|
Дополнительная спецификация определяет нефункциональные требования к системе, такие, как надёжность, удобство использования, производительность, сопровождаемость, а также ряд функциональных требований, являющихся общими для нескольких вариантов использования. Назначение дополнительных спецификаций -- определить требования к системе обработки заказов, которые не отражены в других документах и моделях. Вместе они образуют полный набор требований к системе. Рассмотрим дополнительную спецификацию:
Функциональные возможности
Система должна обеспечивать многопользовательский режим работы. Несколько кладовщиков и/или продавцов могут одновременно использовать систему.
Система должна обеспечивать выполнение следующих правил:
В заказе должна быть хотя бы одна позиция. Пустые заказы не сохраняются в системе.
Количество предметов мебели в любой позиции заказа -- натуральное число.
Невыполненный заказ может быть отменен. При этом позиции, которые были отмечены как выполненные, отменяются, остатки увеличиваются.
Дата поставки заказа не может предшествовать дате его создания. И т. п.
Требования по реализации
Система должна быть совместима с Windows.
Надёжность
Система должна быть в работоспособном состоянии 24 часа в день 7 дней в неделю, время простоя -- не более 10%.
Производительность
Система должна поддерживать до 50 одновременно работающих пользователей.
Безопасность
Система должна запрещать каждому продавцу изменять заказы, которые созданы другими продавцами. Только кладовщики имеют право отмечать выполнение и отмену заказов. Только заведующий складом может распечатать остатки и провести инвентаризацию.
Проектные ограничения
Система должна поддерживать протокол обмена данных с бухгалтерской системой.
Функциональные требования к системе моделируются и документируются с помощью вариантов использования (use case). Вариант использования (use case) -- связный элемент функциональности, предоставляемый системой при взаимодействии с действующими лицами. Действующее лицо (actor) -- роль, обобщение элементов внешнего окружения системы, ведущих себя по отношению к системе одинаковым образом.
В контексте процесса управления требованиями варианты использования трактуются следующим образом:
вариант использования фиксирует соглашение между участниками проекта относительно поведения системы;
вариант использования описывает поведение системы при различных условиях, когда система отвечает на запрос одного из участников, называемого основным действующим лицом;
основное действующее лицо инициирует взаимодействие с системой, чтобы добиться некоторой цели. Система отвечает, соблюдая интересы всех действующих лиц.
Модель вариантов использования состоит из диаграмм вариантов использования, текстовых описаний вариантов использования и диаграмм деятельности, моделирующих потоки событий вариантов использования. Диаграмма вариантов использования составляется системным аналитиком, который сначала выявляет элементы модели, а затем устанавливает связи между ними. Элементами диаграмм вариантов использования являются варианты использования и действующие лица, соединённые разного рода связями.
Из постановки задачи разработки и глоссария системный аналитик может выделить список действующих лиц и их интересов:
Продавец -- вводит заказ, изменяет заказ;
Кладовщик -- выполняет заказ, помечает заказ как отменённый;
Заведующий складом -- проводит инвентаризацию, распечатывает остатки;
Бухгалтерская система -- получает данные, о введённых заказах.
|
|
Упражнение 3.1. Создание действующих лиц
|
1. В браузере найдите пакет Use Case View, а внутри него модель Use Case Model. В модели находится диаграмма вариантов использования Main. Откройте её двойным кликом. Диаграмма пуста. Нарисуем её. В палитре найдите элемент System. Нажмите на него. Затем поместите курсор на диаграмму и кликните. Система появится на диаграмме. Назовите добавленный элемент "Система обработки заказов". Этим элементом в модели представляется рамка моделируемой программной системы. В палитре редактора выберите элемент Actor и добавьте действующее лицо на диаграмму. Введите имя актора: Продавец. Повторите те же действия и добавьте оставшихся действующих лиц: заведующего складом, кладовщика, бухгалтерскую систему. Увеличьте размеры элемента System, чтобы он вместил варианты использования системы. Получившаяся диаграмма примет вид, показанный на рисунке 3.1.1.
Рис. 3.1.1. Диаграмма вариантов использования после добавления действующих лиц.
Исходя из потребностей действующих лиц, системный аналитик может предложить следующие варианты использования: Войти в систему, CRUD данных о заказах, Распечатать остатки, Провести инвентаризацию, Выполнить заказ, Отменить заказ. CRUD рашифровывается как Create, Read, Update, Delete (или как Create, Retrieve, Update, Destroy). Предполагается, что вариант использования «CRUD данных о заказах» описывает все функции системы, предоставляемые продавцу для управления сведениями о заказах.
Вариант использования «Войти в систему» не соответствует какой-либо явной цели какого-нибудь действующего лица. Он описывает функциональные требования к системе по обеспечению защиты данных. Про каждого своего пользователя система должна знать, какую роль по отношению к ней он выполняет: продавца, заведующего складом, кладовщика, к каким функциям и данным ему можно предоставлять доступ.
|
|
Упражнение 3.2. Создание вариантов использования
|
Рис. 3.2.1. Диаграмма вариантов использования для системы обработки заказов.
1. В палитре редактора выберем элемент Use Case и добавим вариант использования на диаграмму (внутрь System). Введём название: «CRUD данных о заказах». Повторим те же действия для добавления оставшихся вариантов использования: Войти в систему, Распечатать остатки, Провести инвентаризацию, Выполнить заказ, Отменить заказ. Размещаем варианты примерно так, как показано на рисунке 3.2.1.
2. В палитре редактора выберем ассоциацию Association и проведём её от действующего лица Продавец к варианту использования »CRUD данных о заказах». Чтобы было видно направление связи, вызовем контекстное меню у левого конца ассоциации и выберем пункт Navigable. Установим флажок на значении Unspecified. По умолчанию связь была двунаправленная, теперь же она явно указывает, направление от действующего лица к варианту использования.
3. Повторим те же действия для добавления связей других действующих лиц и вариантов использования. Получившаяся диаграмма изображена на рис. 3.2.1. Направления связей между действующими лицами и вариантами использования показывают, какое лицо является основным, а какое второстепенным. Для варианта использования CRUD данных о заказах Продавец -- основное действующее лицо (он инициирует запуск варианта использования), а Бухгалтерская система -- второстепенное (сведения о заказах пересылаются в бухгалтерскую систему).
4. Добавим связь расширения (Extend) от варианта использования «Отменить заказ» к варианту использования «Выполнить заказ». Связь расширения показывает, что в ходе выполнения варианта использования «Выполнить заказ» могут возникнуть условия, при которых реализуется особый сценарий, описываемый вариантом использования «Отменить заказ». Заметим, что переключение происходит не всегда. Обратите внимание, что рисовать связь следует указав сначала расширяемый вариант использования (в который входит стрелка), а затем -- расширяющий (из которого исходит связь).
5. Созданная диаграмма имеет недостаток в том, что у варианта использования «Войти в систему» несколько основных действующих лиц. Полагая поведение системы одинаковым при входе любого пользователя, введём абстрактное действующее лицо Пользователь, подвидами которого будут лица Продавец, Заведующий складом, Кладовщик. Указать, что действующее лицо абстрактное, нужно в спецификации на вкладке General, поставив флаг в соответствующее поле. Диаграмма примет вид, изображённый на рисунке 3.2.2. Для добавления связей обобщения используйте связь Generalization. Лишние связи удалите из модели. Удаляя при помощи контекстного меню можно видеть две опции -- полное удаление из проекта и удаление только с диаграммы. Во втором случае элемент остаётся в модели и может присутствовать на других диаграммах. Всегда чётко понимайте, хотите ли Вы сделать полное удаление или всего лишь скрыть элемент с диаграммы. Случайно удалённый элемент можно попытаться восстановить, нажав Ctrl+Z. Убранный по ошибке элемент можно снова поместить на диаграмму, перетаскивая его из браузера.
Рис. 3.2.2. Модифицированная диаграмма вариантов использования
Теперь на нашей диаграмме каждый вариант использования связан ровно с одним действующим лицом, которое для него является основным, и с произвольным количеством дополнительных действующих лиц. Каждое действующее лицо связано хотя бы с одним вариантом использования. Никакие два варианта использования между собой не связаны ассоциацией. Лишь два варианта использования соединены связью расширения. Допускаются также связи обобщения и включения. О них рассказывается на лекциях. Системный аналитик с их помощью производит структурирование модели вариантов использования. Модель с большим количеством вариантов использования может быть разбита им на части -- пакеты. Никакие действующие лица не связаны между собой ассоциацией. Между ними допускаются лишь связи обобщения. Самостоятельно создавая диаграммы вариантов использования, старайтесь, чтобы их элементы и связи удовлетворяли таким же ограничениям.
Получившаяся диаграмма является примерным оглавлением проекта. Мы видим, какие функции и кому предоставляет система. По ней архитектор проекта может составить оценку трудоемкости проекта, основанную на прогнозируемой трудоёмкости реализации вариантов использования. Также архитектор ранжирует варианты использования по приоритету -- более важными вариантами использования будут заниматься в первую очередь.
