Кузнецова Л.В. Построение КИС в среде PowerDesigner с использованием языка UML
Подождите немного. Документ загружается.
рис.3.11.
Чтобы повторно использовать шаги одного прецедента в другом, применяется
включение. В нашем примере тоже можно использовать включение. Рассмотрим use-case
Заправка автомата и Сбор денег. Они оба начинаются с разблокирования и открытия
автомата и заканчиваются закрытием и блокировкой. Прецедент Проникновение внутрь
включает первые два шага, а Выход наружу - два остальных. Прецеденты Заправка
автомата и Сбор денег включают в себя прецеденты Проникновение внутрь и Выход
наружу. Графически включение обозначается в виде соединительной пунктирной линии
со стрелкой, указывающей на тот класс, от которого зависит другой (в PowerDesigner
используется инструмент Dependency). В свойствах данного объекта необходимо в поле
Stereotype указать слово <<включает>>. Модель прецедентов с включением должна
выглядеть следующим образом:
рис.3.12.
Можно расширить исходный (базовый) прецедент за счет добавления новых шагов.
Данный тип взаимоотношений называется расширением. Расширение может
происходить только на заданных точках последовательности шагов базового прецедента.
Такие места называются точками расширения. Подобно включению, расширение
отображается линией зависимости (пунктир со стрелкой) со стереотипом
1
<<расширяет>>
(инструмент Dependency). Расширим прецедент "Заправка автомата": в отличие от
равномерного пополнения запасов всех сортов сиропа, этот прецедент позволяет
пополнять автомат с учетом спроса. Диаграмма выглядит следующим образом:
рис.3.13.
Задание для самостоятельной работы
Создайте модель прецедентов, которая описывала бы работу библиотеки, причем поиск
книг осуществляется без помощи компьютера.
Проведите реинжиниринг данного процесса. Добавьте БД, в которой библиотекарь
сможет искать нужную книгу, смотреть, где она лежит. Помимо БД книг, добавьте БД
студентов, где будет храниться информация о каждом студенте и о книгах, которые он
взял и должен отдать. Новая книга, добавляется к списку уже имеющихся у студента книг
не вручную, а с помощью считывания штрих кода с книги.
1
Стереотип – позволяет создавать новые элементы UML на базе существующих. Имя
стереотипа представляется в двух парах угловых скобок. Само имя стереотипа называется
ключевым словом. Концепция стереотипа полезна при использовании
автоматизированных средств моделирования. Такие средства позволяют создать
«словарь» элементов, используемых в модели, - классов, прецедентов, компонентов и т.д.
Словарь позволяет работать только с существующими элементами UML. А также со
стереотипами, созданными на базе этих элементов. Словарь помогает управлять моделью
и обеспечивает повторное использование элементов.
В UML предусмотрен расширенный набор готовых стереотипов.
Лабораторная работа №3. Диаграммы состояний (StateChart
diagram)
Общее описание
Рассмотрим новую категорию элементов, которая позволяет описать поведение системы и
показать, как части модели UML изменяются во времени. К одной из таких категорий
относятся элементы диаграммы состояний.
Изменение в системе можно охарактеризовать так: объекты изменяют свое состояние в
ответ на происходящие события и с течением времени. Например, при щелчке на кнопке
пульта дистанционного управления, телевизор изменяет свое состояние и показывает
передачи другого канала и т.д.
Поэтому Диаграмма состояний UML, охватывая приведенный выше тип изменения,
представляет состояния объекта и переходы между ними, а также показывает начальное и
конечное состояние объекта.
Данная диаграмма значительно отличается от диаграммы классов, диаграммы объектов
или диаграммы прецедентов. Диаграмма состояний показывает состояния одного объекта.
Представление диаграммы состояний.
Состояние изображается прямоугольником со скругленными углами, переход – сплошной
линией со стрелкой. Закрашенный круг соответствует начальной точке
последовательности состояний, а обведенный круг («глазок») представляет конечную
точку.
рис.3.14.
Причем, прямоугольник разделен на две части. Верхняя содержит имя состояния (которое
нужно присвоить независимо от того, будут ли присутствовать другие элементы
обозначения), а нижняя предназначена для размещения видов деятельности.
