Wykad 4 UML diagramy cz 2 Ryszard Myhan

Wykład 4 UML – diagramy (cz. 2) Ryszard Myhan

Diagram stanów q Diagram przypadków użycia (use case). q Diagramy klas (class diagrams). q Diagramy odwzorowujące dynamiczne własności systemu (behavior diagrams), w tym: o Diagram stanów (statechart diagram) o Diagram czynności (activity diagram) o Diagramy interakcji (interction diagrams) § Diagram sekwencji (sequence diagram) § Diagramy współpracy (collaboration diagram) q Diagramy implementacyjne: o Diagram komponentów (component diagram) o Diagram wdrożeniowy (deployment diagram ) Modelowanie obiektowe UML – diagramy (cz. 3) 2

Diagram stanów Obiekt, w świetle swoich własności (m. in. unikatowa tożsamość, wartości atrybutów, powiązania z innymi obiektami i zachowanie), może być postrzegany jako automat o skończonej liczbie stanów, czyli jako maszyna stanów, która może znajdować się w danym momencie w jednym z wyróżnionych stanów, a także może oddziaływać na otoczenie i vice versa. Diagramy stanów (State Diagram) opisują wszystkie możliwe stany, do których może przejść dany obiekt, a także to, jak zmienia się stan obiektu pod wpływem zdarzeń do niego docierających. Modelowanie obiektowe UML – diagramy (cz. 2) 3

Diagram stanów – stan obiektu q Stan obiektu dotyczy pewnego fragmentu historii życia obiektu i (w zależności od przyjętej definicji) opisuje pewien aspekt tej historii. Ø stan obiektu jest określony przez aktualne powiązania i wartości atrybutów obiektu; Ø stan to okres czasu, w którym obiekt oczekuje na zdarzenie; Ø stan to okres czasu, w którym obiekt przetwarza pewne dane. v Notacja stanu - na diagramie stan jest oznaczany za pomocą prostokąta z „zaokrąglonymi rogami”. Ø Stan może mieć nazwę, ale często jest charakteryzowany tylko poprzez wewnętrzne operacje czy wewnętrzne zdarzenia. Modelowanie obiektowe UML – diagramy (cz. 2) Nazwa stanu akcje operacje zdarzenie 4

Diagram stanów – lista stanów Stan prosty Znaczenie Notacja stan nie posiadający podstanów (czyli innych stanów wchodzących w jego skład) złożony stan złożony z jednego lub więcej podstanów; tylko jeden sekwencyjny z podstanów jest aktywny wówczas, gdy jako całość aktywny jest stan złożony współbieżny stan podzielony na dwa lub więcej współbieżnych podstanów; wszystkie podstany są jednocześnie aktywne wówczas, gdy jako całość aktywny jest stan złożony początkowy pseudostan służący do oznaczenia punktu startowego (początku istnienia obiektu w systemie) końcowy pseudostan służący do oznaczenia punktu finalnego (końca istnienia obiektu w systemie) węzeł pseudostan służący do łączenia łańcucha przejść w jedno przejście historyczny pseudostan, którego aktywacja uaktywnia stan poprzednio aktywny (w ramach stanu złożonego) pniak pseudostan, do którego występuje odwołanie na diagramie; pniak wchodzi w skład innego stanu złożonego Modelowanie obiektowe UML – diagramy (cz. 2) H include 5

Diagram stanów – akcje q Ze stanem obiektu mogą być związane pewne akcje, wykonywane w określonym momencie: Ø entry jest akcją wykonywaną w momencie gdy obiekt przyjmuje dany stan; akcja ta jest wykonywana jeden raz i niepodzielnie; Ø do jest akcją wykonywaną nieprzerwanie w czasie, gdy obiekt przebywa w tym stanie; Ø exit oznacza (analogicznie do entry) moment opuszczenia stanu; podobnie, akcja taka jest wykonywana tylko raz; Ø event reprezentuje akcję wykonywaną w momencie nadejścia zdarzenia określonego typu; Ø include wywołanie zagnieżdżonej maszyny stanu. Modelowanie obiektowe UML – diagramy (cz. 2) 6

