UML - это графический язык для визуализации, специфицирования, конструирования и документирования артефактов программной системы. Его используют для того, чтобы моделировать системы. Модель - это упрощение реальности, абстракция, создаваемая, чтобы лучше понять систему. Система, зачастую разложенная на ряд подсистем, - это множество элементов, организованных некоторым образом для выполнения определенной цели. Система описывается набором моделей, по возможности рассматривающих ее с различных точек зрения. Важными составными частями модели являются такие сущности, как классы, интерфейсы, компоненты и узлы. В UML модели применяются для организации подобных абстракций системы. По мере возрастания сложности обнаруживается, что сущность, на одном уровне абстракции представлявшаяся как система, на другом - более высоком - оказывается лишь подсистемой. В UML можно моделировать системы и подсистемы как единое целое и тем самым органично решать проблему масштабирования.
Хорошо структурированные модели помогают визуализировать, специфицировать, конструировать и документировать систему под разными (но вместе с тем взаимосвязанными) углами зрения. Хорошо структурированные системы функционально, логически и физически связаны, но при этом составлены из мало зависящих друг от друга подсистем.
Для построения собачьей конуры серьезной подготовки не требуется (см. главу 1). Потребности собаки просты, так что для их удовлетворения - если, конечно, не попался особо привередливый пес - вы просто сколачиваете конуру без предварительного планирования.
Возведение дома, а уж тем более небоскреба, требует больших затрат времени и сил. Потребности семьи или арендатора офисного здания не столь примитивны, и для выполнения заказа даже самого покладистого клиента нельзя моментально начать строительство. Предварительно придется заняться моделированием. Различные участники процесса смотрят на него с разных точек зрения и преследуют разные интересы. Вот почему при строительстве сложных зданий предварительно создаются поэтажные планы, вертикальные разрезы, планы прокладки систем отопления и кондиционирования, планы электропроводки, водоснабжения и, возможно, даже прокладки вычислительных сетей. Разумеется, одной-единственной модели для адекватного учета всех этих аспектов недостаточно.
В UML все абстракции программной системы организуются в виде моделей, каждая из которых представляет относительно независимый, но важный аспект разрабатываемой системы. Для визуализации интересующих вас наборов этих абстракций можно использовать диаграммы (см. главу 7). Рассмотрение пяти различных представлений архитектуры (см. главу 2) системы особенно полезно для удовлетворения потребностей различных участников процесса разработки программного обеспечения. В своей совокупности эти модели дают полное представление о структуре и поведении системы.
В больших системах множество элементов можно подвергнуть декомпозиции на более мелкие подсистемы, каждая из которых на более низком уровне абстракции может рассматриваться как отдельная система.
В UML предусмотрены средства для графического представления систем и подсистем, как показано на рис. 31.1. Эта нотация позволяет визуализировать декомпозицию системы на меньшие подсистемы. Изображаются система и подсистема в виде пиктограммы стереотипного пакета (см. главу 12). Для моделей и видов нет специального графического представления (помимо изображения их в форме стереотипных пакетов - см. главу 6 о механизмах расширения UML), поскольку эти сущности - объект манипуляции инструментальных программ, которыми пользуются для организации различных аспектов системы.
Система (System), возможно разложенная на ряд подсистем, - это множество элементов, организованных некоторым образом для выполнения определенной цели. Она описывается набором моделей, зачастую с различных точек зрения. Подсистема (Subsystem) - это объединение элементов, ряд которых составляет спецификацию поведения, предложенного другими ее элементами. Система и подсистема изображаются в виде пиктограммы стереотипного пакета. Модель (Model) - это упрощение реальности, абстракция, создаваемая для лучшего восприятия системы. Вид, или представление (View), - это модель, рассматриваемая под определенным углом зрения: в ней отражены одни сущности и опущены другие, которые с данной точки зрения не представляют интереса.
