Программа uml что это

Обзор программных средств моделирования на языке UML

Бутенко А.А. 1
Работа в формате PDF

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке «Файлы работы» в формате PDF

UML – унифицированный язык моделирования (Unified Modeling Language) – это система обозначений, которую можно применять для объектно-ориентированного анализа и проектирования. Его можно использовать для визуализации, спецификации, конструирования и документирования программных систем [1] .

UML появился в 1994 г. как результат унификации Гради Бучем и Джимом Рамбо из Rational Software Corporation методов объектно-ориентированного подхода при разработке программных систем. В 1996 года был создан некоммерческий консорциум Object Modeling Group, который объединил ведущих производителей ПО (DEC, HP, IBM, Microsoft, Oracle, Rational Software, IBM, Objectime, Platinum Technology, Softeam) над созданием версий UML . В 1997 был выдан UML 1.0, в 2003 была принята версия 1.5, в 2004 г. принята версия UML 2.0 Преимущества UML : упрощает сложности проектирования систем; сохраняет возможности открытого общения; автоматизирует производство программного обеспечения и процессов; помогает решить постоянные проблемы с архитектурой информационных систем; улучшает качество работы; сокращает затраты и время выхода на рынок программного обеспечения [2].

Как UML диаграммы реализуются в коде

Язык UML определяется нотацией и метамоделью. Нотация UML представляет собой совокупность графических элементов, которые применяются в моделях. Тринадцать официальных типов диаграмм UML 2.0 классифицированы по двум основных типам: структурные диаграммы и поведенческие диаграммы.

Эти многочисленные варианты сценариев и диаграмм UML определены разными типами ролей от заказчиков и руководителей проектов до технических писателей, конструкторов, аналитиков, программистов и тестеров. Представители каждой роли будут использовать конкретную диаграмму в соответствии со своими потребностями. Это означает, что каждый шаблон требует различного фокуса и уровня детализации. Цель UML — визуально представить диаграммы, которые легко понять каждому.

Структурные диаграммы представляют статическую структуру программного обеспечения или системы, они также показывают различные уровни абстракции и реализации. Они используются, чтобы помочь визуализировать различные структуры, составляющие систему, например, базу данных или приложение. Они показывают иерархию компонентов или модулей и то, как они связаны и взаимодействуют между собой. Эти инструменты обеспечивают руководство работы и гарантируют, что все части системы функционируют так, как задумано по отношению ко всем остальным частям.

К структурным наиболее известным диаграммам UML относятся:

диаграмма классов, которая используется для изображения логической и физической структуры системы и показывает ее классы, каждый класс определяется тремя секциями: именем, атрибутами и методами;

Что такое UML за 7 минут: Диаграмма классов, последовательностей, состояний и деятельности

диаграмма объектов, которая показывает системные объекты и их взаимосвязи и предлагает лучшее представление о потенциальных недостатках проекта, которые необходимо исправить;

диаграмма компонентов, которая показывает логические группы элементов и их взаимосвязи; дает упрощенное представление о сложной системе, разбивая ее на более мелкие компоненты;

диаграмма развертывания, на которой показаны аппаратные (узлы) и программные (артефакты) компоненты, и их взаимосвязи;

диаграмма пакетов, которая изображает зависимости между пакетами, которые составляют модель;

диаграммапрофиля, которая помогает создавать новые свойства и семантику для диаграмм UML путем определения пользовательских стереотипов, теговых значений и ограничений, позволяет настраивать метамодель UML для различных платформ (например, Java Platform, Enterprise Edition (Java EE) или Microsoft .NET Framework) и доменов (например, моделирование бизнес-процессов, сервис-ориентированная архитектура, медицинские приложения и т. д.).

В поведенческих диаграммах основное внимание уделяется динамическим аспектам системы программного обеспечения или процесса. Эти диаграммы показывают функциональные возможности системы и демонстрируют, что должно происходить в моделируемой системе.

К поведенческим наиболее известным диаграммам UML относятся:

диаграмма деятельности, которая изображает пошаговый процесс с четким началом и концом, показывает, как каждое действие ведет к следующему, и как все они связаны. Помимо разработки программного обеспечения, они могут использоваться практически в любой бизнес-среде. Их также называют картированием или моделированием бизнес-процессов;

диаграмма вариантов использования, которая описывает, что делает система, но не то, как она это делает, визуально описывает этот набор последовательностей и представляет функциональные требования системы (рисунок 1). Вариант использования — это набор событий, которые происходят, когда “оператор” использует систему для завершения процесса;

диаграмма конечного автомата, называемая также диаграммой состояний, применяется, когда поведение объектов является сложным, а детали — существенными, помогает описать поведение одного объекта (или иногда оператора) и то, как оно изменяется в зависимости от внутренних и внешних событий;

диаграмма последовательности, которая раскрывает структуру системы, показывая последовательность сообщений и взаимодействий между операторами и объектами в хронологическом порядке. Диаграммы последовательности отображают простую итерацию и ветвление, что имеет преимущества для многозадачности;

диаграмма связи, которая подчеркивает связь между объектами, показывает организацию объектов, участвующих во взаимодействии, и предлагает более сложные итерации и ветвления.