Для каждого варианта использования составляется описание. Выполняют эту работу use case писатели.
|
|
Упражнение 3.3. Добавление описаний вариантов использования
|
Функциональные требования подробно фиксируются в описаниях вариантов использования. Описания составляются специальным образом, чтобы уменьшить вероятность неверного толкования и облегчить восприятие текста. Каждое описание включает в себя:
а) краткое описание, являющееся сжатым обзором варианта использования;
б) основной поток событий, описывающий взаимодействие системы и действующих лиц, при котором достигается цель основного действующего лица;
в) альтернативные потоки, описывающие обработку ошибок и исключительных ситуаций;
г) подчиненные потоки, которые облегчают описание основного и альтернативных потоков;
д) пред- и постусловия.
Каждый поток событий задаётся перенумерованным набором шагов. Используются шаги трёх типов: действие системы (например, «Система запрашивает имя пользователя и пароль»); реакция действующего лица («Пользователь вводит имя и пароль»); управление потоком («Выполнение переходит на начало основного потока«). Структура предложений, описывающих шаги, одинакова: подлежащее, сказуемое, остальные части речи. От неё отходят лишь при описании циклов и ветвлений.
Цикл задаётся составным описанием, в начале которого указывается условие цикла («Для каждого ... выполняется») или количество повторений. Далее следует тело цикла -- последовательность вложенных шагов (см. шаг 4 основного потока варианта использования «Ввести заказ»).
Ветвление в тривиальных случаях, когда альтернативная ветвь пуста, допускается описывать предложением с союзом если («...»). Чаще ветвление описывают с помощью альтернативных потоков. В основном потоке варианта использования «Войти в систему» 3-ий шаг указывает основное продолжение потока, а альтернативный поток «3А. Неправильное имя/пароль» содержит второй вариант развития событий. Как правило, действия по проверке условия ветвления не описывают. Вместо этого указывается шаг, на котором система (или действующее лицо) подтверждает, что условие выполнено, в основном потоке, или обнаруживает, что условие нарушено, в альтернативном потоке.
Добавьте в модель описания, приведённые ниже. Для этого скопируйте текст описания, выделите нужный вариант использования, откройте вкладку Notes and constraints, находящуюся по соседству с вкладкой Element и вставьте текст в поле Description. Обратите внимание, что в описании любого варианта использования должен присутствовать хотя бы один шаг для каждого действующего лица, связанного с ним. Постусловие в описании не может отсутствовать, так как по нему тестировщики составляют тестовые сценарии. Постусловие состоит из двух частей: гарантии успеха и минимальных гарантий. Первая часть описывает, что должно быть истинно при успешном завершении варианта использования. Вторая часть -- это гарантии системы в случаях неуспеха. Например, при успешном входе в систему гарантируется доступ пользователя к главному меню, при неуспешном -- гарантируется, что такой доступ не будет предоставлен. Пустое постусловие допускало бы произвольное поведение системы и было бы не пригодно для тестирования.
Описания составляются для всех вариантов использования. Выполняя упражнения, мы создадим лишь два описания.
Вариант использования «Войти в систему»:
Краткое описание
Данный вариант использования описывает вход пользователя в систему обработки заказов.
Основной поток событий
Данный вариант использования начинает выполняться при запуске системы обработки заказов.
1. Пользователь запускает приложение.
2. Система запрашивает логин и пароль.
3. Пользователь вводит логин и пароль.
4. Система подтверждает правильность логина и пароля, определяет тип пользователя (продавец, заведующий складом или кладовщик) и выводит главное меню, дающее доступ к функциям системы в соответствии с типом пользователя.
Альтернативные потоки
4А. Неправильный логин/пароль
1. Система обнаруживает, что комбинация логина и пароля не верна.
2. Система сообщает об ошибке и предлагает пользователю либо заново ввести логин и пароль, либо отказаться
от входа в систему.
3. Пользователь сообщает системе свой выбор.
4. В соответствии с выбором пользователя либо выполнение переходит на шаг 2 основного потока, либо вариант использования завершается.
Предусловия
Отсутствуют.
Постусловия
Если вариант использования выполнен успешно, система предоставляет доступ к главному меню пользователю, сообщившему верную комбинацию логина и пароля. В противном случае система гарантирует, что пользователю, сообщившему неверную комбинацию логина и пароля, доступ к меню не будет предоставлен.
Обратите внимание на номер альтернативного потока. Цифра указывает номер шага основного потока, на котором может произойти переключение на альтернативный поток, буква позволяет различить несколько альтернативных потоков, на которые можно переключиться на одном и том же шаге. Если переход на альтернативный поток может происходить в течение нескольких подряд идущих шагов, указывают их номера через дефис. Например, 1-3Б. Если поток вызывается из разных шагов, он может иметь несколько номеров, перечисленных через запятую.
Вариант использования «CRUD данных о заказах»:
Краткое описание
Данный вариант использования позволяет продавцу ввести данные о новом заказе изменить ранее введённых заказ или удалить заказ. Сведения о заказе включают в себя данные о заказчике, дату поставки заказа и перечень позиций в заказе. Система присваивает заказу дату создания. Новые сведения о заказе (изменения в заказе или сведения об удалении заказа) передаются системой в бухгалтерскую систему.
Основной поток событий
1. Продавец сообщает о желании работать с заказами.
2. Система запрашивает связь с бухгалтерской системой.
3. Бухгалтерская система подтверждает, что связь установлена.
4. Система запрашивает требуемое действие (ввести заказ, изменить заказ, удалить заказ).
5. Продавец сообщает системе свой выбор.
6. Согласно выбору продавца выполняется один из подчинённых потоков (ввести, изменить или удалить заказ).
7. Система заканчивает сеанс связи с бухгалтерской системой.
8. Бухгалтерская система подтверждает, что сеанс закончен.
Подчинённые потоки:
6.А. Ввести заказ
1. Система запрашивает данные о заказе.
2. Продавец вводит данные о заказчике и дате поставки заказа.
3. Для каждой позиции нового заказа выполняется:
3.1. Продавец вводит наименование и количество.
3.2. Система подтверждает, что наименование и количество указаны верно.
4. Продавец сообщает системе о необходимости сохранить заказ.
5. Система сохраняет данные о заказе.
6. Система передаёт данные о новом заказе бухгалтерской системе.
7. Бухгалтерская система принимает данные о новом заказе и отправляет подтверждение об этом в систему.
8. Управление передаётся на шаг 7 основного потока событий
6.Б. Изменить заказ
1. Система выводит список заказов, созданных текущим пользователем.
2. Продавец выбирает заказ из списка.
3. Система выводит все сведения о заказе.
4. Продавец изменяет сведения о заказе и сообщает системе о необходимости сохранить заказ.
5. Система подтверждает, что изменённые сведения о заказе корректны.
6. Система сохраняет данные о заказе.
7. Система передаёт данные об изменении заказа бухгалтерской системе.
8. Бухгалтерская система принимает данные об изменённом заказе и отправляет подтверждение об этом в систему.
9. Управление передаётся на шаг 7 основного потока событий
6.В. Удалить заказ
1. Система выводит список заказов, созданных текущим пользователем.
2. Продавец выбирает заказ из списка.
3. Система выводит все сведения о заказе и запрашивает подтверждение удаления заказа.
4. Продавец подтверждает системе необходимость удаления заказа.
5. Система удаляет все данные о заказе.
6. Система сообщает бухгалтерской системе об удалении заказа.
7. Бухгалтерская система отправляет подтверждение о том, что сообщение об удалении заказа принято, в систему.
8. Управление передаётся на шаг 7 основного потока событий
Альтернативные потоки
3.А. Бухгалтерская система недоступна
1. Система обнаруживает, что невозможно установить связь с бухгалтерской системой.
2. Система выдаёт сообщение об ошибке.
3. Вариант использования завершается.
6.А.3.2.А. Ошибка при вводе позиции заказа
1. Система обнаруживает, что наименование предмета мебели либо количество указаны неверно.
2. Система выдаёт сообщение об ошибке.
3. Управление передаётся на шаг 3 подчинённого потока 6.А. Ввести заказ.
6.Б.5.А. Ошибка при изменении заказа
1. Система обнаруживает, что изменённые сведения о заказе некорректны.
2. Система выдаёт сообщение об ошибке.
3. Управление передаётся на шаг 3 подчинённого потока 6.Б. Изменить заказ.
6.А.4.А., 6.Б.4.А, 6.В.4.А. Отмена действия с заказом
1. Продавец сообщает системе об отмене операции с заказом.
2. Управление передаётся на шаг 7 основного потока событий
Предусловия
Перед началом выполнения данного варианта использования продавец должен войти в систему.