Система, собственно, и есть та сущность, которую вы разрабатываете и для которой строите модели. Система охватывает все артефакты, составляющие эту сущность, включая модели и элементы этих моделей, такие как классы (см. главы 4 и 9), интерфейсы, компоненты, узлы и связи между ними. Все, что необходимо для визуализации, специфицирования, конструирования и документирования системы, является ее частью, а все, что для этой цели не требуется, лежит за пределами системы.
В UML система изображается в виде стереотипного (см. главу 6) пакета (см. главу 12), как показано на рис. 31.1. Являясь стереотипным пакетом, она владеет некоторыми элементами. Если заглянуть внутрь системы, то можно увидеть все ее модели и отдельные элементы (в том числе и диаграммы), зачастую разложенные на более мелкие подсистемы. Являясь классификатором, система иногда имеет экземпляры (может существовать несколько систем, развернутых в разных точках), атрибуты и операции (внешние по отношению к системе актеры способны воздействовать на систему в целом), прецеденты (см. главу 16), автоматы (см. главу 21) и кооперации (см. главу 27); все они могут принимать участие в специфицировании поведения системы. В ряде случаев она обладает даже интерфейсами, что оказывается важным при конструировании системы систем.
Подсистемы - это образования, которые используются для декомпозиции сложной системы на более простые, слабо зависящие друг от друга составляющие. То, что на одном уровне абстракции выглядит системой, на другом - более высоком - может рассматриваться как подсистема.
В UML подсистема изображается в виде пиктограммы стереотипного пакета (см. рис. 31.1). Семантически подсистема - это одновременно и разновидность пакета, и разновидность классификатора.
Основное отношение между системами и подсистемами - это агрегирование (см. главы 5 и 10). Система (целое) может состоять из нуля или более подсистем (частей). Но между системами и подсистемами допускается существование отношения обобщения. С его помощью можно моделировать семейства систем и подсистем, ряд которых представляет общий случай, а другие являют собой специализацию для конкретных условий.
Примечание: Система - это сущность самого высокого уровня в данном контексте; составляющие ее подсистемы разбивают систему на непересекающиеся части.
Модель - это упрощение реального мира; реальность в ней описывается в контексте моделируемой системы. Проще говоря, модель - это абстракция системы.
В то время как подсистема представляет собой разбиение множества элементов большей системы на независимые части, модель - это разбиение множества абстракций, используемых для визуализации, специфицирования, конструирования и документирования этой системы. Различие тонкое, но важное. Вы раскладываете систему на подсистемы, чтобы их можно было разрабатывать и развертывать в некоторой степени независимо друг от друга. Абстракции же системы или подсистемы вы разбиваете на модели, дабы лучше понять то, что собираетесь разрабатывать или развертывать. Сложная система, например самолет, состоит из многих частей (каркас, реактивные двигатели, авиационная электроника, подсистема обслуживания пассажиров), причем эти подсистемы и система в целом могут моделироваться с разных точек зрения (в частности, с точки зрения конструкции, динамики, электросистемы, моделей отопления и кондиционирования).
Модель - это разновидность пакета (см. главу 12). Явно моделировать ее приходится не так уж часто, поэтому специального графического символа для моделей в UML не предусмотрено. Однако инструментальные средства должны каким-то образом манипулировать моделями; обычно они используют для представления моделей нотацию пакетов.
Будучи пакетом, модель владеет некоторыми элементами. Модели, ассоциированные с системой или подсистемой, образуют исчерпывающее разбиение ее элементов. Это означает, что каждый элемент принадлежит одному и только одному пакету. Как правило, артефакты системы или подсистемы организуются в несколько неперекрывающихся моделей. Все возможные модели охватываются пятью представлениями, или видами архитектуры программного обеспечения, описанными в главе 2 данной книги.
Модель (к примеру, процесса) может содержать так много артефактов - скажем, активных классов, отношений и взаимодействий, - что в большой системе всю их совокупность нельзя охватить сразу. Вид системной архитектуры можно представлять себе как одну из проекций модели. Для каждой модели предусмотрен ряд диаграмм (см. главу 7), с помощью которых удобно обозревать принадлежащие ей сущности. Представление охватывает подмножество сущностей, входящих в состав модели. Границы моделей представления обычно пересекать не могут. В следующем разделе будет показано, что между моделями нет прямых отношений, хотя между элементами, содержащимися в различных моделях, могут существовать отношения трассировки.
