Projektowanie systemów informacyjnych

Projektowanie systemów informacyjnych

Ewa Stemposz, Kazimierz Subieta Instytut Podstaw Informatyki PAN, Warszawa

Polsko-Japońska Wyższa Szkoła Technik Komputerowych, Warszawa

Wprowadzenie do UML

Wykład 3

Zagadnienia

Cykl życiowy produktu informatycznego Modelowanie pojęciowe

Metodyka UML:

 Krótka charakterystyka

 Modele i diagramy

 Mechanizmy rozszerzalności

Cykl życiowy produktu informatycznego

Faza strategiczna

Faza specyfikacji i analizy wymagań --> projektowanie (modelowanie) pojęciowe

Faza projektowania --> projektowanie logiczne

Faza konstrukcji (implementacji) --> projektowanie fizyczne Faza testowania

Faza konserwacji czas

Fazy cyklu życiowego produktu informatycznego:

Modelowanie pojęciowe

Pojęcia: modelowanie pojęciowe (conceptual modeling) oraz model pojęciowy (conceptual model) odnoszą się do procesów myślowych, do wyobrażeń towarzyszących pracy nad oprogramowaniem.

Projektant, programista, itp. muszą dokładnie wyobrazić sobie problem oraz metodę jego rozwiązania. Zasadnicze procesy tworzenia oprogramowania zachodzą więc w ludzkim umyśle i nie są związane z jakimkolwiek językiem programowania czy jakimkolwiek narzędziem w ogóle.

Modelowanie pojęciowe może być (i powinno być) wspomagane przez środki wzmacniające ludzką pamięć i wyobraźnię, służące do opisu odwzorowywanej rzeczywistości w postaci: struktur danych, operacji na danych czy zachodzących procesów.

Metodyka (1)

Metodyka (metodologia) - w inżynierii oprogramowania - jest zestawem pojęć, oznaczeń, języków, modeli, diagramów, technik i sposobów postępowania wspierających proces konstruowania systemu (realizacji projektu).

Metodyka jest wykorzystywana zarówno do projektowania pojęciowego, jak i logicznego czy fizycznego.

 role uczestników projektu,

 scenariusze postępowania,

 reguły przechodzenia do następnej fazy,

 modele, które powinny być wytworzone,

 dokumentację, która powinna powstać,

 język/notację, którą należy używać.

Metodyka ustala fazy realizacji projektu, a ponadto dla każdej z faz projektu wyznacza:

Metodyka (2)

Dana notacja może być wykorzystywana w innych metodykach.

Szczególne znaczenie mają notacje graficzne, ich zalety potwierdzają

badania psychologiczne. Inżynieria oprogramowania wzoruje się tu na innych dziedzinach techniki, takich jak np. elektronika i mechanika.

Rodzaje notacji:

 tekstowa

 specyfikacje - ustrukturalizowany zapis tekstowy i numeryczny

 notacje graficzne

Notacja, czyli zbiór oznaczeń, jest wykorzystywana do dokumentowania wyników poszczególnych faz projektu - pośrednich i końcowych. Notacja służy jako środek wspomagający ludzką pamięć i wyobraźnię, a także jako środek ułatwiający komunikację zarówno między członkami zespołu projektowego, jak i między zespołem projektowym a klientem.

Język do modelowania

Język do modelowania, jak każdy inny język, oprócz semantyki, składni i notacji posiada jeszcze jeden ważny aspekt: pragmatykę.

Semantyka określa, co należy rozumieć pod przyjętymi oznaczeniami (notacją).

Pragmatyka określa, w jaki sposób należy używać przyjętych oznaczeń, jak do konkretnej sytuacji dopasować pewien wzorzec notacyjny - zgodnie z intencją autorów języka.

Składnia określa, jak wolno łączyć ze sobą przyjęte oznaczenia.

Język niewiele znaczy bez znajomości sposobów wykorzystywania go w procesie wytwarzania produktu programistycznego. W metodykach pragmatyka stosowanego języka jest sprawą podstawową. Jest ona zazwyczaj trudna do objaśnienia: można to robić wyłącznie na przykładach przypominających realne sytuacje. Niestety, realne sytuacje są zazwyczaj bardzo skomplikowane, czego efektem jest pewien infantylizm przykładów zamieszczanych w podręcznikach.

