

Особенности рабочего интерфейса Rational Rose

В CASE-средстве Rational Rose реализованы общепринятые стандарты на рабочий интерфейс программы, подобно известным средам визуального программирования. После установки Rational Rose на компьютер пользователя, что практически не вызывает трудностей даже у начинающих, запуск этой программы в среде MS Windows 95/98 приводит к появлению на экране рабочего интерфейса (рис. 12.1).

Рис. 12.1. Общий вид рабочего интерфейса программы Rational Rose

Рабочий интерфейс Rational Rose состоит из различных элементов, основными из которых являются:

Главное меню программы

Окно диаграммы

Стандартная панель инструментов

Окно документации

Окно браузера

Окно журнала

Специальная панель инструментов

Рассмотрим кратко назначение и основные функции каждого из этих элементов.

Разработка диаграммы классов в среде Rational Rose

Диаграмма классов является основным логическим представлением модели и содержит самую подробную информацию о внутреннем устройстве объектно-ориентированной программной системы. Активизировать диаграмму классов в окне диаграммы можно также несколькими способами:

Эта диаграмма появляется по умолчанию в окне диаграммы после создания нового проекта.

Щелкнуть на кнопке с изображением диаграммы классов на стандартной панели инструментов.

Раскрыть логическое представление в браузере (Logical View) и дважды щелкнуть на пиктограмме Main (Главная).

Через пункт меню Browse->CIass Diagram (Браузер->Диаграмма классов).

После активизации диаграммы классов специальная панель инструментов приобретет вид, показанный на рис. 12.5. Добавление и удаление элементов происходит аналогично, однако у каждого класса имеется обширная спецификация, содержащая информацию о его атрибутах и операциях. При этом видимость атрибутов и операций изображается в форме специальных пиктограмм или украшений (рис. 12.11).

Используемые пиктограммы для видимости изображаются перед именем соответствующего атрибута или операции и имеют следующий смысл:

Общий, открытый (Public) — устанавливается по умолчанию. Пример — атрибут 1 в классе 1. В этом случае атрибут виден всем остальным классам модели. Любой класс может просмотреть и изменить значение этого атрибута. В нотации языка UML такому атрибуту соответствует знак "+".

Защищенный (Protected). Пример — атрибут 2 в классе 1. В этом случае атрибут можно просмотреть и изменить из самого класса 1 или из его потомков. В нотации языка UML такому атрибуту соответствует знак "#".

Закрытый (Private). Пример — атрибут 3 в классе 1. В этом случае атрибут не виден никакому другому классу, кроме того, в котором он определен. В нотации языка UML такому атрибуту соответствует знак "-".

Пакетный (Implemented). Пример — атрибут 4 в классе 1. Такой атрибут является общим только в пределах своего пакета. В нотации языка UML для такого атрибута пиктограмма отсутствует.

Рис. 12.11. Пример графического изображения диаграммы классов в среде Rational Rose

Аналогичные пиктограммы применяются для обозначения видимости операций класса. Так, операция_1() класса 1 является защищенной и поэтому доступ к ней разрешен только из самого класса 1 или из его потомков. Опе-рация_2() этого же класса является закрытой и поэтому, кроме класса 1, она никакому другому классу не доступна.

Для отдельных атрибутов выделенного класса можно задать тип данных и начальные значения атрибута, а также назначить стереотип через пункт контекстного меню Open Specification (Открыть спецификацию). При этом предлагается выбор соответствующих значений из раскрывающегося списка. Для отдельных операций выбранного класса можно задать тип возвращаемого результата (возвращаемого класса), добавить аргументы к операции, назначить для нее стереотип, а также определить протокол и размер, задать исключительные ситуации и целый ряд дополнительных свойств. Эти свойства операции доступны через пункт контекстного меню Open Specification (Открыть спецификацию) и вкладку Operations (Операции). При двойном щелчке на выбранной операции открывается дополнительное окно с вкладками, соответствующими отдельным из указанных ранее свойств.

Добавление на диаграмму классов отношений (связей) между классами типа ассоциаций, зависимостей, агрегаций и обобщений выполняется следующим образом. На специальной панели инструментов выбирается требуемый тип связи щелчком по кнопке с соответствующим изображением. Если связь направленная, то на диаграмме классов надо выделить первый элемент связи (источник, от которого исходит связь) и, не отпуская нажатую левую кнопку мыши, переместить ее указатель ко второму элементу связи (приемник, к которому направлена связь). После перемещения ко второму элементу кнопку мыши следует отпустить, а на диаграмму классов будет добавлена новая связь.