Diagram stanów – zdarzenie q Zdarzenie jest to pewne wydarzenie zachodzące w systemie lub jego otoczeniu, które warto analizować z punktu widzenia celów projektowanego systemu. o o Zdarzenie trwa w czasie – następuje w jednym punkcie z perspektywy ludzkiej percepcji czasu. Wystąpienie zdarzenia jest rejestrowane, dzięki czemu może ono zostać zinterpretowane. Zdarzenie Znaczenie Składnia wołanie Otrzymanie przez obiekt synchronicznego żądania wykonania operacji op - najbardziej podstawowy rodzaj zdarzenia op (a : T) zmiana spełnienie pewnego warunku logicznego warunek; zdarzenie tego when typu jest użyteczne np. do modelowania sytuacji, gdy obiekt zmienia (warunek) stan po otrzymaniu odpowiedzi na wysłany przez siebie komunikat sygnał otrzymanie przez obiekt asynchronicznego żądania wykonania operacji; zdarzenie tego typu jest użyteczne do modelowania zdarzeń przychodzących z otoczenia systemu naz_sygnału (a : T) czas upłynięcie okresu czasu określonego w sposób bezwzględny lub względny after (okres_czasu) Modelowanie obiektowe UML – diagramy (cz. 2) 7

Diagram stanów – przejście q W ogólności, przejście może być opisane przez trzy elementy: o o o v zdarzenie, które je wywołało; warunek, umieszczony w nawiasach kwadratowych, występujący w postaci wyrażenia logicznego; akcję, wyspecyfikowaną po ukośniku, wykonywaną w trakcie zmieniania stanu. Wyróżnia się następujące rodzaje przejść: Ø przejście zewnętrzne – zdarzenie powoduje zmianę stanu obiektu ze stanu 1 do stanu 2, o ile spełniony jest warunek (przed przejściem do stanu 2 wykonywana jest akcja). Stan 1 zdarzenie [warunek] / akcja Stan 2 przejście Modelowanie obiektowe UML – diagramy (cz. 2) 8

Diagram stanów – przejście v Wyróżnia się następujące rodzaje przejść (cd. ): Ø przejście wewnętrzne – w reakcji na zaistnienie pewnego zdarzenia wykonywana jest akcja, o ile spełniony jest warunek; w przeciwieństwie do przejścia zewnętrznego przejście wewnętrzne nie powoduje zmiany stanu. zdarzenie [warunek] / akcja Ø samo-przejście – samo-przejście jest bardzo podobne do przejścia zewnętrznego z tą różnicą, że obiekt opuszcza stan i powraca do niego ponownie po obsłużeniu zdarzenia, co wiąże się z wykonaniem wszystkich akcji wyspecyfikowanych po słowach kluczowych exit i entry. Stan zdarzenie [warunek] / akcja Modelowanie obiektowe UML – diagramy (cz. 2) 9

Diagram stanów – przejście v Wyróżnia się następujące rodzaje przejść (cd. ): Ø przejście automatyczne – przejście ze stanu 1 do stanu 2 następuje wówczas, gdy wykonane zostały wszystkie operacje zdefiniowane w stanie 1 (specyfikowane po słowach kluczowych: entry, do i exit) oraz spełniony jest warunek (przed wejściem do stanu 2 wykonywana jest akcja). [warunek] / akcja Stan 1 Modelowanie obiektowe UML – diagramy (cz. 2) Stan 2 10

Diagram stanów – przejście v Rodzaje akcji Akcja Opis Składnia przypisanie wartości do zmiennej zmienna : = wyrażenie wywołanie operacji na obiekcie z oczekiwaniem na jej zakończenie; operacja może zwrócić wartość nazwa_op (arg, . . . ) utwórz nowy utworzenie nowego obiektu create nazwa_klasy (arg, . . . ) czas upłynięcie okresu czasu określonego w sposób bezwzględny lub względny after (okres_czasu) usuń usunięcie obiektu destroy () wyślij utworzenie wystąpienia sygnału i wysłanie go do obiektu (obiektów) nazwa_sygnału (arg, . . . ) zakończ samodestrukcja obiektu terminate Modelowanie obiektowe UML – diagramy (cz. 2) 11

