Тема 5. МОДЕЛИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ
Язык моделирования UML
Применение языка UML при создании ИС
Язык моделирования UML
Для описания устройства и поведения любой сложной системы приходится разрабатывать большое количество взаимосвязанных моделей. В применении к разработке ИС это означает, что необходим универсальный язык моделирования, с помощью которого можно описывать различные аспекты архитектуры и поведения системы на каждом из этапов её жизненного цикла (ЖЦ), от анализа требований до внедрения. В настоящее время одним из наиболее популярных языков моделирования, применяющихся в процессе разработки ПО, является унифицированный язык моделирования Unified Modeling Language (UML).
Унифицированный язык моделирования UML – это графический язык моделирования общего назначения, предназначенный для спецификации, визуализации, проектирования и документирования всех компонентов, создаваемых при разработке программных систем.
Язык UML обладает следующими характеристиками:
1) обеспечивает поддержку всех этапов ЖЦ ПО;
2) является языком визуального моделирования, который обеспечивает разработку репрезентативных моделей;
3) содержит механизмы расширения и специализации базовых концепций языка;
4) является одной из стандартных нотаций визуального моделирования программных систем и поддерживается многими объектно-ориентированными CASE-продуктами.
Словарь языка UML включает три вида строительных блоков: сущности, отношения и диаграммы. В языке UML имеется четыре вида сущностей (структурные, поведенческие, группирующие, аннотационные), четыре вида отношений (зависимость, ассоциация, обобщение, реализация) и восемь типов диаграмм.
Диаграмма UML – это графическое представление набора элементов, изображаемое в виде связанного графа с вершинами (сущностями) и ребрами (отношениями), используемое для визуализации системы с разных точек зрения.
Наиболее часто для построения моделей ИС используются следующие виды диаграмм языка UML: диаграммы прецедентов, диаграммы деятельности, диаграммы взаимодействия (диаграммы последовательности или кооперативные диаграммы), диаграммы состояний, диаграммы классов, диаграммы базы данных, диаграммы компонентов, диаграммы развертывания.
Обычно, за исключением самых простых моделей, диаграммы дают свернутое представление элементов, из которых состоит разрабатываемая система. Один и тот же элемент системы может присутствовать во всех диаграммах или только в нескольких.
Диаграммы UML – это средство визуализации модели разрабатываемой программной системы. С помощью диаграмм можно описать систему с различных точек зрения. При этом ни одна из диаграмм по отдельности не является достаточной для полного описания системы, поскольку каждая диаграмма фокусируется на каком-то определенном аспекте функционирования системы и описывает его на определённом уровне абстракции.
Каждая диаграмма соответствует некоторой частной точке зрения на разрабатываемую систему. Ни одна отдельно взятая диаграмма не может являться моделью системы. Только набор нескольких диаграмм разного вида может выступать в качестве модели системы и относительно полно ее описывать.
Применение языка UML при создании ИС
Диаграммы языка UML используются для описания различных аспектов функционирования и структуры ИС на разных стадиях создания системы и, соответственно, на разных этапах моделирования: концептуального, логического и физического.
На этапе создания концептуальной модели для описания бизнес-процессов используются модели прецедентов и диаграммы деятельности, а для описания бизнес-объектов – модели бизнес-объектов и диаграммы последовательности.
На этапе создания логической модели ИС описание требований к системе задается в виде модели системных прецедентов, а предварительное проектирование осуществляется с использованием диаграмм классов, диаграмм последовательностей и диаграмм состояний.
На этапе создания физической модели детальное проектирование выполняется с использованием диаграмм классов, диаграмм компонентов и диаграмм развертывания. Рассмотрим последовательность этапов создания ИС и использование диаграмм языка UML для построения моделей системы.
1. Разработка модели прецедентов. Проектирование ИС начинается с изучения и моделирования деятельности организации. Модель прецедентов описывает бизнес-процессы с точки зрения внешнего пользователя. Этап завершается после разработки диаграмм деятельности для всех выделенных прецедентов. На последующих этапах анализа и проектирования ИС могут быть выявлены дополнительные подробности деятельности объекта автоматизации. Поэтому разработанная модель прецедентов может в дальнейшем неоднократно корректироваться.
2. Разработка модели бизнес-объектов. Следующим этапом проектирования ИС является разработка модели бизнес-объектов, которая описывает выполнение бизнес-процессов организации ее внутренними исполнителями. Этап завершается после разработки необходимого количества диаграмм последовательности. Результатом этапа являются согласованные с заказчиком и достаточно подробные описания действий специалистов организации, внедряющей ИС, необходимые для обеспечения исполнения её функций.
3. Разработка концептуальной модели данных. На основе информации, полученной на предыдущих этапах, выполняется разработка концептуальной модели данных, которые будут использоваться в разрабатываемой системе. Разработанные диаграммы являются отправной точкой в процессах проектирования базы данных и приложений ИС, обеспечивают согласованность действий бизнес-аналитиков и разработчиков в процессе дальнейшей работы над системой.
4. Разработка требований к системе. На этапе формирования требований определяется область действия разрабатываемой системы и формируется представление о желаемых возможностях разрабатываемой ИС. Основой разработки требований является модель системных прецедентов, отражающая выполнение конкретных обязанностей внутренними и внешними исполнителями с использованием ИС. Результатом выполнения этапа является не только исчерпывающий перечень функций, которые должны быть реализованы в проектируемой системе, но и подробное описание необходимой реализации этих функций.
5. Анализ требований и предварительное проектирование системы. Основной задачей этапа является разработка общего для всех участников разработки предварительного проекта ИС, отвечающего всем ранее сформулированным требованиям. На основе имеющейся модели системных прецедентов строятся диаграммы классов. В результате выполнения этапа появляется достаточно подробное описание состава и функций проектируемой системы, а также используемых в работе ИС данных.
6. Разработка моделей базы данных и приложений. На этом этапе осуществляется отображение элементов полученных ранее моделей классов в элементы моделей базы данных и приложений (классы отображаются в таблицы БД, атрибуты классов – в столбцы и т.д.). Поскольку модели базы данных и приложений строятся на основе единой логической модели, автоматически обеспечивается связность этих проектов. Результатом этапа является детальное описание проекта базы данных и приложений системы.
7. Проектирование физической реализации системы. На этом этапе модели БД и приложений ИС дополняются описанием их размещения на технических средствах разрабатываемой системы. Диаграммы развертывания позволяют отобразить на единой схеме различные компоненты системы (программные и информационные) и их распределение по комплексу технических средств.
Таким образом, диаграммы языка UML могут создаваться и использоваться в качестве моделей ИС на всех стадиях её разработки, на всех этапах жизненного цикла системы.