Почему не рекомендуется подробная детализация диаграмм прецедентов

7

1.3. Диаграмма прецедентов (use case diagram)

Визуальное моделирование в UML можно представить как некоторый процесс поуровневого спуска от наиболее обшей и абстрактной концептуальной модели исходной системы к логической, а затем и к физической модели соответствующей программной системы. Для достижения этих целей вначале строится модель в форме так называемой диаграммы прецедентов (use case diagram), которая описывает функциональное назначение системы или, другими словами, то, что система будет делать в процессе своего функционирования. Диаграмма прецедентов является исходным концептуальным представлением или концептуальной моделью системы в процессе ее проектирования и разработки.

Разработка диаграммы прецедентов преследует цели:

Определить общие границы и контекст моделируемой предметной области на начальных этапах проектирования системы.

Сформулировать общие требования к функциональному поведению проектируемой системы.

Разработать исходную концептуальную модель системы для ее последующей детализации в форме логических и физических моделей.

Подготовить исходную документацию для взаимодействия разработчиков системы с ее заказчиками и пользователями.

Суть данной диаграммы состоит в следующем: проектируемая система представляется в виде множества сущностей или актеров, взаимодействующих с системой с помощью так называемых прецедентов.

Рис. 1.3. Элементы диаграммы прецедентов

Актером или действующим лицом называется любая сущность, взаимодействующая с системой извне. Это может быть человек, техническое устройство, программа или любая другая система, которая может служить источником воздействия на моделируемую систему

так, как определит сам разработчик (рис. 1.3).

Прецедент служит для описания сервисов, которые система предоставляет актеру. Другими словами, каждый прецедент определяет некоторый набор действий, совершаемый системой при диалоге с актером. При этом ничего не говорится о том, каким образом будет реализовано взаимодействие актеров с системой (см. рис. 1.3).

В самом общем случае, диаграмма прецедентов представляет собой граф специального вида, который является графической нотацией для представления конкретных прецедентов, актеров, возможно некоторых интерфейсов, и отношений между этими элементами. При этом отдельные компоненты диаграммы могут быть заключены в прямоугольник, который обозначает проектируемую систему в целом. Следует отметить, что отношениями данного графа могут быть только некоторые фиксированные типы взаимосвязей между актерами и прецедентами, которые в совокупности описывают сервисы или функциональные требования к моделируемой системе. На рис. 1.6 представлен пример диаграммы прецедентов.

1.3.1. Особенности построения диаграмм прецедентов

При построении диаграмм прецедентов актеров нужно связывать с прецедентами, один актер может выполнять несколько прецедентов, и наоборот, у одного прецедента может быть несколько актеров, которые его выполняют. При построении диаграмм прецедентов нельзя использовать связи между двумя актерами. При построении диаграмм прецедентов актер всегда инициализирует тот или иной прецедент, иными словами стрелка всегда должна идти от актера к прецеденту.

Помимо связей между актерами и прецедентами, на диаграммах могут быть также представлены и отношения между прецедентами. Отношение включения (include) используется, когда в системе имеется фрагмент, который повторяется многократно в нескольких прецедентах, и вы не хотели бы, чтобы его описание копировалось в каждом из этих прецедентов (см. рис. 1.4). Отношение расширения (extend) используется тогда, когда имеется прецедент, который подобен другому прецеденту, но намного шире его, кроме того, при построении модели расширяющий прецедент может дополнять поведение базового прецедента, но для этого в базовом прецеденте должны быть определены так называемые «точки расширения.

В самом языке UML пакет Прецеденты является подпакетом пакета Элементы поведения. Последний специфицирует понятия, при помощи которых определяют функциональность моделируемых систем. Элементы пакета Прецеденты являются первичными по отношению к тем, с помощью которых могут быть описаны сущности, такие как системы и подсистемы. Однако внутренняя структура этих сущностей никак не описывается. Базовые элементы этого пакета — прецедент и актер.

Рис. 1.4. Пример диаграммы прецедентов

1.3.2. Рекомендации по разработке диаграмм прецедентов

Главное назначение диаграммы прецедентов заключается в формализации функциональных требований к системе с помощью понятий соответствующего пакета и возможности согласования полученной модели с заказчиком на ранней стадии проектирования. Любой из прецедентов может быть подвергнут дальнейшей декомпозиции на множество прецедентов для отдельных элементов, которые образуют исходную сущность. Рекомендуемое общее количество актеров в модели — не более 20, а прецедентов — не более 50. В противном случае модель теряет свою наглядность и, возможно, заменяет собой одну из некоторых других диаграмм.

Семантика построения диаграммы прецедентов должна определяться следующими особенностями рассмотренных выше элементов модели. Отдельный экземпляр прецедента по своему содержанию является выполнением последовательности действий, которая инициализируется посредством экземпляра сообщения от экземпляра актера. В качестве отклика или ответной реакции на сообщение актера экземпляр прецедента выполняет установленную для него последовательность действий. Экземпляры актеров могут генерировать новые экземпляры сообщений для экземпляров прецедентов. Подобное взаимодействие будет продолжаться до тех пор, пока не закончится выполнение требуемой последовательности действий экземпляром прецедента. Окончание взаимодействия означает отсутствие инициализации экземпляров сообщений от экземпляров актеров для соответствующих экземпляров прецедентов.

Прецеденты могут быть специфицированы в виде описания определенного вида, а в последующем — с помощью операций и методов вместе с атрибутами, в виде диаграммы видов деятельности, диаграммы состояний или любого другого механизма описания поведения, включающего предусловия и постусловия. Взаимодействие между прецедентами и актерами может уточняться на диаграмме коммуникации, когда описываются взаимосвязи между сущностью, содержащей эти прецеденты, и окружением или внешней средой этой сущности.

В случае, когда для представления иерархической структуры проектируемой системы используются подсистемы, система может быть определена в виде прецедентов на всех уровнях. Отдельные подсистемы или классы могут выступать в роли таких прецедентов. При этом прецедент, соответствующий некоторому из этих элементов, в последующем может уточняться множеством более мелких прецедентов, каждый из которых будет определять сервис элемента модели, содержащийся в сервисе исходной системы.

Функциональность, определенная для более общего прецедента, полностью наследуется всеми прецедентами нижних уровней. Однако следует заметить, что структура элемента-контейнера не может быть представлена прецедентами, поскольку они могут представлять только функциональность отдельных элементов модели. Подчиненные прецеденты взаимодействуют для совместного выполнения прецедента верхнего уровня. Это взаимодействие также может быть представлено на диаграмме коммуникации в виде совместных действий отдельных элементов модели.

Отдельные прецеденты нижнего уровня могут играть определенную роль при выполнении сразу нескольких прецедентов верхнего уровня. Для отдельных таких взаимодействий могут быть определены соответствующие роли актеров, выполняющих конкретные прецеденты нижнего уровня. Эти роли будут играть актеры нижнего уровня модели системы. Хотя некоторые из таких актеров могут быть актерами верхнего уровня, это не противоречит принятым в языке UML семантическим правилам построения диаграмм прецедентов. Более того, интерфейсы прецедентов верхнего уровня могут полностью совпадать по своей структуре с соответствующими интерфейсами прецедентов нижнего уровня.

Прецеденты классов соответствуют операциям этого класса, поскольку сервис класса является по существу выполнением операций данного класса. Некоторые прецеденты могут соответствовать применению только одной операции, в то время как другие — конечного множества операций, определенных в виде последовательности операций. В то же время одна операция может быть необходима для выполнения нескольких сервисов класса и поэтому будет появляться в нескольких прецедентах этого класса.

Реализация прецедента зависит от типа элемента модели, в котором он определен. Например, поскольку прецеденты класса определяются посредством операций этого класса, они реализуются соответствующими методами. С другой стороны, прецеденты подсистемы реализуются элементами, из которых состоит данная подсистема. Поскольку подсистема не имеет своего собственного поведения, все предлагаемые подсистемой сервисы должны представлять собой композицию сервисов, предлагаемых отдельными элементами этой подсистемы, т. е., в конечном итоге, классами. Эти элементы могут взаимодействовать друг с другом для совместного обеспечения требуемого поведения отдельного прецедента.

Если в качестве моделируемой сущности выступает система или подсистема самого верхнего уровня, то отдельные пользователи прецедентов этой системы моделируются актерами. Такие актеры, являясь внутренними по отношению к моделируемым подсистемам нижних уровней, часто в явном виде не указываются, хотя и присутствуют неявно в модели подсистемы. Вместо этого прецеденты непосредственно обращаются к тем модельным элементам, которые содержат в себе подобных неявных актеров, т. е. экземпляры которых играют роли таких актеров при взаимодействии с прецедентами. Эти модельные элементы могут содержаться в других пакетах или подсистемах. В последнем случае роли определяются в том пакете, к которому относится соответствующая подсистема.

Важно понимать, что все сервисы системы должны быть явно определены на диаграмме прецедентов, и никаких других сервисов, которые отсутствуют на данной диаграмме, проектируемая система не может выполнять по определению.

Использование диаграммы вариантов использования UML при проектировании программного обеспечения

Проектирование – один из важных шагов при разработке программы, который очень часто игнорируется начинающими разработчиками. Обычно они пытаются удержать всё в голове или, в лучшем случае, записать некоторые важные сведения на листе бумаги. Как результат, у них нет чёткого плана дальнейших действий, и проект может быть отложен в долгий ящик.

Обычно при проектировании разработчики изображают систему графически, поскольку человеку легко разобраться в таком представлении. Именно поэтому вместо написания громоздких текстов про каждую возможность будущей программы разработчики строят различные диаграммы для описания своих систем. Это помогает им не забывать, что нужно реализовать в программе, и быстро вводить в курс дела своих коллег.

Сегодня мы разберемся с тем, как использовать диаграмму вариантов использования UML (англ. «Unified Modeling Language») – стандартизированный язык моделирования при проектировании программ.

Данная статья предназначена для начинающих разработчиков и для разработчиков, не знакомых с UML, поэтому никаких предварительных знаний о диаграмме вариантов использования не требуется. Со всеми необходимыми сведениями я познакомлю читателя по ходу статьи.

Когда разработчик создаёт своё приложение, он в первую очередь задумывается над двумя вопросами:

Что будет делать приложение?

Кто будет пользоваться этим приложением?

Некоторыми программами может пользоваться множество людей, поэтому часто необходимо выделять различные группы пользователей системы. У каждой такой группы могут быть свои права и возможности в системе.

Для того чтобы описать различные группы пользователей и их возможности в будущей программе, создаётся так называемая диаграмма вариантов использования.

Диаграмма вариантов использования

Диаграмма вариантов использования (англ. use-case diagram) – диаграмма, описывающая, какой функционал разрабатываемой программной системы доступен каждой группе пользователей.

По ходу этой статьи мы разберём элементы этой диаграммы, которые чаще всего применяются при построении, на множестве небольших примеров диаграмм и на примере одной большой диаграммы. Эта большая диаграмма будет использоваться при проектировании какой-нибудь программной системы. В качестве такой системы давайте выберем информационную систему для школы (можно рассматривать ее как сайт или как отдельное приложение). Пример, разумеется, демонстрационный и не претендует на законченность.

В этой системе можно выделить следующие группы пользователей:

В целом, в реальной жизни директор имеет множество обязанностей (пожалуй, не будем их перечислять). Однако в электронной системе каких-то особенных действий у него нет, поэтому мы не будем изображать его на нашей диаграмме.

Каждая из групп пользователей может пользоваться нашей системой по-своему.

Просматривать свои оценки

Размещать материалы для уроков

Выставлять оценки в электронный журнал

Классные руководители могут делать все то же самое, что и преподаватели плюс:

Составлять расписание родительских собраний

Заместители директора могут:

Публиковать посты с важной информацией

Кроме того, у системы есть функционал, который доступен всем группам пользователей. В разрабатываемой нами системе актуально будет добавить мессенджер, в котором можно будет быстро связываться с интересующим человеком. Получается, эта функциональность должна быть доступна каждому пользователю. Так и запишем. Все пользователи могут:

Получилось много пунктов, которые может быть сложно уложить в голове. Для того чтобы быстро ориентироваться в этих пунктах, мы и хотим научиться строить диаграммы вариантов использования.

А почему мы описываем так мало возможностей?

Заметьте, что на диаграмме мы хотим отобразить только ключевой функционал системы. Например, действия «войти в систему», «выйти из системы» или «восстановить пароль» могут присутствовать в любой системе, и их наличие не стоит дополнительно описывать, поскольку это загрязняет диаграмму несущественными элементами.

Вообще добавление некоторых действий на диаграмме зависит от глубины детализации. Если вам все же требуется изобразить некоторые стандартные действия, ничто не помешает быстро это сделать.

А теперь, когда мы выделили группы пользователей и функциональность системы, начнём строить диаграмму, чтобы зафиксировать и структурировать полученные данные.

Построение диаграммы

Каждая группа пользователей на диаграмме вариантов использования обозначается человечком, под которым записывается имя группы людей, которую он обозначает. Давайте изобразим группу пользователей «Преподаватели»:

Этот человечек обозначает всех преподавателей, которые будут пользоваться системой

Обратите внимание, что имя группы записывается в единственном числе. Символ человечка уже обозначает группу пользователей, поэтому не нужно дополнительно отражать это в имени.

В терминологии UML, этот человечек называется актёром (англ. «actor»). В общем случае, актёр обозначает любые сущности, использующие систему. Этими сущностями могут быть люди, технические устройства или даже другие системы.

Так же изобразим актёров для оставшихся групп пользователей:

Здесь изображены все группы пользователей, которые могут пользоваться нашей системой

Как я упоминал ранее, каждая группа пользователей использует определённые функции системы. На диаграмме вариантов использования функция системы изображается эллипсом, внутри которого записывается имя функции в форме глагола с пояснительными словами.

Этот эллипс представляет действие «Выставить оценки в электронный журнал»

В терминологии UML, этот эллипс называется вариантом использования (англ. «use-case»). В общем случае, вариант использования – набор действий, который может быть использован актёром для взаимодействия с системой.

Связи между элементами

На диаграммах UML для связывания элементов используются различные соединительные линии, которые называются отношениями. Каждое такое отношение имеет собственное название и используется для достижения определённой цели. В качестве справочной информации перечислю все виды отношений, которые мы будем использовать в этой статье.

Отношение ассоциации (англ. «association relationship») Отношение обобщения (англ. «generalization relationship») Отношение включения (англ. «include relationship») Отношение расширения (англ. «extend relationship»)

Отношение ассоциации

Мы хотим отображать на диаграмме информацию о том, какие варианты использования могут быть использованы каждым актёром. Сейчас, например, мы хотим показать, что выставлять оценки могут только преподаватели.

Изображаем на диаграмме информацию о том, что преподаватели могут выставлять оценки

Мы соединили актеров с вариантом использования с помощью сплошной линии без стрелки. Такая линия называется отношением ассоциации.

Отношение ассоциации предназначено только для соединения актёров и вариантов использования. Нет никакого смысла соединять отношением ассоциации двух актёров или два варианта использования.

Изображаем на диаграмме возможность покупателей оплачивать заказы

Если на диаграмме вариантов использования актёр соединен с вариантом использования с помощью отношения ассоциации, это означает, что данный актёр может выполнять действия, описанные вариантом использования.

Почему отношение ассоциации называется так и не иначе?

Чтобы лучше понять это отношение, вспомним, каким образом мы выделяли функционал для различных групп пользователей. Некоторые обязанности у нас ассоциируются с определённой группой людей, поэтому мы связываем актёров с ассоциируемыми с ними действиями.

Добавим еще вариантов использования и соединим их с соответствующими актёрами:

Первая версия диаграммы

Пока что наша диаграмма совсем не впечатляет, поэтому мы продолжим наполнять ее информацией. Заодно мы узнаем все возможности этого вида диаграмм.

Отношение обобщения

Заметим, что в нашей системе группы пользователей «Преподаватель» и «Классный руководитель» обладают схожими возможностями. Чтобы изобразить это на диаграмме, мы можем пойти одним из трёх путей:

Дублировать варианты использования, чтобы связать их с каждым схожим актёром (очевидно, неудачный вариант).

Соединить каждого актёра со всеми нужными вариантами использования. Это может породить множество пересечений линий, что не самым лучшим образом скажется на читаемости диаграммы.

Показать с помощью одного из видов отношений, что актёры связаны между собой. Это будет означать, что один из них может пользоваться всеми вариантами использования, с которыми соединён другой актёр.

Последний вариант похож на принцип повторного использования кода при написании программ или на наследование классов в ООП (Объектно-ориентированное программирование). Преимущество этого варианта в том, чтобы уменьшить количество связей на диаграмме.

Разумеется, мы воспользуемся третьим путём. В этом нам поможет, так называемое, отношение обобщения. Отношение обобщения обозначается сплошной линией с полой треугольной стрелкой.

Отношение обобщения означает, что некоторый актёр (вариант использования) может быть обобщён до другого актёра (варианта использования). Стрелка направлена от частного случая(специализации) к общему случаю.

Ниже представлены несколько примеров использования отношения обобщения.

Покупка горного и скоростного велосипеда — ЧАСТНЫЙ случай покупки велосипеда Физическое лицо и юридическое лицо можно ОБОБЩИТЬ до обычного покупателя

Как можно заметить, отношение обобщения используется, чтобы показать, что одно действие является частным случаем другого действия или что одну группу людей можно обобщить до другой группы.

Вернёмся к нашему основному примеру. Изобразим отношение обобщения от актёра «Кл. руководитель» к актёру «Преподаватель».

На рисунке сверху сразу видно, насколько понятнее становится диаграмма при использовании отношения обобщения: исчезли все повторы вариантов использования и пересечения линий. Разумеется, это огромный плюс для тех, кто будет читать эту диаграмму в дальнейшем.

Давайте обратим внимание на действие «Узнать свои оценки». Логично предположить, что обучающиеся захотят не только знать список своих оценок, но и знать свою среднюю оценку за некоторый период времени или среднюю оценку по определённому предмету.

Изобразим это на диаграмме. Для этого создадим два варианта использования «Узнать среднюю оценку за некоторый период времени» и «Узнать среднюю оценку по предмету» и соединим их с вариантом использования «Узнать свои оценки» отношением обобщения.

Уточняем на диаграмме, что у обучающихся есть возможность узнать среднюю оценку за некоторый период времени и средний балл по некоторому предмету

Присоединим это к основной диаграмме:

Вторая версия диаграммы

Отношение включения

Для заместителя директора мы отмечали, что ему нужно составлять расписания. Условно расписание можно поделить на три категории:

Всё это составляется заместителем директора, поэтому покажем это на диаграмме. Для этого будем использовать отношение включения. Отношение включения обозначается пунктирной линией с V-образной стрелкой на конце, над стрелкой добавляется надпись “include”.

В общем случае, отношение включения используется, чтобы показать, что некоторый вариант использования включает в себя другой вариант использования в качестве составной части.

Когда мы используем отношение включения, мы подразумеваем, что составные варианты использования ОБЯЗАТЕЛЬНО входят в состав общего варианта использования.

Поясню смысл и этого отношения на небольшом примере. Когда пользователь сохраняет результаты своей работы в файл, он указывает место сохранения и расширение файла (например, если он редактировал фотографию в photoshop, он может сохранить ее в различных форматах). Этот процесс можно изобразить на диаграмме вариантов использования следующим образом:

Отношение включения используется для изображения составного действия

Снова вернёмся к нашему основному примеру.

Составление расписания ВКЛЮЧАЕТ в себя составление расписания занятий, мероприятий, каникул(обязательно)

Как итог, наша диаграмма принимает следующий вид:

Третья версия диаграммы

В целом, на этом можно остановиться. Хоть наш пример и демонстрационный, он немного отражает функциональность реального приложения. Тем не менее, остался еще один элемент, который мы не рассмотрели.

Отношение расширения

Нужно сказать, что в диаграммах вариантов использования применяется ещё один вид связи – отношение расширения. На мой взгляд, применение отношение расширения несколько специфично, поскольку неправильное его использование может запутать читателя диаграммы. Тем не менее, для полноты картины мы всё равно рассмотрим применение этого отношения на практике. В последний раз модифицируем нашу диаграмму!

Во время дистанционного обучения школьникам необходимо выполнять домашние задания и присылать их в виде архива или фотографий учителям. Получается, нужно добавить возможность прикреплять файл к сообщению в нашей системе. Чтобы отобразить это на диаграмме мы будем использовать отношение расширения. Отношение расширения обозначается пунктирной линией с V-образной стрелкой на конце (похоже на отношение включения), над стрелкой добавляется надпись “extend ”.

Зачем над пунктирными линиями добавлять надписи “include” и “extend”?

В UML пунктирная линия с V-образной стрелкой, в общем случае, называется отношением зависимости. Для диаграммы вариантов использования выделяют различные виды зависимостей: отношение включения и отношение расширения. Чтобы их различать, над стрелками пунктирной линией пишут “include” и “extend” соответственно.

Чтобы лучше понять этот тип отношений рассмотрим пример. Допустим, вы делаете заказ в сети быстрого питания. Вы хотите заказать бургер. Вам, скорее всего, вам предложат расширить ваш заказ картошкой фри или соусом. Давайте изобразим процесс заказа на диаграмме вариантов использования.

На диаграмме предполагается, что к заказу МОЖЕТ БЫТЬ добавлена картошка фри или соус (необязательно)

Два нижних варианта использования описывают возможные «расширения» для базового варианта использования. Исходя из этого примера, мы можем сделать важное замечание.

Можно сказать, что отношение расширения — это выборочное отношение включения. Если отношение включения обозначает, что элемент обязательно включается в состав другого элемента, то в случае отношения расширения это включение необязательно.

Понимание этого критически важно для грамотного использования этого вида отношений.

Вернёмся к нашему основному примеру. Мы хотим, чтобы действие «прикрепить файл к сообщению» расширяло действие «отправить сообщение». На диаграмме это изображается следующим образом:

Расширяем функционал отправки сообщений с помощью функции прикрепления файлов к сообщению (Необязательно прикреплять файл к каждому сообщению)

Как итог, получим такую диаграмму:

Четвёртая версия диаграммы

Вот и всё. Я постарался рассказать вам про все моменты построения диаграммы вариантов использования при проектировании программных систем. В следующем вашем проекте обязательно попробуйте построить данную диаграмму на стадии проектирования. Ваши усилия обязательно окупятся!

Что делать, если я путаюсь в направлении стрелок?

При построении диаграмм UML часто возникает путаница, в какую сторону направлена та или иная стрелка. Это пройдёт после небольшой практики. Общая рекомендация к запоминанию правильного направления стрелок на диаграмме вариантов использования: стрелка обычно направлена от «зависимого» объекта к «независимому» (от специального к общему). Например:

Проектирование программы ЗАВИСИТ от составления функциональных требований, обдумывания функционала программы, выделения групп пользователей ,потому что ВКЛЮЧАЕТ в себя эти этапы

Программист на каждом следующем уровне должности ПЕРЕНИМАЕТ знания с предыдущих уровней, без которых не может развиваться дальше. Получается, что актёры ЗАВИСЯТ от предыдущих ступеней

Тем не менее, в любом правиле есть исключение. Этим исключением является отношение расширение:

Если DLC было куплено, то игра зависит от контента, который содержится в нём. Наше правило «зависимости» рушится 🙁

Диаграммы очень просто изменять. Не нужно пугаться того, что требования к программе могут измениться или что вы что-то забыли отобразить на диаграмме. Вы можете добавить элементы к диаграмме, когда вам угодно.

Не нужно засорять диаграмму слишком мелкими действиями. Объедините все общие действия в одну группу под общим названием, чтобы было просто читать диаграмму.

Старайтесь не допускать пересечений соединительных линий. Это может затруднить чтение диаграммы для вас и для ваших коллег.

Не дублируйте варианты использования на диаграмме. Если приходится дублировать варианты использования, то элементы диаграммы надо постараться расставить по-другому.

Пользуйтесь специальными компьютерными программами для построения диаграмм. Это существенно упростит весь процесс моделирования.

Диаграммы прецедентов Use Case

Привет, Вы узнаете про диаграммы прецедентов, Разберем основные ее виды и особенности использования. Еще будет много подробных примеров и описаний. Для того чтобы лучше понимать что такое диаграммы прецедентов, use case , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Проектирование веб сайта или программного обеспечения.

Несколько слов о требованиях

Итак, поговорим о требованиях. Что это такое, мы, в общем, понимаем — когда заказчик описывает нам, чего же именно он хочет, мы всегда слышим фразы типа «хотелось бы, чтобы проверка обновлений проводилась автоматически, как в антивирусах», «хочу большую зеленую кнопку в центре окна, которая начинает процесс», «программа должна позволять просматривать и печатать отчеты», «и чтоб красивенько все было, с полупрозрачностями, как в Висте», «при выходе должно выводиться подтверждение» и т. д. и т. п. Конечно, как настоящие разработчики, мы понимаем и то, что заказчик никогда не знает, что именно ему нужно, а если понимает, то объяснить не может. Но ведь фразы-то всегда, по сути, одинаковы! Они описывают, как заказчик представляет себе систему, чего заказчик хочет от системы, функциональность, которой он от нее ожидает, требования, которые к ней предъявляет.

Если обратиться к классикам, например, к той же «банде трех» (Якобсон, Буч, Рамбо), мы узнаем, что требование — это желаемая функциональность, свойство или поведение системы. Именно со сбора требований начинается процесс разработки ПО. Если изобразить процесс разработки ПО в виде » черного ящика » (уверены, читатель знает, что это такое, если нет — «Википедия» к вашим услугам), на выходе которого мы получаем программный продукт, то на вход этого «черного ящика» будет подаваться именно набор требований к программному продукту (рис. 6.1)!

Кстати, какую диаграмму напоминает этот рисунок? Правильно, диаграмму активностей. И выбор именно этой диаграммы тут абсолютно оправдан — помните, мы говорили, что диаграммы активностей часто используют для описания бизнес-процессов? Единственный нюанс: обычно процесс разработки не заканчивается с выпуском программного продукта — грядет новая итерация, новые, уточненные требования, новая версия и т. д.

Кстати, вернемся к требованиям. Да, мы сказали, что на вход нашего «черного ящика» подается набор требований. Но в какой форме? Как их документируют, эти требования? Думаю, большинство читателей помнит, что такое техническое задание — основной документ, без составления которого не начинался в советские времена ни один проект. Документ это был большой, многостраничный, с четкой структурой, определяемой ГОСТами (государственными отраслевыми стандартами). И описывал он, по сути, не что иное, как требования к создаваемой системе!

Техническое задание — вещь по-своему хорошая. Но время шло, менялись стандарты, нотации, способы описания требований. И вот постепенно техническое задание уступило место набору артефактов, состоящему из документов двух видов:

• диаграммы прецедентов ;
• нефункциональные требования.

Диаграммы прецедентов составляют модель прецедентов (вариантов использования, use-cases). Прецедент — это функциональность системы, позволяющая пользователю получить некий значимый для него, ощутимый и измеримый результат. Каждый прецедент соответствует отдельному сервису, предоставляемому моделируемой системой в ответ на запрос пользователя, т. е. определяет способ использования этой системы. Именно по этой причине use cases, или прецеденты, часто в русской терминологии фигурируют как варианты использования. Варианты использования чаще всего применяются для спецификации внешних требований к проектируемой системе или для спецификации функционального поведения уже существующей системы. Кроме этого, варианты использования неявно описывают типичные способы взаимодействия пользователя с системой, позволяющие корректно работать с предоставляемыми системой сервисами.

Нефункциональные требования — это описание таких свойств системы, как особенности среды и реализации, производительность,расширяемость, надежность и т. д. Часто нефункциональные требования не привязаны к конкретному варианту использования и потому выносятся в отдельный список дополнительных требований к системе (рис. 6.2).

Но вернемся же к прецедентам (вариантам использования). Идентифицировать прецеденты и действующие лица — обязанность системного аналитика. И делает он это для того, чтобы:

• четко разграничить систему и ее окружение;
• определить, какие действующие лица и как именно взаимодействуют с системой, какой функционал (варианты использования) ожидается от системы;
• определить и описать в словаре предметной области (глоссарии) общие понятия, которые необходимы для детального описания функционала системы (прецедентов).

Подобный вид деятельности обычно выполняется в такой последовательности:

1. Определение действующих лиц.
2. Определение прецедентов.
3. Составление описания каждого прецедента.
4. Описание модели прецедентов в целом (этот этап включает в себя создание словаря предметной области).

Вначале требования оформляются в виде обычного текстового документа, который создается или самим пользователем, или пользователем и разработчиком вместе. Далее требования оформляют в виде таблицы. В левую колонку помещают прецеденты, а в правую — действующих лиц, участвующих в прецеденте.

Рассмотрим пример. Секретарь размещает на сервере меню обеденных блюд на неделю. Сотрудники должны иметь возможность ознакомиться с меню и сделать заказ, выбрав блюда на каждый день следующей недели. Офис-менеджер должен иметь возможность сформировать счет и оплатить его. Система должна быть написана на ASP.NET. Такое вот нехитрое интернет-приложение для автоматизации заказов обедов в офис.

Думаем, здесь все понятно. Таблица с описанием требований может быть, например, такой:

Здесь нигде не сказано о том, что система должна быть написана на ASP.NET. Почему — понятно: это ведь нефункциональное требование! И еще, очевидно, что секретарь и офис-менеджер тоже являются сотрудниками. Читатель, внимательно прочитавший предыдущие лекции, заподозрит, что в данном случае, создавая модель прецедентов, говоря о действующих лицах, можно бы применить генерализацию. Действительно, диаграмма прецедентов, построенная на основе этой таблицы, может быть, например, такой (рис. 6.3):

Диаграммы прецедентов и их нотация

Что ж, у нас есть пример диаграммы. Итак, какие же элементы мы на ней видим? Первое, что бросается в глаза, — большой прямоугольник, внутри которого размещаются эллипсы, обозначающие, как мы уже поняли, прецеденты. В верхней части прямоугольника указано название моделируемой системы, а называют его рамками системы (system boundary, subject boundary), контекстом или просто системой. Этот элемент диаграммы показывает границу между тем, что вы как аналитик показали в виде прецедентов (внутри этих рамок), и тем, что вы изобразили как действующие лица (вне их). Чаще всего таким прямоугольником показывают границы самой моделируемой системы. То есть внутри границы находятся прецеденты — тот функционал, который реализует система (и в этом смысле прецеденты могут рассматриваться как представления подсистем и классов модели), а снаружи — действующие лица: пользователи и другие внешние сущности, взаимодействующие с моделируемой системой.

Следует сказать, что рамки системы на диаграммах прецедентов изображают довольно редко, т. к. они неявно подразумеваются самой диаграммой. По сути, этот элемент не привносит в диаграмму какой-либо дополнительной значимой информации, так что его использование — дело вкуса аналитика. Появление рамок системы на диаграмме прецедентов чаще всего диктуется особенностями персонального стиля проектирования.

Кроме рамок системы или ее контекста на диаграмме мы видим еще два вида связанных с ней сущностей — это действующие лица (экторы, actors) и прецеденты. Начнем с экторов. Довольно часто в русскоязычной литературе по UML для обозначения действующих лиц можно встретить термин «актер». В принципе, смысл его более-менее понятен и оригинальному английскому термину он созвучен. Более того, есть еще одна причина такого перевода. Какое слово первым приходит к вам в голову, когда вы слышите слово «актер»? Да, конечно же — слово»роль»! Именно о ролях мы вскоре и поговорим, когда будем пытаться разобраться, что скрывается за понятием «действующее лицо». А пока, да простит нас читатель, далее мы все же будем пользоваться словом «эктор» — транскрипцией оригинального термина. Помнится, мы уже как-то писали о нашем отношении к буквальному переводу терминологии.

Итак, какой же смысл вкладывают в понятие эктора? Эктор — это набор ролей, которые исполняет пользователь в ходе взаимодействия с некоторой сущностью (системой, подсистемой, классом). Эктор может быть человеком, другой системой, подсистемой или классом, которые представляют нечто за пределами рассматриваемой сущности. Экторы «общаются» с системой путем обмена сообщениями. Четко выделив экторов, вы тем самым ясно определяете границу между тем, что внутри системы, и тем, что снаружи, — рамки системы.

Возможно, слова «роли, исполняемые пользователем» в определении эктора звучат не очень понятно. Очень забавно это понятие объясняется в Zicom Mentor:

роль — это не конкретный пользователь, а подобие шляпы, которую человек надевает, когда взаимодействует с сущностью.

Действительно, наденьте шляпу пирата — и вы капитан Джек Воробей, а наденьте цилиндр и вы — Джек-потрошитель! Шутка. «Физический»пользователь может играть роль одного или даже нескольких экторов, выполняя их функции в ходе взаимодействия с системой. И наоборот, роль одного и того же эктора может выполняться несколькими пользователями.

На диаграммах UML экторы изображаются в виде стилизованных человечков, ведь, как вы, конечно, помните, идея была в создании нотации, любой символ которой легко может быть изображен от руки (рис. 6.4):

Несмотря на «человеческий» вид этого обозначения, не следует забывать, что экторы — это не обязательно люди. Эктором, как мы уже говорили ранее, может быть внешняя система, подсистема, класс и т. д. Кстати, человечек ( «stick-person» ) — это не единственное обозначение эктора, используемое в UML. На диаграммах прецедентов обычно применяется именно «человекоподобная» форма эктора, но на других диаграммах, и особенно в случаях, когда эктор имеет атрибуты, которые важно показать, используется изображение эктора как класса со стереотипом <<actor>> (рис. 6.5):

С системой экторы, как мы уже сказали, общаются через сообщения, но если говорить на более высоком уровне абстракции, в терминах модели прецедентов, то взаимодействуют они с системой через прецеденты. Один и тот же эктор может быть связан с несколькими прецедентами, и наоборот, один прецедент может быть связан с несколькими разными экторами. Ассоциации между эктором и прецедентом всегда бинарные — т. е. представляют отношения типа «один к одному», использование кратности недопустимо. Это не противоречит сказанному выше: действительно, один эктор может быть связан с несколькими прецедентами, но только с помощью отдельных ассоциаций — по одной на каждый прецедент. Мы видели это в нашем примере. Кстати, там мы видели ассоциации, изображенные не просто в виде линий, а стрелками. Думаем, смысл этого обозначения вполне понятен: это направленная ассоциация и стрелка (как и на других диаграммах) всегда направлена в сторону той сущности, от которой что-то требуют, чьим сервисом пользуются и т. д.

И еще — экторы не могут быть связаны друг с другом . Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Единственное допустимое отношение между экторами — генерализация ( наследование). Опять-таки, в нашем примере с заказом обедов в офис, вы могли увидеть именно такой вид отношений между экторами. Это не значит, что в реальной жизни офис-менеджер и секретарь (да и вообще любые два сотрудника) не могут общаться: просто при создании модели прецедентов такое общение не попадает в область наших интересов, считается несущественным.

Еще один тип элементов, встречающийся на диаграммах прецедентов, более того, давший им название, — это собственно прецеденты, или варианты использования. Прецедент — это описание набора последовательных событий (включая возможные варианты), выполняемых системой, которые приводят к наблюдаемому эктором результату. Прецеденты описывают сервисы, предоставляемые системой экторам, с которыми она взаимодействует. Причем прецедент никогда не объясняет, «как» работает сервис, а только описывает, «что» делается.

Изображаются прецеденты в виде эллипса, внутрь контура которого помещается имя (описание) прецедента. Имя прецедента обычно намного длиннее имен других элементов модели. Почему это так, в принципе, понятно: имя прецедента описывает взаимодействие эктора с системой, говорит о том, какими сообщениями они обмениваются между собой. В нашем примере с заказом обедов мы видели несколько прецедентов и наверняка читатель заметил, что имя прецедента — это, скорее, название сценария, воспроизводящегося в ходе взаимодействия эктора с системой. Причем это всегда описание с точки зрения эктора, описание услуг, предоставляемых системой пользователю. Приведем пример простейшей диаграммы, иллюстрирующей сказанное нами об обозначениях прецедента (рис. 6.6).

В этом примере пассажир может купить в сервисной кассе билет на некоторый вид транспорта. Покупка билета — это название сценария, покоторому эктор (пассажир) может взаимодействовать с системой (кассой). Заметьте, это не описание сценария, а именно название — оно говорит нам, что делает эктор в процессе взаимодействия, но не говорит, как именно! И еще — прецеденты определяют непересекающиесясценарии поведения. Выполнение одного прецедента не может быть прервано в результате работы другого прецедента. Другими словами, выполнение одного прецедента не может быть прервано в результате событий или действий, вызванных выполнением другого прецедента. Прецеденты выступают как атомарные транзакции, выполнение которых не может быть прервано.

Внимательный читатель, возможно, отметил то, как незаметно мы ввели в употребление слово » сценарий «. Что же такое сценарий и как понятие сценария связано с понятием прецедента? На первый вопрос хорошо отвечают классики (Г. Буч):

Сценарий — это конкретная последовательность действий, иллюстрирующая поведение.

Сценарий — это повествовательный рассказ о совершаемых эктором действиях, история, эпизод, происходящий в данных временных рамках и данном контексте взаимодействия. Сценарии (в различных формах представления) широко применяются в процессе разработки программного обеспечения. Как мы уже только что отметили, написание сценария напоминает написание художественного рассказа, и этим объясняется тот факт, что использование сценариев широко распространено среди аналитиков, которые часто обладают художественными или литературными способностями. Несмотря на непрерывный повествовательный характер, сценарии можно рассматривать как последовательности действий (делать раскадровку ). При разработке пользовательского интерфейса сценарии описывают взаимодействие между пользователем (или категорией пользователей, например, администраторами системы, конечными пользователями) и системой. Такой сценарий состоит из последовательного описания комбинаций отдельных действий и задач (например, нажатий клавиш, щелчков поэлементам управления, ввода данных в соответствующие поля и т. д.). Вспомните, к примеру, описания последовательностей действий пользователя (предназначенных для достижения определенных результатов, решения определенных задач), которые вы находите в справке к малознакомой программе. То же самое можно сказать о модных сейчас «how-to videos», в которых такие последовательности отображаются визуально, на конкретных примерах. В любом случае, цель подобных справочных материалов — предоставить описание типичных сценариев использования системы, сценариев взаимодействия между пользователем и системой.

Сценарии также иногда можно увидеть на диаграмме прецедентов. Иногда их изображают в виде » листа бумаги «, на котором написано имя файла, — прямоугольника с загнутым нижним левым уголком. В этом случае указанный файл содержит в себе описание данного сценария. А иногда сценарий записывается в комментарий. Как вы, наверное, помните, комментарии (ноутсы, notes) изображаются прямоугольниками с загнутым верхним правым углом и соединяются с элементом, который они поясняют, пунктирной линией (рис. 6.7).

Как мы уже упоминали, сценарии могут быть записаны в различных формах. Это может быть структурированный, но неформализованный текст, формализованный структурированный текст, псевдокод, таблица, диаграмма активностей, наконец! Каждый сценарий описывает в повествовательной форме завершенное, конкретное взаимодействие, имеющее с точки зрения пользователя определенную цель. Если рассматривать табличную форму представления сценария, то линия, разделяющая левый и правый столбцы таблицы, символизируют собой границу, отделяющую действия пользователя от ответных действий системы. Табличная форма особо подчеркивает участие пользователя, что является очень важным аспектом при разработке пользовательского интерфейса.

Вот пример простого (неформализованного) текстового описания сценария.

Пользователь вводит логин, пароль, адрес электронной почты и код подтверждения и нажимает кнопку «Далее». Система запрашивает ввод проверочного кода. Пользователь вводит код и нажимает кнопку «Далее». Система проверяет соответствие кода изображенному на картинке.

Не правда ли, знакомая процедура? Да, это описание регистрации пользователя на некотором сайте. Правда, не совсем полное: не рассмотрены случаи, когда выбранный пользователем логин уже занят, адрес электронной почты введен неправильно, пароль не удовлетворяет требованиям или код не соответствует изображенному на картинке. О таких случаях — альтернативных сценариях — мы поговорим чуть позже.

А вот тот же сценарий в табличном представлении:

Вы, конечно, заметили, что этот сценарий можно детализировать — например, прежде чем попросить ввести проверочный код, система отображает картинку, на которой этот самый код изображен. Т. е. запрос на ввод кода включает в себя вывод картинки с упомянутым кодом. Об этом мы тоже еще поговорим.

А пока попробуем ответить на второй вопрос, а именно: как связаны понятия сценария и прецедента. Прецеденты, как мы уже говорили, рождаются из требований к системе. Но говорят они о том, что делает система. Как система это делает, говорят сценарии. Таким образом,прецедент можно специфицировать путем описания потока действий или событий в текстовой форме — в виде, понятном для «постороннего» (не занятого в непосредственной разработке системы) читателя. А ведь такое описание — это и есть сценарий! Таким образом, сценарии специфицируют прецеденты. И еще. Поскольку сценарии — это, по сути, рассказы, они являются весьма эффективным средством извлечения информации из бесед с заказчиком и предоставляют превосходное, понятное непрофессионалу описание создаваемого приложения. Сценарии, да и вообще диаграммы прецедентов (дополненные сценариями) являются отличным средством общения между разработчиками и заказчиком, причем, в силу простоты нотации, — средством, понятным обеим сторонам. В конечном итоге, взаимосвязь между требованиями, прецедентами и сценариями можно изобразить такой «псевдодиаграммой» (рис. 6.8).

Как видите, для каждой ассоциации на диаграмме проставлена кратность и ее смысл вполне понятен, но все же о кратности следует поговорить отдельно. Один прецедент определяет несколько сценариев, каждый из которых представляет один из возможных вариантов определяемого прецедентом потока событий. Сценарии так же соотносятся с прецедентами, как экземпляры класса, т.е. сценарий — это экземпляр прецедента, как объект — экземпляр класса. Система может содержать, например, несколько десятков прецедентов, каждый из которых, в свою очередь, может разворачиваться в десятки сценариев. Как правило, прецедент описывает не одну последовательность действий, а множество, и выразить все детали рассматриваемого прецедента с помощью одной последовательности действий обычно не получается. Практически для любого прецедента можно выделить основной сценарий, описывающий «нормальную» последовательность действия, и вспомогательные, описывающие альтернативные последовательности, которые инициируются в случае возникновения определенных условий.

Другой вопрос: требуется ли такое уточнение модели прецедентов, оправдано ли оно для данного уровня приближения, или «подразумевающиеся» альтернативные сценарии можно опустить? Например, в предыдущем примере с покупкой билета в сервисной кассе мы не изобразили сценарии (и, соответственно, прецеденты), соответствующие вариантам, когда билетов на выбранный пассажиром рейс уже не осталось, пассажир изменил свое решение и хочет взять билет на другой рейс, когда оплата идет наличными или по кредитной карте и т. д.

«Хватит ходить вокруг да около!» — воскликнет нетерпеливый читатель. Уже заканчиваем. Мы просто хотели мягко подвести читателя к вопросу об отношениях между прецедентами. А отношения эти весьма многообразны. Начнем со старого знакомого — отношения обобщения (наследования, генерализации). О генерализации мы уже говорили не раз, когда рассматривали диаграммы классов. Но все же напомним суть этого понятия. Как говорят классики, обобщение — это отношение специализации (обобщения), в котором объекты специализированного элемента (потомка) могут быть подставлены вместо объектов обобщенного элемента (родителя, или предка).

Точно так же, как мы обычно поступаем с классами, после того как мы выделили и описали каждый прецедент, мы должны просмотреть их все на предмет наличия одинаковых действий — поискать, а не выполняются ли (используются) некоторые действия совместно несколькими вариантами использования. Этот совместно используемый фрагмент лучше описать в отдельном прецеденте. Таким образом мы уменьшимизбыточность модели за счет применения обобщения прецедентов (иногда, правда, говорят не об обобщении, а об использованиипрецедентов; почему — сейчас поймете). Как это и «положено» при наследовании, экземпляры обобщенных прецедентов (потомков) сохраняют поведение, присущее обобщающему прецеденту (предку). Другими словами, наличие (использование) в варианте использованияX обобщенного варианта использования Y говорит нам о том, что экземпляр прецедента X включает в себя поведение прецедента Y. Обобщения применяются, чтобы упростить понимание модели вариантов использования за счет многократного задействования «заготовок» прецедентов для создания прецедентов, необходимых заказчику (помните, как мы рассматривали вопрос о том, всегда ли необходимо создавать новый класс, или лучше воспользоваться готовым решением, чувствуете аналогию?). Такие «полные» прецеденты называютсяконкретными прецедентами. «Заготовки» прецедентов, созданные лишь для многократного использования в других прецедентах, называют абстрактными прецедентами. Абстрактный прецедент (как и абстрактный класс) не существует сам по себе, но экземпляр конкретного прецедента демонстрирует поведение, описываемое абстрактными прецедентами, которые он (повторно) использует. Прецедент, который экторы наблюдают при взаимодействии с системой («полный» прецедент, как мы называли его ранее), часто называют еще » реальным » прецедентом.

Как мы уже говорили выше, обобщение (наследование) чаще всего используют между классами и интерфейсами. Однако другие элементы модели также могут находиться между собой в отношении наследования — например, пакеты (о которых мы тут не говорим), экторы, прецеденты.

Изображается обобщение, как, конечно, помнит внимательный читатель, линией с «незакрашенной» треугольной стрелкой на конце.Обобщение — это отношение между предком и потомком, и стрелка всегда указывает на предка. Если вспомнить, что потомки наследуют (используют) свойства предка, то вполне логично вспоминается наше утверждение о том, что стрелки в UML всегда направлены в сторону того, от кого что-то требуют, чьими сервисами пользуются (рис. 6.9):

Как мы уже говорили ранее и видели в нашем первом примере диаграммы прецедентов, обобщение может использоваться для создания различных разновидностей экторов. Экторы-потомки наследуют от предка базовые характеристики и дополняют их своей спецификой. Точно так же прецедент-потомок наследует поведение и семантику прецедента-родителя и дополняет его поведение.

Следующий вид отношений между прецедентами — включение. Отношение включения означает, что в некоторой точке базового прецедента содержится поведение другого прецедента. Включаемый прецедент не существует сам по себе, а является всего лишь частью объемлющего прецедента. Таким образом, базовый прецедент как бы заимствует поведение включаемых, раскладываясь на более простые прецеденты. Например, когда мы покупаем в магазине некоторую вещь, в момент считывания кассиром штрих-кода обновляется состояние базы данныхтоваров, имеющихся в наличии, — количество наличных единиц купленного товара уменьшается. То же самое действие выполняется и в том случае, если купленный товар оказался бракованным, непригодным к использованию или попросту нам не понравился: состояние упомянутой базы данных вновь обновляется — но теперь уже в сторону увеличения количества наличных единиц определенного товара. Т. е. оба этих действия — и покупка, и возврат — содержат (включают в себя) такое действие, как обновление содержимого БД.

А как же изображается включение? Да очень просто — как зависимость (пунктирная линия со стрелкой, помните?) со стереотипом<<include>>. При этом стрелка направлена, естественно, в сторону включаемого прецедента. Этот факт легко объяснить, если вспомнить утверждение, которое мы уже несколько раз использовали в этом курсе: стрелка всегда направлена в сторону того элемента, от которого что-то требуется, чьими сервисами пользуются. А если считать, что объемлющий прецедент включает в себя, заимствует (использует) поведение включаемых прецедентов, становится ясно, что стрелка может быть направлена только таким образом. А вот и диаграмма, иллюстрирующая вышесказанное, которую мы позаимствовали из Zicom Mentor (рис. 6.10):

Как хорошо видно из этого примера, использование включения позволяет избежать многократного описания одного и того же набора действий — общее поведение можно просто описать в виде прецедента, включаемого в базовые.

На очереди — отношение расширения. Чтобы уяснить себе смысл расширения, представим себе, что мы говорим об оплате некоторого купленного нами товара. Мы можем оплатить товар наличными, если сумма не превышает $ 100. Или оплатить кредитной картой, если сумма находится в пределах от $ 100 до $ 1000. Если же сумма превышает $ 1000, нам придется брать кредит. Таким образом мы расширили понимание операции оплаты купленного товара и на случаи, когда используются другие средства оплаты, нежели наличные. Но сами эти случаи возникают только при строго определенных условиях: когда цена товара попадает в определенные рамки.

Расширение дополняет прецедент другими прецедентами, «срабатывающими» при некоторых условиях, — просто добавляет в исходныйпрецедент последовательность действий, содержащуюся в другом прецеденте. Отношение расширения прецедента А к прецеденту В означает, что экземпляр прецедента В может включать в себя (при определенных условиях, которые могут быть описаны в расширении; как именно описаны, мы скажем чуть позже) поведение, описанное в прецеденте А. Пример показан на следующей диаграмме (рис. 6.11):

Однако в приведенном примере не видно, при каких именно условиях человек использует каждый конкретный способ оплаты. В то же время, при моделировании с использованием расширения можно указать как условия осуществления расширенного поведения, так и место —точку расширения прецедента, в которой подключаются действия из расширяющих прецедентов. Вспомните оператор безусловного перехода, который вы, надеемся, использовали в своих программах не слишком часто. Как только интерпретатор доходит до этого оператора, он передает управление на строку, которая помечена меткой, указанной в этом операторе. Правда, в случае расширения речь идет скорее об операторе условного перехода — когда исходный прецедент (а именно, последовательность действий, содержащаяся в нем) приходит в точку расширения, происходит оценка условий расширения. Если условия выполняются, прецедент включает в себя последовательность действий из расширяющего прецедента.

Точка расширения описывается в дополнительном разделе прецедента, отделенном от его названия горизонтальной линией — точно так же, как в отдельных разделах перечисляются атрибуты класса и его операции. Ниже показан пример описания точки расширения, позаимствованный нами из Zicom Mentor (рис. 6.12).

В этом примере регистрация пассажиров авиарейса включает в себя контроль службы безопасности, а при условии (указанном в примечании после служебного слова «Condition:»), что человек часто летает и салон переполнен (обратите внимание на оператор AND, говорящий об одновременности выполнения условий), класс билета может быть повышен, например, с «эконом» до «бизнес-класса». Причем такой апгрейд может произойти только после того, как билет предъявлен на стойку регистрации — это и есть точка расширения. Она описана (ее имя указано) в дополнительном разделе прецедента после служебной фразы «Extension points:». Предваряя вопрос читателя, скажем, что прецедент может иметь сколь угодно много точек расширения. А сопоставить конкретный расширяющий прецедент с определенной точкой расширения можно, прочитав условия расширения, указанные в комментариях, — само условие записывается после служебного слова «Condition:» в фигурных скобках, за которыми идет служебная фраза «Extension point:», и после нее указывается имя точки расширения. Посмотрите еще раз на наш пример с регистрацией пассажиров в аэропорту и убедитесь сами, что все это очень просто!

Некоторое недоумение может вызвать то, что стрелка направлена всегда в сторону расширяемого прецедента. Но и это легко объяснить с точки зрения нашего тезиса, что «стрелка всегда указывает на того, от которого что-то требуют»: ведь для того, чтобы прецедент был расширен, нужно, чтобы он попал в точку расширения и проверилась истинность условий — только тогда действия, содержащиеся в расширяющем прецеденте, смогут быть добавлены в последовательность действий исходного прецедента. Так что все правильно — от расширяемого прецедента требуется точка расширения и проверка условий, потому и стрелка направлена к нему.

Подытоживая все вышесказанное, можно сказать, что расширение позволяет моделировать необязательное поведение системы (был быкласс билета повышен, если бы пассажир не налетал нужного количества миль, а салон был бы почти пуст?). Сам факт расширения зависит от выполнения условий — расширения ведь может и не произойти! Это просто отдельные последовательности действий, выполняемые лишь при определенных обстоятельствах и включаемые в определенных точках сценария (обычно в результате явного взаимодействия с эктором).

Организация прецедентов с помощью выделения общего поведения (включение) и различных вариантов поведения (расширение) — важная составляющая часть процесса разработки простого, сбалансированного и понятного набора прецедентов. Можно сказать даже, что использование включения и расширения — признак хорошего стиля в моделировании прецедентов.

На этом разговор о нотации диаграмм прецедентов можно было бы и завершить. Хотелось бы только сказать еще пару слов о соотношении между понятиями прецедента и кооперации. О кооперации мы уже говорили ранее (помните диаграммы взаимодействия?) как о множестве ролей, работающих вместе, чтобы обеспечить некоторое поведение системы. Мы также упоминали о том, что прецеденты отвечают на вопрос «что делает система?», но не говорят, как именно она это делает. На этапе анализа понимать, как именно система реализует свое поведение, действительно не нужно. Но при переходе к реализации неплохо бы знать, какие именно классы (или другие элементы модели), совместно работая, обеспечивают нужное поведение. То есть мы логично перешли от разговора о прецедентах к разговору о кооперации! Недаром обозначения кооперации и прецедента очень похожи (читатель, конечно, помнит, что кооперация обозначается пунктирным эллипсом) (рис. 6.13).

Так в каком же отношении находятся прецедент и кооперация? Из предыдущего абзаца логично следует, что это отношение реализации. Каждый прецедент реализуется одной или несколькими кооперациями. Это, конечно, не означает, что классы жестко распределены покооперациям: классы, принимающие участие в кооперации, реализующей определенный прецедент, будут участвовать и в других кооперациях.

Моделирование при помощи диаграмм прецедентов

Модель прецедентов, по сути, является концептуальной моделью системы. В ней, как мы уже не раз отмечали, в общих чертах описывается только поведение (функциональность) системы, а о деталях реализации речь не идет — на данном этапе реализация не важна, гораздо важнее собрать требования к системе и оформить их в наглядном виде, понятном и разработчикам, и заказчику.

Итак, подводя итоги, мы можем сформулировать три причины использования прецедентов. Или, вернее, три способа использования прецедентов (не случайно в русском переводе частенько можно встретить словосочетание «вариант использования»!) в ходе работы над системой:

• Прецеденты дают возможность аналитикам, пользователям и разработчикам говорить на одном языке: используя прецеденты, аналитики (эксперты в предметной области) могут на основе пожеланий заказчика описать поведение системы с точки зрения пользователя с такой степенью детализации, что разработчики смогут без труда сконструировать «внутренности» системы. В то же время, нотация диаграмм прецедентов настолько проста, что даже неподготовленный пользователь (заказчик) способен понять их смысл и помочь в их уточнении — ведь картинки (а тем более комиксы, каковыми, по сути, являются диаграммы UML) воспринимаются намного легче, чем текст!
• Прецеденты позволяют разработчикам понять назначение элемента: система, подсистема или даже класс могут быть сложными образованиями, состоящими из большого числа составных частей и имеющими большое число атрибутов и операций. Моделирование прецедентов позволяет лучше представить себе поведение системы, понять, какие элементы модели играют какие роли в реализации этого поведения, в какие кооперации входят, и какой именно прецедент (функционал системы) реализуют.
• Прецеденты являются основой для тестирования элемента в течение всей разработки: модель прецедентов описывает желаемое поведение системы (ее функционал) с точки зрения пользователя. Так что, постоянно сопоставляя предоставляемый элементом (фактический) функционал с имеющимися прецедентами, можно надежно контролировать корректность реализации элемента. Вот вам и надежный источник регрессионных тестов. Кроме этого, появление нового прецедента зачастую заставляет пересмотреть реализацию элемента, дабы убедиться, что она обладает достаточной гибкостью, изменяемостью и масштабируемостью.

Прецеденты полезны и для прямого, и для обратного проектирования. При прямом проектировании мы, по сути, осуществляем «перевод» сUML на некий язык программирования. И тестировать созданное приложение следует, основываясь именно на потоках событий, описываемых прецедентами. Обратное проектирование предполагает перевод с языка программирования на язык UML-диаграмм. Такими вещами приходится заниматься в силу ряда причин:

• С целью поиска ошибок и чтобы убедиться в адекватности дизайна:

отличная идея после первого перевода с UML на язык программирования сделать обратный перевод и сравнить исходные и восстановленные UML-модели (желательно, чтобы эти переводы выполнялись разными командами). Это позволит убедиться в том, что дизайн системы соответствует модели, никакая информация в ходе перевода не была утеряна, да и попросту выловить некоторые «баги». Такой подход называется обратной семантической трассировкой (или RST — Reverse Semantic Traceability) и разрабатывается компанией INTSPEI (http://www.intspei.com) как одна из базовых техник методологии INTSPEI P-Modeling Framework, краткие сведения о которой вы можете найти в приложении к этому курсу.

И наконец, следует отметить, что, конечно, только диаграмм прецедентов, как и сценариев, ими определяемых, недостаточно, чтобы создать модель поведения системы. Как мы уже не раз упоминали, прецеденты говорят, что делает система, но не говорят, как. Об этом говорят сценарии, но в текстовой форме, что делает их довольно сложными для восприятия. На помощь приходят диаграммывзаимодействий, которые визуализируют сценарии. Таким образом, мы теперь можем дополнить нашу старую «псевдодиаграмму» и на этом успокоиться (рис. 6.14):

В заключение приведем пару примеров законченных диаграмм прецедентов. Первый пример (смысл которого понятен и без дополнительных пояснений) демонстрирует включение, расширение и наследование прецедентов. Обратите внимание на стрелки, которые направлены к экторам, изображающим шлюзы. Все правильно — ведь система пользуется их услугами при отправке сообщений, в то время как маркетолог, наоборот, пользуется услугами системы, и потому стрелки направлены от него (рис. 6.15).

Следующие три примера уже по традиции мы позаимствовали с сайта шуток на UML (http://www.umljokes.com), продолжая доказывать, что на UML можно шутить — это полноценный язык общения, который можно применять так же, как и любой другой. Первый из примеров — это часть всем известной сказки о «Курочке Рябе», которую автор очень красочно оформил (рис. 6.16).

Вторая диаграмма, тоже неплохо оформленная, говорит нам о том, что утки очень не любят платить за пиво, предпочитая пить в долг (рис. 6.17).

Кстати, обратите внимание на рамки диаграммы, показанные на этом примере, — прямоугольник, отделяющий область содержимого диаграммы и имеющий в верхней части специальный раздел для ее имени.

И наконец, третья картинка, которая не является хорошим примером диаграммы прецедентов, но просто забавна. Это рассказ о способах поведения, позволяющих гарантированно (!) провалить любой экзамен (рис. 6.18):

Выводы

• Модель прецедентов позволяет описать систему на концептуальном уровне.
• Диаграммы прецедентов — отличное средство коммуникаций между экспертами, пользователями и разработчиками, а также основа для тестирования создаваемой системы.
• Прецедент — это описание набора последовательных событий (включая возможные варианты), выполняемых системой, которые приводят к наблюдаемому эктором результату.
• Эктор — это набор ролей, которые исполняет пользователь в ходе взаимодействия с некоторой сущностью.
• Прецеденты (как и экторы) могут быть генерализованы, т. е. наследовать и дополнять свойства своих предков.
• Прецеденты также могут вступать между собой в отношения включения и расширения, что позволяет разложить прецеденты на более простые составляющие и выделить необязательное поведение.
• Каждый прецедент реализуется одной или несколькими кооперациями.
• Сценарии специфицируют прецеденты, а диаграммы взаимодействий визуализируют сценарии.

Контрольные вопросы

• Что такое нефункциональные требования? Как они отображаются на диаграммах прецедентов?
• Какие способы изображения экторов вы знаете?
• В какие отношения могут вступать экторы между собой?
• В чем состоит смысл отношений включения и расширения?
• Что такое точка расширения?
• Перечислите известные вам причины использования прецедентов.
• Как прецеденты применяют в прямом и обратном проектировании?

К сожалению, в одной статье не просто дать все знания про диаграммы прецедентов. Но я — старался. Если ты проявишь интерес к раскрытию подробностей,я обязательно напишу продолжение! Надеюсь, что теперь ты понял что такое диаграммы прецедентов, use case и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то нестесняся пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Проектирование веб сайта или программного обеспечения

Ответы на вопросы для самопроверки пишите в комментариях, мы проверим, или же задавайте свой вопрос по данной теме.

Пример описания диаграммы прецедентов

Диаграммы прецедентов (Use case diagrams) — применяются для моделирования поведения системы, подсистемы или класса с точки зрения прецедентов (или вариантов использования).

Диаграммы прецедентов включают следующие элементы:

Отношения зависимости, обобщения и ассоциации.

Прецедент , это описание множества последовательностей действий, выполняемых системой для того, чтобы актер (участник, исполнитель) смог получить опреде­ленный результат. Графическое отображение примера прецедентов приведено на рис. 3.5.6.1.

Рис. 3.5.6.1. Графическое отображение примера прецедентов в UML.

Участник (субъект, актер) — множество ролей, которые пользователи прецедентов исполняют при взаимодействии с ними. В качестве участника может выступать человек, устройство, другая программная система. Графическое отображение примера участников приведено на рис. 3.5.6.2.

Рис. 3.5.6.2. Графическое отображение примера участников в UML

Диаграммы прецедентов обычно применяются для решения сле­дующих задач:

Моделирование контекста системы, подразумевающего иденти­фикацию участников, взаимодействующих с системой, а также их ролей;

Моделирование требований – служит для определения функ­циональности системы со стороны внешнего наблюдателя, не рассматривая проблемы реализации функциональности.

Сущности, находящиеся вне моделируемой системы и взаимодей­ствующие с ней, составляют ее контекст. Важной задачей при модели­ровании контекста является идентификация сущностей, взаимодейст­вующих с системой, и их описание.

Моделирование системы необходимо проводить, следуя следую­щим этапам:

Осуществить идентификацию участников, окружающих систему. При этом необходимо выделить и провести анализ групп, заинтересованных в выпол­нении системой своих функций;

Рассмотреть и описать потоки событий для прецедентов отраженных на главной диаграмме прецедентов, а именно: предусловия, главный поток, подпотоки, альтернативные потоки, постусловия;

Организовать похожих участников с помощью отношений обобщения/специализа-ции;

Разместить участников на диаграмме прецедентов и определить их связи с прецедентами системы.

Моделирование требований — это описание свойств и поведения системы, необходимых для осуществления проекта, не рассматриваю­щее механизмы реализации. Рабочая система должна выполнять все требования, изложенные в модели.

Моделирование требований к системе необходимо проводить, сле­дуя следующим этапам:

Установление контекста системы, идентификация окружающих систему участников;

Для каждого участника — рассмотрение поведения, которое он ожидает и требует от системы;

Именование выделенных вариантов поведения как прецедентов;

Выделение общего поведения в новые прецеденты, которые бу­дут использоваться другими;

Выделение вариации поведения в новые прецеденты, расширяющие основные потоки событий;

Моделирование выделенных прецедентов, участников, отноше­ний между ними на диаграмме прецедентов;

Дополнение прецедентов примечаниями, описывающими не­функциональные специфические требования к системе.

Моделирования диаграмм прецедентов на конкретных примерах приведены на рис. 3.5.6.3. и рис. 3.5.6.4.

Рис. 3.5.6.3. Графическое отображение прецедентов на примере обслуживания

абонентов сотовой телефонной связи.

Следует отметить дополнение прецедентов примечаниями, описывающими не­функциональные специфические требования, т.е.комментариями, которыми могут сопровождаться некоторые отношения между вариантами использования. Так, смысл отношения «include» состоит в том, что в данном примере «Подключение» включает в себя «Выбор оператора связи». Смысл же связи > в том, что прецедент, например, «Рассмотрение анкеты» «расширяется« вариантом использования «Заключение договора». Это можно в данном случае объяснить тем, что «Заключить договор» можно только после проверки оператором анкеты. «Рассмотрение заявления» «расширяет» прецедент «Блокировка номера», «Замена sim-карты», «Детализация счета», «Замена абонентского номера». Таким образом, связь > говорит о выполнении того или иного прецедента в зависимости от определенных условий.

Рис. 3.5.6.4. Графическое отображение прецедентов

на примере производственного участка.

Данные диаграммы прецедентов описывают участников при их взаи­модействии с системой на предприятиях.

Диаграмма прецедентов разрабатывается на этапе анализа основных процессов, которые под­держиваются средствами информационной системы.

Полный проект программной системы представляет собой совокупность моделей логического и физического уровней, которые должны быть согласованы между собой.

В языке UML для физического представления моделей систем используются диаграммы реализации , которые включают в себя диаграмму компонентов и диаграмму развертывания .

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 17-18

Тема: Построение диаграмм прецедентов

Цель: Ознакомиться с методологией моделирования прецедентов на основе языка UML

Оборудование и/или программное обеспечение: ПК, методические рекомендации

Теоретическая часть

UML (Universal Modeling Language) — универсальный язык моделирования, который был разработан компанией Rational Software с целью создания наиболее оптимального и универсального языка для описания как предметной области, так и конкретной задачи в программировании. Визуальное моделирование в UML можно представить как некоторый процесс поуровневого спуска от наиболее обшей и абстрактной концептуальной модели системы к логической, а затем и к физической модели соответствующей системы. Любая задача, таким образом, моделируется при помо помощи некоторого набора иерархических диаграмм, каждая из которых представляет собой некоторую проекцию системы.

Диаграмма (Diagram) — это графическое представление множества элементов. Чаще всего она изображается в виде связного графа с вершинами (сущностями) и ребрами (отношениями).

В UML определено восемь видов диаграмм :

· диаграмма прецедентов (Use case diagram) — диаграмма поведения, на которой показано множество прецедентов и актеров, а также отношения между ними;

· диаграмма деятельности (Activity diagram) — диаграмма поведения, на которой показан автомат и подчеркнуты переходы потока управления от одной деятельности к другой;

· диаграмма классов (Class diagram) — структурная диаграмма, на которой показано множество классов, интерфейсов, коопераций и отношения между ними;

· диаграмма состояний (Statechart diagram) — диаграмма поведения, на которой показан автомат и подчеркнуто поведение объектов с точки зрения порядка получения событий;

· диаграмма последовательностей (Sequence diagram) — диаграмма поведения, на которой показано взаимодействие и подчеркнута временная последовательность событий;

· диаграмма кооперации (Collaboration diagram) — диаграмма поведения, на которой показано взаимодействие и подчеркнута структурная организация объектов, посылающих и принимающих сообщения;

· диаграмма компонентов (Component diagram) — диаграмма поведения, на которой показан автомат и подчеркнуто поведение объектов с точки зрения порядка получения событий

· диаграмма развертывания (Deployment diagram) — структурная диаграмма, на которой показаны узлы и отношения между ними.

Диаграмма прецедентов

Диаграммы прецедентов применяются для моделирования вида системы с точки зрения внешнего наблюдателя. На диаграмме прецедентов графически показана совокупность прецедентов и Субъектов, а также отношения между ними.

Рассмотрим основные элементы диаграммы прецедентов.

Субъект (actor) — любая сущность, взаимодействующая с системой извне или множество логически связанных ролей, исполняемых при взаимодействии с прецедентами . Стандартным графическим обозначением субъекта на диаграммах является фигурка «человечка», под которой записывается конкретное имя субъекта, однако субъектом может быть не только человек, но и техническое устройств о, программа или любая другая система, которая может служить источником воздействия на моделируемую систему так, как определит сам разработчик (рис.9).

Прецеденты (use case) — это описание множества последовательностей действий (включая их варианты), которые выполняются системой для того, чтобы актер получил результат, имеющий для него определенное значение. При этом ничего не говорится о том, каким образом будет реализовано взаимодействие субъектов с системой, это одна из важнейших особенностей разработки прецедентов. Стандартным графическим обозначением прецедента на диаграммах является эллипс (рис.10), внутри которого содержится краткое название прецедента или имя в форме глагола с пояснительными словами.

Прецедент представляет собой завершенный фрагмент функциональных возможностей (включая основной поток логики управления, его любые вариации (подпотоки) и исключительные условия (альтернативные потоки)).

Фрагмент внешне наблюдаемых функций (отличных от внутренних функций).

Ортогональный фрагмент функциональных возможностей (прецеденты могут при выполнении совместно использовать объекты, но выполнение каждого прецедента независимо от других прецедентов).

Фрагмент функциональных возможностей, инициируемый субъектом. Будучи инициирован, прецедент может взаимодействовать с другими субъектоми. При этом возможно, что субъект окажется только на принимающем конце прецедента, опосредованно инициированного другим субъектом.

Фрагмент функциональных возможностей, который предоставляет субъекту ощутимый полезный результа т (и этот результат достигается в пределах одного прецедента).

Между субъектами и прецедентами — основными компонентами диаграммы прецедентов — могут существовать различные отношения, которые описывают взаимодействие экземпляров одних субъектов и прецедентов с экземплярами других субъектов и прецедентов. В языке UML имеется несколько стандартных видов отношений между субъектами и прецедентами:

Отношение ассоциации (association) — определяет наличие канала связи между экземплярами субъекта и прецедента (или между экземплярами двумх субъектов). Обозначается сплошной линией, возможно наличие стрелки и указание мощности связи.

Отношение расширения (extend) — определяет взаимосвязь экземпляров отдельного прецедента с более общим прецедентом, свойства которого определяются на основе способа совместного объединения данных экземпляров. Обозначается пунктирной линией со стрелкой, направленной от того прецедента, который является расширением для исходного прецедента, и помечается ключевым словом «extend» («расширяет»).

Отношение включения (include) — указывает, что некоторое заданное поведение для одного прецедента включает в качестве составного компонента поведение другого прецедента. Данное отношение является направленным бинарным отношением в том смысле, что пара экземпляров прецедентов всегда упорядочена в отношении включения. Обозначается пунктирной линией со стрелкой, направленной от базового прецедента к включаемому, и помечается ключевым словом «include» («включает»).

Отношение обобщения (generalization) — служит для указания того факта, что некоторый прецедент А может быть обобщен до прецедента В. В этом случае прецедент А будет являться специализацией прецедента В. При этом В называется предком или родителем по отношению к А, а прецедент А — потомком по отношению к прецеденту В. Следует подчеркнуть, что потомок наследует все свойства и поведение своего родителя, а также может быть дополнен новыми свойствами и особенностями поведения. Графически данное отношение обозначается сплошной линией со стрелкой в форме незакрашенного треугольника, которая указывает на родительский прецедент.

Ход выполнения работы

1. Изучить теоретические сведения.

2. Выполнить анализ и формализацию требований заказчика на разработку программного продукта в соответствии с индивидуальным заданием.

3. Разработать диаграмму прецедентов использования и выполнить описание прецедентов.

4. Выполнить расчет затрат на создание программного продукта.

5. Выполнить планирование работ по созданию программного продукта.

6. Разработать техническое задание на создание программного продукта.

7. Сделать выводы о выборе модели создания программного продукта.

Требования к содержанию работы

1. Название работы.

3. Формулировка индивидуального задания.

4. Диаграмма прецедентов использования с их описанием.

5. Расчет затрат на создание программного продукта.

6. Техническое задание на создание программного продукта.

7. Выводы о выборе модели создания программного продукта.

Требования к оформлению работ

Работы оформляются на отдельных листах формата А4 в соответствии с методическим указаниям “Структура и правила оформление текстовых документов” на основе ДСТУ 3008.95 “Документация, отчеты в сфере науки и техники. Структура и правила оформление”.

UML. ДИАГРАММА ПРЕЦЕДЕНТОВ (ВАРИАНТОВ) ИСПОЛЬЗОВАНИЯ[*]

Диаграмма — это графическое представление множества элементов. Чаще всего она изображается в виде связного графа с вершинами (сущностями) и ребрами (отношениями). Диаграмма являет собой некоторую проекцию системы.

Язык UML представляет собой общецелевой язык визуального моделирования, который разработан для спецификации, визуализации, проектирования и документирования компонентов программного обеспечения, бизнес-процессов и других систем.

В классическом UML определено девять видов диаграмм, одним из которых является диаграмма прецедентов (Use case diagram) — диаграмма поведения, на которой показано множество прецедентов и актеров, а также отношений между ними.

Конструкция или стандартный элемент языка UML «вариант использования» применяется для спецификации общих особенностей поведения системы или любой другой сущности предметной области без рассмотрения внутренней структуры этой сущности. Каждый вариант использования определяет последовательность действий, которые должны быть выполнены проектируемой системой при взаимодействии ее с соответствующим актером. Диаграмма вариантов может дополняться пояснительным текстом, который раскрывает смысл или семантику составляющих ее компонентов. Такой пояснительный текст получил название примечания или сценария.

Вариант использования

Отдельный вариант использования обозначается на диаграмме эллипсом, внутри которого содержится его краткое название или имя в форме глагола с пояснительными словами (рис. 3.1).

Рисунок 3.1 — Графическое обозначение варианта использования

Цель варианта использования заключается в том, чтобы определить законченный аспект или фрагмент поведения некоторой сущности без раскрытия внутренней структуры этой сущности. В качестве такой сущности может выступать исходная система или любой другой элемент модели, который обладает собственным поведением, подобно подсистеме или классу в модели системы.

Каждый вариант использования соответствует отдельному сервису, который предоставляет моделируемую сущность или систему по запросу пользователя (актера), т. е. определяет способ применения этой сущности. Сервис, который инициализируется по запросу пользователя, представляет собой законченную последовательность действий. Это означает, что после того как система закончит обработку запроса пользователя, она должна возвратиться в исходное состояние, в котором готова к выполнению следующих запросов.

Актер представляет собой любую внешнюю по отношению к моделируемой системе сущность, которая взаимодействует с системой и использует ее функциональные возможности для достижения определенных целей или решения частных задач. Стандартным графическим обозначением актера на диаграммах является фигурка «человечка», под которой записывается конкретное имя актера (рис. 3.2).

Рисунок 3.2 — Графическое обозначение актера

Актеры служат для обозначения согласованного множества ролей, которые могут играть пользователи в процессе взаимодействия с проектируемой системой. Каждый актер может рассматриваться как некая отдельная роль относительно конкретного варианта использования. Имена актеров должны записываться заглавными буквами и следовать рекомендациям использования имен для типов и классов модели.

Интерфейс (interface) служит для спецификации параметров модели, которые видимы извне без указания их внутренней структуры.

В языке UML интерфейс является классификатором и характеризует только ограниченную часть поведения моделируемой сущности. Применительно к диаграммам вариантов использования, интерфейсы определяют совокупность операций, которые обеспечивают необходимый набор сервисов или функциональности для актеров. Интерфейсы не могут содержать ни атрибутов, ни состояний, ни направленных ассоциаций. Они содержат только операции без указания особенностей их реализации.

На диаграмме вариантов использования интерфейс изображается в виде маленького круга, рядом с которым записывается его имя (рис. 3.3, а). В качестве имени может быть существительное, которое характеризует соответствующую информацию или сервис (например, «датчик», «сирена», «видеокамера»), но чаще строка текста (например, «запрос к базе данных», «форма ввода», «устройство подачи звукового сигнала»). Если имя записывается на английском, то оно должно начинаться с заглавной буквы I, например, ISecurelnformation, ISensor (рис. 3.3, б).

Рисунок 3.3 — Графическое изображение интерфейсов на диаграммах вариантов использования

Графический символ отдельного интерфейса может соединяться на диаграмме сплошной линией с тем вариантом использования, который его поддерживает. Сплошная линия в этом случае указывает на тот факт, что связанный с интерфейсом вариант использования должен реализовывать все операции, необходимые для данного интерфейса, а возможно и больше (рис. 3.4, а). Кроме этого, интерфейсы могут соединяться с вариантами использования пунктирной линией со стрелкой (рис. 3.4, б), означающей, что вариант использования предназначен для спецификации только того сервиса, который необходим для реализации данного интерфейса.

Рисунок 3.4 — Графическое изображение взаимосвязей интерфейсов с вариантами использования

Важность интерфейсов заключается в том, что они определяют стыковочные узлы в проектируемой системе, что необходимо для организации коллективной работы над проектом. Спецификация интерфейсов способствует «безболезненной» модификации уже существующей системы при переходе на новые технологические решения. В этом случае изменению подвергается только реализация операций, но никак не функциональность самой системы. А это обеспечивает совместимость последующих версий программ с первоначальными при эволюционной технологии разработки программных систем.

Отношения на диаграмме вариантов использования

Между компонентами диаграммы вариантов использования могут существовать различные отношения, которые описывают взаимодействие экземпляров одних актеров и вариантов использования с экземплярами других актеров и вариантов. Один актер может взаимодействовать с несколькими вариантами использования. В свою очередь один вариант использования может взаимодействовать с несколькими актерами, предоставляя для всех них свой сервис.

В языке UML имеется несколько стандартных видов отношений между актерами и вариантами использования, наиболее распространенными из которых являются отношение расширения (extend relationship) и отношение включения (include relationship).

Отношение расширения определяет взаимосвязь экземпляров отдельного варианта использования с более общим вариантом, свойства которого определяются на основе способа совместного объединения данных экземпляров. Отношение расширения является направленным и указывает, что применительно к отдельным примерам некоторого варианта использования должны быть выполнены конкретные условия, определенные для расширения данного варианта использования. Так, если имеет место отношение расширения от варианта использования А к варианту использования В, то это означает, что свойства экземпляра варианта использования В могут быть дополнены благодаря наличию свойств у расширенного варианта использования А.

Отношение расширения между вариантами использования обозначается пунктирной линией со стрелкой, направленной от того варианта использования, который является расширением для исходного варианта использования. Данная линия со стрелкой помечается ключевым словом «extend» («расширяет»), как показано на рис. 3.5.

Рисунок 3.5 — Пример графического изображения отношения расширения между вариантами использования

Отношение расширения отмечает тот факт, что один из вариантов использования может присоединять к своему поведению некоторое дополнительное поведение, определенное для другого варианта использования.

Отношение включения между двумя вариантами использования указывает, что некоторое заданное поведение для одного варианта использования включается в качестве составного компонента в последовательность поведения другого варианта использования. Данное отношение является направленным бинарным отношением — пара экземпляров вариантов использования всегда упорядочена в отношении включения. Один вариант использования может быть включен в несколько других вариантов, а также включать в себя другие варианты.

Отношение включения, направленное от варианта использования А к варианту использования В, указывает, что каждый экземпляр варианта А включает в себя функциональные свойства, заданные для варианта В. Эти свойства специализируют поведение соответствующего варианта А на данной диаграмме. Графически данное отношение обозначается пунктирной линией со стрелкой, направленной от базового варианта использования к включаемому. При этом данная линия со стрелкой помечается ключевым словом «include» («включает»), как показано на рис. 3.6.

Рисунок 3.6 — Пример графического изображения отношения включения

Пример описания диаграммы прецедентов

Рисунок 3.7 — Диаграмма прецедентов использования для системы продажи товаров по каталогу

Описание прецедента «Заказать товар со склада»

[*] — Леоненков А. Самоучитель UML. – Санкт-Петербург: BHV-СПб

Аннотация: Предметом этого курса является The UML — унифицированный язык моделирования. В предыдущей лекции было рассказано о том, что же такое UML, о его истории, назначении, способах использования языка, структуре его определения, терминологии и нотации. Было отмечено, что модель UML — это набор диаграмм. В этой лекции мы рассмотрим такие вопросы: почему нужно несколько видов диаграмм; виды диаграмм; ООП и последовательность построения диаграмм

Прежде чем перейти к обсуждению основного материала этой лекции, давайте поговорим о том, зачем вообще строить какие-то диаграммы. Разработка модели любой системы (не только программной) всегда предшествует ее созданию или обновлению. Это необходимо хотя бы для того, чтобы яснее представить себе решаемую задачу. Продуманные модели очень важны и для взаимодействия внутри команды разработчиков, и для взаимопонимания с заказчиком. В конце концов, это позволяет убедиться в «архитектурной согласованности» проекта до того, как он будет реализован в коде.

Мы строим модели сложных систем, потому что не можем описать их полностью, «окинуть одним взглядом». Поэтому мы выделяем лишь существенные для конкретной задачи свойства системы и строим ее модель, отображающую эти свойства. Метод объектно-ориентированного анализа позволяет описывать реальные сложные системы наиболее адекватным образом. Но с увеличением сложности систем возникает потребность в хорошей технологии моделирования. Как мы уже говорили в предыдущей лекции, в качестве такой «стандартной» технологии используется унифицированный язык моделирования ( Unified Modeling Language , UML ), который является графическим языком для спецификации, визуализации, проектирования и документирования систем. С помощью UML можно разработать подробную модель создаваемой системы, отображающую не только ее концепцию, но и конкретные особенности реализации. В рамках UML -модели все представления о системе фиксируются в виде специальных графических конструкций, получивших название диаграмм.

Примечание . Мы рассмотрим не все, а лишь некоторые из видов диаграмм. Например, диаграмма компонентов не рассматривается в этой лекции, которая является лишь кратким обзором видов диаграмм. Количество типов диаграмм для конкретной модели приложения никак не ограничивается. Для простых приложений нет необходимости строить диаграммы всех без исключения типов. Некоторые из них могут просто отсутствовать, и этот факт не будет считаться ошибкой. Важно понимать, что наличие диаграмм определенного вида зависит от специфики конкретного проекта. Информацию о других (не рассмотренных здесь) видах диаграмм можно найти в стандарте UML.

Почему нужно несколько видов диаграмм

Для начала определимся с терминологией. В предисловии к этой лекции мы неоднократно использовали понятия системы, модели и диаграммы. Автор уверен, что каждый из нас интуитивно понимает смысл этих понятий, но, чтобы внести полную ясность , снова заглянем в глоссарий и прочтем следующее:

Система — совокупность взаимосвязанных управляемых подсистем, объединенных общей целью функционирования.

Да, не слишком информативно. А что же такое тогда подсистема? Чтобы прояснить ситуацию, обратимся к классикам:

Системой называют набор подсистем, организованных для достижения определенной цели и описываемых с помощью совокупности моделей, возможно, с различных точек зрения.

Что ж, ничего не попишешь, придется искать определение подсистемы. Там же сказано, что подсистема — это совокупность элементов, часть из которых задает спецификацию поведения других элементов. Ян Соммервилл объясняет это понятие таким образом:

Подсистема — это система, функционирование которой не зависит от сервисов других подсистем. Программная система структурируется в виде совокупности относительно независимых подсистем. Также определяются взаимодействия между подсистемами.

Тоже не слишком понятно, но уже лучше. Говоря «человеческим» языком, система представляется в виде набора более простых сущностей, которые относительно самодостаточны. Это можно сравнить с тем, как в процессе разработки программы мы строим графический интерфейс из стандартных «кубиков» — визуальных компонентов, или как сам текст программы тоже разбивается на модули, которые содержат подпрограммы, объединенные по функциональному признаку, и их можно использовать повторно, в следующих программах.

С понятием системы разобрались. В процессе проектирования система рассматривается с разных точек зрения с помощью моделей, различные представления которых предстают в форме диаграмм. Опять-таки у читателя могут возникнуть вопросы о смысле понятий модели и диаграммы . Думаем, красивое, но не слишком понятное определение модели как семантически замкнутой абстракции системы вряд ли прояснит ситуацию, поэтому попробуем объяснить «своими словами».

Модель — это некий (материальный или нет) объект , отображающий лишь наиболее значимые для данной задачи характеристики системы. Модели бывают разные — материальные и нематериальные, искусственные и естественные, декоративные и математические.

Приведем несколько примеров. Знакомые всем нам пластмассовые игрушечные автомобильчики, которыми мы с таким азартом играли в детстве, это не что иное, как материальная искусственная декоративная модель реального автомобиля. Конечно, в таком «авто» нет двигателя, мы не заполняем его бак бензином, в нем не работает (более того, вообще отсутствует) коробка передач, но как модель эта игрушка свои функции вполне выполняет: она дает ребенку представление об автомобиле, поскольку отображает его характерные черты — наличие четырех колес, кузова, дверей, окон, способность ехать и т. д.

В ходе медицинских исследований опыты на животных часто предшествуют клиническим испытаниям медицинских препаратов на людях. В таком случае животное выступает в роли материальной естественной модели человека.

Уравнение, изображенное выше — тоже модель, но это модель математическая, и описывает она движение материальной точки под действием силы тяжести.

Осталось лишь сказать, что такое диаграмма . Диаграмма — это графическое представление множества элементов. Обычно изображается в виде графа с вершинами (сущностями) и ребрами (отношениями). Примеров диаграмм можно привести множество. Это и знакомая нам всем со школьных лет блок-схема , и схемы монтажа различного оборудования, которые мы можем видеть в руководствах пользователя, и дерево файлов и каталогов на диске, которое мы можем увидеть, выполнив в консоли Windows команду tree , и многое-многое другое. В повседневной жизни диаграммы окружают нас со всех сторон, ведь рисунок воспринимается нами легче, чем текст.

Но вернемся к проектированию ПО (и не только). В этой отрасли с помощью диаграмм можно визуализировать систему с различных точек зрения . Одна из диаграмм, например, может описывать взаимодействие пользователя с системой, другая — изменение состояний системы в процессе ее работы, третья — взаимодействие между собой элементов системы и т. д. Сложную систему можно и нужно представить в виде набора небольших и почти независимых моделей-диаграмм, причем ни одна из них не является достаточной для описания системы и получения полного представления о ней, поскольку каждая из них фокусируется на каком-то определенном аспекте функционирования системы и выражает разный уровень абстракции . Другими словами, каждая модель соответствует некоторой определенной, частной точке зрения на проектируемую систему.

Несмотря на то что в предыдущем абзаце мы весьма вольготно обошлись с понятием модели, следует понимать, что в контексте приведенных выше определений ни одна отдельная диаграмма не является моделью . Диаграммы — лишь средство визуализации модели, и эти два понятия следует различать. Лишь набор диаграмм составляет модель системы и наиболее полно ее описывает, но не одна

Впрочем, точное число канонических диаграмм для нас абсолютно неважно, так как мы рассмотрим не все из них, а лишь некоторые — по той причине, что количество типов диаграмм для конкретной модели конкретного приложения не является строго фиксированным. Для простых приложений нет необходимости строить все без исключения диаграммы. Например, для локального приложения не обязательно строить диаграмму развертывания. Важно понимать, что перечень диаграмм зависит от специфики разрабатываемого проекта и определяется самим разработчиком. Если же любопытный читатель все-таки пожелает узнать обо всех диаграммах UML , мы отошлем его к стандарту UML (http://www.omg.org/technology/documents/modeling_spec_catalog.htm#UML). Напомним, что цель этого курса — не описать абсолютно все возможности представление о назначении основных видов диаграмм. Итак, начнем.

Диаграмма прецедентов (use case diagram)

Любые (в том числе и программные) системы проектируются с учетом того, что в процессе своей работы они будут использоваться людьми и/или взаимодействовать с другими системами. Сущности, с которыми взаимодействует система в процессе своей работы, называются экторами , причем каждый эктор ожидает, что система будет вести себя строго определенным, предсказуемым образом. Попробуем дать более строгое определение эктора. Для этого воспользуемся замечательным визуальным словарем по UML Zicom Mentor :

Эктор (actor) — это множество логически связанных ролей, исполняемых при взаимодействии с прецедентами или сущностями (система, подсистема или класс). Эктором может быть человек или другая система, подсистема или класс, которые представляют нечто вне сущности.

Графически эктор изображается либо » человечком «, подобным тем, которые мы рисовали в детстве, изображая членов своей семьи, либо символом класса с соответствующим стереотипом , как показано на рисунке. Обе формы представления имеют один и тот же смысл и могут использоваться в диаграммах. «Стереотипированная» форма чаще применяется для представления системных экторов или в случаях, когда эктор имеет свойства и их нужно отобразить (рис. 2.1).

Внимательный читатель сразу же может задать вопрос: а почему эктор, а не актер ? Согласны, слово «эктор» немного режет слух русского человека. Причина же, почему мы говорим именно так, проста — эктор образовано от слова action , что в переводе означает действие . Дословный же перевод слова «эктор» — действующее лицо — слишком длинный и неудобный для употребления. Поэтому мы будем и далее говорить именно так.

Подводя итоги, можно выделить такие цели создания диаграмм прецедентов :

• определение границы и контекста моделируемой предметной области на ранних этапах проектирования;
• формирование общих требований к поведению проектируемой системы;
• разработка концептуальной модели системы для ее последующей детализации;
• подготовка документации для взаимодействия с заказчиками и пользователями системы.

В моделировании применяется пять типов диаграмм, и UML-диаграмма прецедентов является средством для моделирования системных динамических аспектов, которые в моделировании поведения, класса, системы и подсистемы играют основную роль. У каждой такой диаграммы множество актеров, прецедентов и отношений между ними.

UML-диаграмма прецедентов широко применяется в разных сферах, особенно там, где требуется вид системы с точки зрения разных вариаций использования или прецедентов. В большинстве случаев здесь предполагается моделирование контекста системы, класса или подсистемы или же моделирование требований, которые предъявляются к поведению выбранных элементов.

Большое значение диаграмма прецедентов имеет для специфицирования, визуализации и документирования поведения системы. Используя ее, разработчику легче понимать систему, подсистему или классы, а также взглянуть извне на преимущества использования элементов для того или иного контекста. Подобная UML-диаграмма представляет особую важность для проведения тестирования исполняемых систем при прямом проектировании, а также для лучшего понимания их внутреннего устройства, особенно при обратном проектировании.

Структура прецедента — это прекрасный инструмент, чтобы искать альтернативу главному сценарию, который ведет к успеху. На каждом шагу задавайте себе вопросы снова и снова: «Что может еще произойти?» И в частности: «Что может пойти не так?» Здесь лучше всего с самого начала выяснить все условия расширения, которые возможны. Это поможет в будущем не запутаться при работе над последствиями.

Все условия для решения задачи, которые только возможны, лучше всего изучить с самого начала. Этот способ поможет избежать увязания в трясине при работе над последствиями. Поэтому, если возможно, обдумайте как можно больше условий, и это станет причиной уменьшения ошибок в дальнейшем.

Самым лучшим вариантом для работы с диаграммой прецедентов является графическая таблица, которая показывает ее содержимое. Она чем-то похожа на диаграмму контекста, которая применяется в структурных методах. Ведь таблица показывает границы системы, а также соприкасание ее с внешним миром.

На диаграмме прецедентов четко отображены актеры, прецеденты, а также отношения между ними:

— выполнение актерами того или иного прецедента;

Прецеденты, включающие другие прецеденты.

О содержимом прецедента в моделировании UML не говорит ничего, а способ представления диаграммы отображает все это. Однако можно обойтись и без диаграммы. Специалисты рекомендуют при разработке прецедента не прилагать слишком много усилий на создание диаграммы. Лучше будет, если вы сконцентрируетесь на текстовом их содержании.

Диаграмма прецедентов UML, кроме отношения include, имеет и другие типы, к примеру extend. Именно его специалисты рекомендуют избегать. Причина кроется в том, что часто целые команды разработчиков очень много времени уделяют рассмотрению различных отношений между прецедентами. Это напрасная трата сил. Ведь иметь дело с текстовым описанием прецедента намного удобнее, именно здесь скрыта истинная ценность технологии.

• Почему меня не слышит абонент
• Xiaomi redmi note 2 16gb прошивка
• Не приходят уведомления на устройства xiaomi
• Как отключить уведомления для любого приложения на Android Режим предотвращения набора номера отключить