Файл: Конспект лекций для студентов специальности i 53 01 07 Информационные технологии и управление в технических системах.pdf

54
дублирование информации, представленной на диаграммах кооперации и последовательности.

7 Диаграммы деятельности (activity diagram)
При моделировании поведения проектируемой или анализируемой системы возникает необходимость не только представить процесс изменения ее состояний, но и детализировать особенности алгоритмической и логической реализации выполняемых системой операций.
Для моделирования процесса выполнения операций в языке UML
используются так называемые диаграммы деятельности. Применяемая в них графическая нотация во многом похожа на нотацию диаграммы состояний,
поскольку на диаграммах деятельности также присутствуют обозначения состояний и переходов. Отличие заключается в семантике состояний, которые используются для представления не деятельностей, а действий, и в отсутствии на переходах сигнатуры событий. Каждое состояние на диаграмме деятельности соответствует выполнению некоторой элементарной операции, а переход в следующее состояние срабатывает только при завершении этой, операции в предыдущем состоянии. Графически диаграмма деятельности представляется в форме графа деятельности, вершинами которого являются состояния действия, а дугами – переходы от одного состояния действия к другому.
В контексте языка UML деятельность (activity) представляет собой некоторую совокупность отдельных вычислений, выполняемых автоматом. При этом отдельные элементарные вычисления могут приводить к некоторому результату или действию (action). На диаграмме деятельности отображается логика или последовательность перехода от одной деятельности к другой, при этом внимание фиксируется на результате деятельности. Сам же результат может привести к изменению состояния системы или возвращению некоторого значения.
7.1. Основные элементы диаграммы деятельности
Состояние действия (action state) является специальным случаем состояния с некоторым входным действием и по крайней мере одним выходящим из состояния переходом. Графически состояние действия изображается фигурой,
напоминающей прямоугольник, боковые стороны которого заменены выпуклыми дугами (рис. 58). Внутри этой фигуры записывается выражение действия (action-expression), которое должно быть уникальным в пределах одной диаграммы деятельности.
Рис. 58 Графическое изображение состояния действия
Действие может быть записано на естественном языке, некотором

55
псевдокоде или языке программирования. Никаких дополнительных или неявных ограничений при записи действий не накладывается.
При построении диаграммы деятельности используются только те переходы, которые переводят деятельность в последующее состояние сразу, как только закончится действие в предыдущем состоянии (нетриггерные). На диаграмме такой переход изображается сплошной линией со стрелкой.
Ветвление на диаграмме деятельности обозначается небольшим ромбом,
внутри которого нет никакого текста (рис. 59).
В качестве примера рассмотрим фрагмент алгоритма нахождения корней квадратного уравнения. В общем случае после приведения уравнения второй степени к каноническому виду: а*х*х + b*х + с = 0 необходимо вычислить его дискриминант. Причем, в случае отрицательного дискриминанта уравнение не имеет решения на множестве действительных чисел, и дальнейшие вычисления должны быть прекращены. При неотрицательном дискриминанте уравнение имеет решение, корни которого могут быть получены на основе конкретной расчетной формулы.
Процедуру вычисления корней квадратного уравнения можно представить в виде диаграммы деятельности с тремя состояниями действия и ветвлением
(рис.
59). Каждый из переходов, выходящих из состояния "Вычислить дискриминант", имеет сторожевое условие, определяющее единственную ветвь,
по которой может быть продолжен процесс вычисления корней в зависимости от знака дискриминанта.
Рис. 59 Фрагмент диаграммы деятельности для алгоритма нахождения корней квадратного уравнения
В языке UML для распараллеливания вычислений используется

56
специальный символ для разделения (рис. 60, а) и слияния (рис. 60, б)
параллельных вычислений или потоков управления.
Рис. 60 Разделения и слияния параллельных потоков управления
Диаграммы деятельности могут быть использованы не только для спецификации алгоритмов вычислений или потоков управления в программных системах. Не менее важная область их применения связана с моделированием бизнес-процессов. Для моделирования этих особенностей в языке UML
используется специальная конструкция, получившее название дорожки
(swimlanes). Имеется в виду визуальная аналогия с плавательными дорожками в бассейне, если смотреть на соответствующую диаграмму. При этом все состояния действия на диаграмме деятельности делятся на отдельные группы,
которые отделяются друг от друга вертикальными линиями. Две соседние линии и образуют дорожку, а группа состояний между этими линиями выполняется отдельным подразделением (отделом, группой, отделением, филиалом)
компании (рис. 61).
Рис. 61 Вариант диаграммы деятельности с дорожками
В общем случае действия на диаграмме деятельности выполняются над теми или иными объектами. Эти объекты либо инициируют выполнение действий, либо определяют некоторый результат этих действий. При этом действия специфицируют вызовы, которые передаются от одного объекта графа деятельности к другому. Поскольку в таком ракурсе объекты играют определенную роль в понимании процесса деятельности, иногда возникает необходимость явно указать их на диаграмме деятельности.

57
Для графического представления объектов используются прямоугольник класса, с тем отличием, что имя объекта подчеркивается. Далее после имени может указываться характеристика состояния объекта в прямых скобках. Такие прямоугольники объектов присоединяются к состояниям действия отношением зависимости пунктирной линией со стрелкой. Соответствующая зависимость определяет состояние конкретного объекта после выполнения предшествующего действия.
7.2 Пример диаграммы деятельности
В качестве примера рассмотрим фрагмент диаграммы деятельности торговой компании, обслуживающей клиентов по телефону. Подразделениями компании являются отдел приема и оформления заказов, отдел продаж и склад.
Этим подразделениям будут соответствовать три дорожки на диаграмме деятельности, каждая из которых специфицирует зону ответственности подразделения (рис. 62).
Рис. 62 Диаграмма деятельности торговой компании с объектом-заказом
В данном случае диаграмма деятельности заключает в себе не только

58
информацию о последовательности выполнения рабочих действий, но и о том,
какое из подразделений торговой компании должно выполнять то или иное действие. Кроме того центральным объектом процесса продажи является заказ или вернее состояние его выполнения. Вначале до звонка от клиента заказ как объект отсутствует и возникает лишь после такого звонка. Однако этот заказ еще не заполнен до конца, поскольку требуется еще подобрать конкретный товар в отделе продаж. После его подготовки он передается на склад, где вместе с отпуском товара заказ окончательно дооформляется. Наконец, после получения подтверждения об оплате товара эта информация заносится в заказ, и он считается выполненным и закрытым.
8 Диаграммы компонентов (component diagram)
Все рассмотренные ранее диаграммы отражали концептуальные аспекты построения модели системы и относились к логическому уровню представления.
Диаграмма компонентов описывает особенности физического представления системы. Диаграмма компонентов позволяет определить архитектуру разрабатываемой системы, установив зависимости между программными компонентами, в роли которых может выступать исходный, бинарный и исполняемый код. Основными графическими элементами диаграммы компонентов являются компоненты, интерфейсы и зависимости между ними.
Диаграмма компонентов разрабатывается для следующих целей:
· визуализации общей структуры исходного кода программной системы;
· спецификации исполнимого варианта программной системы;
· обеспечения многократного использования отдельных фрагментов программного кода;
· представления концептуальной и физической схем баз данных.
Диаграмма компонентов обеспечивает согласованный переход от логического представления к конкретной реализации проекта в форме программного кода. Одни компоненты могут существовать только на этапе компиляции программного кода, другие – на этапе его исполнения. Диаграмма компонентов отражает общие зависимости между компонентами, рассматривая последние в качестве классификаторов.
8.1 Основные графические элементы диаграммы компонентов
Для представления физических сущностей в языке UML применяется специальный термин – компонент (component). Компонент реализует некоторый набор интерфейсов и служит для общего обозначения элементов физического представления модели. Для графического представления компонента может использоваться специальный символ – прямоугольник со вставленными слева двумя более мелкими прямоугольниками (рис. 63). Внутри объемлющего прямоугольника записывается имя компонента и, возможно, некоторая дополнительная информация.

59
Рис. 63 Графическое изображение компонента в языке UML
В первом случае (рис. 63, а) с компонентом уровня экземпляра связывается только его имя, а во втором (рис. 63, б) – дополнительно имя пакета и помеченное значение.
В языке UML выделяют три вида компонентов:
· компоненты развертывания, которые обеспечивают непосредственное выполнение системой своих функций: динамически подключаемые библиотеки с расширением dll, Web-страницы на языке разметки гипертекста с расширением html и файлы справки с расширением hlp.
· компоненты-рабочие продукты: файлы с исходными текстами программ,
например, с расширениями h или срр для языка C++.
· компоненты исполнения, представляющие исполнимые модули – файлы с расширением ехе.
Следующим элементом диаграммы компонентов являются интерфейс.
Этот элемент уже рассматривался ранее, поэтому отметим только его особенности, которые характерны для представления на диаграммах компонентов. В общем случае интерфейс графически изображается окружностью, которая соединяется с компонентом отрезком линии без стрелок
(рис. 64, а). Семантически линия означает реализацию интерфейса, а наличие интерфейсов у компонента означает, что данный компонент реализует соответствующий набор интерфейсов.
Рис. 64 Графическое изображение интерфейсов на диаграмме компонентов
Другим способом представления интерфейса на диаграмме компонентов является его изображение в виде прямоугольника класса со стереотипом "интерфейс" и возможными секциями атрибутов и операций (рис. 64, б). Как правило, этот вариант обозначения используется для представления внутренней структуры интерфейса, которая может быть важна для реализации.
Применительно к диаграмме компонентов зависимости могут связывать

60
компоненты и импортируемые этим компонентом интерфейсы, а также различные виды компонентов между собой.
В первом случае рисуют стрелку от компонента-клиента к импортируемому интерфейсу (рис. 65). Наличие такой стрелки означает, что компонент не реализует соответствующий интерфейс, а использует его в процессе своего выполнения. Причем на этой же диаграмме может присутствовать и другой компонент, который реализует этот интерфейс. Так,
например, изображенный ниже фрагмент диаграммы компонентов представляет информацию о том, что компонент с именем "main.exe" зависит от импортируемого интерфейса IDialog, который, в свою очередь, реализуется компонентом с именем "image.java". Для второго компонента этот же интерфейс является экспортируемым.
Рис. 65. Фрагмент диаграммы компонентов с отношением зависимости
На диаграмме компонентов также могут быть представлены отношения зависимости между компонентами и реализованными в них классами (рис. 66).
Эта информация имеет важное значение для обеспечения согласования логического и физического представлений модели системы.
Рис. 66 Графическое изображение зависимости между компонентом и классами
9 Диаграммы развертывания (deployment diagram)
Физическое представление программной системы не может быть полным,
если отсутствует информация о том, на какой платформе и на каких вычислительных средствах она реализована. Диаграмма развертывания
предназначена для визуализации элементов и компонентов программы,
существующих лишь на этапе ее исполнения (runtime). При этом представляются только компоненты-экземпляры программы, являющиеся исполнимыми файлами или динамическими библиотеками. Те компоненты, которые не используются на этапе исполнения, на диаграмме развертывания не показываются. Так, компоненты с исходными текстами программ могут