Примечание: UML не диктует вам, какими именно моделями следует пользоваться для визуализации, специфицирования, конструирования и документирования системы, хотя Рациональный Унифицированный Процесс предлагает некоторое множество разумных моделей, проверенное на практике.
Специфицирование отношений (см. главы 5 и 10) между такими элементами, как классы, интерфейсы, компоненты и узлы, - это важная структурная составляющая модели. Для управления артефактами процесса разработки сложных систем, многие из которых существуют более чем в одной версии, большую роль играет специфицирование отношений между такими элементами, как документы, диаграммы и пакеты, присутствующими в разных моделях.
В UML концептуальные связи между элементами, существующими в различных моделях, можно моделировать с помощью отношения трассировки (Trace relationship). Трассировку нельзя применять к элементам в рамках одной модели. Трассировка представляется в виде стереотипной (см. главу 6) зависимости (см. главу 5). Часто можно не обращать внимания на направление такой зависимости, хотя обычно стрелка указывает на более ранний или более специфичный элемент, как показано на рис. 31.2. Чаще всего отношения трассировки используются, чтобы показать путь от требований к реализации, на котором лежат все промежуточные артефакты, а также для отслеживания версий.
Примечание: Как правило, вместо явного изображения отношений трассировки вы будете пользоваться гиперссылками.
Наиболее распространенный случай применения систем и моделей - это организация элементов, используемых с целью визуализации, специфицирования, конструирования и документирования архитектуры системы (см. главу 1). При этом затрагиваются практически все артефакты, встречающиеся в проекте разработки программного обеспечения. Моделируя системную архитектуру, вы сводите воедино решения, принятые относительно требований к системе, ее логических и физических элементов. Моделируются структурные и поведенческие аспекты системы, образцы (или паттерны), формирующие ее различные представления. Наконец, следует обратить внимание на стыковку подсистем и трассировку решений, начиная от формулировки требований до этапа развертывания.
Моделирование архитектуры системы производится так:
При моделировании системы в целом и ее подсистем выполняются следующие действия:
Необходимо понимать, что системная архитектура не рождается в ходе единичного акта творения. Напротив, хорошо структурированный процесс применения UML подразумевает последовательное уточнение архитектуры на основе анализа прецедентов, итеративное и инкрементное (Рациональный Унифицированный Процесс обсуждается в главе 2).
Если не брать в расчет простейшие системы, вам необходимо управлять версиями системных артефактов. Для представления решений о версиях каждого элемента можно воспользоваться механизмами расширения UML (см. главу 6), в частности помеченными значениями.
То, что на одном уровне абстракции выглядит как система, на другом, более высоком, представляется подсистемой. Аналогичным образом то, что на одном уровне является подсистемой, вполне может рассматриваться как полноценная система группой разработчиков, ответственных за ее создание.
Такая иерархия наблюдается во всех сложных системах. По мере возрастания сложности систем вы встанете перед необходимостью ее декомпозиции на более простые подсистемы, каждую из которых можно разрабатывать отдельно, а затем постепенно объединять их. Разработка подсистемы выглядит в точности так же, как разработка всей системы.
Моделирование системы или подсистемы осуществляется следующим образом:
Важно выбрать правильное множество моделей для визуализации, специфицирования, конструирования и документирования системы. Хорошо структурированная модель:
Столь же важно бывает представить сложную систему в виде декомпозиции хорошо структурированных подсистем. Хорошо структурированная система:
Для моделей в UML не предусмотрено специального графического представления (за исключением пиктограмм стереотипных пакетов), хотя инструментальные средства обычно изображают в виде пакетов, каждому из которых соответствует разбиение элементов системы с определенной точки зрения.
При изображении системы или подсистемы в UML:
|
|
 |