Также необходимо уточнить, что переход зачастую происходит в ответ на
переключающее событие и может вызывать выполнение некоторых действий.
Например, можно указать событие, которое привело к переходу (переключающее
событие) и выполняемые вычисления (действия), которые приводят к изменению
состояния.
Иногда событие вызывает переход баз всякого действия, иногда же переход происходит
из-за того, что в текущем состоянии выполнены все действия (не из-за события). Такой
тип перехода называется безусловным переходом.
Необходимость создания диаграммы состояний
На диаграмме состояний отображаются все переходы между состояниями одного объекта
системы. Если информация слишком детализирована, то диаграмма вскоре слишком
усложнится (и это необходимо).
Диаграммы состояния используются аналитиками, проектировщиками и разработчиками
для исследования поведения объектов в системе. Диаграмма классов и диаграмма
объектов отображают только статическое состояние системы. На них представлены
иерархии и ассоциации, и из них можно узнать о возможном перечне действий системы,
но ничего нельзя узнать о деталях динамического поведения.
Однако разработчики должны понимать поведение объектов, поскольку их задачей
является реализация этого поведения в программном обеспечении. Просто разработать
объект недостаточно: специалисты должны добиваться того, чтобы объект выполнял свои
функции. Диаграммы состояний дают полную информацию о желаемом поведении. Ясное
представление о поведении объекта повышает вероятность того, что группа
разработчиков создаст систему, удовлетворяющую выдвинутым требованиям.
Построение в PowerDesigner
Рассмотрим построение диаграммы состояний в PowerDesigner на примере графического
пользовательского интерфейса (GUI) компьютера.
Предположим, что упрощенный интерфейс может находиться в одном из трех состояний:
Инициализация
Работа
Завершение работы
Причем, при включении компьютера происходит загрузка. Поэтому включение
компьютера является переключающим событием, которое приводит к переходу
интерфейса в состояние Инициализация, а загрузка – действие, происходящее во время
перехода. Результатом выполнения действия в состоянии Инициализации является
выработка переключающего события, которое вызывает переход в состояние Работа. При
щелчке на кнопке завершения работы, осуществляется переход в состояние Завершение
работы, и в конечном итоге компьютер выключается.
Итак, создадим новую диаграмму: нажать правой кнопкой мыши в пустом месте рабочей
области. Выбрать Диаграмма (Diagram) -> Новая Диаграмма (New Diagram) -> Диаграмма
состояний (StateChart Diagram).
Введите название диаграммы (в поле Name): «Диаграмма состояний GUI», а в Code
укажите название диаграммы так, чтобы было понятно разработчикам, когда они будут
реализовывать проект на определенном языке программирования, например, так:
«StateChart_Digram_GUI». Чтобы название в поле Code не было таким же, как и в Name,
отожмите кнопку «равно» справа от поля Code.
Создайте 3 объекта с помощью инструмента State, который расположен на панели
инструментов «Pallete». А также одно начальное (Start) и одно конечное состояние (End).
Теперь, в свойствах переименуйте объекты состояний в соответствии с таблицей:
Объекты состояний Название в поле Name Название в поле Code
State_1 Инициализация Initialization
State_2 Работа Work
State_3 Завершение работы EndOfWork
Далее, необходимо добавить состояния и переходы, для этого: откройте свойства объекта
Инициализация и во вкладке Действия (Actions) с помощью кнопки Add a row ,
добавьте новое действие. В столбце Trigger Event выберите состояние выполнение (do)
2
,
в столбце Name введите название действия Loading
3
. Нажмите кнопку Применить для
сохранения внесенных изменений.
Соедините последовательно все объекты с помощью инструмента Transition и дайте
названия переходам, как показано на рисунке. Для этого зайдите в свойства объекта
Transition и во вкладке Trigger в поле Trigger Event создайте новое действие (кнопка
Create ). В результате должна получится диаграмма, представленная ниже:
рис.3.15.
2
Имя состояния всегда начинается с прописной буквы. Существует три состояния: entry, do, exit.
3
Если действия обозначаются на английском, то лучше выбирать существительные с окончанием «ing».
