Проектирование ИС

• 1 слайд

  Проектирование ИС
  05 2016
  

• 2 слайд

  Реализации варианта использования в разных моделях
  

• 3 слайд

  Классы проектирования из модели проектирования трассируются
  от классов анализа из модели анализа
  

• 4 слайд

  Диаграмма классов проектирования
  

• 5 слайд

  ДИАГРАММЫ КЛАССОВ
  

• 6 слайд

  Класс отображается в виде прямоугольника, который может быть разделен горизонтальными линиями на секции. В этих секциях указывается имя, атрибуты (свойства) и операции (методы)
  Способы отображения класса
  

• 7 слайд

  Пример класса без атрибутов
  С точки зрения структурного подхода, атрибуты – это переменные, а методы – это функции, описанные в теле класса. Они могут быть доступны или не доступны для изменения (атрибуты) или выполнения (методы) внешними объектами
  

• 8 слайд

  Обязательным элементом обозначения класса на диаграмме является его имя. Оно должно быть уникальным в пределах пакета. Если класс является абстрактным, то его имя пишется курсивом. 
  Абстрактный класс – это класс, на основе которого нельзя создать объекты. Такие классы используются в качестве шаблона для дочерних классов при наследовании.
  
  

• 9 слайд

  В секции имени класса может быть указан стереотип (например, "entity", "boundary", "interface" и т. п.).
  Во второй секции каждому атрибуту соответствует отдельная строка со следующей спецификацией:
  [видимость] [/] имя [: тип [‘[‘кратность‘]‘] [ = исходное значение]] [‘{‘модификаторы’}’].
  
  

• 10 слайд

  Характеризует возможность чтения и модификации значения атрибута объекта описываемого класса, из объектов других классов
  - "+" – общедоступный атрибут (англ. public) – доступен для чтения и модификации из объектов любого класса;
  - "#" – защищенный атрибут (англ. protected) – доступен только объектам описываемого класса и его потомкам при наследовании;
  - "–" – закрытый атрибут (англ. private) – доступен только объектам описываемого класса;
  - "~" – пакетный атрибут (англ. package) – доступен только объектам классов, входящих в тот же пакет.
  
  Видимость 
  

• 11 слайд

  Символ "/" перед именем атрибута указывает на то, что он является производным (т.е. его значение вычисляется из значений других атрибутов или ассоциаций).
  
  Символ "/"
  

• 12 слайд

  Имя (name) атрибута представляет собой строку текста, которая используется для его идентификации. Оно должно быть уникальным в пределах класса.
  
  Имя
  

• 13 слайд

  Тип (type) атрибута выбирается исходя из семантики значений, которые должны храниться в атрибуте, и, как правило, возможностей целевого языка программирования по представлению этих значений. Он соответствует одному из стандартных типов, определенных в этом языке (например, String, Boolean, Integer, Color и т. д.) или имени класса, на объект которого в этом атрибуте будет храниться ссылка. Во втором случае класс, имя которого указано в качестве типа, должен быть определен на диаграмме или в модели.
  Тип
  

• 14 слайд

  Кратность (multiplicity) атрибута характеризует количество значений, которые можно хранить в атрибуте. Если кратность атрибута не указана, то по умолчанию принимается ее значение, равное 1, т. е. атрибут является атомарным. Такой вариант допускает и отсутствие значения в атрибуте (null). Для атрибута, представляющего собой массив, множество, список и т. п., требуется указание кратности, которая записывается после типа в квадратных скобках. Варианты указания кратности, имеющие смысл, могут быть следующие:
  - [0..*] или [*] – количество хранимых значений может принимать любое положительное целое число, большее или равное 0. Такой вариант задания кратности характерен для множеств, списков и других атрибутов, допускающих добавление или удаление элементов;
  - [0..<число>] – количество хранимых значений, может быть не более указанного числа. Данный вариант применяется при описании массивов фиксированного размера. При этом не обязательно, чтобы все элементы массива имели конкретные значения;
  - [0..<число>] [0..<число>] – применяется при описании двумерных массивов. Аналогичным образом можно описать трехмерные, четырехмерные и т.д. массивы.
  
  Кратность
  

• 15 слайд

  Исходное значение (default value) служит для задания некоторого начального значения атрибута в момент создания отдельного экземпляра класса (объекта).
  Исходное значение
  

• 16 слайд

  Mодификатор (modifier) описывает особенности реализации атрибута, например:
  - {final} / {readOnly} – атрибут является константой, т.е. доступен только для чтения;
  - {static} – атрибут при выполнении программы в конкретный момент времени будет иметь одно и то же значение для всех объектов класса;
  - {transient} – атрибут и его значение при записи объекта в БД или файл (сериализации объекта) не должны запоминаться;
  - {redefines <имя атрибута родительского класса>} – атрибут переопределяет (заменяет) атрибут родительского класса;
  - {id} – значение атрибута используется в качестве идентификатора объекта класса;
  - {unique} или {nonunique} – значения неатомарного атрибута должны быть уникальны или допускаются повторы значений;
  - {ordered} или {unordered} – значения неатомарного атрибута должны быть отсортированы или могут содержаться в произвольном порядке;
  - {seq} / {sequence} – значения неатомарного атрибута хранятся упорядочено (к ним можно обращаться по индексу или выполнять перебор в соответствии с порядком их добавления в список/массив/множество) и могут повторяться.
  
  Mодификатор
  

• 17 слайд

  Примеры указания атрибутов
  

• 18 слайд

  В третьей секции указывается перечень методов класса. Можно выделить шесть основных типов методов
  3-я секция
  

• 19 слайд

  - конструктор – метод, создающий и инициализирующий объект. В Java имя конструктора совпадает с именем класса;
  - деструктор – метод, уничтожающий объект. В некоторых языках программирования (в частности в Java) определение деструкторов не требуется, так как очистка памяти от неиспользуемых объектов (сборка мусора) выполняется автоматически;
  - модификатор – метод, который изменяет состояние объекта (значения атрибутов). Имена модификаторов начинаются, как правило, со слова set (англ. – установить). Например, установить атрибуту Name новое значение setName(newName : String);
  - селектор – метод, который может только считывать значения атрибутов объекта, но не изменяет их. Имена селекторов начинаются, как правило, со слов get (англ. – получить) или is при возврате логического результата. Например, считать значение атрибута Name – getName() или определить видимость на экране элемента графического интерфейса – isVisible();
  - итератор – метод, позволяющий организовать доступ к элементам объекта. Например, для объекта, представляющего собой множество Set или список List, это могут быть методы перехода к первому элементу first(), следующему next(), предыдущему previous() и т. п.;
  - событие – метод, запускаемый на выполнение автоматически при соблюдении определенных условий.
  
  Шесть основных типов методов
  

• 20 слайд

  [видимость] имя ([список параметров]) [: тип] [‘{‘свойства’}’].
  Описание методов
  

• 21 слайд

  Имя и кратность параметра задаются по тем же правилам, что и для атрибутов класса.
  Тип параметра – тип значений, которые может принимать параметр.
  Значение по умолчанию – значение, которое передается в метод, если при вызове метода данный параметр не определен.
  Тип метода – тип результата, возвращаемого методом. Если тип не указан, то метод не возвращает никакого результата (в языках программирования такие методы, как правило, обозначаются модификатором void).
  
  

• 22 слайд

  Свойства служат для указания специфических свойств метода, например:
  - {native} – реализация метода зависит от платформы (операционной системы);
  - {abstract} – метод в описываемом классе не имеет тела. Код метода должен быть определен в дочерних классах;
  - {sequential} – метод допускает только последовательный вызов. Парралельный вызов операции может вызвать сбой программы;
  - {guarded} – метод автоматически блокируется (ждет очереди) до завершения других вызовов (экземпляров) метода;
  - {concurrent} – допускается параллельное (одновременное) выполнение нескольких вызовов (экземпляров) метода;
  - {query} – метод не меняет состояние системы. Как правило, в языках программирования имена таких методов начинаются на get или is;
  - {redefines <имя метода родительского класса>} – метод переопределяет (заменяет) метод родительского класса;
  - {unique} или {nonunique} – возвращает неатомарный атрибут без или с повторами значений;
  - {ordered} или {unordered} – возвращает отсортированную или неотсортированную последовательность значений неатомарного атрибута;
  - {seq} / {sequence} – возвращает упорядоченную последовательность значений неатомарного атрибута.
  
  Свойства
  

• 23 слайд

  Примеры указания методов
  

• 24 слайд

  Отношение ассоциации
  Отношение ассоциации означает наличие атрибута, в котором будет храниться ссылка (ссылки) на объект (объекты) класса, в сторону которого направлена стрелка ассоциации.
  Графический символ класса Class_A преобразуется в строки определения самого класса "public class Class_A" и его конструктора "public Class_A() {}". Аналогично для Class_B. Ассоциация от Class_B в сторону Class_A преобразуется в строку "public Class_A object_A;", описывающую атрибут object_A, в котором будет храниться ссылка на объект класса Class_A. Ввиду отсутствия указания кратности отношения, она по умолчанию принимается равной 1.
  

• 25 слайд

  Наличие двунаправленной ассоциации или ассоциации без стрелок свидетельствует о наличии в обоих классах атрибутов, содержащих ссылки на объекты. Кратность более 1 подразумевает хранение не одной, а нескольких ссылок. Таким образом, один объект класса Class_A будет связан с несколькими объектами класса Class_B. Ссылки на эти объекты будут храниться в массиве object_B[]. Современные Case-средства позволяют вместо массива указывать другие варианты хранения набора объектов, такие как множества, списки, хешированные таблицы и т.д.
  

• 26 слайд

  Отношения агрегации и композиции
  

• 27 слайд

  Отношение обобщения в тексте программы на языке Java показывается ключевым словом "extends" (расширяет) в дочернем классе.
  Отношение обобщения
  

• 28 слайд

  Отношение зависимости не приводит к автоматической генерации кода программы, но свидетельствует об обращении из объекта зависимого класса к атрибутам, методам или непосредственно к объектам независимого класса. Данное отношение в Case-средстве может автоматически отображаться на диаграмме при обратном проектировании или при синхронизации диаграммы и текста программы.
  Отношение зависимости
   В строке "public obrabotka(Class_A object_A)" используется ссылка на объект класса Class_A. В строке "String name = object_A.name;" выполняется обращение к атрибуту объекта класса Class_A. В строке "int age = object_A.getAge();" выполняется обращение к методу объекта класса Class_A.
  

• 29 слайд

  Отношение реализации - дополнительное отношение на диаграмме классов по сравнению с диаграммой классов анализа, которое отображается только между классами и интерфейсами. В тексте на языке Java данное отношение обозначается ключевым словом "implements".
  Отношение реализации
  Внешний вид отношения подчеркивает тот факт, что оно сочетает в себе особенности обобщения (наследования) и зависимости.
  

• 30 слайд

  Для отображения интерфейса в UML имеется также другой способ отображения - в виде кружка, который связывается ассоциацией с реализующим его классом. Класс, который использует (англ. use) интерфейс, связывается с ним или ассоциацией с полукругом на конце или зависимостью с соответствующим стереотипом.
  Интерфейс
  

• 31 слайд

  Объекты
  

• 32 слайд

  Диаграмма классов
  Является центральным звеном объектно-ориентированного подхода
  Содержит информацию об объектах системы и статических связях между объектами
  Отражает декларативные знания о предметной области
  Оперирует понятиями класса, объекта, отношения, пакета
  

• 33 слайд

  Класс
  Класс – это множество объектов, которые обладают одинаковой структурой, поведением и отношениями с объектами из других классов.
  Простейший вид класса состоит только из секции имени
  Класс с указанием атрибутов (переменных)
  Полное описание класса, состоящее из 3 разделов (секций) – секции имени, секции атрибутов, секции операций
  

• 34 слайд

  Класс
  Имя класса должно быть уникально
  Имя класса должно начинаться с заглавной буквы.
  Класс может не иметь экземпляров или объектов. В этом случае он называется абстрактным классом, а для обозначения его имени используется курсив
  

• 35 слайд

  Атрибуты класса
  Атрибут = свойство, которое является общим для всех объектов данного класса
  Общий формат записи атрибутов:
  <квантор видимости> <имя атрибута> [кратность]: <тип атрибута> = <исходное значение> {строка-свойство}
  

• 36 слайд

  Атрибуты класса.
  Квантор видимости
  Квантор видимости может принимать одно из следующих значений: +, #, - , ~.
  «+» - атрибут с областью видимости типа общедоступный (public).
  «#» - атрибут с областью видимости типа защищенный (protected).
  «-» - атрибут с областью видимости типа закрытый (private).
  «~» - атрибут с областью видимости типа пакетный (package).
  