Рисунок 1 – Обобщенный пример диаграммы вариантов использования UML

Язык UML поддержан целым спектром инструментальных программных средств визуального моделирования, это и совместные разработки, которые поддерживают основные языки программирования C++, Java и др., и также среды разработки автоматизированного тестирования и документирования, охватывающих жизненный цикл создания программных систем.

Приведём список из десяти наиболее популярный средств для работы с UML [4]:

В таблице 1 обобщена информация о популярных средствах моделирования на UML , акцентировано на условиях использования (открытость кода, бесплатный или коммерческий продукт) и особенностях использования.

Таблица 1 – Десять популярных средствах моделирования на UML

Название инструмента UML

Открытость кода и возможность бесплатного использования

Операци-онные системы

Особенности

Открытый код, есть возможность бесплатного использования, хотя продукт коммерческий

MacOS, Windows,
Linux

Позволяет обнаруживать/
устанавливать сторонние расширения

Открытый код, есть возможность бесплатного использования

Позволяет создавать схемы программного обеспечения и другой системы в стандартном формате. Это поможет вам проверить скриншот, чтобы увидеть umbrello в действии. Предлагает руководство по обучению Umbrello и UML -моделированию

Есть возможность бесплатного использования

MacOS, Windows,
Linux

Интуитивное визуальное моделирование для всех диаграмм UML. Вспомогательные окна позволяют строить нужные модели. Это позволяет добавлять гиперссылки к любому элементу в любой диаграмме UML. Вы можете назначить элемент определенному слою, и слои могут быть заблокированы, чтобы предотвратить изменения.

Открытый код, есть возможность бесплатного использования

MacOS, Windows,
Linux

Это позволяет разработчикам встраивать шаблоны концепций моделирования, шаблоны генерации и другие абстракции в традиционный код.

Инструмент Umple помогает пользователям быстрее изучать UML. Инструмент может работать онлайн, как плагин Eclipse, а также автономная командная строка Jar.

Есть возможность бесплатного использования

MacOS, Windows,
Linux

Он предлагает поддержку BPMN, UML, ERD, DFD, SysML. Он предлагает полный инструмент для анализа процессов, проектирования систем, проектирования баз данных и т.д. Предлагает функцию пользовательских историй для захвата и поддержания потребностей пользователей.

Открытый код, есть возможность бесплатного использования

Нет ограничений на количество размеров. Шаблоны присутствуют в самой разработке программного обеспечения. Позволяет сохранить модель в выбранном вами месте

Есть возможность бесплатного использования

MacOS, Windows,
Linux

Вы можете создать блок-схему, интеллектуальную карту, UML, электрические схемы, сетевые диаграммы и т. Д. Он предоставляет удобный интерфейс, похожий на MS Word.

Edraw Max поможет вам поделиться дизайном в любое время и в любом месте. Этот инструмент предоставляет более 280 новейших решений для схем и диаграмм.

Открытый код, есть возможность бесплатного использования

Позволяет пользователю повторно использовать предоставленные представления и работать с полной прозрачностью как на моделях DSL, так и на моделях UML. Помогает вам создать диаграмму классов, диаграмму компонентов и составную диаграмму структуры. Позволяет использовать устаревшие модели UML и начать работу с DSL.

Открытый код, есть возможность бесплатного использования

Он обеспечивает лучшие функциональные возможности, ожидаемые от инструмента UML, такие как большой выбор поддерживаемых диаграмм. Хорошее удобство использования, дающее общее представление о серьезной среде программирования.

Открытый код, есть возможность бесплатного использования

MacOS, Windows,
Linux

Поделитесь своими знаниями с управлением версиями и правами доступа. Полезно для презентаций для руководства и заинтересованных сторон проекта. Помогает вам объединить возможности настольных средств моделирования с современным веб-решением. Позволяет напрямую импортировать или экспортировать как документы PDF.

Рассмотрим немного подробнее один из анализируемых в таблице 1 инструментов UML – Visual Paradigm, как один из немногих, который предлагает полный инструмент для проектирования систем на языке UML , что актуально при дипломном проектировании.

