Финаев В.И. Аналитические и имитационные модели

Подождите немного. Документ загружается.

241

- коммуникация (communicatas) показывает участие

действующего лица в варианте использования, соединяя

символ действующего лица с символом варианта

использования сплошной линией;

- расширение (extends) - линия со стереотипом «extends»,

с незаполненной стрелкой на конце, соединяет базовый

вариант использования с расширяющим его вариантом

использования. Конец с незаполненной стрелкой указывает

на вариант использования, являющийся расширением

базового варианта. Такой

тип связи используется, если

один вариант использования подобен другому, но несет

дополнительную нагрузку. Удобно использовать такой тип

связи при описании обработки аварийных ситуаций,

возникающих в системе, чтобы не перегружать основной

вариант использования, описывающий нормальное

поведение системы, излишней логикой (см. рис. 9.4);

- использование (uses) - линия с надписью «uses», с

незаполненной стрелкой на конце, соединяет

один вариант

использования с другим вариантом, который он

использует. Такой тип связи применяется в тех случаях,

когда имеется какой-либо фрагмент поведения системы,

который повторяется более чем в одном варианте

использования, и не хочется копировать его в каждом из

этих вариантов. В этом случае данный фрагмент

оформляется как отдельный вариант использования

, и к

нему проводятся соответствующие связи от других

вариантов (см. рис. 9.4).

На рис. 9.4 поясняется, чем отличается вариант

использования испытателя от варианта использования

ученика.

Предполагается, что первоначально по новой трассе

проезжает испытатель и подбирает параметры так, чтобы

при определенном навыке управления по ней можно было

проехать, не ударясь «головой» о потолок,

и не испытывая

242

чрезмерной тряски, а затем фиксирует их. Так появляется

новая трасса для ученика.

extends

uses

Поездка

ученика

Выбор

машины

Выбор

трассы

Поездка

испытателя

Поездка

ученика

uses

Выбор

машины

Выбор

трассы

Выбор

параметров

трассы

Рис. 9.4

9.4. Диаграммы классов

Диаграммы классов (class diagrams) показывают

статическую структуру системы. Диаграммы классов

содержат набор статических элементов, как, например,

классы, типы и их связи, объединенные в граф. Среди

связей особо выделяют ассоциации и подтипы. На

диаграммах классов также изображаются атрибуты

классов, операции классов и ограничения, которые

243

накладываются на связи между объектами. Диаграммы

классов могут быть логически объединены в пакеты.

Класс (class) - это сущность, описывающая множество

объектов со сходной структурой, поведением и связями с

другими объектами. На диаграммах класс изображается в

виде прямоугольника со сплошной границей, разделенного

горизонтальными линиями на З секции, как показано на

рис. .9.5.

Машина

Масса: Real

Жесткость: Real

Сила инерции: Real

Движение ()

Рис. 9.5

Верхняя секция (секция имени) содержит имя класса и

другие общие свойства (в частности, тип класса). В средней

секции содержится список атрибутов, а в нижней - список

операций. Атрибуты хранят инкапсулированные данные

класса, а операции описывают поведение объектов класса.

Любая из последних двух секций - атрибутов и операций

- может не изображаться. Для отсутствующей

секции не

нужно рисовать разделительную линию и как-либо

указывать на наличие или отсутствие элементов в ней.

Классы могут объединяться в более крупные

компоненты, называемые пакетами. Область видимости

класса - это пакет, в котором он описан. По умолчанию

считается, что указываемый класс определен в текущем

пакете. Если необходимо сослаться на класс из

другого

пакета, это указывается явно:

244

<имя пакета>: :<имя класса>.

Так как иерархия пакетов может иметь глубину

вложенности большую, чем единица, то путь к классу

может содержать более чем одну ссылку, при этом путь

начинается от корня иерархии пакетов:

<имя пакета1>::<имя пакета2>::...::<имя

пакетаN>::<имя класса>

В секции имени класса могут находиться (по порядку

сверху вниз):

- тип класса (и/или значок типа в правом верхнем углу) -

необязательное поле, опускается, если речь идет о

неспецифицированном классе;

- имя класса (если класс абстрактный, то курсивом);

- дополнительные свойства - имя автора и т.п.

(необязательное поле).

