Презентация на тему "Визуальное моделирование при анализе и проектировании. Основы Unified Modeling Language (UML)"

Содержание

• 
  Слайд 1
  

  Технологии программирования. Курс на базе Microsoft Solutions Framework

  Лекции 3-4.Визуальное моделирование при анализе и проектировании. Основы Unified Modeling Language (UML)

• 
  Слайд 2

  Содержание

  Вспоминая предыдущую лекцию Анализ и проектирование. Некоторые частные вопросы Визуальное моделирование. История языка UML Структура языка UML Учебный пример. Постановка задачи Визуальное описание функциональной модели средствами UML Структура системы и ее описание средствами UML Что дальше? Литература

• 
  Слайд 3
  

  Вспоминая предыдущую лекцию Анализ и проектирование. Некоторые частные вопросы Визуальное моделирование. История языка UML Структура языка UML Учебный пример. Постановка задачи Визуальное описание функциональной модели средствами UML Структура системы и ее описание средствами UML Что дальше? Литература

• 
  Слайд 4

  Вспоминая предыдущую лекцию

  Программная инженерия, основные понятия Инженеры и программные инженеры Программная инженерия как инженерная дисциплина Область действия программной инженерии Цели программных инженеров Программные инженеры и научная среда Процесс создания ПО Понятие процесса. Основные фазы. Модель процесса. Каскадная и эволюционная модель. Итерационный подход. Модель пошаговой разработки и спиральная модель.

• 
  Слайд 5

  Содержание

  Вспоминая предыдущую лекцию Анализ и проектирование. Некоторые частные вопросы Визуальное моделирование. История языка UML Структура языка UML Учебный пример. Постановка задачи Визуальное описание функциональной модели средствами UML Структура системы и ее описание средствами UML Что дальше? Литература

• 
  Слайд 6

  Решение задач с использованием ВТ

  Как решают задачу с использованием вычислительной техники? Версии зала...

• 
  Слайд 7

  Типовая схема решения задач с использованием ВТ

  Постановка задачи Анализ Модель Метод Проектирование Реализация Отладка и тестирование Внедрение Сопровождение Модификация АНАЛИЗ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОГРАММИРОВАНИЕ

• 
  Слайд 8

  Анализ – Проектирование - Программирование

  3-я часть и элементы 2-ой части этой цепочки изучаются в курсе «Методы программирования». 1-я и 2-я части составляют объект изучения отдельного курса «Анализ и проектирование». В настоящий момент в анализе и проектировании преобладает объектный подход (изучен в 1-2 семестрах). Вспомним суть объектного подхода.

• 
  Слайд 9

  Анализ предметной области.Декомпозиция

  2 вида разбиения предметной области на составляющие: Алгоритмическая декомпозиция Основные элементы – алгоритмы. Объектная декомпозиция Основные элементы – виды абстракций (классы) и представители этих классов (объекты)

• 
  Слайд 10

  Алгоритмическая декомпозиция

  ЗАДАЧА Алгоритм1 Алгоритм2 Алгоритм3 Алгоритм4 Алгоритм5

• 
  Слайд 11

  Объектная декомпозиция

  ЗАДАЧА

• 
  Слайд 12

  Объектный подход

  OOA (object oriented analysis) объектно-ориентированный анализ OOD (object oriented design) объектно-ориентированное проектирование OOP (object oriented programming) объектно-ориентированное программирование

• 
  Слайд 13

  Принципы объектного подхода

  Абстрагирование. выделяем главное, выявляем виды абстракций Инкапсуляция. скрываем детали реализации Иерархия. иерархия помогает разбить задачу на уровни и постепенно ее решать Агрегация и наследование. абстракции можно создавать на основе имеющихся Полиморфизм. полиморфизм позволяет иметь естественные имена и выполнять действия, релевантные ситуации, разбираясь на этапе работы программы

• 
  Слайд 14

  Пример: ООП и структуры хранения.Стек. Постановка задачи

  Задача. Выполнить проектирование и реализацию структуры хранения стека. Примечание. Не учитывать необходимость перераспределения памяти. Считать, что элементы целого типа.

