Примеры USE CASE и их реализация

Основные элементы языка UML

 

Словарь языка UML включает три вида строительных блоков:

– сущности (предметы);

– отношения;

– диаграммы.

 

 

Сущности

 

Сущности – это абстракции, являющиеся основными элементами модели. Отношения связывают различные сущности. Диаграмма – это графическое представление множества сущностей. Изображается она, чаще всего, как связный граф из вершин (сущностей) и дуг (отношений).

В UML имеется четыре типа сущностей:

– структурные;

– поведенческие;

– группирующие;

– аннотационные.

Сущности являются основными объектно–ориентированными блоками языка. С их помощью можно создавать корректные модели.

Структурные сущности – представляют собой статические части модели, соответствующие концептуальным или физическим элементам системы. Существует семь разновидностей структурных сущностей.

Класс (Class) – это описание совокупности объектов с общими атрибутами, операциями, отношениями и семантикой. Класс реализует один или несколько интерфейсов. Графически класс изображается в виде прямоугольника, в котором обычно записаны его имя, атрибуты и операции, как показано на рис. 6.2.

Рис. 6.2. Классы

 

Интерфейс (Interface) – это совокупность операций, которые определяют сервис (набор услуг), предоставляемый классом или компонентом. Таким образом, интерфейс описывает видимое извне поведение элемента. Интерфейс может представлять поведение класса или компонента полностью или частично; он определяет только спецификации операций (сигнатуры), но никогда – их реализации. Графически интерфейс изображается в виде круга, под которым пишется его имя, как показано на рис. 6.3. Интерфейс редко существует сам по себе – обычно он присоединяется к реализующему его классу или компоненту.

 

Рис. 6.3. Интерфейсы

 

Кооперация (Collaboration) определяет взаимодействие; она представляет собой совокупность ролей и других элементов, которые, работая совместно, производят некоторый кооперативный эффект, не сводящийся к простой сумме слагаемых. Кооперация, следовательно, имеет как структурный, так и поведенческий аспект. Один и тот же класс может принимать участие в нескольких кооперациях; таким образом, они являются реализацией образцов поведения, формирующих систему. Графически кооперация изображается в виде эллипса, изображенного пунктирной линией, в который обычно заключено только имя, как показано на рис. 6.4.

 

Рис. 6.4. Кооперативные диаграммы

 

Вариант использования (Use case) – это описание последовательности выполняемых системой действий, которая производит наблюдаемый результат, значимый для какого–то определенного актера (Actor). Варианты использования реализуются посредством кооперативных диаграмм. Графически вариант использования изображается в виде изображенного непрерывной линией эллипса, обычно содержащего только его имя, как показано на рис. 6.5.

 

Рис. 6.5. Варианты использования

 

Три другие сущности – активные классы, компоненты и узлы – подобны классам: они описывают совокупности объектов с общими атрибутами, операциями, отношениями и семантикой. Тем не менее, они в достаточной степени отличаются друг от друга и от классов и, учитывая их важность при моделировании определенных аспектов объектно–ориентированных систем, заслуживают специального рассмотрения.

Активным классом (Active class) называется класс, объекты которого вовлечены в один или несколько процессов, или нитей (Threads), и поэтому могут инициировать управляющее воздействие. Активный класс во всем подобен обычному классу, за исключением того, что его объекты представляют собой элементы, деятельность которых осуществляется одновременно с деятельностью других элементов. Графически активный класс изображается так же, как простой класс, но ограничивающий прямоугольник рисуется жирной линией и обычно включает имя, атрибуты и операции.

Два оставшихся элемента – компоненты и узлы – также имеют свои особенности. Они соответствуют физическим сущностям системы, в то время как пять предыдущих – концептуальным и логическим сущностям.

Компонент (Component) – это физическая заменяемая часть системы, которая соответствует некоторому набору интерфейсов и обеспечивает его реализацию. В системе можно встретить различные виды устанавливаемых компонентов, такие как СОМ+ или Java Beans, а также компоненты, являющиеся артефактами процесса разработки, например файлы исходного кода. Компонент, как правило, представляет собой физическую упаковку логических элементов, таких как классы, интерфейсы и кооперативные диаграммы. Графически компонент изображается в виде прямоугольника с вкладками, содержащего обычно только имя, как показано на рис. 6.6.

 

Рис. 6.6. Компоненты

 

Узел (Node) – это элемент реальной (физической) системы, который существует во время функционирования программного комплекса и представляет собой вычислительный ресурс, обычно обладающий как минимум некоторым объемом памяти, а часто еще и способностью обработки. Совокупность компонентов может размещаться в узле, а также мигрировать с одного узла на другой. Графически узел изображается в виде куба, обычно содержащего только имя, как показано на рис. 6.7.

 

Рис. 6.7. Узлы

 

Существуют также разновидности этих сущностей: актеры, сигналы, утилиты (виды классов), процессы и нити (виды активных классов), приложения, документы, файлы, библиотеки, страницы и таблицы (виды компонентов).

Поведенческие сущности (Behavioral things) являются динамическими составляющими модели UML. Они описывают поведение модели во времени и пространстве. Существует всего два основных типа поведенческих сущностей.