• 37 слайд

  Атрибуты класса.
  Имя атрибута
  Представлено в виде уникальной строки текста
  Имя атрибута является единственным обязательным элементом в синтаксическом обозначении атрибута
  Должно начинаться со строчной буквы
  По практическим соображениям записывается без пробелов
  

• 38 слайд

  Атрибуты класса.
  Кратность атрибута
  Кратность атрибута характеризует общее количество конкретных атрибутов данного типа, входящих в состав отдельного класса.
  Формат: [нижняя граница . . верхняя граница]
  Примеры: [0..1], [0..*], [1..3,5..7]
  

• 39 слайд

  Атрибуты класса. Тип атрибута
  Выражение, определяемое некоторым типом данных (например, в зависимости от языка программирования)
  В простейшем случае – осмысленная строка текста.
  Пример:
  цвет: Color
  имяСотрудника[1..2]: String;
  видимость: Boolean
  

• 40 слайд

  Атрибуты класса.
  Исходное значение
  Служит для задания некоторого начального значения в момент создания отдельного экземпляра класса
  Пример:
  цвет: Color = (255, 0, 0)
  имяСотрудника[1..2]: String = ‘Иван Иванов’;
  видимость: Boolean = истина
  

• 41 слайд

  Атрибуты класса.
  Строка-свойство
  Служит для указания дополнительных свойств атрибута, которые могут характеризовать особенности изменения значений атрибута в ходе выполнения соответствующей программы.
  Это значение принимается за исходное значение атрибута, которое не может быть изменено в дальнейшем.
  Пример:
  заработнаяПлата: Currency = $500 {frozen}
  

• 42 слайд

  Операции класса
  Представляют собой некоторый сервис, который предоставляет каждый экземпляр класса или объект по требованию своих клиентов.
  Правила записи операций:
  <квантор видимости> <имя операции> (список параметров): <выражение типа возвращаемого значения> {строка-свойство}
  

• 43 слайд

  Операции класса.
  Список параметров
  Список параметров является перечнем разделенных запятой формальных параметров, каждый из которых, в свою очередь, может быть представлен в следующем виде:
  <вид параметра> <имя параметра> : <выражение типа> = <значение параметра по умолчанию>
  

• 44 слайд

  Операции класса.
  Строка-свойство
  Строка-свойство служит для указания значений свойств, которые могут быть применены к данной операции.
  Например, для указания последовательности действий будет использована строка-свойство вида:
  {concurrency = имя} ,
  где имя может принимать одно из следующих значений:
  sequential (последовательная),
  concurrent (параллельная),
  guarded (охраняемая)
  

• 45 слайд

  Операции класса. Примеры
  +нарисовать (форма : Многоугольник = прямоугольник, цветЗаливки : Color = (0, 0, 255));
  -изменитьСчетКлиента (номерСчета : Integer) : Currency;
  #выдатьСообщение() : (‘Ошибка деления на ноль’).
  

• 46 слайд

  Отношения между классами
  Базовыми отношениями на диаграмме классов являются:
  отношения ассоциации (association);
  отношения обобщения (generalization);
  отношения агрегации (aggregation);
  отношения композиции (composition);
  отношения зависимости (dependency).
  

• 47 слайд

  Отношение ассоциации
  Отношение ассоциации свидетельствует о наличии произвольного отношения между классами.
  Многоугольник
  Сторона
  Содержит
  1
  3..*
  Кратность ассоциации
  Имя ассоциации
  

• 48 слайд

  Отношение обобщения
  Является отношением классификации между более общим элементом (родителем или предком) и более частным или специальным элементом (дочерним или потомком)
  

• 49 слайд

  Отношение агрегации
  Смысл: один из классов представляет собой некоторую сущность, которая включает в себя в качестве составных частей другие сущности.
  Применяется для представления системных взаимосвязей типа «часть-целое».
  

• 50 слайд

  Отношение композиции
  Является частным случаем отношения агрегации.
  Части не могут выступать в отрыве от целого, т.е. с уничтожением целого уничтожаются составные части.
  

