UML

UML
Polecane artykuły
SQL Wzorce projektowe Behavior driven development SmallTalk (język programowania) XML Pascal (język programowania) COBOL (język programowania) Perl (język programowania) ASP.NET

UML (ang. Unified Modeling Language czyli Ujednolicony Język Modelowania) to graficzny język do obrazowania, specyfikowania, tworzenia i dokumentowania elementów systemów informatycznych. Umożliwia standaryzację sposobu opracowywania przekrojów systemu, obejmujących obiekty pojęciowe, takie jak procesy przedsiębiorstwa i funkcje systemowe, a także obiekty konkretne, takie jak klasy zaprogramowane w ustalonym języku, schematy baz danych i komponenty programowe nadające się do ponownego użycia. UML wspomaga specyfikowanie wszystkich ważnych decyzji analitycznych, projektowych i implementacyjnych, które muszą być podejmowane w trakcie wytwarzania i wdrażania systemu informatycznego. Modele zapisane w języku UML są jednakowo interpretowane przez wszystkie osoby zaangażowane w dany preces.

Geneza

Języki modelowania obiektowego pojawiły się między połową lat siedemdziesiątych a końcem lat osiemdziesiątych. Opracowanych zostało wiele metod obiektowych, z których jednymi z najważniejszych były: metoda Boocha, metoda OOSE Jacobsona (Object- Oriented Software Engineering) i metoda OMT Rumbaugha (Object Modeling Technique).

Oficjalny początek prac nad UML datuje się na październik 1994 roku. Wynikiem współpracy kilku firm, m.in. Rational, IBM, Hewlett-Packard, Texas Instruments, Unisys, Microsoft, był UML 1.0 - precyzyjnie zdefiniowany język modelowania. W styczniu 1997 roku UML 1.0 został przekazany Object Management Group (OMG) w odpowiedzi na zapotrzebowanie na propozycję standardu języka modelowania obiektowego. Do współpracy włączyły się kolejne firmy, w wyniku czego powstała poprawiona wersja UML (numer 1.1), przyjęta ostatecznie przez OMG 14 listopada 1997. OMG Revision Task Force (RTF) przejął zadanie pielęgnacji standardu UML. Dokonał redakcyjnych poprawek i w czerwcu 1998 roku przedstawił wersję UML 1.2, a jesienią 1999 roku opublikował UML 1.3.

Zastosowania

Głównym przeznaczeniem UML jest budowa systemów informatycznych.Z powodzeniem stosowano go już w:

• tworzeniu systemów informacyjnych przedsiębiorstw,
• usługach bankowych i finansowych,
• przemyśle obronnym i lotniczym,
• rozproszonych usługach internetowych,
• telekomunikacji,
• transporcie,
• sprzedaży detalicznej,
• elektronice w medycynie,
• nauce.

Służy do modelowania dziedziny problemu - w przypadku stosowania go do analizy oraz do modelowania rzeczywistości, która ma dopiero powstać - tworzy się w nim głównie modele systemów informatycznych. UML jest głównie używany wraz z jego reprezentacją graficzną - jego elementom przypisane są symbole, które wiązane są ze sobą na diagramach. Uniwersalnym formatem zapisu języka UML jest XMI - język służący do zapisywania modeli UML za pomocą XML'a.

Elementy składowe

W najnowszej wersji 2.0 języka UML wyróżnia się 13 diagramów głównych, oraz 4 abstrakcyjne (struktur, dynamiki, wdrożeniowe, interakcji):

Diagramy struktury

• Klas (class),
• Obiektów (object),
• Pakietów,
• Struktur połączonych.

Diagramy wdrożeniowe (abstrakcyjne)

• Komponentów,
• Rozlokowania.

Diagramy dynamiki

• Przypadków użycia (use case),
• Czynności (activity),
• Maszyny stanowej (state).

Diagramy interakcji

• Sekwencji,
• Komunikacji,
• Harmonogramowania (lub Zależności czasowych),
• Sterowania interakcją.

Zastosowania w projektowaniu systemów informatycznych

Projektując system informatyczny, rozpoczyna się przeważnie od tworzenia diagramów w następującej kolejności:

• Przypadków użycia,
• Klas,
• Czynności,
• Sekwencji.

Są to najczęściej wykorzystywane diagramy. Pozostałe z nich bywają pomijane, zwłaszcza przy budowaniu niedużych systemów informatycznych.

UML nie jest językiem programowania graficznego, jednak modele w nim zapisane mogą być wprost powiązane z wieloma językami programowania. Model utworzony w języku UML można przekształcić w taki język, jak Java, C++ czy Visual Basic, albo w tabele relacyjnej bazy danych. To przekształcenie umożliwia inżynierię do przodu, to znaczy generowanie kodu w języku programowania na podstawie modelu UML. Możliwe jest także odwrotne przekształcenie, czyli rekonstrukcja modelu na podstawie implementacji (inżynieria wstecz). Przy przejęciu od modelu do kodu każda informacja niezakodowana w implementacji jest tracona, dlatego inżynieria wstecz wymaga odpowiednich narzędzi i udziału człowieka. UML jest na tyle wyrazisty i jednoznaczny, że umożliwia nie tylko bezpośrednie przekształcanie modeli, ale także symulację systemów oraz dostrajanie elementów wdrożonych systemów.