Если же связь ненаправленная (двунаправленная), то порядок выбора классов для этой связи произвольный. Для связей можно определить кратность каждого из концов связи, задать имя и стереотип, использовать ограничения и роли, а также некоторые другие свойства.Доступ к спецификации связи можно получить после выделения связи на диаграмме и вызова контекстного меню щелчком правой кнопки мыши.

Разработка диаграммы компонентов в среде Rational Rose

Диаграмма компонентов является частью физического представления модели и играет важную роль в процессе ООАП. Активизация диаграммы компонентов может быть выполнена одним из следующих способов:

Щелкнуть на кнопке с изображением диаграммы компонентов на стандартной панели инструментов.

Раскрыть компонентное представление в браузере (Component View) и дважды щелкнуть на пиктограмме Main (Главная).

Через пункт меню Browse-»Component Diagram (Браузер-»Диаграмма компонентов).

После активизации диаграммы компонентов специальная панель инструментов приобретет следующий вид (рис. 12.18).

Рис. 12.18. Внешний вид специальной панели инструментов для диаграммы компонентов

Добавление и удаление элементов происходит аналогично, однако для каждого компонента можно определить различные детали, такие как стереотип, язык программирования, декларации, классы. Работа с этими деталями компонентов осуществляется через спецификацию компонента, доступную после вызова контекстного меню.

Ниже приводится пример графического изображения элементов диаграммы компонентов (рис. 12.19).

При работе с диаграммой компонентов можно создавать пакеты и компоненты, изменять их спецификацию и зависимости между различными элементами диаграммы. При установлении реализации классов на компоненте можно выделить класс в браузере и перетащить его на нужный компонент диаграммы.

Рис. 12.19. Пример графического изображения диаграммы компонентов в среде Rational Rose

Разработка диаграммы кооперации в среде Rational Rose

Диаграмма кооперации является другим способом визуализации взаимодействия в модели и, как и диаграмма последовательности, оперирует объектами и сообщениями. Особенность работы в среде Rational Rose заключается в том, что этот вид канонической диаграммы создается автоматически после построения диаграммы последовательности и нажатия клавиши <F5>. С помощью этой же клавиши осуществляется переключение между диаграммами последовательности и кооперации.

После того как диаграмма кооперации активизирована, специальная панель инструментов приобретает следующий вид (рис. 12.16).

Рис. 12.16. Внешний вид специальной панели инструментов для диаграммы кооперации

На этой панели имеются кнопки с пиктограммами объектов и различных типов сообщений. Работа с диаграммой кооперации состоит в добавлении или удалении объектов и сообщений, а также их специфицировании. При этом изменения, вносимые в диаграмму кооперации, автоматически вносятся и в диаграмму последовательности, что можно увидеть, активизировав последнюю нажатием клавиши <F5>.

Ниже представлен пример диаграммы кооперации (рис. 12.17), которая была автоматически сгенерирована средой после построения диаграммы последовательности (см. рис. 12.15).

Рис. 12.17. Пример графического изображения диаграммы кооперации, соответствующей построенной ранее диаграмме последовательности

Как и для диаграммы последовательности, для диаграммы кооперации можно изменять порядок следования сообщений, добавлять потоки данных, определять устойчивость объектов на основе активизации соответствующих спецификаций.

Разработка диаграммы последовательности в среде Rational Rose

Диаграмма последовательности может быть активизирована одним из следующих способов:

Щелкнуть на кнопке с изображением диаграммы последовательности на стандартной панели инструментов.

Через пункт меню Browse - Interaction Diagram (Браузер - Диаграмма взаимодействия).

После выполнения указанных действий в окне диаграммы появится чистое изображение для размещения элементов диаграммы последовательности, выбираемых с помощью специальной панели инструментов (рис. 12.14).

Рис. 12.14. Внешний вид специальной панели инструментов для диаграммы последовательности

Построение диаграммы последовательности сводится к добавлению или удалению отдельных объектов и сообщений, а также к их спецификации. Доступ к спецификации этих элементов организован либо через контекстное меню, либо через пункт меню Browse - Specification (Браузер - Спецификация). При добавлении сообщений на диаграмму последовательности они получают по умолчанию свой номер в последовательности. Ниже приводится пример построенной диаграммы состояний (рис. 12.15).

