UML - Unified Modelling Language
21.11.2011 © Jiří Sochor, Jaroslav Ráček 1
Historický vývoj
21.11.2011 © Jiří Sochor, Jaroslav Ráček 2
Co je UML
• UML - Unified Modelling LanguageUML Unified Modelling Language
• UML kombinuje vše nejlepší z
– konceptů datového modelování (entitně-relační diagramy)p ( g y)
– modelování výrobních procesů (toky práce)
– modelování objektů
– modelování komponent
• UML je standardní jazyk pro zobrazení, specifikaci,
konstrukci a dokumentaci artefaktů systémů s převážněkonstrukci a dokumentaci artefaktů systémů s převážně
softwarovou charakteristikou
• Může být použit při všech procesech životního cyklu vývoje aý p p p y ý j
pro různé technologie implementace.
21.11.2011 © Jiří Sochor, Jaroslav Ráček 3
Kořeny UML
21.11.2011 © Jiří Sochor, Jaroslav Ráček 4
Historie UML
21.11.2011 © Jiří Sochor, Jaroslav Ráček 5
Koncepty UML
UML umožňuje (mimo jiné):UML umožňuje (mimo jiné):
– zobrazit hranice systému & jeho hlavních funkcí pomocí
případů užití (use cases) a účastníků (actors)
– ilustrovat realizaci případů užití pomocí diagramů interakcí
– reprezentovat statickou strukturu systému pomocí diagramů
řídtříd
– modelovat chování objektů pomocí stavově-přechodových
digramůdigramů
– odhalit fyzickou implementační architekturu pomocí
diagramů zapojení komponentg p j p
– rozšířit funkcionalitu pomocí stereotypů
21.11.2011 © Jiří Sochor, Jaroslav Ráček 6
Příklad: „Univerzita“ - zadání
Univerzita chce registrační systém převést na počítačeUniverzita chce registrační systém převést na počítače
- proděkan pro studijní plány stanoví kurikulum pro semestr.
Jeden kurz může být nabídnut vícekrát jako „Nabídnutý kurz“.ý j „ ý
- studenti volí 4 primární kurzy a 2 volitelné kurzy
- ihned poté, co se student zapíše do semestru, je účetní systém informován,p , p , j y ,
že studentovi lze vystavit účet za semestr
- studenti mohou používat systém pro přidání/odhlášení kurzů po určitou
dobu po zápisudobu po zápisu.
- učitelé používají systém pro získání seznamu uchazečů zapsaných
zapsaných do jejich kurzů
- uživatelé registračního systému mají přidělené heslo, které je použito pro
validaci při přihlášení do systému.
21.11.2011 © Jiří Sochor, Jaroslav Ráček 7
Příklad: „Univerzita“ - účastníci
Účastník (Actor) je někdo nebo něco jež musí spolupracovatÚčastník (Actor) je někdo nebo něco, jež musí spolupracovat
s (budoucím) vyvíjeným systémem
Proděkan
Profesor
Student
Úč t í téÚčetní systém
21.11.2011 © Jiří Sochor, Jaroslav Ráček 8
Příklad: „Univerzita“ – případ užití
Případ užití je vzorem (předlohou) chování, které systém
vykazuje
Každý případ užití je posloupnost souvisejících transakcí prováděných
účastníkem a systémem během jejich dialogu.
Účastníky zkoumáme, abychom určili jejich potřeby
proděkan - údržba kurikula
profesor - žádá rozpis (seznam studentů,...)
student - údržba vlastního rozvrhustudent údržba vlastního rozvrhu
účetní systém - získání podkladů pro účet po zápisu
Udržuj rozvrhUdržuj kurikulum Žádej rozpis kurzu
21.11.2011 © Jiří Sochor, Jaroslav Ráček 9
Dokumentace případů užití
Pro každý případ užití je vytvořen dokument obsahující toký p p j y j
událostí. Je napsán z pohledu účastníka.
D t il kt é té í k t t úč t ík i ři ádě íDetaily, které systém musí poskytnout účastníkovi při provádění
případu použití
Typické obsahy
– Začátek a konec případu použití
– Normální tok událostí
– Alternativní tok událostí
– Výjimečný tok událostí
21.11.2011 © Jiří Sochor, Jaroslav Ráček 10
Příklad: „Univerzita“ – tok událostí při údržbě kurikula
• Tento případ užití začíná v okamžiku, kdy se proděkan přihlásí doTento případ užití začíná v okamžiku, kdy se proděkan přihlásí do
Registračního systému a zadá heslo. Systém ověří platnost hesla (E1) a
vyzve proděkana k výběru stávajícího nebo budoucího semestru (E2).