Переход может происходить в случае специальных условий – так называемых условий
перехода. Рассмотрим и дополним пример, приведенный выше: если на компьютере не
выполняется никаких действий (в течение 15 минут), активизируется экранная заставка,
т.е. пользовательский интерфейс переходит из состояния Работа в состояние отображение
заставки. 15-минутный интервал в данном случае является условием перехода.
Дополним нарисованную выше диаграмму: создадим еще одно состояние с названием
«Отображение заставки» и два перехода.
Переход от состояния «Отображение заставки» к «Работа» назовем «Нажатие клавиши
или перемещение указателя».
Для перехода от состояния Работа к состоянию Отображение заставки зададим условие,
для этого откроем окно со свойствами перехода, перейдем на вкладку «Условие»
(Condition) и в поле Alias введем условие: время истекло. Условие отображается на
диаграмме в квадратных скобках. После сохранения должно получиться следующее:
рис.3.16.
Задание для самостоятельной работы:
Создайте диаграмму состояний, описывающую работу пользовательского интерфейса для
резервирования мест в ресторане. Чтобы пойти в ресторан, клиент резервирует себе стол
на определенную дату и время, используя специальный интерфейс. Клиент входит в
систему, с помощью карты постоянного клиента, если данные неверны, то выход. Если
все нормально, клиент выбирает дату и время, указывает стол, где хотел бы сидеть,
система сохраняет введенные данные, печатает чек клиенту с информацией о
забронированном месте, закрывает сеанс (выход пользователя из системы) и отправляет
информацию управляющему, который дает всем необходимые указания.
Лабораторная работа №4. Диаграммы последовательностей
(Sequence Diagram)
Общее описание
Если необходимо показать взаимодействие объектов друг с другом, то без указания
времени не обойтись. Основная идея в том, что взаимодействие объектов происходит в
заданной последовательности, и для выполнения этой последовательности от начала до
конца требуется время. Такая последовательность задается в процессе разработки
системы, и для ее отображения используется диаграмма последовательности UML.
Представление диаграммы последовательностей.
Диаграмма последовательностей состоит из обычных объектов, представленных в виде
прямоугольников (с подчеркнутыми именами), сообщений, изображенных сплошными
линиями со стрелками, а также вертикальной оси времени, определяющей
последовательность событий.
Объекты располагаются в верхней части диаграммы слева направо. Под каждым объектом
расположена пунктирная вертикальная линия, которая называется линией жизни этого
объекта. Вдоль линии жизни располагаются узкие длинные прямоугольники, которые
называются точками активации. Точка активации представляет выполнение объектом
некоторой операции. Длина прямоугольника соответствует длительности процесса
активации.
Сообщения, передаваемые от одного объекта к другому, на диаграмме изображаются в
виде линий, соединяющих линии жизни этих объектов. Объект может передать сообщение
самому себе. Существует 3 типа сообщений:
Вызов – запрос объекта-отправителя к объекту-получателю на выполнение одной из
его операций. Обычно отправитель ждет завершение выполнения операции. Такой тип
сообщений называется синхронным, т.к. в этом случае, отправитель
«синхронизирует» свои действия с получателем
Если сообщение асинхронное, то отправитель передает управление получателю и не
ожидает ответа для продолжения выполнения своих действий.
Ответ – ответ объекта-получателя сообщения Вызов объекту-отправителю.
Время на диаграмме изменяется вдоль вертикального направления. Начало отсчета
находится вверху, увеличение времени происходит сверху вниз. Чем позже передается
сообщение, тем ближе к нижней части диаграммы последовательностей оно
располагается.
Основной набор обозначений приведен ниже на рисунке:
рис.3.17.
Построение в PowerDesigner
Построение диаграммы последовательностей в PowerDesigner рассмотрим на упрощенном
примере из пункта 3.2.4 (автомат по продаже карт экспресс - оплаты). Предположим, что в
реализации данного процесса участвует 3 объекта: лицевая панель, реестр для сбора денег
и отсек для хранения карт оплаты и его передачи на лицевую панель.
Функции лицевой панели:
Принимать деньги и заказ
Отображать приглашения
Получать сдачу от реестра и выдавать ее покупателю
Выдавать сдачу
Получает карту оплаты из отсека, где она хранится и передавать ее покупателю
Функции реестра:
Получает заказ от покупателя (деньги и тип карты оплаты) от лицевой панели
Считает деньги
Находит сдачу
Функции отсека для хранения карт оплаты:
Проверяет наличие выбранного типа карты оплаты
Выдает карту оплаты
Изобразим данное описание в диаграмме классов:
рис.3.18.
Рассмотрим первый вариант - успешный сценарий:
1. Покупатель помещает деньги в щель на лицевой панели автомата и выбирает сорт
лимонада.
2. Деньги попадают в реестр, который обрабатывает их,
3. Считаем, что в данном варианте выбранный сорт лимонада имеется в наличие и
реестр дает команду отсеку доставить лимонад к лицевой панели.
Создадим диаграмму последовательности и назовем ее «Продажа карт оплаты». С
помощью инструмента Object создадим один объект. В свойствах в полях Name и Code
уберем названия объекта, но в поле Class с помощью кнопки Create необходимо создать
новый класс и в открывшемся окне со свойствами класс в поля Name и Code ввести слово
Клиент. Таким образом создается анонимный объект. Далее в окне просмотра найти папку
«Classes», раскрыть ее, выделить класс Лицевая панель левой кнопкой мыши и удерживая
ее нажатой перенести этот класс из окна просмотра в рабочую область. Аналогично
поступить с классами Реестр и Отсек. Таким образом, нам не придется создавать заново
объекты. Вот результат:
рис.3.19.
Добавить асинхронные сообщения между объектами можно с помощью инструмента
Message. Инструмент Self Message применяется для изображения асинхронного
сообщения, которое объект посылает сам себе. Чтобы добавить синхронное сообщение,
применяется инструменты Call Message и Self Call Message. Для изображения ответного
сообщения, используется инструменты Return Message и Self Return Message. Чтобы
показать длительность процесса активации используется инструмент Activation. Теперь
вернемся к примеру. Соединим созданные объекты с помощью инструментов и в
соответствии с таблицей:
Сообщение Соединяемые объекты Инструмент
Принять (сумма, выбор) Клиент и Лицевая панель Call Message
Получить заказ Клиента (сумма, выбор) Лицевая панель и Реестр Call Message
Проверить наличие (выбор) Реестр и Отсек Call Message
Есть выбор Отсек и Реестр Return Message
Обновить денежный баланс (сумма,
цена)
Реестр и Реестр Call Message
Доставить карту оплаты лицевой панели Реестр и Отсек Call Message
Получить карту оплаты Отсек и Лицевая панель Message
В результате, получим следующую диаграмму:
рис.3.20.
Второй вариант – выбранный тип карты оплаты отсутствует.
рис.3.21.
Третий вариант – покупатель вносит неточную сумму денег.
рис.3.22.
Четвертый вариант – покупатель вносит неточную сумму денег, а в автомате нет сдачи.
рис.3.23.
Если диаграмма описывает только один сценарий прецедента Покупка карт оплаты, то это
частная диаграмма последовательности (instance sequance diagram).
Если диаграмма последовательности включает все сценарии прецедента, она называется
общей диаграммой последовательности.
Учтем условия выполнения различных сценариев и построим общую диаграмму
последовательностей.
рис.3.24.
Пояснения к диаграмме: чтобы указать, что сообщение передается только в случае
отсутствия нужного сорта лимонада, перед сообщением добавляют условие перехода нет
выбора] – для этого в свойствах во вкладке Detail, в поле Condition указывается нужное
условие. Можно сделать это и с помощью ответного сообщения нетВыбора. Но ответные
сообщения на общей диаграмме последовательности будут только загромождать ее,
поэтому их лучше не указывать.
Задание для самостоятельной работы:
Опишите с помощью диаграммы последовательностей работу автомобильного брелка, с
помощью которого авто-владелец открывает/закрывает машину, открывает багажник.
При нажатии кнопки, машина закрывается/открывается, и подает авто-владельцу сигналы
о совершенном действии - мигание фар и звуковой сигнал (диаграммы классов и объектов
уже были рассмотрены выше). Далее усложните созданную диаграмму, добавив условие:
при закрытии автомобиля, если осталось открытым окно, дверь, машина подает другой
сигнал.