UML Михайлова Елена Евгеньевна (сокр. от англ. Unified

UML Михайлова Елена Евгеньевна (сокр. от англ. Unified Modeling Language — унифицированный язык моделирования) — язык графического описания для объектного моделирования в области разработки программного обеспечения. UML является языком широкого профиля, это открытый стандарт, использующий графические обозначения для создания абстрактной модели системы, называемой UML-моделью.

UML был создан для: определения, визуализации, проектирования и документирования (в основном программных систем). Использование UML не ограничивается моделированием программного обеспечения. UML также используют для моделирования бизнес-процессов, системного проектирования и отображения организационных структур. 2

Методология процедурно-ориентированного программирования Принято считать, что сам термин алгоритм происходит от имени средневекового математика Аль-Хорезми, который в 825г. описал правила выполнения арифметических действий в десятичной системе счисления 3

Методология объектно-ориентированного программирования Фундаментальными понятиями ООП являются понятия класса и объекта. При этом под классом понимают некоторую абстракцию совокупности объектов, которые имеют общий набор свойств и обладают одинаковым поведением. Каждый объект в этом случае рассматривается как экземпляр соответствующего класса. Объекты, которые не имеют полностью одинаковых свойств или не обладают одинаковым поведением, по определению, не могут быть отнесены к одному классу. 4

Теория множеств Джон Венн (1834-1923) 5

Теория графов Граф -- графическая нотация для бинарного отношения двух множеств. Графом называется совокупность двух множеств: множества точек или вершин и множества соединяющих их линий или ребер. Формально граф задается в виде двух множеств: G=(V, Е), где V={v1, v2, ..., vn} - множество вершин графа, а Е={е1, е2, ..., еm} - множество ребер графа. Натуральное число n определяет общее количество вершин конкретного графа, а натуральное число m - общее количество ребер графа. Следует заметить, в общем случае не все вершины графа могут соединяться между собой, что ставит в соответствие каждому графу некоторое бинарное отношение PQ, состоящее из всех пар вида , где vi, vj = V. При этом пара и, соответственно, пара принадлежат отношению PG в том и только в том случае, если вершины vi и vj соединяются в графе G некоторым ребром ek=Е. 6

Примеры графов 7

Деревом в теории графов называется такой граф D=, между любыми двумя вершинами которого существует единственная простая цепь, т. е. неориентированный маршрут, у которого вершины и ребра не повторяются. 8

Иерархическое представление дерева 9

Семантические сети представление знаний искусственный интеллект экспертные системы В общем случае под семантической сетью понимают некоторый граф Gs ==(Vs, Es), в котором множество вершин Vs и множество ребер Es разделены на отдельные типы, обладающие специальной семантикой, характерной для той или иной предметной области. 10

Графическая нотация -- -- соответствующая система обозначений, предназначенная для представления информации об отдельных аспектах моделируемой предметной области Примечание: различные виды диаграмм языка UML в общем случае являются специальными классами семантических сетей с достаточно развитой семантикой используемых условных обозначений. 11

Фрагмент семантической сети для представления иерархии классов "Автомобиль" 12

Структурный системный анализ -- -- метод исследования системы, который начинается с наиболее общего ее описания с последующей детализацией представления отдельных аспектов ее поведения и функционирования. При этом общая модель системы строится в виде некоторой иерархической структуры, которая отражает различные уровни абстракции с ограниченным числом компонентов на каждом из уровней. 13

Диаграммы функционального моделирования 14

Диаграммы функционального моделирования Основной недостаток данной методологии связан с отсутствием явных средств для объектно-ориентированного представления моделей сложных систем. 15

UML Г. Буч, Дж. Румбах и А. Джекобсон сформулировали следующие требования к языку моделирования. Он должен: Позволять моделировать не только программное обеспечение, но и более широкие классы систем и бизнес-приложений, с использованием объектно-ориентированных понятий. Явным образом обеспечивать взаимосвязь между базовыми понятиями для моделей концептуального и физического уровней. Обеспечивать масштабируемость моделей, что является важной особенностью сложных многоцелевых систем. Быть понятен аналитикам и программистам, а также должен поддерживаться специальными инструментальными средствами, реализованными на различных компьютерных платформах. 16

Принципы моделирования сложных систем абстрагирование многомодельность иерархическое построение 17

Общая схема взаимосвязей моделей и представлений сложной системы в процессе ООАП 18

Общая структура языка UML Семантика языка UML. Представляет собой некоторую метамодель, которая определяет абстрактный синтаксис и семантику понятий объектного моделирования на языке UML. Нотация языка UML. Представляет собой графическую нотацию для визуального представления семантики языка UML. 19

Семантика определяется для двух видов объектных моделей: структурных моделей моделей поведения Структурные модели, известные также как статические модели, описывают структуру сущностей или компонентов некоторой системы, включая их классы, интерфейсы, атрибуты и отношения. Модели поведения, называемые иногда динамическими моделями, описывают поведение или функционирование объектов системы, включая их методы, взаимодействие и сотрудничество между ними, а также процесс изменения состояний отдельных компонентов и системы в целом. 20

Формальное описание UML основывается на некоторой общей иерархической структуре модельных представлений, состоящей из четырех уровней: Мета-метамодель Метамодель Модель Объекты пользователя 21

Метамодель является экземпляром или конкретизацией мета-метамодели. (класс, атрибут, операция, компонент, ассоциация и др.) Модель в контексте языка UML является экземпляром метамодели. (имена полей проектируемой базы данных, такие как имя и фамилия сотрудника, возраст, должность, адрес, телефон) Конкретизация понятий модели происходит на уровне объектов. (Илья Петров, 30 лет, иллюзионист, ул. Невидимая, 10-20, 100-0000) 22

Метамодель языка UML 90 метаклассов более 100 метаассоциаций и почти 50 стереотипов Все элементы языка UML организованы в логические пакеты, и рассмотрение языка UML на метамодельном уровне заключается в описании трех его наиболее общих логических блоков или пакетов: основные элементы, элементы поведения и общие механизмы. 23

Пакеты в языке UML Пакет - основной способ организации элементов модели в языке UML. (принадлежность, вложенность) 24

Вложенность пакетов друг в друга метапакет или контейнер 25

Основные пакеты метамодели языка UML 26

Подпакеты пакета Основные элементы языка UML 27

Подпакеты пакета Элементы поведения 28

Состав пакета Общие механизмы 29

Диаграммы UML Диаграмма вариантов использования (use case diagram) Диаграмма классов (class diagram) Диаграммы поведения (behavior diagrams) Диаграмма состояний (statechart diagram) Диаграмма деятельности (activity diagram) Диаграммы взаимодействия (interaction diagrams) Диаграмма последовательности (sequence diagram) Диаграмма кооперации (collaboration diagram) Диаграммы реализации (implementation diagrams) Диаграмма компонентов (component diagram) Диаграмма развертывания (deployment diagram) 30

Интегрированная модель сложной системы в нотации UML 31