практическая работа 3. Практическая работа 3. Исследование диаграммы состояния. Цель работы изучить основы работы с диаграммами состояния
 Скачать 407.5 Kb.
|
|
Практическая работа №3. Исследование диаграммы состояния. 1. Цель работы: изучить основы работы с диаграммами состояния 2. Оборудование, приборы, аппаратура, материалы: персональный компьютер, видеоматериал, рабочая тетрадь. 3. Краткие теоретические сведения Самое лучшее средство – это большая диаграмма, приколотая к стене. Унифицированный язык моделирования UML (Unified Modeling Language) – это преемник того поколения методов объектно-ориентированного анализа и проектирования, которые появились в конце 80-х и начале 90-х годов. Создание UML фактически началось в конце 1994 г., когда Гради Буч и Джеймс Рамбо начали работу по объединению их методов Booch [Буч-1999] и OMT (Object Modeling Technique) под эгидой компании Rational Software. К концу 1995 г. они создали первую спецификацию объединенного метода, названного ими Unified Method, версия 0.8. Тогда же в 1995 г. к ним присоединился создатель метода OOSE (Object-Oriented Software Engineering) Ивар Якобсон. Таким образом, UML является прямым объединением и унификацией методов Буча, Рамбо и Якобсона, однако дополняет их новыми возможностями. UML находится в процессе стандартизации, проводимом консорциумом OMG (Object Management Group), в настоящее время он принят в качестве стандартного языка моделирования и получил широкую поддержку. UML принят на вооружение практически всеми крупнейшими компаниями – производителями программного обеспечения (Microsoft, IBM, Hewlett-Packard, Oracle, Sybase и др.). Кроме того, практически все мировые производители CASE-средств, помимо Rational Software (Rational Rose), поддерживают UML в своих продуктах (Paradigm Plus (CA), System Architect (Popkin Software), Microsoft Visual Modeler и др.). Полное описание UML можно найти на сайтах http://www.omg.org и http://www.rational.com. Первое описание UML на русском языке содержится в книге [Фаулер-1999], в дальнейшем изложении терминология языка соответствует данному переводу. Кроме него, имеются также переводы [Боггс-2000], [Буч-2000] и [Ларман-2001]. Средства UML Создатели UML представляют его как язык для определения, представления, проектирования и документирования программных систем, организационно-экономических систем, технических систем и других систем различной природы. UML содержит стандартный набор диаграмм и нотаций самых разнообразных видов. Стандарт UML версии 1.1, принятый OMG в 1997 г., предлагает следующий набор диаграмм для моделирования: – диаграммы вариантов использования (use case diagrams) –для моделирования бизнес-процессов организации и требований к создаваемой системе); – диаграммы классов (class diagrams) – для моделирования статической структуры классов системы и связей между ними; – диаграммы поведения системы (behavior diagrams): диаграммы взаимодействия (interaction diagrams): диаграммы последовательности (sequence diagrams) и кооперативные диаграммы (collaboration diagrams) – для моделирования процесса обмена сообщениями между объектами; диаграммы состояний (statechart diagrams) –для моделирования поведения объектов системы при переходе из одного состояния в другое; диаграммы деятельностей (activity diagrams) – для моделирования поведения системы в рамках различных вариантов использования, или моделирования деятельностей; – диаграммы реализации (implementation diagrams): диаграммы компонентов (component diagrams) – для моделирования иерархии компонентов (подсистем) системы; диаграммы размещения (deployment diagrams) – для моделирования физической архитектуры системы. Диаграммы вариантов использования Понятие варианта использования (use case) впервые ввел Ивар Якобсон и придал ему такую значимость, что в настоящее время вариант использования превратился в основной элемент разработки и планирования проекта. Вариант использования представляет собой последовательность действий (транзакций), выполняемых системой в ответ на событие, инициируемое некоторым внешним объектом (действующим лицом). Вариант использования описывает типичное взаимодействие между пользователем и системой. В простейшем случае вариант использования определяется в процессе обсуждения с пользователем тех функций, которые он хотел бы реализовать. Действующее лицо (actor) – это роль, которую пользователь играет по отношению к системе. Действующие лица представляют собой роли, а не конкретных людей или наименования работ. Несмотря на то, что на диаграммах вариантов использования они изображаются в виде стилизованных человеческих фигурок, действующее лицо может также быть внешней системой, которой необходима некоторая информация от данной системы. Показывать на диаграмме действующих лиц следует только в том случае, когда им действительно необходимы некоторые варианты использования. Действующие лица делятся на три основных типа – пользователи системы, другие системы, взаимодействующие с данной, и время. Время становится действующим лицом, если от него зависит запуск каких-либо событий в системе. Для наглядного представления вариантов использования в качестве основных элементов процесса разработки программного обеспечения (ПО) применяются диаграммы вариантов использования. На рис. 1.1 показан пример такой диаграммы для банкомата (Automated Teller Machine, ATM). На данной диаграмме человеческие фигурки обозначают действующих лиц, овалы – варианты использования, а линии и стрелки –различные связи между действующими лицами и вариантами использования. На этой диаграмме показаны два действующих лица: клиент и кредитная система. Существует также шесть основных действий, выполняемых моделируемой системой: перевести деньги, сделать вклад, снять деньги со счета, показать баланс, изменить идентификационный код и осуществить оплату.  