Wybrane aplikacje wspomagające tworzenie diagramów

Darmowe:

• ArgoUML - napisany w Javie, zaawansowane generowanie kodu i podpowiedzi, ciągle tworzony,
• Dia - ogólne narzędzie do rysowania diagramów,
• UML Sculptor - prosty, łatwy w użyciu program do tworzenia diagramów klas,
• Umbrello - program dla Linuksa, część KDE,
• UMLpad,
• JUDE Community.

Narzędzia komercyjne:

• Borland Together - rodzina programów integrujących się z różnymi IDE, jest wersja darmowa,
• Poseidon for UML - zaawansowane narzędzie bazujące na ArgoUML, darmowa edycja Community,
• Enterprise Architect - Profesjonalne narzędzie w przystępnej cenie o wygodnym interfejsie działające na platformach Windows i Linux. Wspiera UML 2.0,
• Rodzina programów iGrafx - narzędzia począwszy od iGrafx FlowCharter wspierają tworzenie diagramów UML. Wersja testowa na witrynie iGrafx,
• Visual Paradigm for UML,
• IBM Rational Rose,
• Telelogic Tau G2.

Rodzaje związków między klasami

Rys. 1. Rodzaje zależności

1. Zależność. Oznaczana przez przerywaną linią i kończąca się strzałką wskazującą kierunek zależności. Relacja ta oznacza, że jedna klasa (A) w jakiś sposób korzysta z drugiej klasy (B). Przykładowo klasa A może wywoływać różne działania w klasie B bądź też może wymagać jej do poprawnego stworzenia swojej instancji. W przypadku zmian w klasie A, klasa B zwykle też musi być zmieniona. Obie klasy są wymagane do poprawnego działania.

Przykład: Sklep i płatności internetowe.

2. Asocjacja. Oznaczona linią ciągłą, zakończoną strzałką wskazującą kierunek zależności. Może być jedno- i dwukierunkowa, ale także nieokreślona. W tym przypadku klasy nie wpływają na siebie i mogą istnieć oraz działać oddzielnie. Asocjacje zachodzą zwykle między większą ilością klas.

Przykład: człowiek i firma, gdzie firma może zatrudniać wielu ludzi, ale może się zdarzyć, że jedna osoba pracuje w kilku firmach.

3. Agregacja częściowa. Oznaczana ciągłą linią z pustym rombem umieszczonym przy klasie określającej całość. Jest to połączenie dwóch klas w relacji całość - część, czyli klasa całościowa dobiera sobie do działania klasy częściowe. Jeśli jedna z klas zostanie usunięta, druga może bez niej funkcjonować. Dodatkowo jedna klasa częściowa może być zawierana przez wiele innych klas całościowych, ponieważ żadna z nich nie tworzy i nie używa jej na wyłączność.

Przykład: samochód i wypożyczający.

4. Agregacja całkowita. Oznaczana linią ciągłą z wypełnionym rombem, który jest umieszczony przy klasie całościowej. Jest bardzo podobna do agregacji częściowej, z tą różnicą, że po usunięciu klasy głównej, przestają istnieć także klasy częściowe. Dzieje się tak, ponieważ to klasa całościowa tworzy klasy częściowe.

Przykład: faktura i pozycje faktury.

5. Generalizacja. Oznaczana przez linię ciągłą zakończoną niewypełnionym trójkątem skierowanym z klasy pochodnej do klasy bazowej. Wyodrębnia wspólne cechy dla kilku klas i przenosi je do klasy bardziej ogólnej. Klasy pochodne dziedziczą cechy i zachowania klasy bazowej, ale też zwykle dodają własne lub nadpisując istniejące.

Przykład: pies i kot dziedziczące po klasie zwierzę. Wspólną cechą będzie ilość nóg, a zachowaniem chodzenie, natomiast różnić się mogą odpowiednio ulubionym jedzeniem oraz wydawanymi dźwiękami.

Bibliografia

• Górski T., Sowa M. (2016). Konstrukcja diagramu klas UML z zastosowaniem Model-Driven Development, Wojskowa Akademia Techniczna, Wydział Cybernetyki, Instytut Systemów Informatycznych, nr 1
• Plebaniak R. (2013). Modelowanie i analiza systemów informatycznych
• Stevens P. (2007). UML. Inżynieria oprogramowania., Wydanie II, Wydawnictwo Helion, Gliwice
• Szlenk M. (2005). Formalna semantyka i wnioskowanie o pojęciowym diagramie klas w UML, Politechnika Warszawska, Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych
• Szmuc W. (2007). Modelowanie konstrukcji obiektowych języka UML z zastosowaniem kolorowanych sieci Petriego, tom 11
• Trzaska M. (2008). Modelowanie i implementacja systemów informatycznych, Wydawnictwo Polsko-Japońskiej Wyższej Szkoły Technik Komputerowych, Warszawa
• Wrycza S, Marcinkowski B, Wyrzykowski K. (2006). Język UML 2.0 w modelowaniu systemów informatycznych, Wydawnictwo Helion, Gliwice

Autor: Magdalena Adamczyk, Mateusz Bembenek, Aleksandra Zembaty