Proděkan zadá požadovaný semestr. Systém vyzve k volběp ý y y
požadované činnosti: ADD, DELETE, REVIEW, nebo QUIT.
• Pokud byla zvolena činnost ADD, pak se provede dílčí tok S-1:
Přidej kurz.j
• Pokud byla zvolena činnost DELETE, pak se provede dílčí tok S-2:
Zruš kurz.
• Pokud byla zvolena činnost REVIEW pak se provede dílčí tok S 3:• Pokud byla zvolena činnost REVIEW, pak se provede dílčí tok S-3:
Prohlédni kurikulum.
• Pokud byla zvolena činnost QUIT, případ užití končí.
• ...
21.11.2011 © Jiří Sochor, Jaroslav Ráček 11
Příklad: „Univerzita“ – diagram případu užití
Diagramy případů užití jsou tvořeny, aby znázornily vztahyDiagramy případů užití jsou tvořeny, aby znázornily vztahy
mezi účastníky a případy užití.
IS U i it
profesorŽádej rozpis kurzu
IS Univerzity
student
profesorj p
Udržuj rozvrh
proděkanUdržuj kurikulumúčetní systém
21.11.2011 © Jiří Sochor, Jaroslav Ráček 12
Příklad: „Univerzita“ – vztahy „Include“ a „Extend“
Při tvorbě dokumentace případů užití mohou býtp p ý
nalezeny další vztahy
– vztah „Include“ ukazuje chování, které je společnév ta „ c ude u a uje c ová , te é je spo eč é
dvěma a více případům užití
– vztah „Extend“ ukazuje volitelné chováníj
Zápis do kurzů <<Include>>
Validace přihlášení
<<Include>>
Udržuj kurikulum
21.11.2011 © Jiří Sochor, Jaroslav Ráček 13
Realizace případů užití
• Diagram případů užití předkládá vnější pohled na• Diagram případů užití předkládá vnější pohled na
systém.
I kč í di i jí j k j ří d• Interakční diagramy popisují, jak jsou případy
užití realizovány jako interakce mezi skupinami
bj ktůobjektů.
• Dva typy interakčních diagramů:
– diagramy posloupností (sequence d.)
– diagramy komunikace (communication d.)
21.11.2011 © Jiří Sochor, Jaroslav Ráček 14
Diagram posloupností
Diagram posloupností ukazuje interakci mezi objekty
uspořádanou do časové posloupnosti.
:Student
Formulář
Registrace
Správce
Registrací
PB007
1: vyplň
PB007/04
yp
2: odešli
3: zapišKurz(Jan, P007)
4: jsi otevřen?
5: jsi otevřen?
6: zapiš(Jan)
7: zapiš (Jan)7: zapiš (Jan)
21.11.2011 © Jiří Sochor, Jaroslav Ráček 15
Diagram komunikace (spulupráce)
Diagram komunikace ukazuje interakce objektů a jejich
formulářK :1 d j i f k
Diagram komunikace ukazuje interakce objektů a jejich
propojení mezi sebou.
formulářK :
FormulářKurzu
1: zadej informace o kurzu
2: zpracuj
: proděkan 3: přidej kurz
tentoSprávce :tentoSprávce :
SprávceKurikula
tento kurz :
Kurz
4: nový kurz
21.11.2011 © Jiří Sochor, Jaroslav Ráček 16
Diagram tříd
• Diagram tříd ukazuje existenci tříd a jejich vztahů
v logickém pohledu na systém
• UML modelovací prvky používané v diagramech
tříd:
– třídy a jejich struktura a chování
– asociace, agregace, závislost a vztahy dědění, g g , y
– příznaky (ukazatele) násobnosti a navigace
– jména rolíj
21.11.2011 © Jiří Sochor, Jaroslav Ráček 17
Třídy
Tříd j k l k bj ktů h d t kt h d ý• Třída je kolekce objektů se shodnou strukturou, shodným
chováním, shodnými vztahy a shodnou sémantikou.
• Třídy jsou nalezeny přezkoumáním objektů v diagramech• Třídy jsou nalezeny přezkoumáním objektů v diagramech
posloupností a diagramech komunikace. Třída je
zakreslena jako obdélník se třemi oddělenímij
• Třídy by měly být pojmenovány s použitím slovníku
předmětné oblasti.
• Měly by být vytvořeny standardy pro volbu jmen.
– např. všechny třídy pro jméno použijí podstatné jméno
v jednotném čísle začínající velkým písmenem
21.11.2011 © Jiří Sochor, Jaroslav Ráček 18
Třídy
FormulářRegistrace PlánovacíAlgoritmus
SprávceRegistrací Kurz
Student
NabídkaKurzuProfesor NabídkaKurzu
21.11.2011 © Jiří Sochor, Jaroslav Ráček 19
Operace
• Chování třídy je reprezentováno jejími operacemi.
• Operace mohou být nalezeny po přezkoumání diagramů
interakcí.
Formulář
Registrace
Správce
RegistracíRegistrace Registrací
SprávceRegistrací
3: zapišKurz(Jan, P007)
zapišKurz(student,kurz)
21.11.2011 © Jiří Sochor, Jaroslav Ráček 20
Atributy
• struktura třídy je reprezentována jejími atributy
• atributy mohou být nalezeny přezkoumáním definice třídy,
ž d ků blé žití l tí ř d ět épožadavků na problémy a použitím znalostí z předmětné
oblasti
Každá nabídka kurzu
b h j
NabídkaKurzu
číslo
obsahuje
číslo, místo a čas
č s o
místo
čas
21.11.2011 © Jiří Sochor, Jaroslav Ráček 21
Třídy
FormulářRegistrace PlánovacíAlgoritmus
SprávceRegistrací
zapišKurz(student,kurz)
Kurz
název
č K di ů
Student
jméno
d í
početKreditů
otevři()
zapišStudenta(student)
vedoucí
Profesor NabídkaKurzu
jméno
zařazení
NabídkaKurzu
místo
otevři()
zapišStudenta(student)
21.11.2011 © Jiří Sochor, Jaroslav Ráček 22
Vztahy
• Vtahy poskytují cestu pro komunikaci mezi objekty
• Diagramy posloupností a/nebo komunikace zkoumáme,
b h čili j ká j í i bj k í iabychom určili, jaká spojení mezi objekty musí existovat pro
splnění požadovaného chování - pokud dva objekty potřebují
spolu mluvit“ pak mezi nimi musí být vazbaspolu „mluvit , pak mezi nimi musí být vazba
• Tři typy vztahů jsou:
– AsociaceAsociace
– Agregace
– Závislost
21.11.2011 © Jiří Sochor, Jaroslav Ráček 23
Vztahy
• Asociace je obousměrné propojení mezi třídamij p p j
• Asociace se znázorňuje jako čára propojující vztažné třídy
A j il ější f h j d á h i• Agregace je silnější forma vztahu, jedná se o vztah mezi
celkem a jeho částmi
• Agregace se znázorňuje jako čára propojující vztažné třídy, značkaAgregace se znázorňuje jako čára propojující vztažné třídy, značka
diamant je umístěna u třídy, která představuje celek
V t h á i l ti j l bší f t h i kli t• Vztah závislosti je slabší formou vztahu mezi klientem a
poskytovatelem, kde klient nemá žádnou sémantickou
znalost o poskytovatelip y
• Závislost je ukázána jako čárkovaná čára se šipkou ukazující od
klienta k poskytovateli
21.11.2011 © Jiří Sochor, Jaroslav Ráček 24
Nalezení vztahů
Vztahy jsou odhaleny po přezkoumání diagramů interakcíVztahy jsou odhaleny po přezkoumání diagramů interakcí.
– Pokud dva objekty musí „hovořit“, pak musí existovat
komunikační cesta.
Správce
P007:Kurz
Správce
Registrací
3 řid jSt d t (J )
p
Registrací
3: přidejStudenta(Jan)
KurzKurz
21.11.2011 © Jiří Sochor, Jaroslav Ráček 25
Vztahy
FormulářRegistrace PlánovacíAlgoritmus
Kurz
název
početKreditů
SprávceRegistrací
zapišKurz(student,kurz)
Student
jméno
vedoucí
početKreditů
otevři()
zapišStudenta(student)
vedoucí
Profesor NabídkaKurzu
jméno
zařazení
místo
otevři()
zapišStudenta(student)
21.11.2011 © Jiří Sochor, Jaroslav Ráček 26
Násobnost a navigace
Násobnost definuje, kolik objektů se účastní vztahů.
- Násobnost je počet instancí jedné třídy vztažená k JEDNÉ instanci
d hé tříddruhé třídy.
- Pro každou asociaci a agregaci musí nalézt dvě násobnosti: pro
každý konec vztahu.
Ačkoliv asociace a agregace jsou implicitně obousměrné,
často je vhodné omezit navigaci na jeden směr.j g j
V případě omezené navigace přidaná šipka určuje směr
navigace.navigace.
21.11.2011 © Jiří Sochor, Jaroslav Ráček 27
Násobnost a navigace
FormulářRegistrace PlánovacíAlgoritmus
1
0..*
SprávceRegistrací
zapišKurz(student,kurz)
Kurz
název
č K di ů
0..*1
Student
jméno
d í
početKreditů
otevři()
zapišStudenta(student)3..10
vedoucí
Profesor NabídkaKurzu
1
4 1..*
jméno
zařazení
NabídkaKurzu
místo
otevři()
zapišStudenta(student)
0..41
21.11.2011 © Jiří Sochor, Jaroslav Ráček 28
Dědičnost
• Dědičnost je vztah mezi nadtřídou a jejími• Dědičnost je vztah mezi nadtřídou a jejími
podtřídami.
E i jí d ě j k lé dědič• Existují dvě cesty, jak nalézt dědičnost:
– zobecnění
– specializace
• Společné atributy, operace a/nebo vztahy jsou
ukázány na nejvyšší aplikovatelné úrovni
hierarchie.
21.11.2011 © Jiří Sochor, Jaroslav Ráček 29
Dědičnost
FormulářRegistrace PlánovacíAlgoritmus
jméno
UživatelRegistrace SprávceRegistrací
zapišKurz(student,kurz)
Kurz
název
č K di ů
Student
jméno
d í
početKreditů
otevři()
zapišStudenta(student)
vedoucí
Profesor NabídkaKurzu
jméno
zařazení
NabídkaKurzu
místo
otevři()
zapišStudenta(student)
21.11.2011 © Jiří Sochor, Jaroslav Ráček 30
Stav objektu
St ě ř h d ý di k j• Stavově-přechodový diagram ukazuje
– životní historii dané třídy
– události, které způsobují přechod z jednoho stavu do
jiného
k k é j ý l dk ě– akce, které jsou výsledkem změny stavu
• Stavově-přechodové diagramy se tvoří pro
objekty, které mají významné dynamické chování
21.11.2011 © Jiří Sochor, Jaroslav Ráček 31
Stavově-přechodový diagram
I i i li
Přidej studenta /
Nastav počet = 0
Přidej studenta[ počet< 10 ]
Inicializace
Otevřen
vstup: Registruj studenta
výstup: inkrementuj počet
do: Inicializuj kurz
Nastav počet = 0
Z š
Zrušen
[ počet = 10 ]
Zruš
Zruš
Uzavřen
do: Dokonči kurz
do: Uvědom registr.
studenty Zruš
21.11.2011 © Jiří Sochor, Jaroslav Ráček 32
Fyzický svět
• Diagramy komponent znázorňují uspořádání a• Diagramy komponent znázorňují uspořádání a
závislosti mezi softwarovými komponentami
K ůž bý• Komponenta může být
– komponenta se zdrojovým kódem
– komponenta běhu programu (pracovní soubor, ...)
– proveditelná komponenta (dll, exe)
21.11.2011 © Jiří Sochor, Jaroslav Ráček 33
Diagram komponent
Registrace.exeÚčtování.exe
Účetní
systém
Lidé.dll
Uživatel
systém
Kurz.dll
Uživatel
Kurz
Kurz Nabídka
Student Profesor
Kurzu
21.11.2011 © Jiří Sochor, Jaroslav Ráček 34
Nasazení systému
• Diagram nasazení ukazuje konfiguraci procesních prvků
použitých při běhu a softwarové procesy, které jsou na ně
umístěny
• Diagram nasazení ukazuje
rozložení komponent
v podniku
Registrace Databáze
v podniku.
Knihovna
Hlavní
budova
Koleje
21.11.2011 © Jiří Sochor, Jaroslav Ráček 35
Modely zahrnuté v UML
21.11.2011 © Jiří Sochor, Jaroslav Ráček 36
Rozšíření UML
• do UML doplnit další prvky notace pomocí stereotypů
• stereotypy mohou být použity pro klasifikaci a rozšíření
i í hů dědič i říd kasociací, vztahů dědičnosti, tříd a komponent
• Příklady:
t t tříd h i ří í tit tilit ýji k– stereotypy tříd: hranice, řízení, entita, utilita, výjimka
– stereotypy dědičnosti: užívá a rozšiřuje
– stereotypy komponent: subsystémstereotypy komponent: subsystém
21.11.2011 © Jiří Sochor, Jaroslav Ráček 37