00 (1158679), страница 5

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

Диаграммы взаимодействия описывают поведение взаимодействующих групп объектов в рамках потока событий. На диаграмме отображается ряд объектов и сообщения, которыми они обмениваются между собой. Сообщение – это средство, с помощью которого объект-отправитель запрашивает у объекта-получателя выполнение одной из его операций. Существует два вида диаграмм взаимодействия: диаграммы последовательности и коммуникационные диаграммы (ранее называемые кооперативными).

Диаграммы последовательности отражают временную последовательность событий, происходящих в рамках варианта использования. Экземпляры действующих лиц и объекты (экземпляры классов) системы изображаются в верхней части диаграммы. От каждого из них вниз проведена пунктирная вертикальная черта – «линия жизни». Стрелки, соответствующие сообщениям, которые передаются между экземпляром действующего лица и объектом или между объектами, соединяют линии жизни отправителя и получателя сообщения. Порядок отправки сообщений соответствует их размещению на диаграмме сверху вниз. Вдоль линии жизни прямоугольниками отмечены активации – периоды, когда объекты активны, т. е. выполняются связанные с ними процессы.

Каждое сообщение может быть описано в таком формате:

[сторожевое условие] *[повторение] номер : переменная := операция (аргументы)

[сторожевое условие] – сообщение посылается только при выполненном условии, при невыполненном не посылается;

*[повторение] – итерация, которая указывает, что сообщение посылается столько раз, сколько указано внутри [ ];

номер : – порядковый номер сообщения;

переменная := – указание, где будет сохранен результат;

операция (аргументы) – какая операция с какими аргументами будет вызвана.

В UML 2.0 диаграммы последовательности могут содержать блоки разных типов:

• alt – несколько альтернатив (каждая альтернатива – часть блока помеченная сторожевым условием);

• opt – необязательный блок (взаимодействие выполняемое при истинности сторожевого условия);

• par – блок из параллельно выполняемых разделов;

• loop – цикл (пока истинно условие);

• region – критический участок;

• neg – неверное взаимодействие;

• ref – ссылка на другую диаграмму;

• sd – блок, включающий диаграмму последовательности целиком.

Вторым видом диаграмм взаимодействия являются коммуникационные диаграммы (в UML 1 их называли кооперативными). Как и диаграммы последовательности, они отображают поток событий варианта использования. На коммуникационных диаграммам внимание сконцентрировано на соединениях между объектами. Из них легче понять связи между объектами, однако, труднее уяснить последовательность событий. Объекты и/или действующие лица, обменивающиеся сообщениями, связываются линиями (соединениями), над которым в виде стрелок обозначаются сообщения. Нумерация сообщений указывает их последовательность во времени.

Рефлексивные сообщения (который объект посылает сам себе) изображаются над псевдосоединением – дугой над объектом.

Диаграмма классов определяет классы системы и различного рода связи, которые существуют между ними (ассоциации, агрегации, композиции, зависимости, обобщения, реализации). На диаграммах классов изображаются также атрибуты классов, операции классов и ограничения, которые накладываются на связи между классами. Классы изображаются в виде прямоугольников, ассоциации – в виде сплошных линий, направления ассоциаций указываются стрелками, агрегации и композиции – в виде сплошных линий с ромбом на конце, связь обобщения – в виде сплошных линий с треугольником на конце, зависимость – в виде пунктирной линии со стрелкой. Роль, возложенная на класс изображается на диаграммах с помощью стереотипов. Класс может быть помечен как граничный (boundary), если он отвечает за взаимодействие с пользователем или внешней системой. Класс-контроллер реализует бизнес-логику приложения. Класс-сущность отвечает за представление данных. Активные классы (процессы или потоки) на диаграмме выделяют с помощью более толстых, чем у обычных классов границ.

Для группировки классов, обладающих некоторой общностью, применяются пакеты. Пакет – общий механизм для организации элементов модели в группы. Каждый пакет – это группа элементов модели, иногда сопровождаемая диаграммами, поясняющими структуру группы. Каждый элемент модели может входить только в один пакет. Диаграммы пакетов отображают зависимости между пакетами, возникающие, если элемент одного пакета зависит от элемента другого.

Пакеты также используются для представления подсистем. Подсистема – это комбинация пакета (поскольку она включает некоторое множество классов) и класса (поскольку она обладает поведением, т.е. реализует набор операций, которые определены в ее интерфейсах). Связь между подсистемой и интерфейсом называется связью реализации.

Диаграммы состояний определяют все возможные состояния, в которых может находиться экземпляр некоторого класса, а также процесс смены состояний объекта в результате наступления некоторых событий. Математической базой диаграмм состояний является конечный автомат. Автомат состоит из состояний между, которыми есть переходы. Одно (или несколько, при наличии параллелизма) состояний могут быть текущим (текущими). Смена текущего состояния происходит в результате перехода, который вызывается событием.