• 
  Слайд 15

  Пример: ООП и структуры хранения.Стек. Анализи проектирование

  Данные: MemSize – максимальное количество элементов. DataCount– количество элементов в стеке. pMem – указатель на память для хранения значений. Операции: IsFull – проверка на полноту. IsEmpty – проверка на пустоту. Get – взять элемент с вершины. Put – положить элемент в стек. DataCount pMem MemSize

• 
  Слайд 16
  
• 
  Слайд 17

  Повторное использование...

  Повторное использование – применение уже существующих наработок в разрабатываемом ПО. Повторное использование – важный элемент проектирования. Необходимо проектировать новые элементы системы с тем, чтобы их в последствии можно было использовать. Необходимо при проектировании системы рассматривать возможность использования того, что уже есть и работает.

• 
  Слайд 18

  Повторное использование. Достоинства

  Девиз:не надо изобретать велосипед, если он уже изобретен. Достоинства повторного использования (по Соммервилю): Повышение надежности. Уменьшение проектных рисков. Эффективное использование специалистов. Соблюдение стандартов (пример: UI). Ускорение разработки.

• 
  Слайд 19

  Повторное использование. Виды

  Повторное использование достигается за счет следующих приемов: Компонентная разработка. Часть компонентов уже разработаны ранее, имеют четко описанный интерфейс. Они используются в качестве «кирпичиков» в новой системе. Использование паттернов (шаблонов) проектирования. Применяются известные подходы к решению некоторых встречавшихся ранее проблем. Использование стандартных прикладных (MKL, MFC…) и системных (API) библиотек.

• 
  Слайд 20

  Содержание

  Вспоминая предыдущую лекцию Анализ и проектирование. Некоторые частные вопросы Визуальное моделирование. История языка UML Структура языка UML Учебный пример. Постановка задачи Визуальное описание функциональной модели средствами UML Структура системы и ее описание средствами UML Что дальше? Литература

• 
  Слайд 21

  Вместо введения

  При изучении материалов по визуальному моделированию и языку UML в качестве основного источника рекомендуется классическая книга Г. Буч, Дж. Рамбо, А. Джекобсон.UML. Руководство пользователя. – ДМК-Пресс, Питер, 2004.

• 
  Слайд 22

  Модель

  Проблема в разработке ПО: Проекты не укладываются в сроки, бюджет, не удовлетворяют требованиям. Как бороться? На помощь приходитмоделирование. Модель – упрощенное представление объектов и явлений реального мира.

• 
  Слайд 23

  Смысл моделирования

  Модель строят для того, чтобы лучше понять исследуемую систему. Задачи моделирования [3]: Визуализация системы в ее некотором состоянии. Определение структуры и поведения системы. Получение шаблона для создания системы. Документирование принятых решений.

• 
  Слайд 24

  Принципы моделирования [3]

  Выбор модели оказывает определяющее влияние на подход к решению проблемы и на то, как будет выглядеть это решение. Каждая модель может быть воплощена с разной степенью абстракции. Лучшие модели – те, что ближе к реальности. Наилучший подход при разработке сложной системы – использовать несколько почти независимых моделей.

• 
  Слайд 25

  Моделирование и объектный подход

  Объектный подход – один из ключевых подходов к моделированию. В результате OOA & OOD мы получаем «хороший» проект программной системы, прозрачный, удовлетворяющий требованиям, удобный для тестирования и отладки, коллективной разработки, развиваемый, допускающий повторное использование компонентов. Вопрос:все так безоблачно?

• 
  Слайд 26

  Большие системы

  Вопрос:все так безоблачно? Ответ: нет. В больших системах проект слишком велик для восприятия одним человеком.

• 
  Слайд 27

  Идея визуального моделирования

  Путь к решению проблемы: ВИЗУАЛЬНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ В чем смысл? Визуализация упрощает понимание проекта в целом. Визуализация помогает согласовать терминологию и убедиться, что все одинаково понимают термины. Визуализация делает обсуждение конструктивным и понятным.

• 
  Слайд 28

  UML как воплощение идеи визуального моделирования

  Для визуального моделирования нужна специальная нотация или язык. UML(unified modeling language)–это язык для визуализации, специфицирования, конструирования, документирования элементов программных систем [3]. UML – язык общего назначения, предназначенный для объектного моделирования.