Взаимодействие (Interaction) – это поведение, суть которого заключается в обмене сообщениями (Messages) между объектами в рамках конкретного контекста для достижения определенной цели. С помощью взаимодействия южно описать как отдельную операцию, так и поведение совокупности объектов. Взаимодействие предполагает ряд других элементов, таких как сообщения, последовательности действий (поведение, инициированное сообщением) и связи (между объектами). Графически сообщения изображаются в виде стрелки, над которой почти всегда пишется имя соответствующей операции (рис. 6.8.).

 

Рис. 6.8. Сообщения

 

Автомат (State machine) – это алгоритм поведения, определяющий последовательность состояний, через которые объект или взаимодействие проходят на протяжении своего жизненного цикла в ответ на различные события, а также реакции на эти события. С помощью автомата можно описать поведение отдельного класса или кооперативной диаграммы классов. С автоматом связан ряд других элементов: состояния, переходы (из одного состояния в другое), события (сущности, инициирующие переходы) и виды действий (реакция на переход). Графически состояние изображается в виде прямоугольника с закругленными углами, содержащего имя и, возможно, подсостояния (рис. 6.9.).

Эти два элемента – взаимодействия и автоматы – являются основными поведенческими сущностями, входящими в модель UML. Семантически они часто бывают связаны с различными структурными элементами, в первую очередь – классами, кооперациями и объектами.

 

Рис. 6.9. Состояния

 

Группирующие сущности являются организующими частями модели UML. Это блоки, на которые можно разложить модель. Есть только одна первичная группирующая сущность, а именно пакет.

Пакеты (Packages) представляют собой универсальный механизм организации элементов в группы. В пакет можно поместить структурные, поведенческие и даже другие группирующие сущности. В отличие от компонентов, существующих во время работы программы, пакеты носят чисто концептуальный характер, то есть существуют только во время разработки. Изображается пакет в виде папки с закладкой, содержащей, как правило, только имя и иногда – содержимое (рис. 6.10.).

 

Рис. 6.10. Пакеты

 

Пакет – основной способ организации элементов модели в языке UML. Каждый пакет владеет всеми своими элементами, т. е. теми элементами, которые включены в него. Про соответствующие элементы пакета говорят, что они принадлежат пакету или входят в него. При этом каждый элемент может принадлежать только одному пакету. В свою очередь, одни пакеты могут быть вложены в другие.

Подпакет (Subpackage) — пакет, который является составной частью другого пакета.

По определению все элементы подпакета принадлежат и более общему пакету. Тем самым для элементов модели задается отношение вложенности пакетов, которое представляет собой иерархию.

Для графического изображения пакетов на диаграммах применяется большой прямоугольник с небольшим прямоугольником, присоединенным к левой части верхней стороны первого. Можно сказать, что визуально символ пакета напоминает пиктограмму папки в популярном графическом интерфейсе. Внутри большого прямоугольника может записываться информация, относящаяся к данному пакету. Если такой информации нет, то внутри большого прямоугольника записывается имя пакета, которое должно быть уникальным в пределах рассматриваемой модели. Если же такая информация имеется, то имя пакета записывается в верхнем маленьком прямоугольнике (рис. 6.11.).

 

 

Рис. 6.11. Графическое изображение пакетов в языке UML

 

Перед именем пакета может помещаться строка текста, содержащая ключевое слово, заранее определенное в языке UML, и называемое стереотипом.

В языке UML определены следующие стереотипы сообщений:

<<call>> (вызвать) – сообщение, требующее вызова операции или процедуры объекта–получателя. Если сообщение с этим стереотипом рефлексивное, то оно инициирует локальный вызов операции у пославшего это сообщение объекта.

<<return>> (возвратить) – сообщение, возвращающее значение выполненной операции или процедуры вызвавшему ее объекту. Значение результата может инициировать ветвление потока управления.

<<create>> (создать) – сообщение, требующее создания другого объекта для выполнения определенных действий. Созданный объект может стать активным (ему передается поток управления), а может остаться пассивным.

<<destroy>> (уничтожить) – сообщение с явным требованием уничтожить соответствующий объект. Посылается в том случае, когда необходимо прекратить нежелательные действия со стороны существующего в системе объекта, либо когда объект больше не нужен и должен освободить задействованные им системные ресурсы.

<<send>> (послать) – обозначает посылку другому объекту сигнала, который асинхронно инициируется одним объектом и принимается (перехватывается) другим. Отличие сигнала от сообщения заключается в том, что сигнал должен быть явно описан в том классе, объект которого инициирует его передачу.

В качестве содержимого пакета могут выступать имена его отдельных элементов и их свойства, такие как видимость элементов за пределами пакета.

Одним из типов отношений между пакетами является отношение вложенности или включения пакетов друг в друга. В языке UML это отношение может быть изображено без использования линий простым размещением одного пакета–прямоугольника внутри другого пакета–прямоугольника. Так, в данном случае пакет с именем Пакет_1 содержит в себе два подпакета: Пакет_2 и Пакет_3 (рис. 6.12.).

 

 

Рис. 6.12. Графическое изображение вложенности пакетов друг в друга

 

Кроме того, в языке UML это же отношение может быть изображено с помощью отрезков линий аналогично графическому представлению дерева. В этом случае наиболее общий пакет или контейнер изображается в верхней части рисунка, а его подпакеты – уровнем ниже. Контейнер соединяется с подпакетами сплошной линией, на конце которой, примыкающей к контейнеру, изображается специальный символ – . Он означает, что подпакеты "собственность" или часть контейнера, и, кроме этих подпакетов, контейнер не содержит никаких других. Рассмотренный выше пример может быть представлен с помощью явной визуализации отношения включения (рис. 6.13.).

 

 

Рис. 6.13. Графическое изображение языка UML для вложенности пакетов друг в друга с помощью явной визуализации отношения включения

 

Пакеты – это основные группирующие сущности, с помощью которых можно организовать модель UML. Существуют также вариации пакетов, например каркасы (Frameworks), модели и подсистемы.

Модель является подклассом пакета и представляет собой абстракцию физической системы, которая предназначена для вполне определенной цели. Именно эта цель предопределяет те компоненты, которые должны быть включены в модель и те, рассмотрение которых не является обязательным. Другими словами, модель отражает релевантные аспекты физической системы, оказывающие непосредственное влияние на достижение поставленной цели. В прикладных задачах цель обычно задается в форме исходных требований к системе, которые, в свою очередь, в языке UML записываются в виде вариантов использования системы.

В языке UML для одной и той же физической системы могут быть определены различные модели, каждая из которых специфицирует систему с различных точек зрения. Примерами таких моделей являются логическая модель, модель проектирования, модель вариантов использования и другие. При этом каждая такая модель имеет собственную точку зрения на физическую систему и свой уровень абстракции. Модели, как и пакеты, могут быть вложены друг в друга. Пакет может включать в себя несколько различных моделей одной и той же системы, и в этом состоит один из важнейших механизмов разработки моделей на языке UML. Общая модель системы в контексте языка UML содержит в себе модель анализа и модель проектирования, что явно отражает связь с ООАП (рис. 6.14.).

 

 

Рис. 6.14. Изображение модели системы в виде пакетов моделей анализа и проектирования

 

Подсистема есть просто группировка элементов модели, которые специфицируют простейшее поведение физической системы. При этом элементы подсистемы делятся на две части – спецификацию поведения и его реализацию. Для графического представления подсистемы применяется специальное обозначение – прямоугольник, как в случае пакета, но дополнительно разделенный на три секции. При этом в верхнем маленьком прямоугольнике изображается символ, по своей форме напоминающий "вилку" и указывающий на подсистему. Имя подсистемы вместе с необязательным ключевым словом или стереотипом записывается внутри большого прямоугольника. Однако при наличии строк текста внутри большого прямоугольника имя подсистемы может быть записано рядом с обозначением "вилки" (рис. 6.15.).

 

 

Рис. 6.15. Графическое изображение подсистемы в языке UML

 

Операции подсистемы записываются в левой верхней секции, ниже указываются элементы спецификации, а справа от вертикальной линии – элементы реализации. При этом два последних раздела помечаются соответствующими метками: "Элементы спецификации" и "Элементы реализации". Секция операций никак не помечается. Если в подсистеме отсутствуют те или иные секции, то они не отображаются на схеме.

Аннотационные сущности – пояснительные части модели UML. Это комментарии для дополнительного описания, разъяснения или замечания к любому элементу модели. Имеется только один базовый тип аннотационных элементов – примечание.

Примечание (Note) – это просто символ для изображения комментариев или ограничений, присоединенных к элементу или группе элементов. Графически примечание изображается в виде прямоугольника с загнутым краем, содержащим текстовый или графический комментарий, как показано на рис. 6.16.

 

Рис. 6.16. Примечание

 

Этот элемент является основной аннотационной сущностью, которую можно включать в модель UML. Чаще всего примечания используются, чтобы снабдить диаграммы комментариями или ограничениями, которые можно выразить в виде неформального или формального текста. Существуют вариации этого элемента, например, требования, где описывают некое желательное поведение с точки зрения внешней по отношению к модели.

 

 

Отношения

 

В языке UML определены четыре типа отношений:

– зависимость;

– ассоциация;

– обобщение;

– реализация.

Эти отношения являются основными связующими строительными блоками в UML и применяются для создания моделей.

Зависимость (Dependency) – это семантическое отношение между двумя сущностями, при котором изменение одной из них, независимой, может повлиять на семантику другой, зависимой. Графически зависимость изображается в виде прямой пунктирной линии, часто со стрелкой, которая может содержать метку (рис. 6.17.).

 

Рис. 6.17. Зависимость

 

Ассоциация (Association) – структурное отношение, описывающее совокупность связей (соединение между объектами). Разновидностью ассоциации является агрегирование (Aggregation), определяющее структурное отношение между целым и его частями. Графически ассоциация изображается в виде прямой линии (иногда завершающейся стрелкой или содержащей метку), рядом с которой могут присутствовать дополнительные обозначения, на пример кратность и имена ролей (рис. 6.18.).

 

Рис. 6.18. Ассоциация

 

Обобщение (Generalization) – это отношение "специализация/обобщение", при котором объект специализированного элемента (потомок) может быть подставлен вместо объекта обобщенного элемента (родителя или предка). Таким образом, потомок (Child) наследует структуру и поведение своего родителя (Parent). Графически отношение обобщения изображается в виде линии с не закрашенной стрелкой, указывающей на родителя, как показано на рис. 6.19.

 

Рис. 6.19. Обобщение

 

Реализация (Realization) – это семантическое отношение между классификаторами, при котором один классификатор определяет "контракт", а другой гарантирует его выполнение. Отношения реализации встречаются в двух случаях: во–первых, между интерфейсами и реализующими их классами или компонентами, а во–вторых, между прецедентами и реализующими их кооперациями. Отношение реализации изображается в виде пунктирной линии с не закрашенной стрелкой, как нечто среднее между отношениями обобщения и зависимости (рис. 6.20.).

 

Рис. 6.20. Реализация

 

Четыре описанных элемента являются основными типами отношений, которые можно включать в модели UML.

 

 

Диаграммы

 

В рамках языка UML все представления о модели сложной системы фиксируются в виде специальных графических конструкций, получивших название диаграмм.

Диаграмма в UML – это графическое представление набора элементов, изображаемое чаще всего в виде графа с вершинами (сущностями) и ребрами (отношениями). Диаграммы рисуют для визуализации системы с разных точек зрения. Диаграмма – это в некотором смысле одна из проекций системы. Теоретически диаграммы могут содержать любые комбинации сущностей и отношений. На практике, однако, применяется сравнительно небольшое количество типовых комбинаций. В UML выделяют девять типов диаграмм:

диаграммы классов;

диаграммы объектов;

диаграммы вариантов использования;

диаграммы последовательностей;

кооперативные диаграммы;

диаграммы состояний;

диаграммы деятельностей;

диаграммы компонентов;

диаграммы размещения.

На диаграмме классов показывают классы, интерфейсы, объекты и кооперативные диаграммы, а также их отношения. При моделировании объектно–ориентированных систем этот тип диаграмм используют чаще всего. Диаграммы классов соответствуют статическому виду системы с точки зрения проектирования. Диаграммы классов, которые включают активные классы, соответствуют статическому виду системы с точки зрения процессов.

На диаграмме объектов представлены объекты и отношения между ними. Они являются статическими изображениями экземпляров сущностей, показанных на диаграммах классов. Диаграммы объектов, как и диаграммы классов, относятся к статическому виду системы с точки зрения проектирования или процессов, но с расчетом на настоящую или макетную реализацию.

На диаграмме вариантов использования представлены варианты использования и актеры (частный случай классов), а также отношения между ними. Диаграммы вариантов использования относятся к статическому виду системы с точки зрения вариантов использования. Они особенно важны при организации и моделировании поведения системы.

Диаграммы последовательностей и кооперативные диаграммы являются частными случаями диаграмм взаимодействия. На диаграммах взаимодействия представлены связи между объектами; показаны, в частности, сообщения, которыми объекты могут обмениваться. Диаграммы взаимодействия относятся к динамическому виду системы. При этом диаграммы последовательности отражают временную упорядоченность сообщений, а кооперативные диаграммы – структурную организацию обменивающихся сообщениями объектов. Эти диаграммы являются изоморфными, то есть могут быть преобразованы друг в друга.

На диаграммах состояний представлен автомат, включающий в себя состояния, переходы, события и виды действий. Диаграммы состояний относятся к динамическому виду системы; особенно они важны при моделировании поведения интерфейса, класса или кооперативной диаграммы. Они акцентируют внимание на поведении объекта, зависящем от последовательности событий, что очень полезно для моделирования реактивных систем.

Диаграмма деятельности – это частный случай диаграммы состояний; на ней представлены переходы потока управления от одной деятельности к другой внутри системы. Диаграммы деятельностей относятся к динамическому виду системы; они наиболее важны при моделировании ее функционирования и отражают поток управления между объектами.

На диаграмме компонентов представлена организация совокупности компонентов и существующие между ними зависимости. Диаграммы компонентов относятся к статическому виду системы с точки зрения реализации. Они могут быть соотнесены с диаграммами классов, так как компонент обычно отображается на один или несколько классов, интерфейсов или коопераций.

На диаграмме размещения представлена конфигурация обрабатывающих узлов системы и размещенных в них компонентов. Диаграммы размещения относятся к статическому виду архитектуры системы с точки зрения размещения. Они связаны с диаграммами компонентов, поскольку в узле обычно размещаются один или несколько компонентов.

Инструментальные средства позволяют генерировать и другие диаграммы, но девять перечисленных встречаются на практике чаще всего.

В целом интегрированная модель сложной системы в нотации UML может быть представлена в виде совокупности указанных выше диаграмм (рис. 6.21.).

 

 

Рис. 6.21. Интегрированная модель сложной системы в нотации UML

 

Кроме графических элементов, которые определены для каждой канонической диаграммы, на них может быть изображена текстовая информация, которая расширяет семантику базовых элементов.

В последующем канонические диаграммы рассматриваются более подробно.

 

 

6.2. Диаграмма вариантов использования как концептуальное представление бизнес–системы в процессе ее разработки

 

Визуальное моделирование с использованием нотации UML можно представить как процесс поуровневого спуска от наиболее общей и абстрактной концептуальной модели исходной бизнес–системы к логической, а затем и к физической модели соответствующей программной системы. Для достижения этих целей вначале строится модель в форме так называемой диаграммы вариантов использования (use case diagram), которая описывает функциональное назначение системы или, другими словами, то, что бизнес–система должна делать в процессе своего функционирования.

Диаграмма вариантов использования (Use case diagram) — диаграмма, на которой изображаются отношения между актерами и вариантами использования.

Диаграмма вариантов использования – это исходное концептуальное представление или концептуальная модель системы в процессе ее проектирования и разработки. Создание диаграммы вариантов использования имеет следующие цели:

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

– Сформулировать общие требования к функциональному поведению проектируемой системы

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

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

Назначение данной диаграммы состоит в следующем: проектируемая программная система представляется в форме так называемых вариантов использования, с которыми взаимодействуют внешние сущности или актеры. При этом актером или действующим лицом называется любой объект, субъект или система, взаимодействующая с моделируемой бизнес–системой извне. Это может быть человек, техническое устройство, программа или любая другая система, которая служит источником воздействия на моделируемую систему так, как определит разработчик. Вариант использования служит для описания сервисов, которые система предоставляет актеру. Другими словами каждый вариант использования определяет набор действий, совершаемый системой при диалоге с актером. При этом ничего не говорится о том, каким образом будет реализовано взаимодействие актеров с системой и собственно выполнение вариантов использования.

Рассматривая диаграмму вариантов использования в качестве модели бизнес–системы, можно ассоциировать ее с "черным ящиком". Концептуальный характер этой диаграммы проявляется в том, что подробная детализация диаграммы или включение в нее элементов физического уровня представления на начальном этапе проектирования скорее имеет отрицательный характер, поскольку предопределяет способы реализации поведения системы. Эти аспекты должны быть сознательно скрыты от разработчика на диаграмме вариантов использования.

В самом общем случае, диаграмма вариантов использования представляет собой граф специального вида, который является графической нотацией для представления конкретных вариантов использования, актеров и отношений между этими элементами. При этом отдельные элементы диаграммы заключают в прямоугольник, который обозначает границы проектируемой системы. В то же время отношения, которые могут быть изображены на данном графе, представляют собой только фиксированные типы взаимосвязей между актерами и вариантами использования, которые в совокупности описывают сервисы или функциональные требования к моделируемой системе.

 

 

Базовые элементы диаграммы вариантов использования

 

Базовыми элементами диаграммы вариантов использования являются вариант использования и актер.

Вариант использования (Use case) — внешняя спецификация последовательности действий, которые система или другая сущность могут выполнять в процессе взаимодействия с актерами.

Вариант использования представляет собой спецификацию общих особенностей поведения или функционирования моделируемой системы без рассмотрения внутренней структуры этой системы. Несмотря на то, что каждый вариант использования определяет последовательность действий, которые должны быть выполнены проектируемой системой при взаимодействии ее с соответствующим актером, сами эти действия не изображаются на рассматриваемой диаграмме.

Содержание варианта использования может быть представлено в форме дополнительного пояснительного текста, который раскрывает смысл или семантику действий при выполнении данного варианта использования. Такой пояснительный текст получил название текста–сценария или просто сценария. Далее в этой главе рассматривается один из шаблонов, который может быть рекомендован для написания сценариев вариантов использования.

Отдельный вариант использования обозначается на диаграмме эллипсом, внутри которого содержится его краткое имя в форме существительного или глагола с пояснительными словами. Сам текст имени варианта использования должен начинаться с заглавной буквы (рис. 6.22.).

 

 

Рис. 6.22. Графическое обозначение варианта использования

 

Цель спецификации варианта использования заключается в том, чтобы зафиксировать некоторый аспект или фрагмент поведения проектируемой системы без указания особенностей реализации данной функциональности. В этом смысле каждый вариант использования соответствует отдельному сервису, который предоставляет моделируемая система по запросу актера, т. е. определяет один из способов применения системы. Сервис, который инициализируется по запросу актера, должен представлять собой законченную последовательность действий. Это означает, что после того как система закончит обработку запроса актера, она должна возвратиться в исходное состояние, в котором снова готова к выполнению следующих запросов.

Диаграмма вариантов использования содержит конечное множество вариантов использования, которые в целом должны определять все возможные стороны ожидаемого поведения системы. Для удобства множество вариантов использования может рассматриваться как отдельный пакет. Применение вариантов использования на всех этапах работы над проектом позволяет не только достичь требуемого уровня унификации обозначений для представления функциональности подсистем и системы в целом, но и является мощным средством последовательного уточнения требований к проектируемой системе на основе их итеративного обсуждения со всеми заинтересованными специалистами.

Примерами вариантов использования могут быть следующие действия: проверка состояния текущего счета клиента, оформление заказа на покупку товара, получение дополнительной информации о кредитоспособности клиента, отображение графической формы на экране монитора и другие действия.

Актер (Actor) — согласованное множество ролей, которые играют внешние сущности по отношению к вариантам использования при взаимодействии с ними.

Актер представляет собой любую внешнюю по отношению к моделируемой системе сущность, которая взаимодействует с системой и использует ее функциональные возможности для достижения определенных целей или решения частных задач. Каждый актер может рассматриваться как некая отдельная роль относительно конкретного варианта использования. Стандартным графическим обозначением актера на диаграммах является фигурка "человечка", под которой записывается имя актера (рис. 6.23.).

 

 

Рис. 6.23. Графическое обозначение актера

 

В некоторых случаях актер может обозначаться в виде прямоугольника класса со стереотипом <<actor>> и обычными составляющими элементами класса. Имена актеров должны начинаться с заглавной буквы и следовать рекомендациям использования имен для типов и классов модели. При этом символ отдельного актера связывает соответствующее описание актера с конкретным именем.

Имя актера должно быть достаточно информативным с точки зрения семантики. Для этой цели подходят наименования должностей в компании (например, продавец, кассир, менеджер, президент). Не рекомендуется давать актерам имена собственные или названия моделей конкретных устройств, даже если это с очевидностью следует из контекста проекта. Дело в том, что одно и то же лицо может выступать в нескольких ролях и, соответственно, обращаться к различным сервисам системы.

Актеры используются для моделирования внешних по отношению к проектируемой системе сущностей, которые взаимодействуют с системой. В качестве актеров могут выступать другие системы, в том числе подсистемы проектируемой системы или ее отдельные классы. Важно понимать, что каждый актер определяет согласованное множество ролей, в которых могут выступать пользователи данной системы в процессе взаимодействия с ней. В каждый момент времени с системой взаимодействует вполне определенный пользователь, при этом он играет или выступает в одной из таких ролей. Наиболее наглядный пример актера — конкретный посетитель web–сайта в Интернет со своими параметрами аутентификации.

Поскольку в общем случае актер всегда находится вне системы, его внутренняя структура никак не определяется. Для актера имеет значение только его внешнее представление, т.е. то, как он воспринимается со стороны системы. Актеры взаимодействуют с системой посредством передачи и приема сообщений от вариантов использования. Сообщение представляет собой запрос актером сервиса от системы и получение этого сервиса. Это взаимодействие может быть выражено посредством ассоциаций между отдельными актерами и вариантами использования. Кроме этого, с актерами могут быть связаны интерфейсы, которые определяют, каким образом другие элементы модели взаимодействуют с этими актерами.

 

 

Отношения на диаграмме вариантов использования

 

Отношение (Relationship) — семантическая связь между отдельными элементами модели.

Между элементами диаграммы вариантов использования могут существовать различные отношения, которые описывают взаимодействие экземпляров одних актеров и вариантов использования с экземплярами других актеров и вариантов. Один актер может взаимодействовать с несколькими вариантами использования. В этом случае этот актер обращается к нескольким сервисам данной системы. В свою очередь один вариант использования может взаимодействовать с несколькими актерами, предоставляя для всех них свой сервис.

В то же время два варианта использования, определенные в рамках одной моделируемой системы, также могут взаимодействовать друг с другом, однако характер этого взаимодействия будет отличаться от взаимодействия с актерами. Однако в обоих случаях способы взаимодействия элементов модели предполагают обмен сигналами или сообщениями, которые инициируют реализацию функционального поведения моделируемой системы.

В языке UML имеется несколько стандартных видов отношений между актерами и вариантами использования:

– ассоциации (association relationship)

– включения (include relationship)

– расширения (extend relationship)

– обобщения (generalization relationship)

При этом общие свойства вариантов использования могут быть представлены тремя различными способами, а именно — с помощью отношений включения, расширения и обобщения.

 

 

Отношение ассоциации

 

Отношение ассоциации (Association) – одно из фундаментальных понятий в языке UML и в той или иной степени используется при построении всех графических моделей систем в форме канонических диаграмм. Применительно к диаграммам вариантов использования ассоциация служит для обозначения специфической роли актера при его взаимодействии с отдельным вариантом использования. Другими словами, ассоциация специфицирует семантические особенности взаимодействия актеров и вариантов использования в графической модели системы. На диаграмме вариантов использования, так же как и на других диаграммах, отношение ассоциации обозначается сплошной линией между актером и вариантом использования. Эта линия может иметь некоторые дополнительные обозначения, например, имя и кратность (рис. 6.24.).

 

 

Рис. 6.24. Пример графического представления отношения ассоциации между актером и вариантом использования

 

В контексте диаграммы вариантов использования отношение ассоциации между актером и вариантом использования может указывать на то, что актер инициирует соответствующий вариант использования. Такого актера называют главным. В других случаях подобная ассоциация может указывать на актера, которому предоставляется справочная информация о результатах функционирования моделируемой системы. Таких актеров часто называют второстепенными. Более детальное описание семантических особенностей отношения ассоциации будет дано при рассмотрении других диаграмм в последующих лекциях.

 

 

Отношение включения

 

Отношение включения (Include) в языке UML — это разновидность отношения зависимости между базовым вариантом использования и его специальным случаем. При этом отношением зависимости (dependency) является такое отношение между двумя элементами модели, при котором изменение одного элемента (независимого) приводит к изменению другого элемента (зависимого).

Отношение включения устанавливается только между двумя вариантами использования и указывает на то, что заданное поведение для одного варианта использования включается в качестве составного фрагмента в последовательность поведения другого варианта использования. Данное отношение является направленным бинарным отношением.

Так, например, отношение включения, направленное от варианта использования "Предоставление кредита в банке" к варианту использования "Проверка платежеспособности клиента", указывает на то, что каждый экземпляр первого варианта использования всегда включает в себя функциональное поведение или выполнение второго варианта использования. В этом смысле поведение второго варианта использования является частью поведения первого варианта использования на данной диаграмме. Графически данное отношение обозначается как отношение зависимости в форме пунктирной линии со стрелкой, направленной от базового варианта использования к включаемому варианту использования. При этом данная линия помечается стереотипом <<include>>, как показано на рис. 6.25.

 

 

Рис. 6.25. Пример графического изображения отношения включения между вариантами использования

 

Семантика этого отношения определяется следующим образом. Процесс выполнения базового варианта использования включает в себя как собственное подмножество последовательность действий, которая определена для включаемого варианта использования. При этом выполнение включаемой последовательности действий происходит всегда при инициировании базового варианта использования.

Один вариант использования может входить в несколько других вариантов, а также содержать в себе другие варианты. Включаемый вариант использования является независимым от базового варианта в том смысле, что он предоставляет последнему инкапсулированное поведение, детали реализации которого скрыты от последнего и могут быть легко перераспределены между несколькими включаемыми вариантами использования. Более того, базовый вариант зависит только от результатов выполнения включаемого в него варианта использования, но не от структуры включаемых в него вариантов.

 

 

Отношение расширения

 

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

В языке UML отношение расширения является зависимостью, направленной к базовому варианту использования и соединенной с ним в так называемой точке расширения. Отношение расширения между вариантами использования обозначается как отношение зависимости в форме пунктирной линии со стрелкой, направленной от того варианта использования, который является расширением для базового варианта использования. Данная линия со стрелкой должна быть помечена стереотипом <<extend>>, как показано на рис. 6.26.

 

 

Рис. 6.26. Пример графического изображения отношения расширения между вариантами использования

 

В изображенном фрагменте имеет место отношение расширения между базовым вариантом использования "Предоставление кредита в банке" и вариантом использования "Предоставление налоговых льгот". Это означает, что свойства поведения первого варианта использования в некоторых случаях могут быть дополнены функциональностью второго варианта использования. Для того чтобы это расширение имело место, должно быть выполнено определенное логическое условие данного отношения расширения.

Отношение расширения позволяет моделировать таким образом, что один из вариантов использования должен присоединять к своему поведению дополнительное поведение, определенное для другого варианта использования. В то же время, данное отношение всегда предполагает проверку условия и ссылку на точку расширения в базовом варианте использования. Точка расширения определяет место в базовом варианте использования, в которое должно быть помещено расширение при выполнении соответствующего логического условия. При этом один из вариантов использования может быть расширением для нескольких базовых вариантов, а также иметь в качестве собственных расширений другие варианты. Базовый вариант использования не зависит от своих расширений.

Семантика отношения расширения определяется следующим образом. Если базовый вариант использования выполняет некоторую последовательность действий, которая определяет его поведение, и при этом имеется точка расширения на экземпляр другого варианта использования, которая является первой из всех точек расширения у базового варианта, то проверяется логическое условие данного отношения. Если это условие выполняется, исходная последовательность действий расширяется посредством включения действий другого варианта использования. Следует заметить, что условие отношения расширения проверяется лишь один раз — при первой ссылке на точку расширения, и если оно выполняется, то все расширяющие варианты использования вставляются в базовый вариант.

 

 

Отношение обобщения

 

Два и более актера могут иметь общие свойства, т. е. взаимодействовать с одним и тем же множеством вариантов использования одинаковым образом. Такая общность свойств и поведения представляется в виде отношения обобщения (Generalization) с другим.

Графически отношение обобщения обозначается сплошной линией со стрелкой в форме не закрашенного треугольника, которая указывает на родительский вариант использования (рис. 6.27.). Эта линия со стрелкой имеет специальное название — стрелка–обобщение.

 

 

Рис. 6.27. Пример графического изображения отношения обобщения между вариантами использования

 

В данном примере отношение обобщения указывает на то, что вариант использования "Предоставление кредита корпоративным клиентам" – специальный случай варианта использования "Предоставление кредита клиентам банка". Другими словами, первый вариант использования является специализацией второго варианта использования. При этом вариант использования "Предоставление кредита клиентам банка" еще называют предком или родителем по отношению к варианту использования "Предоставление кредита корпоративным клиентам", а последний вариант называют потомком по отношению к первому варианту использования. Следует подчеркнуть, что потомок наследует все свойства поведения своего родителя, а также может обладать дополнительными особенностями поведения.

Отношение обобщения между вариантами использования применяется в том случае, когда необходимо отметить, что дочерние варианты использования обладают всеми особенностями поведения родительских вариантов. При этом дочерние варианты использования участвуют во всех отношениях родительских вариантов. В свою очередь, дочерние варианты могут наделяться новыми свойствами поведения, которые отсутствуют у родительских вариантов использования, а также уточнять или модифицировать наследуемые от них свойства поведения.

 

 

6.2.3. Дополнительные обозначения языка UML для бизнес–моделирования

 

Язык UML включает в себя специальные механизмы расширения, которые позволяют ввести в рассмотрение дополнительные графические обозначения, ориентированные для решения задач из определенной предметной области. Примеры подобных обозначений, которые используются для моделирования бизнес–систем и могут быть изображены на диаграммах вариантов использования: бизнес–актер, сотрудник и бизнес–вариант использования (рис. 6.28.).

Бизнес–актер (Business actor) – индивидуум, группа, организация, компания или система, которые взаимодействуют с моделируемой бизнес–системой, но не входят в нее, т.е. не являются частью моделируемой системы. Примерами бизнес–актеров являются клиенты, покупатели, поставщики, партнеры. Общее свойство бизнес–актеров состоит в том, что они являются инициаторами или клиентами бизнес–процессов моделируемой системы.

Сотрудник (Business worker) – индивидуум, который действует внутри моделируемой бизнес–системы, взаимодействует с другими сотрудниками и является участником бизнес–процесса моделируемой системы. Примерами сотрудников являются менеджеры, администраторы, кассиры, инженеры. Общее свойство сотрудников заключается в том то, что они являются субъектами и входят в состав моделируемой системы.

Бизнес–вариант использования (Business use case) — вариант использования, определяющий последовательность действий моделируемой системы, направленных на выполнение отдельного бизнес–процесса. Общее свойство бизнес–вариантов использования состоит в том, что они являются концептуальной моделью отдельных бизнес–процессов моделируемой системы.

 

 

Рис. 6.28. Графические изображения бизнес–актера (а), бизнес–сотрудника (б) и бизнес–варианта использования (в)

 

 

Примеры USE CASE и их реализация

Рис. 6.29. Пример использования пакетов

 

Краткое описание рис. 6.29:

В данном use case пользователь (Actor) может получить доступ к сайту, и к базе данных НСИ – согласно зарегистрированному имени.

Actors: User, Operator, and Administrator

Поток событий: Основной поток

Начало: Use Case начинается, когда пользователь вводит Login и Password в соответствующие формы и подтверждает ввод.

Проверка: Система проверяет введённые пользователем данные и разрешает доступ.

Альтернативный поток:

Альтернативный поток1:

Отказать в доступе. Введённый пользователем Login и Password не верны. Система предлагает повторить ввод или зарегистрироваться.

Альтернативный поток 2:

Пользователь выбирает сервис "Зарегистрироваться". Система предлагает заполнить форму регистрации и при верном её заполнении создаёт новый аккаунт.

Альтернативный поток 3:

В любой момент времени пользователь может выбрать сервис «Выйти». Текущая сессия пользователя завершается. Соединение с сервером разрывается.

Специфические требования:

Использование IE. Разрабатываемая система предполагает использование браузера Microsoft Internet Explorer v.5.0 и выше.

Постусловия:

Постусловие1:

Загрузка основной страницы. После авторизации пользователя система загружает главную страницу сайта.

 

Рис. 6.30. Use Case «Войти на сайт»

 

Рис. 6.31. Use Case «Исправление не верно введенной записи»

 

Краткое описание рис. 6.31:

Use Case стартует, когда Оператор выбирает сервис "Исправить". Назначением данного сервиса является исправление активной записи в БД ПЭ НСИ без создания истории. Оператор выбирает поле, которое должно быть исправлено, вносит в форму ввода новое значение. После ввода значения, сервис "Исправить" вносит изменения в соответствующую запись таблицы БД ПЭ НСИ.

Actors: Оператор

Поток событий:

Основной поток:

Выбор поля:

Оператор выбирает сервис "Исправить". Сервис предлагает выбрать требуемое поле исправляемой записи, отображая список возможных для исправления полей и их текущее значение.

Внесение изменения:

Оператор выбирает поле для исправления и заносит новое значение выбранного поля в форму ввода. Сервис отправляет запрос к БД ПЭ НСИ. СУБД DB2 проверяет права пользователя и, если они являются достаточными, разрешает изменение.

Форма изменения:

С точки зрения разрабатываемой ПЭ НСИ, исправление ошибки не является исторически–информационным и не влечёт за собой появление новых записей и изменения в связанных записях.

Альтернативные потоки:

Альтернативный поток1:

Сообщить об ошибке. При выборе сервиса "Исправление записи" система возвращает Пользователю сообщение об ошибках:

Рис. 6.32. Use Case «Изменение данных в таблице»

 

Краткое описание рис. 6.32:

Use Case стартует, когда Оператор выбирает сервис "Модификация данных". Оператор может выбрать: вставить новую запись; удалить существующую запись; изменить существующую запись. Система контролирует действия Оператора, и правильность введённых данных (по типам)

Actors: Operator

Поток событий:

Основной поток:

Выбрать действие. Оператор выбирает возможное действие: вставить новую запись; удалить существующую запись; изменить существующую запись.

Рис. 6.33. Use Case «Найти»