Рис. 12.15. Пример графического изображения диаграммы последовательности в окне диаграммы среды Rational Rose

При необходимости можно изменить порядок следования сообщений и их спецификацию, а также сопоставить сообщения с операциями. Дополнительно можно устанавливать синхронизацию сообщений, связать с сообщением примечание (комментарий) с помощью скриптов.

. Разработка диаграммы развертывания в среде Rational Rose

Диаграмма развертывания является второй составной частью физического представления модели. Активизация диаграммы развертывания может быть выполнена одним из следующих способов:

Щелкнуть на кнопке с изображением диаграммы развертывания на стандартной панели инструментов.

Дважды щелкнуть на пиктограмме представления развертывания в браузере (Deployment View).

Через пункт меню Browse-»Deployment Diagram (Браузер-»Диаграмма развертывания).

После активизации диаграммы развертывания специальная панель инструментов приобретет следующий вид (рис. 12.20).

Рис. 12.20. Внешний вид специальной панели инструментов для диаграммы развертывания

Работа с диаграммой развертывания состоит в создании процессоров и устройств, их спецификации, установлении связей между ними, а также добавлении и спецификации процессов. Применительно к отдельным процессорам можно использовать стереотипы.

Ниже приводится пример графического изображения диаграммы развертывания (рис. 12.21).

Рис. 12.21. Пример графического изображения диаграммы развертывания в среде Rational Rose

Одним из наиболее мощных свойств среды Rational Rose является возможность генерации программного кода после построения модели. Как уже отмечалось ранее, возможность генерации текста программы на том или ином языке программирования зависит от установленной версии Rational Rose.

Общая последовательность действий, которые необходимо выполнить для этого, состоит из шести этапов:

Проверка модели независимо от выбора языка генерации кода.

Создание компонентов для реализации классов.

Отображение классов на компоненты.

Установка свойств генерации программного кода.

Выбор класса, компонента или пакета.

Генерация программного кода.

Особенности выполнения каждого из этапов могут изменяться в зависимости от выбора языка. В среде Rational Rose предусмотрено задание достаточно большого числа свойств, характеризующих как отдельные классы, так и проект в целом. Однако описание этих свойств выходит за пределы настоящей книги.

Разработка диаграммы состояний в среде Rational Rose

Переходя к рассмотрению диаграммы состояний, следует отметить, что в среде Rational Rose этот тип диаграмм относится только к отдельному классу. Для того чтобы построить диаграмму состояний для класса, его вначале необходимо создать и специфицировать. После этого выделить на диаграмме классов или в браузере. Начать построение диаграммы состояний для выбранного класса можно одним из следующих способов:

Раскрыть логическое представление в браузере (Logical View), выделить рассматриваемый класс и выбрать пункт контекстного меню Open State Diagram (Открыть диаграмму состояний), раскрывающегося по щелчку правой кнопкой мыши.

Через пункт меню Browse-»State Diagram (Браузер-»Диаграмма состояний).

После выполнения указанных действий в окне диаграммы появится чистое изображение для размещения элементов этой диаграммы, выбираемых с помощью специальной панели инструментов (рис. 12.12).

Рис. 12.12. Внешний вид специальной панели инструментов для диаграммы состояний

Как видно из этого рисунка, в среде отсутствуют некоторые из рассмотренных ранее элементов диаграммы состояний. Процесс добавления и удаления состояний и переходов на диаграмму состояний аналогичен этим же действиям с элементами других диаграмм. Ниже приводится пример построенной диаграммы состояний (рис. 12.13).

После добавления состояния или перехода на диаграмму состояний можно открыть спецификацию выбранных элементов и определить их специальные свойства, доступные на соответствующих вкладках. При необходимости можно визуализировать вложенность состояний и подключить историю отдельных состояний.

Рис. 12.13. Пример графического изображения диаграммы состояний в среде Rational Rose

Разработка диаграммы вариантов использования в среде Rational Rose

Работа над проектом в среде Rational Rose начинается с общего анализа проблемы и построения диаграммы вариантов использования, который отражает функциональное назначение проектируемой программной системы. Общие рекомендации по построению диаграммы вариантов использования были рассмотрены в главе 4.

Для разработки диаграммы вариантов использования в среде Rational Rose необходимо активизировать соответствующую диаграмму в окне диаграммы. Это можно сделать различными способами:

Раскрыть представление вариантов использования в браузере (Use Case View) и дважды щелкнуть на пиктограмме Main (Главная).