Постусловия
Если вариант использования завершится успешно, операция с данными о заказе, требуемая продавцом, будет осуществлена, изменения в данных о заказах будут внесены в систему обработки заказов и переданы в бухгалтерскую систему. В противном случае система гарантирует, что доступ к данным о заказе предоставляется только тому продавцу, который создал заказ, и что изменения в данных о заказе не будут произведены.
|
|
Упражнение 3.4. Построение диаграмм деятельности в модели вариантов использования
|
Все потоки событий одного варианта использования, взаимосвязанные сценарии двух и более вариантов использования или отдельный поток событий могут быть смоделированы на диаграммах деятельности. Построим диаграмму деятельности для варианта использования «Войти в систему».
1. В браузере вызываем контекстное меню варианта использования Войти в систему и выбираем Subdiagrams -> New diagram. В открывшемся окне указываем тип создаваемой диаграммы: Activity diagram.
2. На появившейся в редакторе диаграмме создаём два раздела (Vertical Partitions) -- Пользователь и Система -- каждый из которых обозначает область ответственности. Деятельности, соответствующие узлам, которые будут расположены в области ответственности пользователя, будут выполняться пользователем, остальные -- системой. Входной узел (Initial Node) помещаем в раздел Пользователь.
3. Согласно описаниям потоков событий варианта использования создаём узлы действий (Action): Запустить приложение, Запросить логин и пароля; Ввести логин и пароль; Проверить логин и пароль; Вывести меню; Вывести предупреждение; Выбрать действие. Узлы действий размещаем по разделам в соответствии с тем, кто выполняет действия.
4. Добавляем узлы логического ветвления (Decision). Соединяем узлы рёбрами потоков управления (Control Flow). Задать нетривиальные сторожевые условия можно, открыв спецификацию потока, на вкладке General в поле Guard.
5. Добавляем два финальных узла (Activity Final Node) с именами, указывающими на успешное и безуспешное окончание потоков событий. Вид получившейся диаграммы представлен на рис. 3.4.1.
Рис. 3.4.1. Диаграмма деятельности с ошибкой
Диаграмма деятельности задаёт потоки управления между узлами. Изначально курсор управления порождается во входном узле. Оттуда он передаётся по ребру на вход узла действия (Запустить приложение). Узел действия ждёт, когда курсоры управления придут на все входящие ребра, после чего запускается действие, а по окончании действия курсоры управления подаются на все исходящие ребра. Очевидно, наша диаграмма содержит ошибку. В узел действия (Запросить логин и пароль) по второму ребру курсор управления придёт не раньше, чем узел действия выдаст его на выход. Тупик. Чтобы исправить ошибку, добавим узел объединения (Merge Node), чтобы в узел действия входило одно ребро (и чтобы для выполнения действия требовался один входящий курсор). Узел объединения принимает курсор с любого входящего ребра и сразу передаёт его на исходящее ребро, которое у него одно. Дополнительно укажем действующих лиц, которых представляют собой разделы диаграммы. Для этого выберите раздел на диаграмме и откройте его спецификацию. Во вкладке General заполните поле Represents. Исправленная диаграмма показана на рисунке 3.4.2.
Рис. 3.4.2. Исправленная диаграмма
Когда курсор попадает в узел разветвления, проверяются сторожевые условия на исходящих рёбрах этого узла. Исходящих рёбер может быть два и более. По одному из рёбер, на котором сторожевое условие истинно, курсор управления передаётся дальше. Если таких рёбер несколько -- произвольным образом выбирается одно. Если все сторожевые условия ложны, курсор не может быть передан дальше, поток управления заходит в тупик. Во избежание ошибок следует внимательно формулировать сторожевые условия. Рекомендуется делать их взаимоисключающими и покрывающими все возможные случаи. Часто используется условие [else], способствующее выполнению этих требований.
При попадании курсора управления в финальный узел (любой) вся деятельность прекращается. Уничтожаются все курсоры управления на всех рёбрах диаграммы. В случаях, когда требуется остановить один поток, оставив другие активными, применяется узел завершения потока (Flow Final Node), изображаемый кружком с крестиком.
Самостоятельно постройте диаграмму для варианта использования «CRUD данных о заказах». Обратите внимание, что подчинённый поток может быть представлен на диаграмме в виде одного узла (см. узлы «Ввести заказ», «Изменить заказ», «Удалить заказ»). Тип этих узлов -- Call Behavior Action (узел вызова действия). С каждым из них связана деятельность, которая может быть промоделирована отдельной диаграммой деятельности. При создании диаграммы следует разместить на диаграмме три узла действия (Action): Ввести заказ, Изменить заказ, Удалить заказ. Затем открыть их спецификации и указать тип: Call Behavior Action, после чего нажать на кнопку с многоточием. В открывшемся окне следует в списке Behaviour выбрать Create Activity. Для создаваемых деятельностей выберите те же имена, что у узлов. Обратите внимание, что деятельности создаются в корне проекта. Их следует перетащить внутрь варианта использования «CRUD данных о заказах» в браузере.
Рис. 3.4.3. Диаграмма деятельности варианта использования «CRUD данных о заказах».
Моделирование требований следовало бы продолжить дальше, описав все варианты использования и построив для них диаграммы деятельности. Однако, не имеет смысла сразу описывать все требования. Работа осуществляется последовательными итерациями, в ходе которых составляются описания отдельных вариантов использования в порядке их важности. Когда описания важных вариантов использования составлены, выполняются работы по анализу и проектированию частей системы, реализующих их. Use case писатели приступают к работе над менее приоритетными вариантами использования во время последующих итераций, или занимаются ими на той же итерации, если они мало загружены во время анализа и проектирования. Следует быть готовыми к пересмотру требований в ходе проекта. Изменчивость требований обусловлена тем, что заказчики и будущие пользователи системы не могут сразу точно указать свои пожелания, и тем, что по ходу проекта разработчики лучше узнают предметную область и контекст системы. Из-за изменения требований переделываются описания вариантом использования, исправляются диаграммы деятельности.
Перейдём к анализу.
|
|
4. Анализ системы
|
При анализе системы производится трансформация требований в системный проект, создание эскизной архитектуры, соответствующей функциональным требованиям. Эскизная архитектура включает в себя набор ключевых абстракций, набор классов анализа, перечень механизмов анализа, иерархию уровней системы, реализации вариантов использования. В ходе жизненного цикла эскизная архитектура подлежит уточнению, на её основе создаётся проектная архитектура, учитывающая нефункциональные требования и подлежащая реализации в коде. Анализ нацелен на прояснение проблемы, решаемой в проекте, построение её решения, простого насколько это возможно, но удовлетворяющего функциональным требованиям.
Анализ разбивается на несколько итераций, в ходе которых выполняется анализ части вариантов использования. Работа ведётся в соответствии с приоритетом вариантов использования, самые важные анализируются в первую очередь. Результаты каждой итерации интегрируются в общую модель. При анализе последовательно выполняются два вида работ: архитектурный анализ и анализ вариантов использования. Исполнителями процесса анализа являются архитектор, разработчик. Обязанности архитектора состоят в координации и руководстве процессом, определении структуры каждого архитектурного представления, осуществлении архитектурного анализа. Обязанности разработчика включают анализ вариантов использования, определение обязанностей, поведения, свойств классов и связей между классами.
Архитектурный анализ выполняется архитектором и включает в себя следующие технологические операции:
Утверждение общих соглашений моделирования и документирования системы.
Формирование набора ключевых абстракций предметной области.
Соглашения моделирования фиксируются в документе «Руководящие указания по проектированию» (Design Guidelines). Они определяют: перечень используемых диаграмм и элементов модели; правила применения диаграмм; соглашения по именованию элементов модели; организацию модели (пакеты).
Будем придерживаться следующих соглашений:
Используются английские имена (поскольку на основе моделей могут быть получены заготовки кода, которые при использовании русских имён будут бесполезны).
Имена классов должны быть существительными, соответствующими, по возможности, понятиям предметной области.
Имена классов должны начинаться с заглавной буквы.
Имена атрибутов и операций должны начинаться со строчной буквы.
Составные имена должны быть сплошными, без подчёркиваний, каждое отдельное слово должно начинаться с заглавной буквы.
Модель анализа (Analysis Model) представляет собой пакет внутри логического архитектурного представления (Logical View). Внутри модели анализа помещается пакет Use Case Realizations, содержащий в себе все реализации вариантов использования. Также внутри модели создаётся диаграмма классов -- ключевых абстракций -- Key Abstractions.
Для каждого варианта использования должен быть создан пакет, внутри которого будут размещены элементы модели, относящиеся к реализации варианта использования. Каждый такой пакет содержит диаграммы взаимодействия, описывающие базовый поток событий, а также альтернативные и подчинённые потоки событий. Также пакет содержит диаграмму классов VOPC (View Of Participating Classes), изображающую классы, участвующие в реализации варианта использования.
|
|
Упражнение 4.1. Создание структуры модели в соответствии с соглашениями моделирования
|
Рис. 4.1.1. Структура модели анализа
1. В модели Analysis Model (модель анализа) создадим пакет Use Case Realizations. Для этого в браузере проекта вызовем контекстное меню меню пакета Analysis Model, Model Element -> Package.