Visual Paradigm разработан специально для программных проектов двигателей. Этот инструмент UML помогает команде разработчиков программного обеспечения моделировать информационную систему бизнеса и процессы разработки. Особенности Visual Paradigm: предлагает поддержку BPMN, UML, ERD, DFD, SysML; предлагает полный инструмент для анализа процессов, проектирования систем, проектирования баз данных и т.д.; предлагает функцию пользовательских историй для захвата и поддержания потребностей пользователей.

На первый взгляд, интерфейс этого программного продукта может показаться излишне перегруженным и не слишком удобным (рисунок 2). Возможно, всё дело в достаточно большой по размеру панели инструментов главного окна программы, а может, в том, что элементы управления отличаются от стандартных системных. Но, начиная работать в среде, понимаешь, что на самом деле все достаточно удобно и продуманно.

Рисунок 2 – Окно программы Visual Paradigm

Если говорить о поддерживаемых средой типах диаграмм, то их список достаточно велик. Сюда входят диаграммы классов, use case диаграммы, sequence-диаграммы, диаграммы автоматов и действий, компонентные диаграммы, диаграммы пакетов и т.д. Если нужен какой-то тип диаграммы UML , то можно быть уверенным, что Visual Paradigm for UML его поддерживает. Заявляется полная поддержка UML 2.1.

В Visual Paradigm for UML поддерживается последняя версия BPMN, строить можно два различных типа диаграмм: диаграмма бизнес-процесса (Business Process Diagram – BPD) и диаграмма движения данных (Data Flow Diagram DFD). Для моделирования хранящихся в реляционной базе данных на физическом уровне можно использовать ERD-диаграммы, а для моделирования привязки к классам в приложении пригодятся уже ORM-диаграммы.

Visual Paradigm for UML может не только генерировать код по созданным в ней диаграммам, но и производить reverse engineering кода с тем, чтобы затем по готовому коду составлять диаграммы, иллюстрирующие его структуру. В список языков, с кодом на которых можно так делать, входят C++, Java, IDL, PHP и Python. Также аналогичная возможность поддерживается для XML и XML schema, баз данных (через JDBC) и даже исполняемых файлов для платформы .NET или «родных» для Windows EXE’шек и DLL’ек.

Исходя из обзора средств моделирования на UML и их сравнения по ряду критериев (таблица 1), а также целей дипломного проектирования информационных систем, приходим к выводу о возможности и целесообразности построения структурных и поведенческих диаграмм UML в такой среде моделирования как Visual Paradigm for UML для описания проектной части дипломной работы по созданию информационных систем, направленных на решение различных задач, в том числе на визуализацию пространства и создание интерактивных объектов.

Список используемых источников

UML // Википедия – URL : https :// ru . wikipedia . org / wiki / UML (дата обращения 10.02.2022)

Источник: scienceforum.ru

Зачем нам UML? Или как сохранить себе нервы и время

Многие программисты, столкнувшись со сложной задачей, пренебрегают этапом проектирования, ссылаясь на то, что проектирование — это потеря времени, и в данном случае оно будет мне только мешать.

Зачастую это утверждение оказывается верным, если задача и правда небольшая и квалификации программиста достаточно для определения наиболее оптимального решения.

Программисты, не использующие UML, делятся на несколько групп:

• начну писать код, а в процессе пойму, что да как;
• почитаю форумы, хабр, medium, stack overflow, книгу, записи на стенах, знаки свыше…;
• поспрашиваю у коллег, может, кто-то знает, как решить подобную задачу;
• начну рисовать квадратики и схематично покажу, какое видение задачи сформировалось у меня в сознании.

Можно провести аналогию с постройкой дома. Когда кто-то хочет построить дом, он не просто бьет молотком и приступает к работе. Ему нужно иметь план — план проектирования, чтобы он мог анализировать и модифицировать свою систему.

Если вы уже начали описывать на бумаге вашу задачу, это уже огромный плюс.

Что такое UML

Официальное определение из википедии.

UML – унифицированный язык моделирования (Unified Modeling Language) – это система обозначений, которую можно применять для объектно-ориентированного анализа и проектирования. Его можно использовать для визуализации, спецификации, конструирования и документирования программных систем.

Проще говоря, если посмотреть картинки в поисковых системах, то станет понятно, что UML – это что-то про схемы, стрелочки и квадратики.

Важно, что UML переводится как Unified Modeling Language. Главное здесь слово Unified. То есть наши картинки поймём не только мы, но и остальные, знающие UML. Получается, это такой международный язык рисования схем.