Через пункт меню Browse-Use Case Diagram (Браузер-»Диаграмма вариантов использования).

При этом появляется специальная панель инструментов, содержащая графические примитивы, характерные для разработки диаграммы вариантов использования (рис. 12.9).

Рис. 12.9. Внешний вид специальной панели инструментов для диаграммы вариантов использования

На этой панели инструментов присутствуют все необходимые для построения диаграммы вариантов использования элементы. Назначение отдельных кнопок панели можно узнать из всплывающих подсказок. Для добавления элемента нужно нажать кнопку с изображением соответствующего примитива, после чего щелкнуть мышью на свободном месте диаграммы. На диаграмме появится изображение выбранного элемента с маркерами изменения его геометрических размеров и предложенным средой именем по умолчанию.

Имя элемента может быть изменено разработчиком либо сразу после размещения элемента на диаграмме, либо в ходе последующей работы над проектом. По щелчку правой кнопкой мыши на выбранном элементе вызывается контекстное меню элемента, среди опций которого имеется пункт Open Specification (Открыть спецификацию). В этом случае активизируется диалоговое окно со специальными вкладками, в поля которых можно занести всю информацию по данному элементу.

Пример построенной таким способом диаграммы вариантов использования может иметь следующий вид (рис. 12.10).

Рис. 12.10. Пример разработки диаграммы вариантов использования в среде Rational Rose

Диаграмма вариантов использования является высокоуровневым представлением модели, поэтому она не должна содержать слишком много вариантов использования и актеров. В последующем построенная диаграмма может быть изменена добавлением новых элементов, таких как варианты использования и актеров, или их удалением. Для удаления элемента не только из диаграммы, но и из модели в целом необходимо выделить удаляемый элемент на диаграмме и воспользоваться пунктом меню Edit-»DeIete from Model.

При работе со связями на диаграмме вариантов использования следует помнить о назначении соответствующих связей. Речь идет о том, что если для двух элементов выбранный вид связи не является допустимым, то среда сообщит об этом разработчику, и такая связь не будет добавлена на диаграмму.

За более подробной информацией по построению диаграмм вариантов использования в среде Rational Rose можно обратиться к специальной литературе [3].

Специальная панель инструментов

Специальная панель инструментов располагается между окном браузера и окном диаграммы в средней части рабочего интерфейса. По умолчанию предлагается панель инструментов для построения диаграммы классов модели (рис. 12.5).

Рис. 12.5. Внешний вид специальной панели инструментов для диаграммы классов

Расположение специальной панели инструментов можно изменять, переместив рамку панели в нужное место. Можно настраивать и состав панели, добавляя или удаляя отдельные кнопки, соответствующие тем или иным инструментам. Назначения кнопок можно узнать из всплывающих подсказок, появляющихся после задержки указателя мыши над соответствующей кнопкой.

Стандартная панель инструментов

Стандартная панель инструментов располагается ниже главного меню программы и имеет следующий вид (рис. 12.3). Некоторые из инструментов недоступны (новый проект не имеет никаких элементов). Стандартная панель инструментов обеспечивает быстрый доступ к тем командам меню, которые выполняются разработчиками наиболее часто.

Рис. 12.3. Внешний вид стандартной панели инструментов

Пользователь может настроить внешний вид этой панели по своему усмотрению. Для этого необходимо выбрать пункт меню Tools -> Options (Инструменты -> Параметры) и открыть вкладку Toolbars (Панели инструментов). Этим способом можно показать или скрыть различные кнопки инструментов, а также изменить их размер.

Примечание

Следует заметить, что внешний вид панели инструментов определяется не только выбором и не только видом разрабатываемой диаграммы, но и выбором графической нотации для изображения самих элементов этих диаграмм. В Rational Rose реализованы три таких нотации: UML, ОМТ и Booch. Речь идет о том, что одна и та же диаграмма может быть представлена различным образом, для этого достаточно выбрать желаемое представление через пункт меню View (Вид). При этом никаких дополнительных действий выполнять не требуется — диаграмма преобразуется в выбранную нотацию автоматически. Однако, рассматривая Rational Rose в контексте только языка UML, мы оставим без внимания особенности двух других нотаций, которые отражают эволюционный аспект этого средства.