2. В пакет Use Case Realizations добавим пакеты Login Realization и CRUD Orders Realization. В пакете Login Realization создадим диаграмму последовательности Login Basic Flow (контекстное меню пакета Login Realization -> Sub Diagrams -> New Diagram -> Sequence Diagram). В пакете CRUD Orders Realization создадим диаграмму последовательности CRUD Orders Basic Flow. Среда сама дополнительно создаёт обрамляющие фрагменты взаимодействия, названные также как диаграммы и помещает их внутри пакета. Каждая из диаграмм будет описывать сценарии одного из вариантов использования: Login Basic Flow -- Войти в систему, CRUD Orders Basic Flow -- CRUD данных о заказах.
3. Создадим диаграммы классов VOPC (VOPC Login, VOPC CRUD Orders), каждую в соответствующем пакете (контекстное меню пакета -> Sub Diagrams -> New Diagram -> Class Diagram). VOPC это сокращение View Of Participating Classes (вид взаимодействующих классов). Назначение этих диаграмм -- отображение классов, участвующих в реализации одного варианта использования и связей между этими классами.
4. В модели Analysis Model присутствует диаграмма классов Key Abstractions. На ней будут представлены классы, представляющие собой основные абстракции предметной области. Каждый из них является абстрактным типом данных, имеющим отношение к предметной области -- к обработке заказов мебельного магазина. Откроем диаграмму ключевых абстракций двойным щелчком в Model Explorer.
Структура модели в Model Explorer должна соответствовать рис. 4.1.1.
Ключевые абстракции -- основные понятия предметной области -- архитектор выделяет, анализируя требования и пользуясь, глоссарием и моделью бизнес-анализа, если таковая была создана. Каждый термин из глоссария является кандидатом для того, чтобы быть трансформированным в класс ключевой абстракции (или в несколько классов, если структура данных, связанная с ним, слишком сложна для представления одним классом). Некоторые термины могут быть источником для атрибутов классов. В системе обработки заказов можно выделить следующие ключевые абстракции: Order (данные о заказе), OrderItem (данные о позиции заказа), ArticleOfFurniture (данные о предмете мебели), Customer (данные о заказчике), User (учётная запись пользователя системы). Ассоциации между абстракциями показывают типы соединений между экземплярами ключевых абстракций. Мощности у полюсов указывают ограничения на количество соединений у одного экземпляра. Ассоциация может быть рефлексивной, т. е. соединяющей класс с ним самим. Такая связь описывает соединения между разными экземплярами одного класса. Чтобы различать роли объектов, участвующих в таких соединениях, полюсам рефлексивных ассоциаций обязательно дают имена. Также поступают при наличии двух ассоциаций между одной парой классов. Иногда имена полюсов указывают, чтобы пояснить назначение конкретной ассоциации. На диаграмме классов помимо ассоциаций могут присутствовать и другие связи. Так, связь между классом User и перечислимым типом TypeOfUser, указывает, что описание класса зависит от описания типа (так как атрибут type имеет тип TypeOfUser).
Рис. 4.1.2. Диаграмма ключевых абстракций
Предварительно настроим среду для более удобной работы. Меню Tools -> Project Options -> Diagraming. На вкладке Association отменим отображение уникальности (Show multiplicity constraints -- Unique). По умолчанию любая пара объектов, связывается не более чем одним соединением, являющимся экземпляром одной ассоциации. Если необходимо допустить повторные соединения, уникальность соединения следует отменить. Там же укажем необходимость явно выводить мощность полюса, равную 1 (снимите флажок Suppress implied "1" multiplicity). Перейдите к вкладке Class. Выберите вложенную вкладку Presentation. Снимите флажок отображения классов в виде пиктограмм стереотипов (Display as Robustness Analysis icon). Сохраняем настройки, закрываем окно настроек проекта.
1. Откроем диаграмму Key Abstractions. Выберем в палитре инструмент Class. Добавим классы Order, OrderItem, ArticleofFurniture, Customer, User.
2. Добавим перечислимый тип (Enumeration) TypeOfUser (Тип пользователя). Внутри него расположим три значения перечислимого типа (enumeration literal): salesman, warehouseman, stockman.
3. Выберем в палитре инструмент Association. Проведём связи между классами. Укажем мощности у полюсов -- концов ассоциаций (контекстное меню полюса Multiplicity). Укажем, что связь между заказом и позицией заказа -- композиция (контекстное меню полюса, Association Kind -> Composited).
4. Добавим атрибуты (Attribute) классов: классу Order -- number:long, creationDate:Date, deliveryDate:Date, fillingDate:Date; классу OrderItem -- quantity:byte, number:byte; классу ArticleOfFurniture -- description:string, isDiscontinued:boolean; классу Customer -- name:string, address:string[3], phones:string[*]; классу User -- login:string, passwordHash: long[2]; type:TypeOfUser.
5.Проведём зависимость (Dependency) от класса User к перечислимому типу TypeOfUser.
6. Добавим всем классам-сущностям стереотип <<entity>>. Для этого выделим нужный класс в браузере, вызовем контекстное меню, Stereotypes -> entity. В итоге диаграмма должна соответствовать рисунку 4.1.2.
Мы не описали операции, не уточнили направления всех связей. Дело в том, что нет необходимости сразу указывать все детали ключевых абстракций. Можно даже не указывать типы некоторых атрибутов. Важно определить начальный набор классов, установить между ними связи, вытекающие из свойств предметной области, указать основные данные, хранимые в объектах. В ходе проекта возможности уточнить набор ключевых абстракций ещё представятся.
Мы готовы перейти к выполнению анализа вариантов использования. В технологии RUP он выполняется разработчиками и включает в себя следующие технологические операции:
Идентификацию классов, экземпляры которых участвуют в реализациях потоков событий (так называемых, классов анализа).
Определение обязанностей классов анализа, уточнение их атрибутов и связей.
Унификацию классов анализа, в ходе которой делается попытка упростить модель, исключая лишние классы, объединяя классы с общими обязанностями в один.
Классы анализа отражают функциональные требования к системе и моделируют типы объектов. Совокупность классов анализа представляет собой начальную концептуальную модель системы. Эта модель проста и позволяет сосредоточиться на реализации функциональных требований, не отвлекаясь на детали реализации, обеспечение эффективности и надёжности. Для решения этих вопросов впоследствии модель анализа будет трансформирована в проектную модель. В ходе анализа вариантов использования в их потоках событий выявляются классы трёх типов:
граничные классы (boundary classes), являющиеся посредниками при взаимодействии системы с действующими лицами и с аппаратной базой;
классы-сущности (entity classes), отвечающие за хранение данных;
управляющие классы (control classes), реализующие бизнес-логику и обеспечивающие координацию поведения объектов в системе.
Правило выделения граничных классов: для каждой связи между действующим лицом и вариантом использования создаётся или назначается граничный класс, отвечающий за данное взаимодействие. Правило выделения классов-сущностей: классы-сущности -- это, как правило, классы, представляющие ключевые абстракции системы.
Правило выделения управляющих классов: для каждого варианта использования создаётся ответственный за его реализацию класс управления.
Выполним анализ варианта использования CRUD данных о заказах.
|
|
Упражнение 4.2. Анализ варианта использования «CRUD данных о заказах»
|
Идентифицируем классы анализа. Согласно диаграмме вариантов использования имеются два действующих лица (Студент и Каталог курсов), связанных с нашим вариантом использования. Согласно диаграмме вариантов использования имеются два действующих лица (Продавец и Бухгалтерская система), связанных с нашим вариантом использования. Создадим в пакете Analysis Model граничные классы: MainMenuForm -- форму главного меню, OrderForm -- форму заказа, AccountingSystem -- класс-посредник, реализующий протокол взаимодействия с Бухгалтерской системой. В браузере вызовем контекстное меню пакета Analysis Model, Model Element -> Class. Создадим управляющие классы OrderController, отвечающий за реализацию бизнес-логики, и TransactionManager, отвечающий за передачу запросов к базе данных (действия аналогичны). Из описания варианта использования следует, что в потоках событий будут задействованы экземпляры классов Order, OrderItem, ArticleOfFurniture, Customer. Открываем в редакторе диаграмму классов VOPC CRUD Orders. Перетаскиваем на неё вышеупомянутые классы из браузера.
Назначим классам стереотипы. Выделите в браузере класс OrderController. С помощью контекстного меню добавьте стереотип <<control>>. Повторите то же самое с управляющим классом TransactionManager. Аналогично добавьте стереотип <<boundary>> граничным классам MainMenuForm, OrderForm, AccountingSystem. Классам-сущностям Order, OrderItem, ArticleOfFurniture, Customer назначьте стереотип <<entity>>, если не сделали этого ранее.
