• Лекція 5
• Візуальне моделювання інформаційних систем
  • 5.1 Візуальні моделі
  • 5.2 Unified Modeling Language (UML)
    • 5.2.1 Принципи моделювання в UML:
    • 5.2.2 Розробники UML
    • 5.2.3 Версії UML
    • 5.2.4 Базові визначення
      • Опис поведінки класифікатора
      • Опис структури класифікатора
    • 5.2.5 Характеристики:
    • 5.2.6 Видимість (visibility)
• Знак
• Ключове слово
• Видимість
  • Кратність (multiplicity)
• Значення
• Кратність
  • 5.2.7 Групи класифікаторів
  • 5.2.8 Метамодель класифікатора
• 5.3 Нотація UML. Сутності
  • 5.3.1 Структурні сутності
  • 5.3.2 Поведінкові сутності
  • 5.3.3 Сутності групування – організуючі частини моделі UML.
  • 5.3.4 Сутності-примітки – пояснювальні частини моделі UML
• 5.4 Відносини
• 5.5 Структурні діаграми
• 5.6 Діаграми поведінки
  • 5.6.1 Діаграма варіантів використання (Use case diagram)

Лекція 5

Візуальне моделювання інформаційних систем

5.1        Візуальні моделі

Використання UML у проектах

5.2        Unified Modeling Language (UML)

Unified Modeling Language – уніфікована мова моделювання для опису, візуалізації та документування об'єктно-орієнтованих систем в процесі їх аналізу и проектування

5.2.1        Принципи моделювання в UML:

• абстрагування

• багатомодельність

• ієрархічність.

UML невід'ємною частиною уніфікованого процесу розробки програмного забезпечення (RUP). UML є мовою широкого профілю, це відкритий стандарт, що використовує графічні позначення для створення абстрактної моделі системи, називаної UML-моделлю. UML був створений для визначення, візуалізації, проектування й документування в основному програмних систем.

5.2.2        Розробники UML

• Grady Booch

• Джеймс Рамбо

• Айвар Джекобсон

З'явилась у 1995 р. З 1997р. розробник - консорціум OMG (Object Management Group, omg.org), для розробки індустріальних стандартів на процеси створення масштабованих неоднорідних розподілених об'єктних середовищ

5.2.3        Версії UML

Найновіша версія UML 2.5.1 - грудень 2017 [1]

1. UML 2.4.1 (серпень 2011) - міжнародний стандарт ISO 19505:2012 Information technology:
2. ISO 19505-1:2012 Information technology - Object Management Group Unified Modeling Language (OMG UML) -- Part 1: Infrastructure
3. ISO 19505-2:2012 Information technology - Object Management Group Unified Modeling Language (OMG UML) -- Part 2: Superstructure

UML Infrastructure - опис базових механізмів, а також архітектури, профілів, стереотипів

UML Superstructure - опис статичних і динамічних елементів мови

UML Diagram interchange - опис формату обміну додатковими даними про діаграмах (форматування, розташування елементів і т.д.) між різними інструментами

OCL Specifications - опис об'єктного мови обмежень OCL (Object Constraint Language)

5.2.4        Базові визначення

Класифікатор (classifier) – опис загальних властивостей множини однотипних об'єктів, їх структури та поведінки.

Класифікатори мають імена в певному простанстві імен, екземпляри (примірники instance), екземпляри можут бути прямими (direct instance) та непрямими . Класифікатори бувають абстрактними (abstract, не мають прямих екземплярів) та конкретними (concrete).

Екземпляр (instance) – примірник класифікатору у певному просторі імен

Опис поведінки класифікатора

Операція (operation) – реалізація сервісу, який викликається будь-яким екземпляром класифікатора для реалізації його поведінки

Опис структури класифікатора

Атрибут (attribute) – властивість класифікатора, набір значень, які можуть приймати екземпляри

5.2.5        Характеристики:

видимість (visibility)

область дії (scope)

кратність (multiplicity)

5.2.6        Видимість (visibility)

#

protected

захищений

~

package

пакетний

Знак	Ключове слово	Видимість
+	public	відкритий
-	private	закритий

Кратність (multiplicity)

1

один екземпляр (singleton)

Значення	Кратність
0	без екземплярів (utility)
*	багато екземплярів

Класифікатори їх примірники та інші складові елементи моделей мають видимість (visibility).

Класифікатори мають кратність (multiplicity).

Класифікатор із кратністю 0 (без екземплярів) – служба (utility)

Класифікатор із кратністю 1 – singleton

5.2.7        Групи класифікаторів

Сутніcть (entity) – абстракція, що є основним об’єкто-орієнтованим елементом мови UML

Відносина (relationship) – зв'язок сутностей

Діаграма (diagram) – графичне представлення сукупності элементів моделі у формі зв’язаного графу, вершинам та ребрам якого приписується визначена семантика

• Сутності (entities)

  • Структурні (Class, Interface, Collaboration, Active class, Component, Node)

  • Поведінкові (Use case, Interaction, State)

  • Групування (Package)

  • Примітки (Note)

• Відносини (relationships)

  • Залежності (dependency)

  • Асоціація (association)

  • Узагальнення (generalization)

  • Реалізація (realization)

• Діаграми (diagrams)

  • Структурні (Structure Diagrams)

  • Поведінки (Behavior Diagrams)

5.2.8        Метамодель класифікатора

5.3        Нотація UML. Сутності

• Структурні сутності – статичні частини моделей;

• Поведінкові сутності – динамічні складові моделі UML, які описують поведінку моделі;

• Сутності групування – організуючі частини моделі UML;

• Сутності-примітки – пояснювальні частини моделі UML.

5.3.1        Структурні сутності

Об'єкт (object) – унікальна сутність, що інкапсулює в собі стан і поведінку.

Клас (class) - опис множини об'єктів із загальними атрибутами, які визначають стан, і операціями, які визначають поведінку.

Інтерфейс (interface) - іменована множина операцій, що визначає набір послуг, які може запитати споживач і які надаються постачальником послуг.

Кооперація (collaboration) - сукупність об'єктів, які взаємодіють для досягнення певної мети

Актор/Дійова особа (actor) - сутність, яка перебуває поза модельованою системою, і безпосередньо взаємодіє з нею для отримання значущого результату.

Компонент (component) - модульна частина системи з чітко визначеним набором необхідних і наданих інтерфейсів

Артефакт (artifact) – елемент інформації, який використовується або породжується в процесі розробки ПЗ.

Вузол (node) - обчислювальний ресурс, на якому розміщуються і при необхідності виконуються артефакти.

5.3.2        Поведінкові сутності

Стан/Автомат (state) - період в життєвому циклі об'єкта, перебуваючи в якому об'єкт задовольняє умову і здійснює власну діяльність або очікує настання події.

Діяльність (activity) - окремий випадок стану, який характеризується тривалими (за часом) НЕ атомарними обчисленнями.

Дія (action) - примітивне атомарне обчислення.

Варіант використання / прецедент (use case) – безліч сценаріїв, об'єднаних за деяким критерієм, які описують послідовності виконуваних системою дій, що надають значимий для деякого актора результат.

Сутності

5.3.3        Сутності групування – організуючі частини моделі UML.

5.3.4        Сутності-примітки – пояснювальні частини моделі UML

5.4        Відносини

Асоціація (association) – відношення, що описує сукупність змістовних або логічних зв'язків між об'єктами.

типи:

• агрегація (aggregation) - асоціація між класом-частиною A і класом-цілим B (1), яка означає, що екземпляри (один або кілька) класу A входять до складу екземпляра класу B.

• композиція (composition) - асоціація між класом-частиною A і класом-цілим B (1), яка накладає обмеження: частина A може входити тільки в одне ціле B, частина існує, тільки поки існує ціле і припиняє своє існування разом з цілим

Залежність (dependency) – відношення (1), при якому зміна однієї сутності (незалежної) (3) може вплинути на семантику іншої (залежної) (2).