Diagram stanów – przykłady otrzymanie zamówienia (suma a) Oczekiwanie [suma a <=100] Przetwarzanie zamówienia kredyt przyznany / licz debet otrzymanie zamówienia (suma a) [suma a >100] Przyznanie kredytu kredyt odrzucony koniec Zalogowany Zablokowany Poprawne logowanie [Proba_log <3] Proba_log=3 Gotowy do logowania /Proba_log=0 początek koniec Modelowanie obiektowe Anulowanie zamówienia UML – diagramy (cz. 2) 12

Diagram stanów – przykłady Znalazł wybrankę [wiek > 18] / Ślub / Rozwód Śmierć żony / Owdowienie Żonaty Znalazł wybrankę / Ślub Znalazł wybrankę Rozwodnik Modelowanie obiektowe Wdowiec UML – diagramy (cz. 2) 13

Diagram stanów – przykłady zakup urządzenia przez klienta dostawa Urządzenie niesprzedane Urządzenie sprzedane after (data gwarancji) zwrot urządzenia przez klienta początek partii Kolejka białych czarne wygrywają when [ path] ruch białych ruch czarnych Kolejka czarnych Modelowanie obiektowe when [wygrana czarnych] th] n [pa when [wygrana białych] UML – diagramy (cz. 2) remis białe wygrywają 14

Diagram stanów – stan złożony sekwencyjny q Stan złożony sekwencyjny może być zdekomponowany na podstany, z których tylko jeden może być aktywny w danym momencie. Ä Dekompozycja ta może być traktowana jako rodzaj specjalizacji, w której każdy z podstanów dziedziczy przejścia nadstanu. wybrano poprzedni bieg wybrano 1 -szy bieg Samochód zatrzymany Jazda do przodu na 1 -szym biegu naciśnięto hamulec wybrano wsteczny bieg Modelowanie obiektowe wybrano następny bieg Jazda do przodu na 2 -gim biegu Jazda do tyłu UML – diagramy (cz. 2) Jazda 15

Diagram stanów – stan złożony sekwencyjny W_pracy entry / zapisz. Date. Startu() exit / zapisz. Date. Konca() urlopuj(dni)[…]/kiedy. Powrot() Urlopowany Bezczynny Zajęty when(data_powrotu==now() H przywroc. Do. Pracy() zwolnij() Chory Zwolnij() zarejestruj. L 4() Modelowanie obiektowe UML – diagramy (cz. 2) 16

Diagram stanów – stan złożony współbieżny q Stan złożony współbieżny – stan gdy obiekt może znajdować się równocześnie w kilku podstanach. Ø Współbieżność podstanów może zaistnieć w trzech sytuacjach: o obiekty są zagregowane; pewne operacje w ramach jednego obiektu są wykonywane współbieżnie; obiekty działają asynchronicznie. synchronizacja wewnętrzna Modelowanie obiektowe UML – diagramy (cz. 2) synchronizacja zewnętrzna 18

Diagram stanów – stan złożony współbieżny Początek edycji tekstu Uczestnictwo w zajęciach z modelowania Słuchanie wykładu Notowanie Przeglądanie Zadawanie Drzemka pytań Edycja Zmiany zatwierdzone Zmiany odrzucone Koniec edycji tekstu Modelowanie obiektowe UML – diagramy (cz. 2) 19

Diagram aktywności q Diagram przypadków użycia (use case). q Diagramy klas (class diagrams). q Diagramy odwzorowujące dynamiczne własności systemu (behavior diagrams), w tym: o Diagram stanów (statechart diagram) o Diagram czynności (activity diagram) o Diagramy interakcji (interction diagrams) § Diagram sekwencji (sequence diagram) § Diagramy współpracy (collaboration diagram) q Diagramy implementacyjne: o Diagram komponentów (component diagram) o Diagram wdrożeniowy (deployment diagram ) Modelowanie obiektowe UML – diagramy (cz. 3) 20