События бывают разных видов: событие вызова (наступает, когда вызывается операция объекта, например, вклАвтопилот); событие изменения (наступает, когда становится истинным условие, например, when(NumUses=0), всегда начинается со слова when); событие времени (наступает, когда наступает заданный момент времени, или истекает заданный промежуток времени, например after 5min). События, приписанные переходам, вызывают смену состояний. Если событие не отмечено на диаграмме, объект на него не реагирует. Если переходу не приписано событие, то это переход по завершению, который может осуществиться по окончании деятельности внутри события.

На каждой диаграмме состояний имеется одно начальное состояние и произвольное количество финальных. Начальное состояние выделено черной точкой, оно соответствует состоянию объекта, когда он только что был создан. Финальное состояние обозначается черной точкой в белом кружке, оно указывает либо непосредственное уничтожение объекта, либо то, что вплоть до уничтожения объекта с ним ничего происходить не будет. Из финального состояния не бывает переходов, также как нет переходов в начальное.

Когда объект находится в каком-то конкретном состоянии, могут выполняться различные процессы. Они, называются деятельностями состояния и указываются на диаграмме (см. состояние Превышение кредита, деятельность помечена do:). Деятельность состояния – это прерываемое поведение. Оно может выполняться до своего завершения, пока объект находится в данном состоянии, или может быть прервано переходом объекта в другое состояние. Деятельность состояния изображают внутри самого состояния, ей должно предшествовать слово do и двоеточие. Для состояния могут быть указаны входное и выходное действия. Входное действие выполняется всякий раз, когда объект переходит в данное состояние. В отличие от деятельности, входное действие рассматривается как непрерываемое. Входное действие также показывают внутри состояния, ему предшествует слово entry и двоеточие. Выходное действие осуществляется как составная часть любого выхода из состояния. Оно также является непрерываемым. Его изображают внутри состояния, ему предшествует слово exit и двоеточие. Действия, выполняемые в состоянии по наступлению события, помечаются словом именем события, после которого через двоеточие указывается действие. Это так называемые внутренние переходы. При выполнении внутреннего перехода действия по выходу и по входу не выполняются. Если вместо внутреннего перехода создать переход из состояния в само себя, то входное и выходное действия выполняются.

Переходом (transition) называется смена одного состояния объекта на другое. На диаграмме все переходы изображают в виде линий со стрелками. Объект может перейти в то же состояние, в котором он в настоящий момент находится. С переходом можно связать событие, сторожевое условие и действие. Событие вызывает переход из одного состояния в другое. Событие размещают на диаграмме вдоль линии перехода. Сторожевые условия определяют, когда переход может произойти, а когда нет. Их изображают на диаграмме вдоль линии перехода после имени события, заключая в квадратные скобки [ ]. Действие, являющееся частью перехода, изображают вдоль линии перехода после имени события и сторожевого условия, ему предшествует косая черта.

П
ример перехода по событию вызова:

Когда объект находится в состоянии State1, и из очереди событий (а все они считаются упорядоченными и не совпадающими по времени) извлекается событие вызова операции Ev с аргументами Arg, то диаграмма предписывает сделать следующее:

1. Убрать событие Ev(Arg) из очереди.

2. Проверить сторожевое условие Guard, если ложно – отменить переход (не делать пункты 3-7).

3. Прервать деятельность ActDo1 состояния State1, если она не закончилась.

4. Выполнить действие по выходу ActExit1.

5. Выполнить действие перехода ActTrans(Arg, Arg1).

6. Выполнить действие по входу ActEntry2 и назначить текущим состояние State2.

7. Запустить деятельность состояния ActDo2.

П
ример перехода по событию изменения:

Когда объект находится в состоянии State1, все время проверяется условие Guard. Заметьте, что это не сторожевое условие, это условие, являющееся частью события изменения. Если оно стало истинным, то диаграмма предписывает сделать следующее:

1. Прервать деятельность ActDo1 состояния State1, если она не закончилась.

2. Выполнить действие по выходу ActExit1.

3. Выполнить действие перехода ActTrans(Arg1).

4. Выполнить действие по входу ActEntry2 и назначить текущим состояние State2.

5. Запустить деятельность состояния ActDo2.

П
ример перехода по завершению:

Когда объект находится в состоянии State1, и завершается выполнение деятельности ActDo1, диаграмма предписывает сделать следующее:

1. Проверить сторожевое условие Guard, если ложно – отменить переход (не делать пункты 2-5, заметим, что если потом условие станет истинным, переход уже не произойдет, т. е. условие проверяется единожды, сразу после окончания ActDo1).

2. Выполнить действие по выходу ActExit1.

3. Выполнить действие перехода ActTrans(Arg1).

4. Выполнить действие по входу ActEntry2 и назначить текущим состояние State2.

5. Запустить деятельность состояния ActDo2.