RATIONAL SOFTWARE CORPORATION

UML 0.8-0.9, styczeń 1995 - wrzesień 1996 UML 1.0, styczeń 1997, przesłany do OMG

UML 1.1, koniec 1997, zatwierdzony jako składnik standardu OMG UML 1.3, kwiecień 1999

UML 1.4 listopad 2000

Połączone siły trzech znanych metodologów oprogramowania:

Grady Booch Ivar Jacobson James Rumbaugh http://www.rational.com/uml (dokumentacja on line)

Unified Modeling Language (UML)

Zalecana literatura

 E. Stemposz, K.SUBIETA: Slajdy do wykładu “Projektowanie systemów informacyjnych”

 K. SUBIETA: Obiektowość w projektowaniu i bazach danych, Akademicka Oficyna Wydawnicza PLJ, 1998

 K. SUBIETA: Słownik terminów z zakresu obiektowości, Akademicka Oficyna Wydawnicza PLJ, 1999

 M. Fowler, K. Scott: UML Distilled, Addison-Wesley 1997

 J. Rumbaugh, I. Jacobson, G. Booch: The Unified Modeling Language Reference Manual, Addison-Wesley, 1999

 OMG Unified Modeling Language. Specification, Version 1.4, The Object Management Group, September 2001, http://www.omg.org

 T. Quatrani: Visual Modeling with Rational Rose 2000 and UML, Addison-Wesley, 2000

 C.Larman: Applying UML and Patterns. An Introduction to Object-Oriented Analysis and Design, Prentice-Hall, Inc., 1998

UML: Krótka charakterystyka (1)

 Notacja UML, która opiera się o podstawowe pojęcia obiektowości może być wykorzystana w dowolnej metodyce.

 Pojęcia UML, wynikające z doświadczenia jej twórców, mają w założeniu przykrywać większość istotnych aspektów modelowanych systemów.

 UML jest składową standardu OMG (CORBA).

 Nie wszyscy są zachwyceni UML. Niektórzy specjaliści uważają go za twór przereklamowany: niestabilny, zbyt ciężki, źle zdefiniowany. UML ma konkurentów w postaci metodyki i notacji OPEN, “design by contracts” oraz innych.

 UML cieszy się aktualnie bardzo dużą popularnością. Prawdopodobnie przez wiele najbliższych lat będzie dominował w obszarze analizy i projektowania.

 UML jest metodyką projektowania ?

Definicja podana przez Rational: "The Unified Modeling Language (UML) is a language for specifying, constructing, visualizing, and documenting the artifacts of a software-intensive system."

UML: Krótka charakterystyka (2)

OMT (Rumbaugh): dobry do modelowania dziedziny przedmiotowej. Nie przykrywa dostatecznie dokładnie zarówno aspektu użytkowników systemu, jak i aspektu implementacji (konstrukcji).

OOSE (Jacobson): dobrze podchodzi do kwestii modelowania użytkowników i cyklu życiowego systemu. Nie przykrywa dokładnie modelowania dziedziny przedmiotowej jak i aspektu implementacji (konstrukcji).

OOAD (Booch): dobrze podchodzi do kwestii projektowania, konstrukcji i związków ze środowiskiem implementacji. Nie przykrywa dostatecznie dobrze fazy rozpoznania i analizy wymagań użytkowników.

Wady i zalety metodyk, których autorami są twórcy UML:

Istnieje wiele aspektów projektowania systemów, które nie zostały przykryte przez żadną z wyżej wymienionych metodyk, np. włączenie prototypowania w cykl życiowy, rozproszenie i komponenty, przystosowanie notacji do preferencji projektantów i inne.

Celem UML jest przykrycie również tych aspektów.

Diagramy definiowane w UML

Diagramy przypadków użycia (use case) Diagramy klas

Diagramy dynamiczne (behavior):

 Diagramy stanów

 Diagramy aktywności

 Diagramy interakcji:

Diagramy sekwencji

Diagramy współpracy (collaboration) Diagramy implementacyjne:

 Diagramy komponentów

 Diagramy wdrożeniowe (deployment)

Diagramy te zapewniają uzyskanie wielu perspektyw projektowanego systemu w trakcie jego budowy.