Вид диаграммы, которая должна получиться, изображён на рис. 4.2.1.
Рис. 4.2.1. Диаграмма VOPC CRUD Orders
Распределение поведения, предусматриваемого вариантом использования, между классами анализа реализуется при построении диаграмм взаимодействия. На основе описания варианта использования для каждого потока событий (основного, альтернативных, подчинённых) строится отдельная диаграмма взаимодействия -- диаграмма последовательности, или диаграмма коммуникации, или обе. Перейдём к моделированию потоков событий с помощью диаграмм последовательности.
Откроем диаграмму последовательности CRUD Orders Basic Flow. Добавим на диаграмму 5 линий жизни (Lifeline). Ими будут являться взаимодействующие объекты: s : Продавец -- экземпляр действующего лица; m : MainMenuForm -- экземпляр граничного класса; c : OrderController -- экземпляр управляющего класса; asys : AccountingSystem -- экземпляр граничного класса; a : Бухгалтерская система -- экземпляр действующего лица. Заметьте, что линии жизни объектов граничных классов следует располагать рядом линиями жизни, представляющими действующих лиц, за общение с которыми они отвечают, а линия экземпляра класса-контроллера расположена в середине диаграммы.
Выберем на палитре синхронное сообщение (Call Message) и проведём его от линии жизни s : Продавец к линии жизни m:MainMenuForm. Дадим имя сообщению crudOrders. Вызовем контекстное меню сообщения и выберём в нём Select Operation -> Create Operation. Дадим имя операции crudOrders. Также поступим, добавляя второе синхронное сообщение с тем же именем, которым форма извещает контроллер о выборе продавца (также создаём одноимённую операцию). Экземпляр контроллера запрашивает соединение с бухгалтерской системой у экземпляра граничного класса. Он, в свою очередь пересылает запрос от контроллера экземпляру действующего лица. Каждое сообщение экземпляру класса должно быть связано с операцией данного класса. Сообщения, получаемые экземплярами действующих лиц связывать с операциями не следует. На диаграмме классов VOCP CRUD Orders можно видеть, что в классе MainMenuForm появилась операция crudOrders. Также можно видеть операцию crudOrders в классе-контроллере и startSession в AccountingSystem.
Рис. 4.2.2. Начальный вид диаграммы последовательности CRUD Orders Basic Flow и части окна редактора с описаниями линий жизни
Далее есть два варианта развития событий. Либо удаётся связаться с бухгалтерской системой и всё идёт своим чередом, либо экземпляр формы MainMenuForm выводит сообщение об ошибке, посылая самому себе сообщение displayError. Добавим на диаграмму альтернативный комбинированный фрагмент взаимодействия (Alt. Combined Fragment). Откроем его спецификацию с помощью контекстного меню, перейдём на вкладку Interaction Operands, откроем спецификафии операндов и на вкладке Guard укажем сторожевые условия: связь установлена -- верхнему операнду, else -- нижнему. Для моделирования вариантов продолжения потока событий создадим внутри верхнего операнда взаимодействия вложенный альтернативный комбинированный фрагмент. Добавим к созданному фрагменту третий операнд взаимодействия (контекстное меню Operand -> Add Operand). Добавим операндам сторожевые условия (см. диаграмму 4.2.3). Внутри каждого их трёх операндов комбинированного фрагмента будет происходить одно из взаимодействий, соответствующих трём подчинённым потокам варианта использования. Чтобы не загромождать диаграмму основного потока для каждого подчинённого потока создаётся отдельная диаграмма. На основной диаграмме будут размещены лишь ссылки на используемые взаимодействия. Добавим в пакет CRUD Orders Realization новые диаграммы последовательности: Create Order Subflow, Update Order Subflow, Delete Order Subflow. Вернёмся к диаграмме последовательности CRUD Orders Basic Flow. В созданный нами последним комбинированный фрагмент взаимодействия с тремя операндами добавим указанные на диаграмме сообщения, а также элементы Interaction Use. С помощью контекстного меню каждого Interaction Use укажем на какое взаимодействие он ссылается (Refers to). В нижней части верхнего операнда обрамляющего фрагмента взаимодействия нарисуем сообщения от объекта-контроллера к экземпляру граничного класса и далее к экземпляру действующего лица Бухгалтерская система. Поместим в нижнем операнде взаимодействия на линию жизни m : MainMenuForm рефлексивное сообщение (Self Message) для вывода предупреждения об ошибке. Диаграмма примет вид, схожий с рисунком 4.2.3. Не забудьте создать операции closeSession() и displayError() и связать их с сообщениями. Для disconnect создавать операцию не следует, достаточно только указать имя сообщения.
Рис. 4.2.3. Окончательный вид диаграммы последовательности CRUD Orders Basic Flow
Смоделируем один из подчинённых потоков Create Order Subflow. Вид диаграммы последовательности, которая должна получиться, показан на рисунке 4.2.4.
Создание заказа моделируется на диаграмме последовательности созданной внутри взаимодействия CreateOrder. Продавец посылает дату поставки и сведения о заказчике в форму. Форма, получив эти данные, передаёт запрос о создании заказа OrderController'у. Он получает сведения о заказчике из базы данных, с помощью менеджера транзакций или создаёт запись о новом заказчике. Затем создаётся экземпляр класса Order. Далее в цикле для каждой позиции заказа Продавец вводит данные. Данные из формы попадают к контроллеру. Он проверяет, что введённая позиция есть в системе через менеджера транзакций. По результатам проверки есть два варианта действий. Если проверка успешна, контроллер запрашивает у Order добавление новой позиции. Логично возложить эту обязанность на сам заказ, чтобы оградить контроллер от лишних знаний о внутреннем устройстве заказа. Как заказ работает с собственными позициями -- это его личное дело. Если данные от Продавца ошибочны, данные о такой позиции заказа в системе не сохраняются.
Далее продавец нажимает кнопку Сохранить заказ в форме. Форма передаёт сообщение об этом контроллеру. Контроллер передаёт менеджеру транзакций запрос на сохранение заказа в базе данных. Далее контроллер к запрашивает данные заказа в виде строки для передачи в бухгалтерскую систему. Требуемая строка строится экземпляром заказа, который опрашивает все свои позиции. Контроллер, получив строку передаёт её в сообщении экземпляру AccountingSystem.
На диаграмме использованы комбинированные фрагменты с оператором opt (Optional), представляющие ветвления с единственной содержательной альтернативой, а также комбинированные фрагменты с оператором loop, описывающие циклы. Создавая циклы, следует задать в сторожевых условиях ограничения на количество итераций. Обратите внимание, что на рис. 4.2.4 есть сообщения new, которые имеют тип Creation Message. Не забудьте добавить соответствующие операцию в классы и связать их вызовы с сообщениями. Действующему лицу создавать операцию не следует.
Рис. 4.2.4. Диаграмма Create Order subflow
Каждое сообщение на диаграмме последовательности назначает экземплярам классов обязанности по отправке или приёму и обработке сообщения. Для приёма сообщения в классе объекта-приёмника должна быть одноимённая операция. Для отправки сообщения между экземплярами классов должно быть соединение, т. е. между классами, экземпляры которых обмениваются сообщениями, должна быть ассоциация. На диаграмме 4.2.3 форма отправляет сообщение crudOrders контроллеру. Значит, в классе OrderController должна быть одноимённая операция, которая обрабатывает сообщение от формы, а между классом-формой и классом контроллером должна быть ассоциация. Нарисуем ассоциацию на диаграмме VOPC CRUD Orders. Мощности полюсов этой ассоциации указывать не будем, уточним их позже при проектировании. Аналогично, форма заказа посылает сообщения объекту-контроллеру. Проведём ассоциацию от OrderForm к OrderController. Объект-контроллер посылает сообщения объекту граничного класса AccountingSystem (см. рис. 4.2.3, 4.2.4), экземпляру класса Order, класса Customer и экземпляру класса ArticleOfFurniture (см. рис. 4.2.4), следовательно, нужны ещё ассоциации между классами. Добавьте ассоциации, соединяющие класс OrderController c AccountingSystem , его же с Order, с Customer и с ArticleOfFurniture. Соедините ассоциациями TransactionManager, как указано на 4.2.5.
Проверьте, что для каждого сообщения, принимаемого экземпляром любого класса (не действующего лица), существует связанная операция. На диаграмме VOPC CRUD Orders отобразятся созданные операции. В результате классы должны выглядеть, как показано на рисунке 4.2.5.
Рис. 4.2.5. Диаграмма VOPC CRUD Orders по окончании анализа
Моделировать потоки событий в реализациях вариантов использования можно не только с помощью диаграмм последовательности. Также для этой цели применяют коммуникационные диаграммы (communication diagram). Об этих диаграммах рассказывается на лекции. При выполнении упражнений мы создавать такие диаграммы не будем.