Плюсы и минусы UML проектирования

• трата времени;
• необходимость знания различных диаграмм и их нотаций.

• возможность посмотреть на задачу с разных точек зрения;
• другим программистам легче понять суть задачи и способ ее реализации;
• диаграммы сравнительно просты для чтения после достаточно быстрого ознакомления с их синтаксисом.

Все представленные ниже диаграммы связаны между собой. Комбинируя их, мы можем добиться необходимого уровня декомпозиции отдельно взятых задач.

Предлагаю познакомиться с одними из самых полезных и часто используемых диаграмм.
Речь пойдет о диаграммах последовательности, состояний, деятельности и самой сложной из них — диаграмме классов.

Сначала я , а потом , а потом… Диаграмма последовательностей

Представьте, что вам нужно описать последовательность действий для заказа товара в интернет-магазине. Кто должен участвовать в процессе? Какие фазы проходит заказ прежде, чем он будет оформлен?

Обычно, мы пишем длинный список этапов, которые должна пройти заявка, чтобы получить гордый статус «Оформлена». Затем описываем, кто именно будет выполнять конкретное действие. И только после этого начинаем программировать.

В чем недостаток данного подхода? Он не нагляден.

Представьте, перед вами лежит длинный список описанных ранее этапов и комментариев к ним. Насколько просто вам будет разобраться в нем? Сколько времени может на это потребоваться? Предполагаю, что достаточно.

Альтернативой данному подходу является использование диаграммы последовательностей, представленной на рисунке ниже.

Сверху отображены действующие лица, а каждая стрелка это конкретное действие, связанное с ними. Подробнее о данной диаграмме можно узнать здесь

Диаграмма состояний. Настраиваем старые электронные часы

Диаграмма состояний позволяет описать поведение отдельно взятого объекта при определенных условиях. Также она покажет нам все возможные состояния, в которых может находиться объект, а также процесс смены состояний в результате внешнего влияния.

Предположим, мы программируем советские электронные часы.

Для настройки нам дано всего несколько кнопок. Довольно негусто. При этом мы знаем, что одна из кнопок переключает режим настройки часов. Другая кнопка в первом режиме меняет минуты, а во втором часы.

Инструкция по настройке и так достаточно небольшая, но благодаря диаграмме состояний она визуально воспринимается гораздо проще.

Подробнее о диаграмме состояний можно прочитать здесь.

Диаграмма классов, или как рассказать о своем коде без кода

Диаграммы классов используются при моделировании ПС наиболее часто. Они являются одной из форм статического описания системы с точки зрения ее проектирования. Диаграмма классов не отображает динамическое поведение объектов изображенных на ней классов. На диаграммах классов показываются классы, интерфейсы и отношения между ними.

В различных документациях, описании паттернов проектирования, а также, читая хабр, все мы часто встречаем диаграмму классов. Почему же ее так часто используют?

Предположим, вам нужно спроектировать систему. Прежде чем приступить к реализации нескольких классов, вы захотите иметь концептуальное понимание системы, — какие классы мне нужны? Какая функциональность и информация будет у этих классов? Как они взаимодействуют друг с другом? Кто может видеть эти классы?

И так далее.

Вот где появляются диаграммы классов. Диаграммы классов — это отличный способ визуализировать классы в вашей системе, прежде чем вы начнете их кодировать. Они представляют собой статическое представление структуры вашей системы.

Именно диаграмма классов дает нам наиболее полное и развернутое представление о структуре и связях в программном коде. Понимание принципов построения данной диаграммы позволяет кратко и прозрачно выражать свои мысли и идеи.

Рассмотрим, как с помощью диаграммы классов описать известный паттерн проектирования «Посетитель».

«Посетитель» — это поведенческий паттерн проектирования, который позволяет добавлять в программу новые операции, не изменяя классы объектов, над которыми эти операции могут выполняться.

Самыми значимыми достоинствами этой диаграммы являются:

• экономия времени при объяснении задачи другим программистам;
• более точное и наглядное представление структуры основных элементов системы.

Подробнее о диаграмме классов можно прочитать здесь, а о паттерне «Посетитель» здесь.

Диаграмма деятельности

Диаграмма деятельности – это технология, позволяющая описывать логику процедур, бизнес-процессы и потоки работ. Во многих случаях они напоминают блок-схемы, но принципиальная разница между диаграммами деятельности и нотацией блок-схем заключается в том, что первые поддерживают параллельные процессы.

Если говорить кратко, то диаграмма деятельности помогает нам описать логику поведения системы. Можно построить несколько диаграмм деятельности для одной и той же системы, причем каждая из них будет фокусироваться на разных аспектах системы, показывать различные действия, выполняющиеся внутри нее.