Средняя и нижняя

секции прямоугольника класса

содержат списки его атрибутов и операций.

Атрибут (attribute) UML - это элемент данных класса,

т.е. элемент данных, который содержится в объекте,

принадлежащем описываемому классу.

У атрибута должен быть

тип (type exptession), который

может представлять собой простой тип или быть сложным:

Array, Real, Vektor, Matrix.

Описание типа зависит от того, какой язык

программирования используется разработчиками. Атрибуг

изображается в виде текстовой строки, отражающей

различные его свойства:

<признак видимости><имя>::<тип>=<значение по

умолчанию>{свойства}.

Могут быть следующие свойства:

а) признак видимости имеет С++-семантику видимости

членов класса:

245

- общий атрибут (public) (помечается символом +)

означает, что любая сущность, имеющая доступ к объекту

определяемого класса, имеет доступ и к этому атрибугу;

- защищенный атрибут (protected) (обозначается

символом #) доступен только для методов класса и его

потомков;

- приватный атрибут (private) (обозначается символом -)

доступен только методам класса;

- признак области видимости может изображаться

ключевым словом «public», «protected» или «private»

или

может быть спущен, что означает, что область видимости

не показывается (а не то, что она не определена или

«public» по умолчанию);

б) имя - это идентификатор, представляющий имя

атрибута;

в) тип - зависящее от языка реализации описание типа

атрибута;

г) значение по умолчанию - зависящее от языка

реализации выражение, задающее начальное значение для

атрибута вновь созданного объекта;

д) свойства - строка дополнительных свойств элемента

(необязательная часть). Если свойства не указываются,

скобки { } опускаются. Примером свойства может служить

имя автора: {Author = Smith}.

По умолчанию атрибут является изменяемым. Указав в

его свойствах пометку {frozen}

, можно объявить атрибут

неизменяемым. Для атрибута можно указывать его

множественность. Если она не обозначена, то

предполагается, что атрибут может хранить ровно одно

значение. Множественность может быть определена в

квадратных скобках сразу после имени атрибута:

cords[3]: integer.

В программных классах операции и методы трактуются

как программные процедуры, время выполнения которых

246

будет уточняться в диаграммах состояний и деятельностей.

С точки зрения моделирования, длительность

(непрерывные и дискретные процессы) тех или иных

операций чрезвычайно важна на самом раннем этапе. Если

длительностью некоторой операции можно пренебречь, то

модель может существенно упроститься.

Операция (operation) - это сущность, определяющая

некое действие, которое может быть выполнено

представителем класса. У

операции есть имя и список

аргументов. Операция изображается текстовой строкой,

имеющей следующую грамматику:

<признак видимости><имя>(список параметров):<тип

выражения, возвращающего значения> {свойства},

где: признак видимости, имя и свойства имеют тот же

смысл, что и для атрибута;

список параметров - список

формальных параметров, разделенных запятыми;

тип

выражения, возвращающего значения

- зависящее от

языка реализации описание типа значения, возвращаемого

функцией. Если оно не указано, то предполагается, что

функция не возвращает значения (void для С/С++).

Каждый элемент списка параметров имеет следующий

вид:

<имя>: <тип>=<значение по умолчанию>,

где:

имя - имя параметра; тип - зависящее от языка

реализации описание типа параметра;

значение по

умолчанию

- значение параметра по умолчанию.

Все операции, определенные в классе, можно разделить

на две группы: операции класса и операции представителя.

Операции класса присущи не объектам класса, а самому

классу. Отсюда, в частности, следует, что операции класса

не имеют доступа к атрибутам. Типичный пример операции

класса функция создания нового объекта (представителя)

класса.

Операции класса вьщеляются подчеркиванием:

new {Машина} [масса=100, жесткость=10];

247

Операция, не изменяющая состояние системы,

помечается следующим образом: в список свойств

операции помещается свойство {guery}.

Элементы списков атрибутов и операций можно

группировать по некоторым признакам. В этом случае

перед группой элементов ставится заключенная в кавычки

строка, определяющая свойство, причем это свойство

распространяется на все нижестоящие элементы до нового

свойства. Эта возможность

хорошо иллюстрируется

следующим примером:

“параметры масины”

жесткость подвески

масса машины

…

У каждой секции прямоугольника класса может быть

имя. Так как секция «имя класса» обязательна, то ее имя не

указывается, как показано на рис. 9.6.