Диаграмма развертывания (deployment diagram)

Физическое представление программной системы не может быть полным, если отсутствует информация о том, на какой платформе и на каких вычислительных средствах она реализована. Конечно, если разрабатывается простая программа, которая может выполняться локально на компьютере пользователя, не задействуя никаких периферийных устройств и ресурсов, то в этом случае нет необходимости в разработке дополнительных диаграмм. Однако при разработке корпоративных приложений ситуация представляется совсем по-другому.

Во-первых, сложные программные системы могут реализовываться в сетевом варианте на различных вычислительных платформах и технологиях доступа к распределенным базам данных. Наличие локальной корпоративной сети требует решения целого комплекса дополнительных задач по рациональному размещению компонентов по узлам этой сети, что определяет общую производительность программной системы.

Во-вторых, интеграция программной системы с Интернетом определяет необходимость решения дополнительных вопросов при проектировании системы, таких как обеспечение безопасности, криптозащищенности и устойчивости доступа к информации для корпоративных клиентов. Эти аспекты в немалой степени зависят от реализации проекта в форме физически существующих узлов системы, таких как серверы, рабочие станции, брандмауэры, каналы связи и хранилища данных.

Наконец, технологии доступа и манипулирования данными в рамках общей схемы "клиент-сервер" также требуют размещения больших баз данных в различных сегментах корпоративной сети, их резервного копирования, архивирования, кэширования для обеспечения необходимой производительности системы в целом. Эти аспекты также требуют визуального представления с целью спецификации программных и технологических особенностей реализации распределенных архитектур.

Как было отмечено в главе 10, первой из диаграмм физического представления является диаграмма компонентов. Второй формой физического представления программной системы является диаграмма развертывания (синоним — диаграмма размещения).
Она применяется для представления общей конфигурации и топологии распределенной программной системы и содержит распределение компонентов по отдельным узлам системы. Кроме того, диаграмма развертывания показывает наличие физических соединений — маршрутов передачи информации между аппаратными устройствами, задействованными в реализации системы.
Диаграмма развертывания предназначена для визуализации элементов и компонентов программы, существующих лишь на этапе ее исполнения (runtime). При этом представляются только компоненты-экземпляры программы, являющиеся исполнимыми файлами или динамическими библиотеками. Те компоненты, которые не используются на этапе исполнения, на диаграмме развертывания не показываются. Так, компоненты с исходными текстами программ могут присутствовать только на диаграмме компонентов. На диаграмме развертывания они не указываются.
Диаграмма развертывания содержит графические изображения процессоров, устройств, процессов и связей между ними. В отличие от диаграмм логического представления, диаграмма развертывания является единой для системы в целом, поскольку должна всецело отражать особенности ее реализации. Эта диаграмма, по сути, завершает процесс ООАП для конкретной программной системы и ее разработка, как правило, является последним этапом спецификации модели.
Итак, перечислим цели, преследуемые при разработке диаграммы развертывания:
Определить распределение компонентов системы по ее физическим узлам.
Показать физические связи между всеми узлами реализации системы на этапе ее исполнения.
Выявить узкие места системы и реконфигурировать ее топологию для достижения требуемой производительности.
Для обеспечения этих требований диаграмма развертывания разрабатывается совместно системными аналитиками, сетевыми инженерами и системотехниками. Далее рассмотрим отдельные элементы, из которых состоят диаграммы развертывания.

Соединения

Кроме собственно изображений узлов на диаграмме развертывания указываются отношения между ними. В качестве отношений выступают физические соединения между узлами и зависимости между узлами и компонентами, изображения которых тоже могут присутствовать на диаграммах развертывания.

Соединения являются разновидностью ассоциации и изображаются отрезками линий без стрелок. Наличие такой линии указывает на необходимость организации физического канала для обмена информацией между соответствующими узлами. Характер соединения может быть дополнительно специфицирован примечанием, помеченным значением или ограничением. Так, на представленном ниже фрагменте диаграммы развертывания (рис. 11.4) явно определены не только требования к скорости передачи данных в локальной сети с помощью помеченного значения, но и рекомендации по технологии физической реализации соединений в форме примечания.

Рис. 11.4. Фрагмент диаграммы развертывания с соединениями меходу узлами

Кроме соединений на диаграмме развертывания могут присутствовать отношения зависимости между узлом и развернутыми на нем компонентами. Подобный способ является альтернативой вложенному изображению компонентов внутри символа узла, что не всегда удобно, поскольку делает этот символ излишне объемным. Поэтому при большом количестве развернутых на,узле компонентов соответствующую информацию можно представить в форме отношения зависимости (рис. 11.5).