Упражнения по анализу закончены. Предполагается, что реализация всех вариантов использования выполняется не за один раз. Часть вариантов использования могут быть реализована не на первой итерации, а на последующих. Мы не будем моделировать остальные подчинённые потоки варианта использования CRUD данных о заказах, чтобы не терять время на рутину.
|
|
5. Проектирование системы
|
Во время анализа мы уделяли внимание реализации функциональных требований, при проектировании учитываются нефункциональные требования. Проект адаптируется к каркасам, библиотекам, языкам, которые будут использованы при реализации. Проектирование возглавляется архитектором. Под его руководством работают разработчики, к которым при необходимости подключают разработчиков БД и систем реального времени.
Проектирование системы осуществляется итерационно. На каждой итерации ставится цель спроектировать часть системы. Для достижения этой цели друг за другом выполняются два вида работ: проектирование архитектуры системы и проектирование элементов системы. Т. е. сначала определяются крупные части системы и их взаимодействие, а потом детально проектируется внутреннее устройство и поведение частей. При проектировании архитектуры выделяются проектные элементы (классы, интерфейсы, подсистемы), формируется иерархия архитектурных уровней, идентифицируются проектные механизмы, создаётся структура потоков управления, разрабатывается конфигурация системы на вычислительной среде.
|
|
Упражнение 5.1. Проектирование архитектуры системы обработки заказов
|
Система обработки заказов будет работать с реляционной базой, в которой будут сохраняться данные о заказах, следовательно при проектировании мы будем использовать механизм обеспечения устойчивости RDBMS (relational database management system). Существуют готовые каркасы, обеспечивающие доступ к реляционным БД. К таким относится JDBC (Java Database Connectivity). Проектный механизм уже добавлен в нашу модель. См. пакеты Architectural Mechanisms и Middleware в Logical View внутри Design Model.
В Design Model создадим ещё два пакета: Application и BusinessServices. На уровень приложения мы будем размещать элементы пользовательского интерфейса. На уровень бизнес-служб -- элементы, относящиеся к предметной области. Уровень промежуточного ПО содержит элементы, обеспечивающие сервисы, независимые от платформы. Назначьте пакетам стереотип <<layer>> -- архитектурный уровень. В Design Model откройте диаграмму пакетов Main, находящуюся в корне Design Model. Вытащите на неё все три архитектурных уровня и соедините их зависимостями (Dependency), как указано на рис. 5.1.1. Мы создали иерархию уровней системы, т. е. её устройство с точки зрения самых крупных блоков.
Рис. 5.1.1. Диаграмма пакетов Main
Следующие наши действия нацелены на трансформацию классов анализа в проектные элементы (классы, интерфейсы и подсистемы) и распределение проектных элементов по уровням системы. При трансформации простые классы анализа преобразуются в проектные классы один в один. Сложный класс анализа может преобразовываться в несколько связанных проектных классов или в подсистему.
При анализе мы не учли полностью все вопросы, связанные с обеспечением устойчивости данных. В потоке событий система предпринимала некоторые действия, чтобы введённые данные были доступны не только в текущем сеансе работы, но и в последующих. Для этого отправлялись сообщения менеджеру транзакций, но действия менеджера по обработке этих сообщений не были промоделированы. В этом нет ошибки, во время анализа эти вопросы рассматривать рано, надо сосредоточиться на основных функциях системы. Начиная проектирование мы обращаемся к этим вопросам и должны смоделировать то, что было пропущено при анализе. Реализация обязанностей, назначенных классу TransactionManager, сложна. Поэтому при отображении в проектные классы мы переводим его в подсистему обеспечения устойчивости DBAccess (сокращённо от DataBase Access). Остальные классы анализа переведём в проектные один в один. Заметим, что можно было бы отобразить класс AccountingSystem в подсистему для того, чтобы возможные изменения во взаимодействии с бухгалтерской системой мало затрагивали остальные части системы и были локализованы в подсистеме. Так как цель наших упражнений -- знакомство со средой Visual Paradigm 13 и процессом разработки, мы этого делать не будем.
Чтобы не испортить модель анализа, скопируем её содержимое внутрь проектной модели. Для этого в браузере выделите пакет Analysis Model, вызовите его контекстное меню и выберите в нём пункт Duplicate Recursively. После этого будет осуществлено дублирование пакета и всех его элементов. Дубль пакета получит имя Analysis Model2. Создайте в пакете Application пакет CRUDofOrders. В созданный пакет переместите классы классы MainMenuForm, OrderForm, OrderController, AccountingSystem из корня Analysis Model2. Для этого воспользуйтесь контекстным меню элемента и пунктом Move... . В пакете BusinessServices создайте пакеты WarehouseArtefacts (т. е. артефакты склада, в нем разместим классы-сущности предметной области, а также перечислимый тип TypeOfUser), пакет Interfaces (где будут находиться все интерфейсы). Диаграмму классов Key Abstractions2 удалите. В пакет Interfaces перенесите класс TransactionManager из Analysis Model2. Переименуйте TransactionManager в IDBAccess и назначьте ему стереотип <<Interface>>. Пакет Use Case Realization из Analysis Model2 перенесите в Design Model. Пустой пакет Analysis Model2 удалите.
При реализации подсистемы мы воспользуемся механизмом RDBMS-JDBC из одноимённого пакета, расположенного в Design Model::Architectural Mechanisms. Чтобы не повредить часть модели, описывающей механизм, скопируем её в подсистему. Для этого продублируем (Duplicate Recursively) пакет RDBMS-JDBC, а затем переместим полученный дубль на уровень Business Services и переименуем его в DBAccess. Назначим пакету DBAccess стереотип <<subsystem>>. Структура проектной модели в браузере примет вид похожий на рис. 5.1.2.
Рис. 5.1.2. Структура проектной модели
Создайте диаграмму классов Dependencies в пакете CRUDofOrders. Разместите на ней пакеты CRUDofOrders, Interfaces и UniversityArtefacts, укажите их зависимости (Dependency). Элементы пакета CRUDofOrders используют классы-артефакты и интерфейс подсистемы, отсюда две зависимости. Диаграмма примет вид, представленный на рис. 5.1.3.
Рис. 5.1.3. Связи пакета CRUDofOrders
Создайте диаграмму классов Main в пакете BusinessServices. Разместите на ней пакеты этого архитектурного уровня, укажите их зависимости (Dependency). Подсистема реализует интерфейс, отсюда верхняя зависимость. Для описаний в верхних пакетах понадобятся классы-артефакты, отсюда две другие зависимости. Диаграмма примет вид, представленный на рис. 5.1.4.
Рис. 5.1.4. Структура уровня BusinessServices
Моделировать структуру потоков управления и реализацию системы не будем. Этот вопрос будет рассматриваться на лекции. Перечислим лишь компоненты нашей системы: WarehousemanApplication -- исполняемый компонент, устанавливаемый на рабочее место заведующего складом; SalespersonApplication -- исполняемый компонент, устанавливаемый на рабочее место продавца; StockmanApplication -- исполняемый компонент, устанавливаемый на рабочее место кладовщика; AccountingSystemAccess -- компонент, обеспечивающий связь с бухгалтерской системой; DataBaseProcess -- компонент, обеспечивающий связь с реляционной СУБД. Перейдём к моделированию конфигурации вычислительной среды. Вычислительная среда состоит из трёх типов узлов -- сред выполнения (Execution Environment) или процессоров, на которых могут быть размещены вложенные компоненты (Component), и устройств (Device). Связи между узлами -- пути коммуникации -- являются подвидами ассоциации. Откройте диаграмму размещения Main модели Deployment Model внутри архитектурного представления Deployment View. Компоненты следует создавать, размещая их внутри родительского узла (среды выполнения). Стереотип <<executable>> добавьте элементам самостоятельно. Окончательный вид диаграммы приведён на рис. 5.1.5. По диаграмме размещения можно судить, что в среде есть сервер обработки заказов, к которому подключён принтер и рабочие станции трёх типов. Также на диаграмме указан узел, относящийся к окружению системы -- сервер бухгалтерской системы, подключённый к серверу обработки заказов. СУБД развёрнута на сервере обработки заказов.
Рис. 5.1.5. Диаграмма размещения
На этом проектирование архитектуры завершено, переходим к проектированию элементов системы.
|
|
Упражнение 5.2. Проектирование элементов системы обработки заказов
|
Проектирование элементов системы включает в себя следующие виды работ: уточнение реализаций вариантов использования; проектирование подсистем; проектирование классов и проектирование баз данных.