Машина

«атрибуты»

Масса: Real

Жесткость: Real

Сила инерции: Real

«поведение»

Движение ( )

Рис. 9.6

Одним из самых важных понятий объектно-

ориентированного программирования является понятие

объекта (objekt). Объекты могут исполнять определенные

роли. Роль определяет отношение между классом и его

экземплярами, вьделяя определенное их подмножество. На

диаграмме объект представляется как прямоугольник с

двумя секциями (см. рис. 9.7). Верхняя секция содержит в

248

себе имя объекта и его класса, подчеркнутое сплошной

линией и имеющего синтаксис:

<имя объекта>:<имя класса>

машина:Грузовик_1

Жесткость = 100

Масса = 200

машина:Грузовик_1

машина:

Грузовик_1

Рис. 9.7

Имя класса, при необходимости, может содержать в себе

полный путь к данному классу. Имена пакетов должны

следовать перед именем класса и разделяться парами

двоеточий. Например:

вертикальная координата : : Подвеска : : Машина

Имя объекта может быть опущено. В этом случае в

первой секции пишется двоеточие и имя класса. Имя класса

данного объекта также может быть опущено вместе с

двоеточием.

Вторая секция содержит в себе список имен атрибугов с

их типами и значениями. Каждая строка из списка имеет

следующий синтаксис:

<имя атрибута>: <тип>=<значение>

Указание типа атрибута и его значения не является

обязательным. Некоторые из атрибутов, не

представляющие интереса, также могут быть опущены.

Объект может принимать некоторые состояния. Чтобы

обозначить это, рядом с именем объекта в квадратных

скобках указывается список его состояний, содержащий

249

состояния объекта, в которых он может находиться в

течение жизненного цикла. Состояния объекта

формируются на этапе анализа проектируемой системы,

т.е. вьщеляются некоторые основные фазы, в которых

может находиться объект, далее при проектировании

системы эти состояния можно корректировать.

Составной объект (composite objekt) - экземпляр

составного класса, т.е. класса, имеющего отношение

композиции с

другими классами. Cоставной объект состоит

из других, возможно, также составных объектов и

представляется на диаграмме так же, как и простой объект.

Имя объекта располагается в верхней секции

прямоугольника, а в нижней секции вместо атрибугов

объекта располагаются части составного объекта (см.

рис. 9.8).

Новый полигон : Полигон

«тряска» «удар»

Трасса1:Дорога

Грузовик:Автомобиль

Рис. 9.8

Содержание составного объекта может быть опущено и

сообщения, предназначенные для внугренних

составляющих объекта, могуг обращаться непосредственно

к самому объекту. Внутренние сообщения, которыми

обмениваются составляющие объекта, также могут быть

опущены. Сообщения обычно показываются на одной

диаграмме вместе с составляющими объекта.

250

Активный объект (active objekt) имеет возможность

инициировать действие. Пассивный объект может

содержать в себе данные, но не может инициировать

действия. Однако пассивный объект может посылать

сообщения в процессе обработки запроса, который он

получил. Активный объект - это объект, имеющий поток

управления. Он представляется на диаграмме как обычный

объект, обведенный толстой сплошной линией. Часто

он

представляется как композиция из вложенных частей, как

это показано на рис. 9.8.

9.5. Типы связей между классами

Чтобы на диаграмме показать взаимодействие классов,

между ними необходимо обозначить связь. Возможны

связи следующих типов: ассоциации, зависимости,

агрегации и сообщения.

Ассоциация (association) определяет логическую связь

между классами. В UML одна ассоциация может

специфицировать связь между двумя и несколькими

классами. Ассоциации первого типа называются

бинарными, а второго типа -

N-арными.

Бинарная ассоциация (binary association) характеризует

логическую связь между двумя классами. Возможна также

связь класса с самим собой, которая называется

рефлексивной ассоциацией. Изображается ассоциация в

виде сплошной линии, соединяющей символы классов.

Каждая ассоциация, как и любая связь, обладает

направлением или в терминах UML - ролью (association

role). Ролей может быть две, чтобы иметь возможность

подчеркнуть возможные

различия во «взаимоотношениях»

между классами, например у «Начальника» могут быть