Язык UML как система визуализации, специфицирования, конструирования, документирования
Характерной особенностью мышления большинства программистов является то, что размышления о том, как реализовать проект, для нас практически эквивалентны написанию кода для этого проекта. Если мы думаем о проекте - значит, мы его кодируем. Конечно, некоторые вещи лучше всего выражаются непосредственно в коде на каком-нибудь языке программирования, ведь листинг программы - это самый простой и короткий путь для записи алгоритмов и вычислений.
Но даже в этих случаях программист занимается моделированием, хотя и неформально. И такой подход чреват рядом неприятностей. Во-первых, обмениваться мнениями по поводу построенной модели можно только тогда, когда все участники говорят на одном языке. А это означает, что компания не сможет принять программиста на C, если она использует Delphi! Или новичку будет совсем непросто догадаться, о чем идет речь. Во-вторых, нельзя получить представление об некоторых аспектах программных систем без модели, границы которой выходят за рамки текстового языка программирования. Например, назначение иерархии классов можно, конечно, понять, если внимательно изучить код каждого класса, а вот воспринять всю структуру сразу целиком ни за что не получится. Аналогично изучение кода системы не позволит составить полное представление о физическом распределении и возможных миграциях объектов в Web-приложении. В третьих, если системный аналитик никогда не воплощал в явной форме разработанные модели, эта информация будет навсегда утрачена, если его вдруг переманят в конкурирующую фирму. В лучшем случае результаты его анализа можно будет только частично воссоздать, исходя из реализации.
Использование UML позволяет решить эти проблемы. Этот язык моделирования - это не просто набор графических символов. За каждым из них стоит определенная семантика, а это означает, что модель, написанная одним разработчиком, может быть однозначно интерпретирована другим, и не обязательно человеком, в роли второго разработчика может выступать и некоторое инструментальное средство. Конец первой проблемы. Некоторые особенности системы лучше всего моделировать в виде текста, другие - графически. Практика свидетельствует, что во всех интересных системах существуют структуры. Которые невозможно представить с помощью одного языка программирования. А UML - графический язык, и это решает нашу вторую проблему. Ну и наконец, явная модель облегчает общение, это очевидно, а значит и третья проблема отпадает сама собой.
UML - это графический язык для визуализации, специфицирования, конструирования и документирования артефактов программной системы. Его используют для моделирования систем. Модель - это упрощение реальности, абстракция, которая создается для лучшего понимания системы. Система, очень часто разложенная на ряд подсистем, - это множество элементов, организованных некоторым образом для выполнения определенной цели. Системы описывается набором моделей, по возможности рассматривающих ее с различных точек зрения. Важными составляющими частями модели являются, прежде всего, структурные сущности.
В UML все абстракции программной системы организуются в виде моделей, каждая из которых представляет относительно независимый, но важный аспект разрабатываемой системы. Для визуализации интересующих нас наборов этих абстракций используются диаграммы. Рассмотрение различных представлений архитектуры системы особенно полезно для удовлетворения потребностей различных участников процесса разработки программного обеспечения. В своей совокупности эти модели дают полное представление о структуре и поведении системы.
В больших системах множество элементов можно подвергнуть декомпозиции на более мелкие подсистемы, каждая из которых на более низком уровне абстракции может рассматриваться как отдельная система.
В UML предусмотрены средства для графического представления систем и подсистем. Такая нотация позволяет визуализировать декомпозицию системы на меньшие подсистемы. Изображаются система и подсистема в виде пиктограммы стереотипного пакета. Для моделей и видов нет специального графического представления, так как эти сущности - объект манипуляции инструментальных программ, которыми пользуются разработчики для организации представления различных видов системы, в самом плохом случае - это просто листы бумаги с нарисованными на них диаграммами.
UML как язык специфицирования
UML позволяет специфицировать все существенные решения, которые касаются анализа, проектирования и реализации, принимающиеся в процессе разработки и развертывания системы программного обеспечения. Это означает построение точных, недвусмысленных и полных моделей.
UML как язык конструирования
UML не является языком визуального программирования. Но модели, которые создаются с его помощью, могут быть непосредственно переведены на любой объектно-ориентированный язык программирования. Те понятия, которые удобнее представлять графически, так и подставляются в UML, те же, которые лучше описывать в текстовом виде, выражаются с помощью языка программирования.
Такое отображение модели на язык программирования позволяет выполнить прямое проектирование, т. е. генерацию кода по модели UML в какой-то конкретный язык. Можно решить и обратную задачу: реконструировать модель по существующей реализации. Такое обратное проектирование не представляет собой ничего необычного. Если вы не закодировали информацию в реализации, то она теряется при прямом переходе от моделей к коду. А поэтому для обратного проектирования необходимы как инструментальные средства, так и непосредственное участие программиста или системного аналитика. Сочетание прямой генерации кода и обратного проектирования позволяет работать как в графическом, так и в текстовом представлении, если инструментальные программы обеспечивают согласованность между этими двумя представлениями проекта.
Помимо прямого отображения в языки программирования UML в силу своей выразительности и однозначности позволяет непосредственно выполнять модели, имитировать поведение системы и контролировать действующие системы.
UML как язык документирования
Организация, серьезно работающая н7а рынке программных средств, кроме непосредственного написания программного кода производит и некоторые другие артефакты, в том числе следующие:
· требования к системе;
· архитектуру;
· проект;
· исходный код;
· проектные планы и сметы;
· тесты;
· прототипы;
· версии и другие.
В зависимости от принятой методики разработки выполнение одних работ производится более формально, чем других. Перечисленные выше артефакты - это не просто поставляемые части проекта; они необходимы, прежде всего, для управления, для оценки результатов, а также как средство общения между членами коллектива во время работы над проектом и после его развертывания.
UML позволяет решить проблему документирования системной архитектуры и ее деталей, предлагает язык для формального определения требований к системе и определения тестов и, наконец, предоставляет средства для моделирования работ на этапе планирования проекта и управления версиями.
Язык UML предназначен, прежде всего, для разработки программных систем. Его использование особенно эффективно в областях:
· информационные системы масштаба предприятия;
· банковские и финансовые услуги;
· телекоммуникации;
· транспорт;
· оборонная промышленность, авиация, космонавтика;
· торговые системы;
· медицинская электроника;
· наука;
· распределенные Web-системы.
Сфера применения UML не ограничивается моделированием программного обеспечения. Его выразительность позволяет моделировать, например, документооборот в юридических системах, структуру и функционирование системы обслуживания пациентов в больницах, осуществлять проектирование аппаратных средств.