• 51 слайд

  Отношение зависимости
  Используется в такой ситуации, когда некоторое изменение одного элемента модели может потребовать изменения другого элемента.
  Источник зависимости
  Клиент зависимости
  

• 52 слайд

  Пакеты
  служат для группировки элементов модели
  Любой пакет владеет своими элементами
  любой элемент может принадлежать только одному пакету
  

• 53 слайд

  Пример диаграммы классов
  

• 54 слайд

  Расширения языка UML
  Расширения языка UML
  Профиль для процесса разработки ПО
  (The UML Profile for Software Development)
  Профиль для бизнес-моделирования (The UML Profile for Business Modeling)
  

• 55 слайд

  Профиль для процесса разработки ПО
  Управляющий класс (control) – отвечает за координацию действий других классов.
  

• 56 слайд

  Профиль для процесса разработки ПО
  Класс-сущность (entity) содержит информацию, которая должна храниться постоянно и не уничтожаться с уничтожением объектов данного класса или прекращением работы моделируемой системы.
  

• 57 слайд

  Профиль для процесса разработки ПО
  Граничный класс (boundary) – располагается на границе системы с внешней средой, но является составной частью системы.
  

• 58 слайд

  Задание
  изучить самостоятельно графические примитивы профиля бизнес-моделирования.
  

• 59 слайд

  Интерфейс (interface)
  в контексте языка UML является специальным случаем класса, у которого имеются только операции и отсутствуют атрибуты.
  

• 60 слайд

  1. За основу диаграммы классов при ее разработке берется диаграмма классов анализа.
  2. Для классов должны быть определены и специфицированы все атрибуты и методы. Их спецификация, как правило, выполняется с учетом выбранного языка программирования.
  3. При определении методов рекомендуется использовать сообщения с ранее разработанных диаграмм последовательности и коммуникации.
  
  Рекомендации
  

• 61 слайд

  4. Детальное проектирование граничных классов, как правило, не требуется. Большинство современных средств разработки поддерживает визуальную разработку интерфейса системы – меню, диалоговых форм, элементов диалоговых окон, панелей инструментов и т. д. В качестве исходных данных для их проектирования служат прототипы пользовательских интерфейсов. В связи с этим при проектировании таких классов основное внимание следует уделять особенностям отображения информации и специфичным операциям, которые возникают при диалоге пользователя с системой. Граничные классы, определяющие интерфейс взаимодействия с другими системами, требуют детального проектирования.
  
  

• 62 слайд

  5. Для проектирования классов-сущностей можно применять подходы, используемые при проектировании БД, особенно в том случае, если данные будут храниться в таблицах БД. Если представление данных в БД и классах отличается друг от друга и в качестве хранилища информации будет применяться реляционная база данных, то рекомендуется разработать отдельную диаграмму классов, описывающую состав и структуру БД. Современные Case-средства позволяют разрабатывать такие диаграммы и синхронизировать их с БД.
  
  

• 63 слайд

  6. Несмотря на то, что каждому объекту при выполнении программы автоматически назначается уникальный идентификатор, рекомендуется для классов-сущностей явно определять атрибуты, хранящие значения первичного ключа.
  7. В отличие от реляционных БД поощряется использование в классах многозначных атрибутов в виде массивов, множеств, списков и т. д.
  8. Управляющие классы следует проектировать только в случаях крайней необходимости – управления сложным взаимодействием объектов, реализации сложной бизнес-логики и вычислений, контроля целостности объектов и т. п. В противном случае функциональность этого класса лучше распределить между соответствующими граничными классами и классами-сущностями.
  
  

• 64 слайд

  9. Для атрибутов рекомендуется назначать видимость private (закрытый) или protected (защищенный). Если требуется чтение значения такого атрибута из объектов других классов, то следует предусмотреть для него get-метод, а если возможность установки нового значения – set-метод.
  

• 65 слайд

  10. Для методов видимость public (общедоступный) следует устанавливать только в случае крайней необходимости.
  11. Ввиду большого количества классов в системе рекомендуется диаграммы классов разрабатывать отдельно для каждого пакета. По умолчанию Case-средства поддерживают именно такой подход проектирования, хотя и допускают разработку диаграмм, на которых присутствуют классы из разных пакетов.
  12. При проектировании диаграммы и отдельных классов рекомендуется пользоваться шаблонами проектирования.
  
  

• 66 слайд