Diagramy pakietów

Model a diagram; modele w UML (1)

Model - pewna abstrakcja projektowanego systemu, widziana z określonej perspektywy, na określonym poziomie szczegółowości.

Diagram - środek służący do opisu modelu. Dany model może być opisany przy pomocy wielu diagramów. Dany element modelu może pojawiać się na wielu

diagramach jednego modelu.

Dwa najważniejsze modele w UML, wykorzystywane w fazie analizy, to:

 model przypadków użycia opisujący system widziany z perspektywy jego przyszłego użytkownika (za pomocą diagramów przypadków użycia),

 model obiektowy przedstawiający statyczną budowę, czyli strukturę systemu (za pomocą diagramów klas i diagramów obiektów). Diagram klas może zawierać obiekty. Diagram obiektów nie zawiera klas, ale wyłącznie obiekty.

Głównym zadaniem pomocniczego modelu dynamicznego (zachowań) jest wypełnienie diagramu klas metodami wynikłymi z analizy zachowania systemu w trakcie wykonywania zadań, gdzie zadaniem może być np. realizacja przypadku użycia czy też jednego konkretnego scenariusza danego przypadku użycia.

Model a diagram; modele w UML (2)

Główny obszar

działania Model Diagramy Podstawowe

pojęcia struktura model obiektowy diagram klas

diagram obiektów

model przypadków użycia

diagramy przypadków użycia

klasa, obiekt, asocjacja, generalizacja, zależność, realizacja, interface

aktor, przypadek użycia,

«include», «extend», generalizacja

model

implementacji

diagramy komponentów diagramy wdrożeniowe

komponent, interface, zależność, realizacja

węzeł, komponent, zależność, lokacja

dynamika model dynamiczny diagramy stanu stan, zdarzenie, przejście, akcja, aktywność

Model a diagram; modele w UML (3)

Główny obszar

działania Model Diagramy Podstawowe

pojęcia

dynamika, c.d. model dynamiczny, c.d.

diagramy aktywności

diagramy interakcji

stan, aktywność, fork, join, romb decyzyjny interakcja, współpraca, komunikat, aktywacja

model

zarządzania

diagramy pakietów

pakiet, podsystem

rozszerzalność wszystkie modele wszystkie diagramy

stereotyp, własność etykietowana,

ograniczenie zarządzanie

Stereotypy (1)

Stereotypy stanowią jeden z mechanizmów rozszerzalności UML. Jak każdy mechanizm rozszerzalności, dają możliwość definiowania nowych elementów, co ułatwia przystosowanie UML do modelowania specyficznego procesu, do specyficznych preferencji użytkownika czy też pozwala na uszczegóławianie semantyki modelu:

 Stereotypy są wyrażeniami językowymi umożliwiającymi metaklasyfikację elementów modelu.

 Istnieje lista stereotypów dla każdego rodzaju elementów UML.

 Element modelu może mieć co najwyżej jeden stereotyp ?.

 Są stereotypy predefiniowane, ale użytkownicy mogą też definiować własne stereotypy.

 Stereotypy mogą mieć implikacje semantyczne (ograniczenia).

Notacja:

«

»

Stereotypy (2)

Przykłady stereotypów:

P1

«

»

P3

«

»

«

»

Klient

Klient jest równoważne

Wartości etykietowane

 Wartości etykietowane są następnym z mechanizmów rozszerzalności UML

 Wartość etykietowaną stanowi ciąg znaków o postaci: słowo kluczowe = wartość.

 Listę wartości etykietowanych (oddzielonych przecinkami) umieszcza się w {}.

 Dowolny element modelu może być skojarzony z listą wartości etykietowanych.

{autor = “Jan Nowak”, termin zakończenia = “31 Maja 1999”, status = analiza}

Przykłady list wartości etykietowanych:

{abstract = TRUE} można skrócić do {abstract}

W ten sposób można na diagramach umieścić dowolną dodatkową informację. Zakłada się, że narzędzia CASE umożliwią odszukanie odpowiedniego elementu na podstawie słowa kluczowego i skojarzonej z nim wartości.

Uwaga! Wartości etykietowane służą raczej do opisu pojedynczego elementu modelu niż do metaklasyfikcji (patrz: stereotypy).