Диаграммы развертывания могут иметь более сложную структуру, включающую вложенные компоненты, интерфейсы и другие аппаратные устройства. На изображенной ниже диаграмме развертывания (рис. 11.6) представлен фрагмент физического представления системы удаленного обслуживания клиентов банка. Узлами этой системы являются удаленный терминал (узел-тип) и сервер банка (узел-экземпляр).

Рис. 11.5. Диаграмма развертывания с отношением зависимости между узлом и развернутыми на нем компонентами

Рис. 11.6. Диаграмма развертывания для системы удаленного обслуживания клиентов банка

На этой диаграмме развертывания указана зависимость компонента реализации диалога "dialog.exe" на удаленном терминале от интерфейса lAuthorise, реализованного компонентом "main.exe", который, в свою очередь, развернут на анонимном узле-экземпляре "Сервер банка". Последний зависит от компонента базы данных "Клиенты банка", который развернут на этом же узле.

Примечание указывает на необходимость использования защищенной линии связи для обмена данными в данной системе. Другой вариант записи этой информации заключается в дополнении диаграммы узлом со стереотипом "закрытая сеть".

Разработка так называемых встроенных систем предполагает не только создание программного кода, но и согласование между собой всех аппаратных средств и механических устройств. В качестве примера рассмотрим фрагмент модели управления удаленным механическим средством типа транспортной платформы. Такая платформа предназначена для перемещения в агрессивных средах, где присутствие человека невозможно в силу целого ряда физических причин.

Транспортная платформа оснащается собственным микропроцессором, цифровой видеокамерой, датчиками температуры и местоположения, а также управляющими приводами для изменения направления и скорости перемещения платформы. Управляющая и телеметрическая информация от платформы по радиолинии передается в центр управления, оснащенный управляющим компьютером, манипуляторами управления и большим информационным табло.

На микропроцессоре платформы развернуты программные компоненты для реализации простейших управляющих воздействий на приводы, что позволяет дискретно изменять направление и скорость перемещения платформы. На компьютере центра управления развернуты программные компоненты анализа телеметрической информации, характеризующей состояние отдельных устройств' платформы, а также реализованы алгоритмы управления перемещением платформы в целом.

Вариант физического представления этой транспортной системы показан на следующей диаграмме развертывания (рис. 11.7).

Рис. 11.7. Диаграмма развертывания для модели системы управления транспортной платформой

Данная диаграмма содержит самую общую информацию о развертывании рассматриваемой системы и в последующем может быть детализирована при разработке собственно программных компонентов управления. Как видно из рисунка, при разработке этой диаграммы развертывания использованы дополнительный стереотип "приемопередатчик", который отсутствует в описании языка UML, и специальные изображения для отдельных аппаратных и механических устройств.

Узел

Узел (node) представляет собой некоторый физически существующий элемент системы, обладающий некоторым вычислительным ресурсом. В качестве вычислительного ресурса узла может рассматриваться наличие по меньшей мере некоторого объема электронной или магнитооптической памяти и/или процессора. В последней версии языка UML понятие узла расширено и может включать в себя не только вычислительные устройства (процессоры), но и другие механические или электронные устройства, такие как датчики, принтеры, модемы, цифровые камеры, сканеры и манипуляторы.

Примечание

Возможность включения людей (персонала) в понятие узла позволяет создавать средствами языка UML модели самых различных систем, включая бизнес-процессы и технические комплексы. Действительно, реализация бизнес-логики предприятия требует рассматривать в качестве узлов системы организационные подразделения, состоящие из персонала. Автоматизация управления техническими комплексами также требует рассмотрения в качестве самостоятельного элемента человека-оператора, способного принимать решения в нештатных ситуациях и нести ответственность за возможные последствия этих решений.

Графически на диаграмме развертывания узел изображается в форме трехмерного куба (строго говоря, псевдотрехмерного прямоугольного параллелепипеда). Узел имеет собственное имя, которое указывается внутри этого графического символа. Сами узлы могут представляться как в качестве типов (рис. 11.1, а), так и в качестве экземпляров (рис. 11.1, б).

Рис. 11.1. Графическое изображение узла на диаграмме развертывания

В первом случае имя узла записывается без подчеркивания и начинается с заглавной буквы. Во втором имя узла-экземпляра записывается в виде <имя узла ':' имя типа узла>. Имя типа узла указывает на некоторую разновидность узлов, присутствующих в модели системы.

Например, аппаратная часть системы может состоять из нескольких персональных компьютеров, каждый из которых соответствует отдельному узлу-экземпляру в модели. Однако все эти узлы-экземпляры относятся к одному типу узлов, а именно узлу с именем типа "Персональный компьютер".
Так, на представленном выше рисунке (рис. 11.1, а) узел с именем "Сервер" относится к общему типу и никак не конкретизируется. Второй же узел (рис. 11.1, б) является анонимным узлом-экземпляром конкретной модели принтера.

Так же, как и на диаграмме компонентов, изображения узлов могут расширяться, чтобы включить некоторую дополнительную информацию о спецификации узла. Если дополнительная информация относится к имени узла, то она записывается под этим именем в форме помеченного значения (рис. 11.2).

Рис. 11.2. Графическое изображение узла-экземпляра с дополнительной информацией в форме помеченного значения

Если необходимо явно указать компоненты, которые размещаются на отдельном узле, то это можно сделать двумя способами. Первый из них позволяет разделить графический символ узла на две секции горизонтальной линией. В верхней секции записывают имя узла, а в нижней секции — размещенные на этом узле компоненты (рис. 11.3, а).

Второй способ разрешает показывать на диаграмме развертывания узлы с вложенными изображениями компонентов (рис. 11.3, б). Важно помнить, что в качестве таких вложенных компонентов могут выступать только исполняемые компоненты.

Рис. 11.3. Варианты графического изображения узлов-экземпляров с размещаемыми на них компонентами

В качестве дополнения к имени узла могут использоваться различные стереотипы, которые явно специфицируют назначение этого узла. Хотя в языке UML стереотипы для узлов не определены, в литературе встречаются следующие их варианты: "процессор", "датчик", "модем", "сеть", "консоль" и др., которые самостоятельно могут быть определены разработчиком. Более того, на диаграммах развертывания допускаются специальные обозначения для различных физических устройств, графическое изображение которых проясняет назначение или выполняемые устройством функции.

Примечание

Говоря о дополнительных графических изображениях для узлов диаграммы развертывания, прежде всего имеют в виду наглядность их представления.Например, процессор можно изобразить как в виде общего узла (рис. 11.1), так и в форме изображения внешнего вида компьютера. Соответственно, консоль может быть изображена в виде клавиатуры. В любом из этих случаев разработчик должен обладать, в дополнение к основным, еще и художественными способностями.