Проектные реализации вариантов использования являются более полными, чем реализации, созданные в ходе анализа. В них вместо экземпляров классов анализа должны присутствовать экземпляры проектных классов и интерфейсов, т. е. должны быть учтены трансформации классов анализа в проектные элементы. Проведём уточнение реализаций вариантов использования. Переименуем диаграммы из Design Model: диаграмму классов VOPC CRUD Orders2 в Design VOPC CRUD Orders, диаграмму классов VOPC Login в Design VOPC Login, диаграмму последовательности Create Order subflow2 в Design Create Order subflow, диаграмму последовательности Delete Order subflow2 в Design Delete Order subflow, диаграмму последовательности Update Order subflow2 в Design Update Order subflow, диаграмму последовательности CRUD Orders Basic Flow2 в Design CRUD Orders Basic Flow, диаграмму последовательности Login Basic Flow2 в Design Login Basic Flow. Откроем диаграмму последовательности Design Create Order subflow из взаимодействия Design CRUD Orders в пакете LogicalView::Design Model::Use Case Realizations.
На диаграмме Design Create Order subflow следует изменить стереотип на линии жизни объекта tm : IDBAccess. Удалите стереотип <<control>>, добавьте стереотип <<interface>> Тем самым мы показываем, что происходит обращение к экземпляру класса, реализующему интерфейс подсистемы, отвечающей за доступ к базе данных. Какой именно это будет класс -- это для реализации варианта использования неважно. Реализация варианта использования не определяет, как подсистема DBAccess должна обрабатывать такие вызовы. Эта часть относится к проектированию подсистемы и может варьироваться в зависимости от реализации подсистемы. Внутреннее поведение подсистемы скрыто, чтобы обеспечить возможность легкой модификации её реализации. По этой причине следует удалить сообщения идущие от tm : IDBAccess к другим объектам (это два сообщения создающие объект cst : Customer и art : ArticleOfFurniture соответственно). После удаления сообщений положение других сообщений может измениться. Верните их на свои места так, чтобы диаграмма Design Create Order subflow приняла вид, представленный на рисунке 5.2.1. Дополнительно создайте в интерфейсе IDBAccess операции init() и close(), управляющие соединением системы с СУБД.
Рис. 5.2.1. Уточнённая диаграмма Design Create Order subflow
Перейдём к проектированию подсистемы. Переименуем класс DBClass внутри пакета DBAccess в DBAccess и назначим ему стереотип <<subsystem proxy>> -- этим мы покажем, что экземпляр этого класса будет принимать все сообщения, идущие внутрь подсистемы. Класс PersistentObjectList переместите в пакет WarehouseArtefacts, переименуйте его в CustomerList. Откройте спецификацию класса CustomerList. Найдите вкладку Relations. Измените имя у отношения реализации (Realization) на < E->Customer >. Тем самым Вы укажете, что элементами этого списка будут экземпляры класса Customer. У связи зависимости ведущей к классу PersistentObject измените конец, указав вместо PersistentObject класс Customer. С помощью контекстного меню объедините класс Customer из подсистемы DBAccess с классом Customer из пакета WarehouseArtefacts (Merge to Model Element...). В подсистеме DBAccess переименуйте кооперацию JDBC в IDBAccess. Добавьте ей стереотип «interface realization» и удалите стереотип «mechanism».
Откройте диаграмму пакетов в пакете RDBMS-JDBC. На ней указано, что для механизма нужны пакеты java.lang и java.sql. Поэтому откройте диаграмму пакетов из пакета Business Services, перенесите на неё пакеты lang и sql с уровня Middleware из пакета java, добавьте зависимости (Dependency) от подсистемы DBAccess к пакетам java.lang и java.sql.
Диаграмму последовательности initialize2 переименуйте в init, create2 -- в createCustomer, read2 -- в getCustomer, disconnect2 -- в close, update2 -- в updateOrder. Теперь откройте находящуюся внутри подсистемы DBAccess диаграмму классов DBAccess. Поместите на неё класс Order и проведите зависимость от класса DBAccess к Order. Добавьте на диаграмму интерфейс IDBAccess. Проведите связь реализации от класса DBAccess к интерфейсу IDBAccess. Переименуйте операции класса DBAccess: create в createCustomer(name:string):Customer, read(criteria:string):CustomerList в getCustomer(name:string):Customer, update(obj:Customer):void в updateOrder(o:Order):void, delete(obj:Customer):void в deleteOrder(o:Order):void, initialize в init, disconnect в close. После переименования продублируйте операции и перенесите их в интерфейс IDBAccess. Удалите операции анализа из интерфейса IDBAccess. С диаграммы классов DBAccess уберите класс CustomerList и класс ArrayList, но не удаляйте их из модели. Добавьте класс Order на диаграмму. Проведите необходимые зависимости. В результате, диаграмма классов и структура подсистемы должны быть похожи на изображённые на рисунках 5.2.2 и 5.2.3.
Рис. 5.2.2. Диаграмма классов подсистемы DBAccess
Рис. 5.2.3. Структура подсистемы DBAccess
Так как мы вносили изменения в интерфейс IDAccess, следует перейти на диаграмму Design Create Order subflow и заново связать сообщения, получаемые интерфейсом с его операциями. Ранее сообщения были связаны с операциями, которые были удалены. Найдите на диаграмме сообщения без операций и привяжите к ним подходящие операции.
Структура подсистемы создана. Благодаря использованию механизма мы затратили меньше сил на обдумывание и моделирование, чем если бы делали подсистему с чистого листа. Переходим к моделированию внутреннего поведения подсистемы.
Внутри кооперации IDBAccess находятся шесть диаграмм последовательности: init, createCustomer, close, getCustomer, updateOrder, deleteOrder. Каждое взаимодействие будет описывать, что делают объекты подсистемы при вызове соответствующей операции. Реализацию операций updateOrder и deleteOrder мы моделировать не будем, оставшиеся четыре промоделируем.
На диаграмме последовательности внутри взаимодействия init левая линия жизни должна представлять объект db:DBAccess, входящее сообщение, принимаемое им, должно быть связано с операцией init. Диаграмма примет вид, изображённый на рисунке 5.2.4.
Рис. 5.2.4. Диаграмма последовательности, описывающая реализацию операции init()
Диаграмма close должна иметь вид, изображённый на рисунке 5.2.5.
Рис. 5.2.5. Диаграмма последовательности, описывающая реализацию операции close()
На диаграмме последовательности getCustomer левая линия жизни должна представлять объект DBAccess, а самая правая -- obj:Customer. Вторая справа линия жизни -- объект CustomerList должна быть удалена. Свяжите найденное сообщение, принимаемое экземпляром DBAccess, с операцией getCustomer. Добавьте классу Customer новые операции setName(value:string):void, setAddress(value:string[3]):void, setPhones(value:string[*]):void. Замените оператор взаимодействия в комбинированном фрагменте с loop на opt. Исправьте сторожевое условие операнда взаимодействия. Добавьте новые сообщения внутрь фрагмента. Диаграмма должна иметь вид, изображённый на рисунке 5.2.6.
Рис. 5.2.6. Диаграмма последовательности, описывающая реализацию операции getCustomer()
На диаграмме последовательности createCustomer левая линия жизни должна представлять экземпляр DBAccess, самая правая -- объект Customer. Свяжите найденное сообщение с операцией createCustomer. Свяжите четвёртое сверху сообщение с вызовом операции setName. Диаграмма должна иметь вид, изображённый на рисунке 5.2.7.
Рис. 5.2.7. Диаграмма последовательности, описывающая реализацию операции createCustomer()
Проектирование подсистемы завершено. Переходим к проектированию классов.
Проектирование классов включает следующие действия: детализацию проектных классов; уточнение операций и атрибутов; моделирование состояний для экземпляров классов; уточнение связей между классами. При детализации проектный класс может быть разбит на несколько классов из соображений, связанных с его реализацией в коде. Класс может быть удалён из модели, если его экземпляры являются посредниками, не несущими содержательных обязанностей. Обязанности классов, определённые в процессе анализа и документированные в виде операций анализа, преобразуются в операции, которые будут реализованы в коде. При этом каждой операции присваивается краткое имя, характеризующее её, определяется полная сигнатура операции, создаётся краткое описание операции, содержащее смысл всех её параметров, определяется видимость операции, определяется область действия операции (операция экземпляра или операция класса). Если метод, реализующий операцию, реализует нетривиальный алгоритм, то он моделируется на диаграмме деятельности. Уточнение атрибутов классов заключается в следующем: задаются типы атрибутов, их множественность и значения по умолчанию (необязательно); задаётся видимость атрибутов; при необходимости определяются производные (вычисляемые) атрибуты, статические атрибуты.
Если экземпляры некоторого класса реализуют сложное поведение, меняют своё поведение в зависимости от состояния, то для этого класса строят диаграмму состояний. При построении диаграммы уточняются операции, так как они могут быть связаны с событиями, вызывающими смену состояний, и с действиями на переходах и внутри состояний. Уточняются атрибуты, так как текущее состояние экземпляра определяется совокупностью значений его атрибутов.
