Назначение языка UML. Общая структура языка UML. Характеристики основных объектов.

Назначение языка UML

Это графический язык моделирования общего назначения, предназначенный для спецификации, визуализации, проектирования и документирования всех артефактов, создаваемых при разработке программных систем.

Общая структура языка UML

UML представляет собой объектно–ориентированный язык моделирования, обладающий следующими основными характеристиками:

· является языком визуального моделирования, который обеспечивает разработку репрезентативных моделей для организации взаимодействия заказчика и разработчика ИС, различных групп разработчиков ИС;

· содержит механизмы расширения и специализации базовых концепций языка.

Характеристики основных объектов

Классы — это базовые элементы любой объектно–ориентированной системы. Классы представляют собой описание совокупностей однородных объектов с присущими им свойствами — атрибутами, операциями, отношениями и семантикой.

Атрибут — это свойство класса, которое может принимать множество значений. Множество допустимых значений атрибута образует домен. Атрибут имеет имя и отражает некоторое свойство моделируемой сущности, общее для всех объектов данного класса. Класс может иметь произвольное количество атрибутов.

Операция — реализация функции, которую можно запросить у любого объекта класса. Операция показывает, что можно сделать с объектом. Исполнение операции часто связано с обработкой и изменением значений атрибутов объекта, а также изменением состояния объекта.

Базовые принципы языка UML. Абстракция. Наследование. Полиморфизм. Инкапсуляция. Передача сообщений. Ассоциации. Агрегирование. Зависимость.

Базовые принципы языка UML

Использование языка UML основывается на следующих общих принципах моделирования:

• абстрагирование - в модель следует включать только те элементы проектируемой системы, которые имеют непосредственное отношение к выполнению ей своих функций или своего целевого предназначения.
• многомодельность - никакая единственная модель не может с достаточной степенью точности описать различные аспекты системы. Допускается описывать систему некоторым числом взаимосвязанных представлений, каждое из которых отражает определенный аспект её поведения или структуры;
• иерархическое построение – при описании системы используются различные уровни абстрагирования и детализации в рамках фиксированных представлений. При этом первое представление системы писывает её в наиболее общих чертах и является представлением концептуального уровня, а последующие уровни раскрывают различные аспекты системы с возрастающей степенью детализации вплоть до физического уровня.

Абстракция

Придание объекту характеристик, которые отличают его от всех других объектов, четко определяя его концептуальные границы. Основная идея состоит в том, чтобы отделить способ использования составных объектов данных от деталей их реализации в виде более простых объектов, подобно тому, как функциональная абстракция разделяет способ использования функции и деталей её реализации в терминах более примитивных функций, таким образом, данные обрабатываются функцией высокого уровня с помощью вызова функций низкого уровня.

Пример: чтобы вычислить скорость движения необходимо путь поделить на время. Нет необходимости учитывать силу трения, температуру и потоки ветров.

Наследование

Наследование является базовым принципом ООП и позволяет одному классу (наследнику) унаследовать функционал другого класса (родительского). Нередко отношения наследования еще называют генерализацией или обобщением. Наследование определяет отношение IS A, то есть "является". С помощью диаграмм UML отношение между классами выражается в незакрашенной стрелочке от класса-наследника к классу-родителю.

Полиморфизм

«Один интерфейс, множество реализаций». Возможность объектов с одинаковой спецификацией иметь различную реализацию. Полиморфизм позволяет писать более абстрактные программы и повысить коэффициент повторного использования кода. Общие свойства объектов объединяются в систему, которую могут называть по-разному — интерфейс, класс.

Пример: классы Man и Woman наследуют интерфейс Human и реализовывают в нем методы под свои нужды.

Инкапсуляция

Сокрытие реализации программы от посторонних глаз. Позволяет взаимодействовать с переменными и методами посредством предоставляемого интерфейса (публичных методов и членов), а также объединять и защищать жизненно важные для компонента данные. При этом пользователю предоставляется только спецификация (интерфейс) объекта. Пользователь может взаимодействовать с объектом только через этот интерфейс

· public – доступен везде

· protected – доступен, только если мы наследуем этот класс, либо ссылаемся на него

· internal – доступен в текущей сборке

· private – доступ ограничен

Пример: пилоты самолета видят все. Пассажиры самолета не видят ничего, кроме окон и сидений.

Передача сообщений

Взаимодействие между экземплярами актеров и объектами моделируется посредством передачи сообщений. Сообщение (англ. message) – это спецификация факта передачи информации между сущностями с ожиданием выполнения определенных действий со стороны принимающей сущности. Сущность, отправляющую сообщение, называют клиентом, а принимающую – сервером. Таким образом, сообщения не только передают некоторую информацию, но и требуют или предполагают выполнения сервером определенных действий или передачу (возврат) клиенту необходимой информации. Если принимающей сообщение сущностью является объект, то оно представляет собой операцию (метод) объекта-сервера. Прием сообщения обычно трактуется, как возникновение события на сервере. Сообщения изображаются стрелкой с обязательным указанием направления (остриё стрелки указывает на принимающую сторону) и спецификации.

Ассоциации

Ассоциация - это отношение, при котором объекты одного типа неким образом связаны с объектами другого типа. Например, объект одного типа содержит или использует объект другого типа. Например, игрок играет в определенной команде. На схемах UML ассоциация обозначается в виде обычно стрелки.

Агрегирование

При агрегации реализуется слабая связь, то есть в данном случае объекты Car и Engine будут равноправны. В конструктор Car передается ссылка на уже имеющийся объект Engine. И, как правило, определяется ссылка не на конкретный класс, а на абстрактный класс или интерфейс, что увеличивает гибкость программы.

Отношение агрегации на диаграммах UML отображается также, как и отношение композиции, только теперь ромбик будет незакрашенным:

Зависимость

Зависимость (dependency) — это слабая форма отношения использования, при котором изменение в спецификации одного влечёт за собой изменение другого, причём обратное не обязательно. Возникает, когда объект выступает, например, в форме параметра или локальной переменной.

Графически представляется штриховой стрелкой, идущей от зависимого элемента к тому, от которого он зависит.

Существует несколько именованных вариантов. Зависимость может быть между экземплярами, классами или экземпляром и классом.