Диаграммы состояний Диаграммы состояний определяют все возможные состояния, в которых может находиться конкретный объект, а также процесс смены состояний объекта в результате наступления некоторых событий. Существует много форм диаграмм состояний, незначительно отличающихся друг от друга семантикой. Наиболее распространенная форма, используемая в объектно-ориентированных методах, впервые применялась в методе ОМТ и впоследствии была адаптирована Гради Бучем. На рис. 1.16 приводится пример диаграммы состояний для банковского счета. Из данной диаграммы видно, в каких состояниях может существовать счет. Можно также видеть процесс перехода счета из одного состояния в другое. Например, если клиент требует закрыть открытый счет, он переходит в состояние «Закрыт». Требование клиента называется событием (event), именно такие события и вызывают переход из одного состояния в другое. Рис. 1.16. Диаграмма состояний для класса Account  Если клиент снимает деньги с открытого счета, он может перейти в состояние «Превышение кредита». Это происходит, только если баланс по этому счету меньше ноля, что отражено условием [отрицательный баланс] на нашей диаграмме. Заключенное в квадратных скобках условие (guard condition) определяет, когда может или не может произойти переход из одного состояния в другое. На диаграмме имеются два специальных состояния – начальное (start) и конечное (stop). Начальное состояние выделено черной точкой, оно соответствует состоянию объекта, когда он только что был создан. Конечное состояние обозначается черной точкой в белом кружке, оно соответствует состоянию объекта непосредственно перед его уничтожением. На диаграмме состояний может быть одно и только одно начальное состояние. В то же время, может быть столько конечных состояний, сколько вам нужно, или их может не быть вообще. Когда объект находится в каком-то конкретном состоянии, могут выполняться различные процессы. В нашем примере при превышении кредита клиенту посылается соответствующее сообщение. Процессы, происходящие, когда объект находится в определенном состоянии, называются действиями (actions). С состоянием можно связывать данные пяти типов: деятельность, входное действие, выходное действие, событие и история состояния. Рассмотрим каждый из них в контексте диаграммы состояний для класса Account системы ATM. Деятельность Деятельностью (activity) называется поведение, реализуемое объектом, пока он находится в данном состоянии. Например, когда счет находится в состоянии «Закрыт», происходит возврат кредитной карточки пользователю. Деятельность – это прерываемое поведение. Оно может выполняться до своего завершения, пока объект находится в данном состоянии, или может быть прервано переходом объекта в другое состояние. Деятельность изображают внутри самого состояния, ей должно предшествовать слово do (делать) и двоеточие. Входное действие Входным действием (entry action) называется поведение, которое выполняется, когда объект переходит в данное состояние. В примере счета в банке, когда он переходит в состояние «Превышен счет», выполняется действие «Временно заморозить счет», независимо от того, откуда объект перешел в это состояние. Таким образом, данное действие осуществляется не после того, как объект перешел в это состояние, а, скорее, как часть этого перехода. В отличие от деятельности, входное действие рассматривается как непрерываемое. Входное действие также показывают внутри состояния, ему предшествует слово entry (вход) и двоеточие. Выходное действие Выходное действие (exit action) подобно входному. Однако, оно осуществляется как составная часть процесса выхода из данного состояния. В нашем примере при выходе объекта Account из состояния «Превышен счет», независимо от того, куда он переходит, выполняется действие «Разморозить счет». Оно является частью процесса такого перехода. Как и входное, выходное действие является непрерываемым. Выходное действие изображают внутри состояния, ему предшествует слово exit (выход) и двоеточие. Поведение объекта во время деятельности, при входных и выходных действиях может включать отправку события другому объекту. Например, объект account (счет) может посылать событие объекту card reader (устройство чтения карты). В этом случае описанию деятельности, входного действия или выходного действия предшествует знак « ^ ». Соответствующая строка на диаграмме выглядит как Do: ^Цель.Событие(Аргументы) Здесь Цель – это объект, получающий событие, Событие – это посылаемое сообщение, а Аргументы являются параметрами посылаемого сообщения. Деятельность может также выполняться в результате получения объектом некоторого события. Например, объект account может быть в состоянии Открыто. При получении некоторого события выполняется определенная деятельность. Переходом (Transition) называется перемещение из одного состояния в другое. Совокупность переходов диаграммы показывает, как объект может перемещаться между своими состояниями. На диаграмме все переходы изображают в виде стрелки, начинающейся на первоначальном состоянии и заканчивающейся последующим. Переходы могут быть рефлексивными. Объект может перейти в то же состояние, в котором он в настоящий момент находится. Рефлексивные переходы изображают в виде стрелки, начинающейся и завершающейся