Затем производится уточнение связей между классами. Ассоциации, созданные на этапе анализа, которые соответствуют временным соединениям между объектами, заменяются на зависимости. Оставшиеся ассоциации заменяются на агрегации или композиции. Указываются мощности на полюсах, направления связей, типы множественных связей (set, ordered, bag, sequence), квалификаторы. Классы ассоциаций преобразуются в обычные с помощью материализации связей. Некоторые связи обобщения могут быть преобразованы применением метаморфозы подтипов.
Рассмотрим проектирование классов на примере системы обработки заказов. Создайте в пакете WarehouseArtefacts диаграмму классов Order. Поместите классы Order, OrderItem и ассоциацию между ними на диаграмму. Добавьте и уточните его атрибуты и операции, чтобы придать ему вид, схожий с рисунком 5.2.9. Статические (подчеркнутые) атрибуты и операции пометьте, указав в их спецификации в поле Scope значение сlassifier. Аналогично поступите с выводимыми (начинающимися со слэша) атрибутами и операциями (отметьте флажок Derived). Чтобы указать упорядоченность объектов OrderItem, связанных c одним и тем же объектом Order, отметьте флажок Ordered в окне спецификации соответствующего полюса (роли)..
Рис. 5.2.8. Диаграмма классов Order
Экземпляры класса Order должны по-разному обрабатывать вызовы их операции в зависимости от состояния заказа. Например. если сборка заказа закончена, то в него нельзя добавлять новые позиции. Это признак сложного поведения и причина для создания диаграммы состояний. Добавьте классу Order диаграмму состояний Order Lifeсycle. Начальное состояние (Initial) создается автоматически. Создайте финальное состояние (FinalState) и состояние Active (State). Внутри состояния Active разместите подсостояния In Process, Cancelled, Filled, Delivered и псевдосостояние выбора (Choice). Соедините состояния переходами, как указано на рисунке 5.2.9.
Переходу может быть добавлено событие (триггер), указываемое до слэша, действие, указываемое после слэша, сторожевое условие, записываемое в прямоугольных скобках. События addItem, removeItem, delete, markDelivery, markFilledItem, cancel и when(numOfItems>0 && numOfItems == numOfFilledItems) добавляйте на вкладку Triggers спецификаций переходов. Типы всех событий, кроме последнего -- события вызова (Call Trigger). Тип последнего события -- событие изменения (Change Trigger). Событие removeItem приписано разным переходам. Не следует создавать дважды это событие. Привяжите одно и то же событие обоим переходам. Действия при переходах указывайте в поле Effect, текст действия указывайте в имени создаваемой деятельности. Значок "^" в записи действия указывает на отправку сообщение другому объекту. Чтобы добавить внутренние переходы в состоянии In Process добавьте сначала ему внутреннюю область с помощью контекстного меню (Add Region).
Постройте модель состояний в соответствии с рисунками 5.2.9, 5.2.10.
Рис. 5.2.9. Диаграмма состояний Order Lifecycle внутри класса Order
Рис. 5.2.10. Структура модели состояний
Уточним связи между классами на диаграмме Design VOPC CRUD Orders проектной реализации варианта использования CRUD данных о заказах. Откройте диаграмму (Design Model -> Use Case Realization -> CRUD Orders Realization). Удалите из модели лишние ассоциации между проектными классами. Добавьте недостающие зависимости. Проведите уточнение связей. OrderController использует интерфейс, для этого в нём хранится ссылка на экземпляр класса, реализующего этот интерфейс. На диаграмме этот факт отображается агрегацией к интерфейсу. OrderController также хранит ссылку на текущий заказ. Укажите направления ассоциаций. Обратите внимание, что ассоциации без стрелочек являются двунаправленными.
Рис. 5.2.11. Уточненная диаграмма классов Design VOPC CRUD Orders
|
|
Упражнение 5.3. Проектирование базы данных
|
Если среди проектных классов есть устойчивые, чьи экземпляры должны сохраняться в периодах между запусками системы, следует обеспечить сохранение их в базе данных (например, реализовав подсистему обеспечения устойчивости на базе JDBC) и создать схему базы данных. Фактически, следует отобразить объектную модель в реляционную. Одна из стратегий при этом состоит в том, что для каждого устойчивого класса создаётся собственная таблица. Атрибуты класса переводятся в столбцы таблицы. Атрибут-идентификатор становится первичным ключом. Ассоциации моделируются с помощью связей между таблицами (связывающими значения первичного ключа записей одной таблицы со значениями внешнего ключа другой таблицы). Заметим, что связи между таблицами всегда двунаправленные, по записям любой из связанных таблиц можно найти соответствующие записи другой таблицы. Связи между таблицами могут быть идентифицирующими и не идентифицирующими. Идентифицирующая связь указывает, что внешний ключ включает в себя часть первичного ключа, то есть ключ родительской записи является частью ключа дочерних записей. Связь отображается как композиция, если требуется указать на зависимость по существованию. В некоторых случаях для ассоциации (например, * к *) требуется создавать таблицу, хранящую соединения между объектами. Для отображения обобщений используются разные способы. Один из них -- "отдельная таблица для каждого класса". В этом случае у всех получившихся таблиц будет один и тот же первичный ключ, который в таблицах подклассов будет также внешним ключом.
Осуществим проектирование базы данных. Продублируйте рекурсивно пакет WarehouseArtefacts. Полученный дубль переименуйте в Database Schema и переместите в корень Design Model. Назначьте ему стереотип <<schema>>. Диаграмму классов Order2, находящуюся в пакете, переименуйте в DataBase Schema. Вынесите на диаграмму классы User, Customer, ArticleOfFurniture. Добавьте классам, находящимся на диаграмме стереотип <<table>> и уберите стереотип <<entity>>. Переименуйте классы, добавив к именам приставку Table. Добавьте класс (таблицу) TableStaticVariables для хранения значений статических атрибутов. Добавьте класс (таблицу) TablePhones для хранения телефонов заказчика. См. рисунок 5.2.13. Эту схему можно использовать для хранения сведений о заказах, заказчиках, пользователях, артикулах мебели. Таблица с записями о заказах состоит из 6 столбцов, один из которых является первичным ключом (<<PK>>), а два внешними ключами (<<FK>>) для связи с записями из таблиц заказчиков и пользователей. Столбцы для хранения выводимых атрибутов можно не заводить. Позиции заказа хранятся в отдельной таблице TableOrderItem. В этой таблице 6 столбцов, один из которых является первичным ключом (<<PK>>), а два других -- внешними ключами (<<FK>>) для связи с таблицами артикулов и заказов. Связь между таблицами TableOrder и TableOrderItem не идентифицирующая, так как никакая часть первичного ключа не является внешним ключом. Сведения о заказываемых предметах мебели хранятся в таблице TableArticleOfFurniture. В ней три столбца, один из которых является ключом. Связь этой таблицы с таблицей TableOrderItem также не идентифицирующая. Обратите внимание, что всякий раз внешний ключ для связи 1 к * добавляется в таблицу со стороны *. Рассмотрим таблицу TableCustomer. Значение атрибута address:string[3] хранится в трёх столбцах-строках. Значение атрибута phones:string[*] хранится в отдельной таблице TablePhone. Обратите внимание, как связана эта таблица с таблицей TableCustomer. Связь идентифицирующая, так как первичный ключ таблицы TablePhone состоит из двух столбцов, и один из них -- customerId -- также является внешним ключом. Связь промоделирована как композиция. Это означает, что при удалении записи о заказчике удаляются и все связанные записи о телефонах.
Согласно этой схеме одному объекту -- экземпляру класса Order -- будут соответствовать одна запись в таблице TableOrder и связанные с ней записи в таблице TableOrderItem. Во всех этих записях будет одно и то же значение номера заказа. Для любой записи в таблице TableOrderItem можно найти связанную с ней запись из таблицы TableOrder о заказе, к которому относится эта позиция. И наоборот, для любой записи из таблицы TableOrder можно найти связанные с ней записи из таблицы TableOrderItem о позициях этого заказа. Очевидно, связь между таблицами двунаправленная. Каждой записи в таблице TableOrderItem соответствует одна запись из таблицы TableArticleOfFurniture. Соответствие между объектами других классов-сущностей и записями других таблиц определите самостоятельно.
Рис. 5.3.1. Диаграмма классов DataBase Schema
Упражнения по анализу и проектированию системы обработки заказов на этом закончены. Остались не реализованными остальные варианты использования, но мы не ставили целью полностью спроектировать систему, лишь рассмотрели работы, выполняемые в рамках разных процессов жизненного цикла. Перед тем как сдавать полученную модель, попробуйте ответить на вопросы из списка.
|
|
Предупреждение
|
Размещение на других ресурсах, а также коммерческое использование материалов, опубликованных в данном разделе, возможно только с разрешения авторов. По всем вопросам пишите:
© Кафедра системного программирования ВМК МГУ.
Обновлено: 7.2.2016
|