• 
  Слайд 29

  История UML. Этапы большого пути…*

  1994:Grady Booch & James Rumbaugh (Rational Software) объединили методы Booch(проектирование) и OMT (анализ) ->Unified method 1995: присоединился Ivar Jacobson (OOSE метод) Источник:www.wikipedia.org; http://www-306.ibm.com/software/rational/bios; http://www.ivarjacobson.com James Rumbaugh Grady Booch Ivar Jacobson "Three amigos"

• 
  Слайд 30
  

  1996 – Идея о Unified Modeling Language (three amigos) 1996 – UML Partners консорциум под руководством three amigos Июнь, Октябрь 1996 – UML 0.9 & UML 0.91 Январь 1997 – спецификации UML 1.0 предложены OMG (Object Management Group) Август 1997 – спецификации UML 1.1 предложены OMG Ноябрь 1997 – UML 1.2 результат адаптации OMG Июнь 1999 – UML 1.3 Сентябрь 2001 – UML 1.4 Март 2003 – UML 1.5 Источник:www.wikipedia.org; http://www-306.ibm.com/software/rational/bios; http://www.ivarjacobson.com

• 
  Слайд 31

  История UML. Этапы большого пути*

  Принятый стандарт: ISO/IEC 19501:2005 Information technology – Open Distributed Processing – Unified Modeling Language (UML) Version 1.4.2 Октябрь 2004 – UML 2.0. Источник:www.wikipedia.org; http://www-306.ibm.com/software/rational/bios; http://www.ivarjacobson.com Взято с сайта www.uml.org

• 
  Слайд 32

  Содержание

  Вспоминая предыдущую лекцию Анализ и проектирование. Некоторые частные вопросы Визуальное моделирование. История языка UML Структура языка UML Учебный пример. Постановка задачи Визуальное описание функциональной модели средствами UML Структура системы и ее описание средствами UML Что дальше? Литература

• 
  Слайд 33

  Модели UML

  UML позволяет описывать систему следующими моделями: Модель функционирования Как описывается функциональность системы с точки зрения пользователя. Объектная модель Как выглядит проект системы с точки зрения объектного подхода. Динамическая модель Как взаимодействуют друг с другом компоненты системы в динамике, с течением времени. Какие процессы происходят в системе.

• 
  Слайд 34

  Диаграммы UML

  ДиаграммыUML предназначены для визуального отображения моделей и их компонентов. UML 2.0 – 13типов диаграмм. Структурные диаграммы (6) Диаграммы поведения (3) Диаграммы взаимодействия (4)

• 
  Слайд 35

  Структурные диаграммы

  Диаграмма классов Показывает классы, их атрибуты и связи между классами. Диаграмма компонентов Показывает компоненты и связи между ними Структурная диаграмма Показывает внутреннюю структуру классов и связи с внешним миром Диаграмма развертывания Показывает, как ПО размещается на аппаратуре (серверах, рабочих станциях...) Диаграмма объектов Показывает структуру системы в конкретный момент времени, объекты, их атрибуты... Диаграмма пакетов Показывает, как система раскладывается на крупные составные части и связи между этими частями

• 
  Слайд 36

  Диаграммы поведения

  Диаграмма действия Показывает потоки информации в системе. Диаграмма состояния Представляет собой конечный автомат, показывающий функционирование системы. Диаграмма вариантов использования Показывает работу системы с точки зрения пользователей.

• 
  Слайд 37

  Диаграммы взаимодействия

  Диаграмма кооперации Показывает структурную организацию участвующих во взаимодействии объектов Диаграмма взаимодействия (новация UML 2.0) Диаграмма последовательности Показывает временную упорядоченность событий Временная диаграмма Диаграмма связана с временными рамками

• 
  Слайд 38

  Понятия UML

  Для описания структуры: Актер, Атрибут, Класс, Компонент, Интерфейс, Объект, Пакет. Для описания поведения: Действие, Событие, Сообщение, Метод, Операция, Состояние, Вариант использования. Для описания связей: Агрегация, Ассоциация, Композиция, Зависимость, Наследование. Некоторые другие понятия: Стереотип, Кратность, Роль.