В
нутри состояния можно отложить событие, для этого используется действие defer, например:

Пусть текущее состояние State1, очередь событий начинается с Ev1, Ev. Событие Ev1 откладывается. По событию Ev срабатывает переход в State2. Событие Ev1 в состоянии State2 не является отложенным, поэтому оно реактивируется (если отложено несколько событий, они активизируются в произвольном порядке). По событию Ev1 срабатывает переход в State1. Без defer событие Ev1 было бы извлечено из очереди и проигнорировано. Заметим, что если бы событие Ev было также отложенным в состоянии State1, то переход по Ev все равно произошел бы, без откладывания. Т. е. откладывать следует лишь те события, которые не приписаны переходам из данного состояния.

Для некоторых состояний (называемых суперсостояниями или композитными состояниями) указывают вложенные подсостояния. Внутри каждого такого состояния могут быть указано начальное и финальные состояния. Также в них может быть указано так называемое историческое состояние, переход в которое означает возврат к предыдущему активному подсостоянию, которое запоминается всякий раз при выходе из суперсостояния. Выход из композитного состояния относится ко всем подсостояниям (в C можно перейти по событию interrupt из A1 и A2).

Если извне композитного состояния делается переход в подсостояние, то должно быть выполнено сначало действие по входу в композитное состояние, а затем действие по входу в подсостояние. Аналогично переход из подсостояния за границу композитного состояния вызывает сначала выполнение выходых действий подсостояния, а затем выходных действий суперсостояния.

В композитных состояниях могут использоваться параллельные области (см. рис. ниже). В таких случаях для объекта, находящегося в композитном состоянии текущими могут быть несколько подсостояний (из разных параллельных областей).

Переходы могут разделяться (см. ниже переход из S11) и сливаться (см переходы в S23). Переход из S11 в S12 осуществляется как обычно, когда активно S11. Переход в S23 осуществляется, когда одновременно активны S11 и S22.

Для сокращения количества переходов иногда применяют переходные псевдосостояния (черный кружок). На исходящих из него стрелках не могут быть отмечены события. В примере справа заданы 6 переходов. Каждый обозначается 2мя стрелками. Сторожевые условия получаются логическим умножением. То есть, имеем 3 перехода из State0 по событию e2: в State2 со сторожевым условием [b<0 and a<0], в State3 со сторожевым условием [b<0 and a=5], в State4 со сторожевым условием [b<0 and a>7]. И 3 перехода из State1 по событию e1: в State2 со сторожевым условием [b<0 and a<0], в State3 со сторожевым условием [b<0 and a=5], в State4 со сторожевым условием [b<0 and a>7]. Переход не может остановиться в переходном псевдосостоянии. Действия, приписанные частям сложного перехода, выполняются последовательно.

На диаграммах состояний могут применяться псевдосостояния выбора (choice pseudostate). Разница между переходным псевдосостоянием и псевдосостоянием выбора в том, что сторожевые условия на стрелках выходящих из выбора вычисляются после выполнения действий на входящих стрелках (в случае с переходным псевдосостоянием все действия совершаются после вычисления условий). В примере диаграмма состояний описывает автомат ожидающий 1000 нажатий на клавиши без учета нажатий на CAPS LOCK.

Диаграммы состояний создают лишь для классов, экземпляры которых имеют сложное поведение.

Диаграммы деятельности полезны в описании поведения, включающего большое количество параллельных процессов. Также их можно применять для представления потоков событий вариантов использования в наглядной графической форме. Элементы диаграмм деятельности:

В UML 2 проведена граница между диаграммами состояний, базирующимися на формализме конечных автоматов, и диаграммами деятельности, основанными на сетях Петри. Основным элементом диаграмм деятельности является узел действия. Каждый такой узел представляет собой элементарную единицу работы (это может быть решение некоторой задачи, которую необходимо выполнить вручную или автоматизированным способом, или выполнение метода класса). Узел действия изображается в виде закругленного прямоугольника с текстовым описанием. Диаграмма деятельности может иметь входной узел, вообще говоря, не один, (в UML 1 должен быть ровно один), определяющий начало потока управления. Финальный узел необязателен. На диаграмме может быть несколько финальных узлов. На диаграмме могут присутствовать объекты и потоки объектов, в тех случаях, если объект используется или изменяется в одном из узлов действий. Поток объектов отмечается сплошной или пунктирной стрелкой от узла действия к объектному узлу или от объектного узла к узлу действия, использующего объект. Ребра (сплошные стрелки) между узлами действий показывают потоки управления или потоки объектов. Узел разветвления (узел принятия решения), а также узел объединения потоков изображается ромбом. Если необходимо показать, что две или более ветвей потока выполняются параллельно, используются «линейки синхронизации» – узлы разделения и узлы слияния (на рисунке – жирные горизонтальные линии).

Характеристики

Список файлов лекций