Узагальнення (generalization) – відношення (1), при якому об'єкт-нащадок (child) (2) може бути підставлений замість об'єкта-батька (parent).

Реалізація (realization) – відношення (1), при якому один класифікатор визначає зобов'язання (3), а інший гарантує його виконання (2).

Між варіантами викристання (UC) залежність включення (include)

• показує, як UC розбивається на дрібніші кроки. вказує, що включаючий UC (початок зв’язку) викликає включений UC (кінець зв’язку зі стрілкою)

залежність розширення (extend)

• вказує, що розширюючий UC (початок зв’язку) додає дії у розширюваний UC (кінець зв’язку зі стрілкою). Розширюючий UC виконується лише за певних умов

5.5        Структурні діаграми

Структурні діаграми (Structure Diagrams) – моделі, призначені для опису статичної структури сутностей або елементів системи, включаючи їх класи, інтерфейси, атрибути та відношення.

Внутрішньої структури (Composite structure diagram) - тип статичної структурної схеми, яка показує внутрішню структуру класу і взаємодії, які ця структура робить можливим.

5.6        Діаграми поведінки

Діаграми поведінки (Behavior Diagrams) – моделі, призначені для опису процесу функціонування елементів системи, включаючи їх методи та взаємодію між ними, а також процес зміни станів окремих елементів та системи в цілому.

5.6.1        Діаграма варіантів використання (Use case diagram)

Діаграма варіантів використання показує дієвих осіб (акторів/актантів), варіанти використання (прецеденти) системи та їх взаємодію.

Приклад use case діаграми.

Вимоги.

Завдання: Програмний додаток визначення медичної дезінформації в онлайн-спільнотах

Вимоги користувачів:

• Публікації на форумі мають проходити перевірку щодо дезинформації на основі даних платформи Monant.

• Оцінку дезинформації має виконувати нейромережа.

• Адміністратор підтверджує чи відхилює публікацію за результатами оцінки.

Актори

• Користувач – користувач форуму, створює публікацію.

• Адміністратор – адміністратор форуму, переглядає результат перевірки публікації та підтверджує/відхилює публікацію.

• Python – інтерпритатор та бібліотеки Python для обробки даних та побудови нейромереж.

• Monant – платформа, розроблена для моніторингу сайтів та витягу з них публікацій.

Варіанти використання

• Створення публікації (включається у Визначення статусу публікації) – актор Користувач створює пост на форумі.

• Визначення статусу публікації – Користувач створює пост, твердження якого додаток класифікує щодо наявності дезінформації. Адміністратор на основі даних про дезінформацію приймає рішення щодо публікації (статус посту «Публікація») або відхилення (статус посту «Відхилений»).

• Визначення дезінформації (включається у Визначення статусу публікації) – додаток класифікує твердження посту щодо наявності дезінформації, використовуючи функціонал Python та визначення дезінформації із Monant.

Високорівнева діаграма

Деталізована діаграма

Приклад діаграми варіантів використання. Bank ATM

• Діаграма діяльності (Activity diagram)
• Діаграма автомата (State Machine diagram)
• Діаграма послідовності (Sequence diagram)

Діаграма діяльності показує послідовність виконання системою певної дії;

Діаграма автомата показує стани, зміну станів і події у об’єкті або частині системи;

Діаграма послідовності показує об’єкти і послідовність методів, якими ці об’єкти викликають інші об’єкти;

Діаграма класів (Class diagram), діаграма компонентів (Component diagram)

Клас визначає атрибути і методи набору об’єктів:

• • Атрибут визначається назвою [, типом, початковим значенням і ін. властивостями].

  • Операція (метод) визначається назвою, [ параметрами і типами значень, які будуть повернуті].

Діаграма класів показує класи, що складають систему, та їх взаємодію;

Діаграма компонентів показує програмні компоненти високого рівня.

Використання діаграм UML на прикладі процесів RUP

Протиріччя та адекватність моделей в нотації UML

• Модель, що відповідає правилам нотації або семантики мови UML називається непротирічною (well-formed model)

• Модель, що достатньо повно та правильно відображує предметну область або проблему називається адекватною