В настоящее время полностью специфицирована

В настоящее время полностью специфицирована и документирована версия 1.3 языка UML и продолжается дальнейшая работа по его развитию. Хотя уже анонсирована следующая версия языка UML — 1.4, на момент написания книги окончательная документация по этой версии еще не специфицирована. Возможно, по этой причине следующей версией станет UML 2.0, работу над которой планируется развернуть в 2001 году. Ход этой работы и ее состояние отражаются на официальном сайте OMG: . Там же содержатся полные спецификации стандарта OMG-UML, предоставленные для свободного доступа.
Другим источником информации по языку UML в Интернете является сайт компании Rational Software Corp.: , в которой сосредоточены основные разработчики и со стороны которой осуществляется общая координация работы над очередными версиями языка. Эта компания также является разработчиком CASE-средства Rational Rose 98/2000, в котором реализуются текущие дополнения языка UML.
Из отечественных ресурсов нельзя не упомянуть сайт компании "Интерфейс" — , где содержится информация по многим современным CASE-средствам, рассматриваются их характеристики и возможности, а также особенности отдельных технологий ООАП.
Перспективы дальнейшего развития UML связаны со становлением и интенсивным развитием новой парадигмы объектно-ориентированного анализа — компонентной разработки приложений (Component-Based Development — CBD). В этой связи развернута работа над дополнительной спецификацией языка UML применительно к технологиям CORBA и СОМ+. Речь идет о разработке так называемых профилей, содержащих нотацию всех необходимых элементов для представления в языке UML компонентов соответствующих технологий. При этом интенсивно используется механизм расширения языка UML за счет добавления новых стереотипов, помеченных значений и ограничений.
Язык UML уже сейчас находит широкое применение в качестве неофициального стандарта в процессе разработки программных систем, связанных с такими областями, как моделирование бизнеса, управление требованиями, анализ и проектирование, программирование и тестирование.
Применительно к этим процессам в языке UML унифицированы стандартные обозначения основных элементов соответствующих предметных областей.
В частности, для моделирования бизнес-процессов могут быть использованы: применительно к подсистемам — стереотипы "organization unit" и "work unit", для классов — стереотипы "worker", "case worker", "internal worker". При этом, например, стереотип "worker" служит для обозначения класса, который представляет абстракцию человека, выполняющего определенную деятельность или работу в бизнес-системе. Работник или сотрудник взаимодействует с другими сотрудниками подсистемы в процессе выполнения отдельных операций, образующих бизнес-логику процесса.
Следует также отметить, что развитие языка UML на основе включения в его нотацию дополнительных элементов и стереотипов стимулирует разработку соответствующих инструментальных CASE-средств. Можно с уверенностью предположить, что эта область развития информационных технологий имеет широчайшие перспективы и стратегическое значение не только в качестве языка общения между заказчиками и разработчиками программных систем, но и для документирования проектов в целом. При этом достигается требуемый уровень стандартизации и унификации всех используемых для этой цели обозначений.
Разработав модель и специфицировав ее на языке UML, разработчик имеет все основания быть понятым и по достоинству оцененным своими коллегами. При этом могут быть исключены ситуации, когда тот или иной разработчик применяет свою собственную графическую нотацию для представления тех или иных аспектов модели, что практически исключает ее понимание другими специалистами в случае нетривиальности исходной модели.
Не менее важный аспект применения языка UML связан с профессиональной подготовкой соответствующих специалистов. Речь идет о том, что знания различных научных дисциплин характеризуют различные аспекты реального мира. При этом принципы системного анализа позволяют рассматривать те или иные объекты в качестве систем.

Последующая разработка модели системы, направленная на решение определенных проблем, может потребовать привлечения знаний из различных дисциплин. С этой точки зрения язык UML может быть использован не только для унификации представлений этих знаний, но что не менее важно — для их интеграции, направленной на повышение адекватности много-модельных представлений сложных систем.
Возможно со временем язык UML станет тем "эсперанто", на котором смогут общаться математики, системные аналитики, физики, программисты, менеджеры, экономисты и специалисты других профессий, представляя свои профессиональные знания в унифицированном виде. Ведь, по существу, каждый из специалистов оперирует модельными представлениями в своей области знаний. И именно этот модельный аспект может быть специфицирован средствами языка UML.
В связи с этим значение языка UML существенно возрастает, поскольку он все более приобретает черты языка представления знаний. При этом наличие в языке UML изобразительных средств для представления структуры и поведения модели позволяет достичь адекватного представления декларативных и процедурных знаний и, что не менее важно, установить между этими формами знаний семантическое соответствие. Все эти особенности языка UML позволяют сделать вывод о том, что он имеет самые серьезные перспективы уже в ближайшем будущем.

Активный объект

Диаграмма кооперации уровня спецификации

Формат записи сообщений

Диаграмма кооперации (collaboration diagram)

Кооперация

Мультиобъект

Объекты

построения диаграммы кооперации

Сообщения

Составной объект

Стереотипы связей

Связи

Заключительные рекомендации по построению диаграмм кооперации

На уровне спецификации нужно стремиться

Диаграмма компонентов (component diagram)

Имя компонента

Интерфейсы

Компоненты

Рекомендации по построению диаграммы компонентов

Виды компонентов

Зависимости

Особенности реализации языка UML в CASE-инструментарии Rational Rose /

Главное меню программы

Начало работы над проектом в среде Rational Rose

Общая характеристика CASE-средства Rational Rose /

Окно браузера

Окно диаграммы

Окно документации

Окно журнала

Особенности рабочего интерфейса Rational Rose

Разработка диаграммы классов в среде Rational Rose

Разработка диаграммы компонентов в среде Rational Rose

Разработка диаграммы кооперации в среде Rational Rose

Разработка диаграммы последовательности в среде Rational Rose

. Разработка диаграммы развертывания в среде Rational Rose

Разработка диаграммы состояний в среде Rational Rose

Разработка диаграммы вариантов использования в среде Rational Rose

Специальная панель инструментов

Стандартная панель инструментов

Диаграмма развертывания (deployment diagram)

Рекомендации по построению диаграммы развертывания

Соединения

Узел

В настоящее время полностью специфицирована