Diagram aktywności Przypadki użycia pokazują, co powinien robić system. Diagramy aktywności przedstawiają zamodelowane na wysokim poziomie akcje, połączone razem w łańcuch, reprezentując zachodzące w systemie procesy. Diagram aktywności jest grafem skierowanym, którego wierzchołki stanowią aktywności odpowiadające operacjom wyróżnianym w trakcie przetwarzania, a łuki opisują przejścia pomiędzy aktywnościami. Diagramy aktywności umożliwiają określenie tego, w jaki sposób system będzie osiągał zamierzone cele. Ä Graf aktywności to maszyna stanów, której podstawowym zadaniem nie jest przedstawianie stanów obiektu (jak to ma miejsce w przypadku diagramu stanów), ale modelowanie przepływów operacji. Modelowanie obiektowe UML – diagramy (cz. 2) 21

Diagram aktywności – aktywność q Aktywność (pojedynczy stan grafu aktywności) może być różnie interpretowana, w zależności od przyjętej perspektywy: o o Ø z perspektywy pojęciowej jako zadanie do wykonania; z perspektywy projektowej jako grupa metod, pojedyncza metoda czy też nawet fragment metody. Przejścia pomiędzy aktywnościami są związane głównie z zakończeniem przetwarzania wyspecyfikowanego dla danej aktywności, a nie z nadejściem zdarzenia, jak dla większości przejść na diagramach stanów. Ä Przejście w grafie aktywności można porównać z przejściem automatycznym w diagramie stanów. Modelowanie obiektowe UML – diagramy (cz. 2) 22

Diagram aktywności – wykonanie czynności q Wykonanie czynności rozpoczyna się w jej węźle początkowym (initial node) przedstawionym pod postacią wypełnionego koła i kończy w węźle końcowym (activity final node). q Pomiędzy węzłem początkowym a końcowym czynności występują akcje (actions) obrazowane za pomocą prostokątów o zaokrąglonych narożnikach węzeł początkowy przepływ Nazwa czynności akcja węzeł końcowy Modelowanie obiektowe UML – diagramy (cz. 2) 23

Diagram aktywności – notacja Pojęcie Znaczenie Notacja aktywność stan wyróżniany w trakcie przetwarzania przejście (przepływ) zakończeniem przetwarzania określonego dla jednej aktywności i rozpoczęciem przetwarzania wyspecyfikowanego dla drugiej Nazwa czynności przepływ sterowania węzeł decyzyjny rozdziela jedno przejście na kilka innych (opatrzonych warunkami) lub łączy kilka alternatywnych przejść w jedno rozwidlenie rozdzielenie jednej operacji na kilka przebiegających współbieżnie scalenie złączenie kilku operacji współbieżnych w jedną aktywność początkowa stan oznaczający początek przetwarzania aktywność końcowa stan oznaczający koniec przetwarzania Modelowanie obiektowe UML – diagramy (cz. 2) 24

Diagram aktywności – notacja Rozgałęzienia Rozwidlenia i scalenia [ else ] Czynność B Czynność A [ warunek ] Czynność B Czynność C Czynność A Ścieżki alternatywne – do Wykonanie współbieżne – w punkcie wyboru jednej z nich dochodzi na scalenia dochodzi do synchronizacji podstawie wyliczonych wartości współbieżnych przepływów sterowania. warunków (wyrażeń logicznych); Wątek warunkowy - jeśli warunek jest else - reprezentującego ścieżkę fałszywy, zakłada się, że z punktu wybieraną, gdy wszystkie inne widzenia scalenia wątek ten jest warunki nie są spełnione już zakończony Modelowanie obiektowe UML – diagramy (cz. 2) 25

Diagram aktywności – czynności a akcje v Czynność jest modelowanym procesem, jak chociażby „mycie samochodu”. v Akcje są aktywnymi krokami niezbędnymi do ukończenia procesu. Ä Ä Ä Akcja może być obliczeniem, na przykład „Oblicz podatek”, lub zadaniem, jak na przykład „Sprawdź dane autora”. Akcja jest krokiem w danej czynności, jak na przykład „Użycie piany”, „Spłukanie”, „Wysuszenie”. Cała czynność umieszczona jest wewnątrz zaokrąglonego prostokąta nazywanego ramką czynności (activity frame). Użyj piany Spłukuj Wysusz Umyj samochód Nazwa czynności Modelowanie obiektowe Akcje UML – diagramy (cz. 2) Ramka czynności 26

Diagram aktywności – węzły decyzyjne v Węzły decyzyjne (decisions) używane są w przypadku, gdy w zależności od warunku chcemy wykonać inną sekwencję akcji. Ä Ä Węzły tego rodzaju są przedstawiane w postaci rombu z jedną krawędzią wchodzącą oraz wieloma wychodzącymi. Każda rozwidlona krawędź zawiera warunek (guard condition) zapisany w nawiasach kwadratowych. Warunki określają, która krawędź zostanie wybrana w węźle decyzyjnym. Warunki przyjmują wartości logiczne prawda lub fałsz. Krawędź wchodząca [ brak autoryzacji ] Warunki [ autoryzacja ] Modelowanie obiektowe UML – diagramy (cz. 2) Krawędź wchodząca 27

Diagram aktywności – kroki współbieżne v Kroki, które zachodzą w tym samym czasie, są nazywane współbieżnymi (concurrent) lub równoległymi (parallel). Ä Równoległe akcje prezentowane są na diagramach przy użyciu rozwidleń (forks) oraz scaleń (joins) Ä Scalenie oznacza, że wszystkie wchodzące akcje muszą zakończyć się, zanim będzie mógł być przetwarzany dalej przepływ za scaleniem. Przygotuj obudowę Instaluj płytę główną Instaluj napędy Instaluj kartę graficzną Przygotuj płytę główną Rozwidlenie Modelowanie obiektowe Scalenie UML – diagramy (cz. 2) 28

Diagram aktywności – przykład Wprowadzanie PIN’u Wybór operacji [operacja = Podaj saldo] Podanie salda [operacja = Wypłać] [operacja = Zakończ] Wprowadzenie kwoty Sprawdzenie salda Czy saldo wystarczające? [nie] [tak] Odliczanie kwoty Drukowanie potwierdzenia Odbiór kwoty Modelowanie obiektowe UML – diagramy (cz. 2) 29

Diagram aktywności – zdarzenie czasowe v Zdarzenia czasowe (time events) – służą do modelowania zdarzeń zależnych od czasu. Ä Zdarzeń czasowych używa się do modelowania okresu oczekiwania. Ä Okres oczekiwania podaje się w postaci określonej daty lub też w postaci względnej (liczba dni, godzin, minut, itp. ). Ä Zdarzenia czasowe służą również do modelowania przepływów cyklicznych, tj. przepływów rozpoczynających się w określonych momentach. Ä Zdarzenia czasowe mogą się pojawiać w dowolnym miejscu czynności, w tym również w miejsce węzła początkowego Modelowanie obiektowe UML – diagramy (cz. 2) 30

Diagram aktywności – zdarzenie czasowe v Zdarzenia czasowe przedstawiane są przy użyciu symbolu klepsydry. Ä Ä Tekst umieszczony obok klepsydry określa ilość czasu, jaki musi upłynąć. Krawędź wchodząca do zdarzenia czasowego oznacza, że jest ono aktywowane tylko raz. Czekaj 3 dni Dostarcz zamówienie Ä Wyślij rachunek Zdarzenie czasowe bez wchodzących przepływów jest cykliczne (recurring), co oznacza, że jest aktywowane w odstępach czasu podanych obok symbolu klepsydry. Jedna sekunda opóźnienia Modelowanie obiektowe UML – diagramy (cz. 2) Aktualizuj pasek postępu kopiowania 31

Diagram aktywności – sygnały v Sygnały (signals) reprezentują interakcje z zewnętrznymi uczestnikami (osobami, systemami lub procesami). Ä Ø Sygnałami są nadawane i odbierane komunikaty. Węzeł sygnału nadawanego (send signal node) służy do modelowania asynchronicznego wysyłania komunikatów Ä Ä Ä Komunikaty mogą być wysyłane do innych procesów jak i do siebie samych. Po wysłaniu komunikatu następuje automatycznie przejście do wykonywania kolejnej akcji lub czynności. Po wysłaniu komunikatu proces nie czeka aż odbiorca odbierze komunikat. Modelowanie obiektowe UML – diagramy (cz. 2) 32

Diagram aktywności – sygnały Ø Węzeł sygnału odbieranego (receive signal node) służy do modelowania asynchronicznego odbioru komunikatów. Ä Ä W węźle sygnału odbieranego proces oczekuje na pojawienie się pewnego, ściśle określonego komunikatu. Po odebraniu komunikatu następuje przejście do kolejnych akcji lub czynności. Węzeł sygnału odbieranego bez dochodzącego sterowania jest zawsze aktywny, tzn. cały czas może odbierać komunikaty. Węzeł sygnału odbieranego z dochodzącym przepływem sterowania jest aktywny dopiero w chwili otrzymania sterowania. Modelowanie obiektowe UML – diagramy (cz. 2) 33

Diagram aktywności – sygnały (przykład) Węzeł sygnału nadawanego Wyślij żądanie autoryzacji karty kredytowej Oblicz sumę Węzeł sygnału odbieranego Odbierz odpowiedź Uaktualnij stan obiektu Naciśnij przycisk zmiany kanału Zmień kanał Czekaj na dalsze instrukcje Modelowanie obiektowe UML – diagramy (cz. 2) Zmień kanał Pokaż nowy kanał 34

Diagram aktywności – obszar przerwań Ø Obszar przerwań (interruptable region) służy do modelowania czynności które mogą być w każdej chwili przerwane. Ä Ä Do efektywnego działania obszaru przerwań konieczne jest dodanie węzła sygnału odbiorczego wewnątrz obszaru przerwań – jego zadaniem jest oczekiwaniu na komunikat oznaczający przerwanie. W chwili dotarcia tego komunikatu następuje przerwanie aktualnie wykonywanej czynności i przejście do wykonywania akcji następującej po węźle przerwania Odbierz zamówienie Modelowanie obiektowe Obsłuż zamówienie Dostarcz zamówienie Odbierz wycofane zamówienie Wycofaj zamówienie UML – diagramy (cz. 2) 35

Diagram aktywności – kończenie przepływu Ø Węzeł końcowy przepływu (flow final node) kończy jedynie własną ścieżkę, a nie całą czynność. 2 sekundy opóżnienia Zwróć wyniki wyszukiwania Popraw wyniki wyszukiwania Modelowanie obiektowe UML – diagramy (cz. 2) Możliwość pokazania końca przepływu bez konieczności kończenia całej czynności jest nową funkcją wersji UML 2. 0. 36

Diagram aktywności – partycje Ø Partycje są to regiony przeznaczone do grupowania aktywności według odpowiedzialności. Ä Nazwy partycji odpowiadają nazwom osób, komórek organizacyjnych czy klas odpowiedzialnych za wykonanie aktywności. Ä Partycje dzielą diagram na wiersze oraz kolumny (w zależności od usytuowania diagramu czynności) i zawierają akcje, które są wykonywane przez odpowiedzialne za nie grupy. Ä Kolumny oraz wiersze są niekiedy określane mianem torów pływackich (swimlanes). Modelowanie obiektowe UML – diagramy (cz. 2) 37

Diagram aktywności – partycje (przykład) Klient Dział sprzedaży Magazyn Zamów towary Zrealizuj zamówienie Skompletuj zamówienie Wyślij towary Płać Odbierz zamówienie Zakończ zamówienie Modelowanie obiektowe UML – diagramy (cz. 2) 38

Diagram aktywności – partycje (przykład) Widz Kasjer System rezerwacji Odbierz zgłoszenie rezerwacji Określ szczegóły rezerwacji Weryfikuj parametry rezerwacji Odrzuć parametry rezerwacji Rezygnuj z rezerwacji Potwierdź dokonanie rezerwacji Odbierz numer rezerwacji Przekaż numer rezerwacji Modelowanie obiektowe UML – diagramy (cz. 2) Odrzuć zgłoszenie rezerwacji Dokonaj rezerwacji 39

Diagram aktywności – zasady tworzenia Identyfikacja podstawowych czynności i sygnałów na podstawie scenariusza przypadków użycia. Połączenie czynności i sygnałów za pomocą przepływów sterowania. Identyfikacja decyzyjnych i współbieżnych przepływów sterowania. Wprowadzenie przepływów danych. Wprowadzenie partycji. Wprowadzenie obszarów specjalizacji. Identyfikacja akcji i opracowanie diagramów. Modelowanie obiektowe UML – diagramy (cz. 2) 40