Именно на диаграмме деятельности представлены переходы от одной деятельности к другой. Это, по сути, разновидность диаграммы состояний, где все или большая часть состояний являются некоторыми активностями, а все или большая часть переходов срабатывают при завершении определенной деятельности и позволяют перейти к выполнению следующей.

Смысл диаграммы вполне понятен. На ней показана работа с веб-приложением, которое решает некую задачу в удаленной базе данных. Обратите внимание на расположение активностей на этой диаграмме: они как бы разбросаны по трем колонкам, каждая из которых соответствует поведению одного из трех объектов — клиента, веб-сервера и сервера баз данных. Благодаря этому легко определить, каким из объектов выполняется каждая из деятельностей.

Подробнее о диаграмме деятельности можно прочитать здесь.

Заключение

Надеюсь, что после этой статьи вы по-другому посмотрите на UML. Теперь при прочтении литературы или сайтов, посвященных данной теме, вам будет проще понять, какую цель преследует UML, и найти возможности для его применения. Попробуйте начать применять его и вы почувствуете всю силу и мощь, скрываемую за набором стрелок и квадратиков.

Оставьте комментарий, если вы думаете (или знаете), что что-то не так или могло быть описано лучше.

• программирование
• uml
• проектирование

• Программирование
• Анализ и проектирование систем
• UML Design

Источник: habr.com

Программы для построения UML диаграмм

В данной статье рассматриваются программы для построения UML диаграмм, приводится их краткий обзор и анализ возможностей при визуальном моделировании информационных систем в процессе их проектирования и разработки.

Ранее мы писали, что совместное использование BPMN и UML это наиболее рациональный подход к визуальному моделированию в процессе проектирования сложных информационных систем различного назначения. В этой статье более подробно рассмотрим программы для построения UML диаграмм и различного класса и назначения. Что касается построения BPMN диаграмм с помощью специализированных программ, то об этом можно посмотреть в статье «Программы создания диаграмм BPMN«.

Хорошо известно, что в процессе проектирования информационных систем широкое применение нашел способ организации и управления архитектурой проектируемой системы Model Driven Architecture (MDA). Этот подход поддерживается современными методологиями проектирования информационных систем и реализуется автоматизированными инструментальными средствами разработки(CASE — средствами) информационных систем для построения моделей, а также для облегчения преобразований между различными типами моделей.

При создании моделей и диаграмм в рамках MDA широко используются представления их с помощью диаграмм на унифицированном языке моделирования UML. Для этого можно применять различные программы для построения UML диаграмм.

Унифицированный язык моделирования UML является стандартным языком для определения, визуализации, конструирования и документирования артефактов информационных и программных систем. Его применение упрощает сложный процесс проектирования информационных систем и их программного обеспечения, дополняя «проект» их построения визуальными представлениями артефактов, в качестве которых выступают модели и диаграммы.

Здесь рассматривается построение UML диаграмм при курсовом и дипломном проектировании, а не полная разработка всех решений, предусмотренных ГОСТ. В курсовом и дипломном проектировании достаточно разработать функционально — алгоритмическую структуру системы, которая в соответствие с принципами объектно-ориентированного проектирования представляется как совокупность взаимодействующих объектов, созданных на основе классов.

Поэтому для построения моделей проектируемых информационных систем в рамках курсового и дипломного проектирования применяются следующие основные диаграммы на языке UML:

• диаграмма деятельности для визуального моделирования предметной области и детализации вариантов использования системы;
• диаграмма вариантов использования для представления функциональных требований к системе;
• диаграмма классов для представления архитектуры проектируемой информационной системы;
• диаграмму последовательности для представления взаимодействия объектов во времени;
• диаграмма компонентов для представления модулей(компонентов) программного обеспечения, из которых реализуется информационная система;
• диаграмму развертывания для представления размещения компонентов информационной системы по узлам вычислительной системы при ее реализации.

Примечание. Для большей наглядности рекомендуется строить комбинированную диаграмму компонентов и развертывания.

Построение UML диаграмм можно выполнять вручную на листе бумаги или на доске, а также с помощью специализированного программного обеспечения. Среди достаточно большого количества средств построения диаграмм на UML можно выделить два класса.

Первый класс – простые и дешевые(иногда бесплатные) программы, позволяющие автоматизировать построения диаграммы без генерации программного кода. К таким программам относятся графический редактор MS Visio, программный инструмент моделирования StarUML, бесплатный онлайн сервис Lucidchart и некоторые другие.