• 
  Слайд 39

  Содержание

  Вспоминая предыдущую лекцию Анализ и проектирование. Некоторые частные вопросы Визуальное моделирование. История языка UML Структура языка UML Учебный пример. Постановка задачи Визуальное описание функциональной модели средствами UML Структура системы и ее описание средствами UML Что дальше? Литература

• 
  Слайд 40

  Система бронирования билетов для авиакомпании

  SRS – Seat reservation system. Авиакомпания «GlobalAvia». SRS должна содержать 2 части: Занесение информации. Работа с клиентами. Дополнительная информация: Рейсы спланированы так, что до пункта назначения можно долететь с пересадками. Система должна помогать покупать билеты в зависимости от пожеланий пользователя.

• 
  Слайд 41

  Содержание

  Вспоминая предыдущую лекцию Анализ и проектирование. Некоторые частные вопросы Визуальное моделирование. История языка UML Структура языка UML Учебный пример. Постановка задачи Визуальное описание функциональной модели средствами UML Структура системы и ее описание средствами UML Что дальше? Литература

• 
  Слайд 42

  Как функционирует программная система?

  Программная система не функционирует сама по себе. Программная система функционирует под воздействием актеров – пользователей, машини других программ. Актер ожидает, что система ведет себя строго определенным образом. Актер оказывает воздействие – система выдает ожидаемый результат. Модель того, как воздействие приводит к результату – Вариант использования.

• 
  Слайд 43

  Актеры и Варианты использования в UML

  Актер в UML – человек, машина или программа, воздействует на систему, является внешним по отношению к ней. Вариант использования в UML – описание последовательности действий – (часто с вариантами – сценариями).

• 
  Слайд 44

  Связь актеров и вариантов использования

  Актеры и варианты использования общаются посредством посылки сообщений. Сообщения могут идти в обе стороны. Стрелка показывает инициатора общения (актер на рисунке) и может быть опущена.

• 
  Слайд 45

  Актеры и Варианты использования в SRS

  Актеры: Пользователь. Администратор. Варианты использования: Забронировать билет. Подобрать рейс. Работать с данными. Управлять рейсами. Работать с БД аэропорта.

• 
  Слайд 46

  SRS – Диаграмма вариантов использования

• 
  Слайд 47

  Некоторые соображения... [3]

  При таком моделировании обращают внимание на поведение системы, а не на ее реализацию. Хорошая модель описывает основное поведение системы, не являясь слишком подробным. Подобная модель позволяет проверить, удовлетворит ли система требования заказчика.

• 
  Слайд 48

  Некоторые соображения [3]

  Система средних размеров может быть описана большим количеством вариантов использования. Варианты использования могут описываться разными сценариями.

• 
  Слайд 49

  Сценарии варианта использования

  Для описания сценариев Варианта использования используется Диаграмма действия. Диаграмма действия это блок-схема, которая отображает динамику в поведении системы. Может использоваться не только для описания сценариев Варианта использования.

• 
  Слайд 50

  Диаграммы действия в SRS

• 
  Слайд 51

  Содержание

  Вспоминая предыдущую лекцию Анализ и проектирование. Некоторые частные вопросы Визуальное моделирование. История языка UML Структура языка UML Учебный пример. Постановка задачи Визуальное описание функциональной модели средствами UML Структура системы и ее описание средствами UML Что дальше? Литература

• 
  Слайд 52

  Классы в UML

  Абстрактный класс Класс Имя класса Поля Методы + public # protected - private

• 
  Слайд 53

  Шаблоны классов в UML

• 
  Слайд 54

  Объекты в UML

  Объект Именованный объект

• 
  Слайд 55

  Интерфейсы [3]

  Интерфейс определяет границу между спецификацией того, что делает абстракция, и реализацией того, как она это делает [3]. Интерфейс– это набор операций, используемых для специфицирования услуг, предоставляемых классом или компонентом [3]. Смысл использования: отделить детали реализации от функциональности. «Внешние» методы выносятся в Интерфейс.

• 
  Слайд 56

  Интерфейсы в UML

  IDataAccess

• 
  Слайд 57

  Пакеты в UML

  Пакет – структурная единица для группировки элементов модели, в частности, классов. Пакет – это способ организации элементов модели в более крупные блоки, которыми впоследствии позволяется манипулировать как единым целым [3]. Хорошо спроектированный пакет группирует семантически близкие элементы, которые имеют тенденцию изменяться совместно [3].

• 
  Слайд 58

  Подсистемы

  На этапе проектирования системы классы и пакеты могут объединяться в подсистемы. Подсистема – структурная единица. Каждая подсистема имеют свою область ответственности и реализует некоторую функциональность. Подсистема реализует Интерфейс, который описывает ее поведение. Примеры: подсистема бронирования билетов; подсистема доступа к данным...

• 
  Слайд 59

  Подсистемы в UML

  IAirport Подсистема реализует интерфейс

• 
  Слайд 60

  Компоненты

  Компонент– физическая заменяемая часть системы, совместимая с одним набором интерфейсов и обеспечивающая реализацию какого-либо другого [3]. Компонент может разрабатываться и тестироваться независимо от системы. Виды компонентов: Исходные файлы (.cpp, .h, .java…). Бинарные файлы (.dll, .ocx…). Исполняемые файлы (.exe).

• 
  Слайд 61

  Компоненты в UML

  По смыслу компонент – реализация подсистемы. На этапе проектирования – подсистемы. На этапе реализации – компоненты. IAirport

• 
  Слайд 62

  Комментарии (заметки) в UML

• 
  Слайд 63

  Отношения между элементами модели в UML

  Отношения: Зависимость; Ассоциация; Обобщение (наследование); Реализация (для Интерфейса). Отношения показывают наличие связей между элементами модели и семантику этих связей.

• 
  Слайд 64

  Зависимость в UML

  Зависимость – связь между сущностями (классами, объектами). Зависимость показывает, что изменения в одной сущности могут повлиять на другую сущность. TFirstзависит от TSecond Зависимость – не структурная связь. Возникает через локальную, глобальную переменные или параметр метода.

• 
  Слайд 65

  Ассоциация в UML

  Ассоциация – связь между сущностями (классами, объектами). Ассоциация показывает наличие структурной связи между экземплярами (объектами). Связь через поле класса. Направление может быть не указано (двусторонняя связь). TFirstсодержит поле, связанное с TSecond TFirstсодержит поле, связанное с TFirst

• 
  Слайд 66

  Направление и навигация

  Заметим, что наличие направления связано с понятием Навигация. Навигация означает, что в направлении стрелки один объект «видит» другой, в то время как обратное не выполняется. TFirstвидит TSecond

• 
  Слайд 67

  Кратности в UML

  Кратность – способ конкретизации характера отношения. Показывает тип отношения 1:1, 1:M, N:1, N:M. 1 M Каждому контейнеру соответствует M элементов. Каждому элементу соответствует 1 контейнер.

• 
  Слайд 68

  Таблица кратностей в UML

• 
  Слайд 69

  Частные случаи ассоциаций:агрегация и композиция

  Агрегация предполагает, что 0 или более объектов одного типа включены в 1 или более объектов другого типа. Композиция – вариант агрегации, в котором каждый объект второго типа может быть включен ровно в 1 объект первого типа. 0..* 0..* 1 1..* Композиция Агрегация

• 
  Слайд 70

  Обобщение (наследование)

  Предок Потомки

• 
  Слайд 71

  Что дальше?

  Следующая тема: Microsoft Solutions Framework

• 
  Слайд 72

  Литература к лекции

  И. Соммервиль. Инженерия программного обеспечения, 6 изд. – И.д. "Вильямс", 2002. Г. Буч. Объектно-ориентированный анализ и проектирование с примерами приложений на C++. Второеиздание. – Бином, 1998. Г. Буч, Дж. Рамбо, А. Джекобсон.UML. Руководство пользователя. – ДМК-Пресс, Питер, 2004. G. Booch, J. Rumbaugh, I. Jacobson. The Unified Modeling Language Reference Manual – Second Edition, Addison-Wesley, 2004. www.uml.org www.wikipedia.org