на одном и том же состоянии. У перехода существует несколько спецификаций. Они включают события, аргументы, ограждающие условия, действия и посылаемые события. Рассмотрим каждое из них в контексте примера АТМ. События Событие (event) – это то, что вызывает переход из одного состояния в другое. В нашем примере событие «Клиент требует закрыть» вызывает переход счета из открытого в закрытое состояние. Событие размещают на диаграмме вдоль линии перехода. На диаграмме для отображения события можно использовать как имя операции, так и обычную фразу. В нашем примере события описаны обычными фразами. Если вы хотите использовать операции, то событие «Клиент требует закрыть» можно было бы назвать RequestClosure(). У событий могут быть аргументы. Так, событие «Сделать вклад», вызывающее переход счета из состояния «Превышен счет» в состояние «Открыт», может иметь аргумент Amount (Количество), описывающий сумму депозита. Большинство переходов должны иметь события, так как именно они, прежде всего, заставляют переход осуществиться. Тем не менее, бывают и автоматические переходы, не имеющие событий. При этом объект сам перемещается из одного состояния в другое со скоростью, позволяющей осуществиться входным действиям, деятельности и выходным действиям. Ограждающие условия Ограждающие условия (guard conditions) определяют, когда переход может, а когда не может осуществиться. В нашем примере событие «Сделать вклад» переведет счет из состояния «Превышение счета» в состояние «Открыт», но только если баланс будет больше нуля. В противном случае переход не осуществится. Ограждающие условия изображают на диаграмме вдоль линии перехода после имени события, заключая их в квадратные скобки. Ограждающие условия задавать необязательно. Однако если существует несколько автоматических переходов из состояния, необходимо определить для них взаимно исключающие ограждающие условия. Это поможет читателю диаграммы понять, какой путь перехода будет автоматически выбран. Действие Действием (action), как уже говорилось, является непрерываемое поведение, осуществляющееся как часть перехода. Входные и выходные действия показывают внутри состояний, поскольку они определяют, что происходит, когда объект входит или выходит из него. Большую часть действий, однако, изображают вдоль линии перехода, так как они не должны осуществляться при входе или выходе из состояния. Например, при переходе счета из открытого в закрытое состояние выполняется действие «Сохранить дату закрытия счета». Это непрерываемое поведение осуществляется только во время перехода из состояния «Открыт» в состояние «Закрыт». Действие рисуют вдоль линии перехода после имени события, ему предшествует косая черта. Событие или действие могут быть поведением внутри объекта, а могут представлять собой сообщение, посылаемое другому объекту. Если событие или действие посылается другому объекту, перед ним на диаграмме помещают знак « ^ ». Диаграммы состояний не надо создавать для каждого класса, они применяются только в сложных случаях. Если объект класса может существовать в нескольких состояниях и в каждом из них ведет себя по-разному, для него может потребоваться такая диаграмма. 4. Задания Задание 1. Ответьте на вопросы, приведенные ниже. 1. Дайте понятие UML 2. Какие виды диаграмм моделирования данных вы знаете 3. Дайте понятие и характеристику диаграммы вариантов использования и классов. 4. Дайте понятие и характеристику диаграммы поведения системы 5. Дайте понятие и характеристику диаграммы реализации Задание 2. Заполните таблицу, используя страницы из учебника по UML.
Задание 3. Изобразите диаграммы
5. Содержание отчета Отчет должен содержать: Название работы. Цель работы. Задание и его решение. Вывод по работе. 6. Контрольные вопросы Унифицированный язык моделирования UML Средства UML Когда и кем был создан язык моделирования UML 7. Литература Иртегов, Д.В.Введение в операционные системы. – СПБ: БХВ – Петербург, 2007, – 624 с. Олифер, В.Г. Сетевые операционные системы / В.Г. Олифер, Н.А. Олифер. – СПБ:Питер, Петербург 2007, – 544 с. Информатика и ИКТ: учебник для начального и среднего профессионального образования. Цветкова Н.С., Великович Л.С. – Академия, 2011 г. Информатика и ИКТ. Практикум для профессий и специальностей технического и социально-экономического профилей. Н. Е. Астафьева, С. А. Гаврилова, под ред. М.С. Цветковой, Академия, 2012г. http//www.informatika.ru; http://mirgeo.ucoz.ru/. ФИО__________________________ Группа __________ Оценка _________ Практическая работа №3. Исследование диаграммы состояния. Содержание отчёта 1. Цель работы: изучить основы работы с диаграммами состояния 2. Оборудование: персональный компьютер, видеоматериал, рабочая тетрадь. Задание 1. Ответьте на вопросы, приведенные ниже. 1. Дайте понятие UML _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ 2. Какие виды диаграмм моделирования данных вы знаете _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ 3. Дайте понятие и характеристику диаграммы вариантов использования и классов. _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ 4. Дайте понятие и характеристику диаграммы поведения системы _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ 5. Дайте понятие и характеристику диаграммы реализации _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ Задание 2. Заполните таблицу, используя страницы из учебника по UML.
Задание 3. Изобразите диаграммы
Ответы на контрольные вопросы _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ Вывод _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ |