Представление об UML

Что такое UML?

UML (Unified Modeling Language) — унифицированный язык моделирования. UML можно охарактеризовать как формальный искусственный язык. Признаком искусственности служит наличие трех общепризнанных авторов(Грэди Буч, Джеймс Рамбо, Айвар Якобсон). Описание UML по большей части формальное, но содержит и явно неформальные составляющие. Такие особенности UML как точки вариации семантики и стандартные механизмы расширения, заметно отличают UML от языков, которые, по общему мнению, являются образцами формализма.

Модель UML — это,  прежде всего, описание объекта или явления.

От определения искусственного языка требуется, чтобы оно было:

• точным
• понятным
• кратким
• полным

Наиболее удачными оказываются компромиссные решения. Авторы UML пошли именно по этому пути.
В основу описания UML положен метод раскрутки, то есть использование определяемого языка для определения этого языка. А именно, основные конструкции UML формально определены с помощью UML.
Семантика: диаграммы классов/пакетов + ограничения (OCL = Object Constraints Language) + текст (plain english).
Нотация: отображение семантики в картинке.

В описании UML используются три языковых уровня.

• Мета-метамодель — описание используемого формализма
  • Контекстно-свободная грамматика
• Метамодель — описание языка
  • Infrastructure + Superstructure
• Модель — использование языка
  • Примеры

Структура стандарта UML 2.1.2

Без специальной предварительной подготовки читать в этих документах имеет смысл только вводные разделы, примерно соответствующие по задачам этой главе, и последние разделы, в которых собраны толкования основных терминов, примерно соответствующие по задачам последней главе этой книги. Остальное предназначено не для ознакомительного чтения пользователями, а для скрупулезного изучения разработчиками инструментов моделирования. По замыслу авторов языка для пользователей должны быть написаны другие книги, и они написаны, как самими авторами, так и любителями UML.

Терминология

UML —  независимый от конкретных языков программирования

• новые термины для исключения совпадений

UML — унифицированный

• разные терминологические традиции

По-русски устоявшейся терминологии нет

• основной критерий: как можно точнее передать смысл

Терминология UML довольно замысловатая и не всегда последовательная

Нотация

При разработке UML были предложены и приняты разумные рекомендации по выбору нотации. Авторы исходили из того, что UML будет использоваться по-разному: начиная от не очень аккуратного рисования от руки на листке бумаги, печати черно-белых изображений в книгах и заканчивая созданием сложных диаграмм с помощью компьютера. Поэтому в качестве основных графических элементов были выбраны такие, которые было бы легко использовать во всех случаях.

Фигуры в UML используются двумерные (т.е. их можно нарисовать на плоскости) и замкнутые (т.е. есть внутренняя и внешняя части). Фигуры могут менять свои размеры и форму, сохраняя при этом свои интуитивные отличительные признаки. Например, среди фигур UML есть прямоугольники и эллипсы. Они могут быть изображены многими способами: разного размера, с разным соотношением длин сторон (или, соответственно, полуосей), по-разному ориентированы относительно границ страницы и т.д., но во всех случаях прямоугольник отличен от эллипса и не может быть с ним спутан. Внутри фигур могут помещаться другие элементы нотации: тексты, линии, значки и даже другие фигуры. Единственное требование: должно быть однозначно понятно, что элемент нотации находится внутри фигуры, в частности, его изображение не должно пересекать границу фигуры.

Линии в UML, естественно, одномерные. Линии всегда присоединяются своими концами к фигурам или значкам, они не могут быть нарисованы сами по себе. Форма линий произвольна: это могут быть прямые, ломаные, плавные кривые ‒ значения это не имеет. Толщина линий также произвольна. А вот стиль линии имеет значение. В UML используется два стиля линий: сплошные и пунктирные линии. К линиям могут быть пририсованы различные дополнительные элементы: стрелки на концах, тексты и т.д. Единственное требование: должно быть ясно, что дополнительный элемент относится именно к данной линии. Линии могут пересекаться, и это ничего не значит, но рекомендуется избегать таких случаев, поскольку это затрудняет восприятие.

Значки в UML похожи на фигуры тем, что они двумерные, а отличаются тем, что не имеют внутренности, в которую можно что-то поместить, и, как правило, не меняют свою форму и размеры. Впрочем, значки в UML используются очень умеренно, а потому сохраняют свою основную функцию однозначно воспринимаемого иероглифа.

Тексты в UML ‒ это последовательности различимых символов некоторого алфавита. Алфавит не фиксирован ‒ он только должен быть понятен читателю модели. Гарнитура, размер и цвет шрифта не имеют значения, а вот начертание шрифта имеет: в UML различаются прямые, курсивные и подчеркнутые тексты. Предполагается, что читатель сумеет их различить.

В общем, нотация UML довольно свободная: рисовать можно как угодно, лишь бы не возникало недоразумений.

Модель и её элементы

Модель UML — это совокупность конечного множества конструкция языка, главные из которых — сущности и отношения.
Сущности и отношения модели являются экземплярами метаклассов метамодели.

Модель UML — это нагруженный мульти-псевдо-гипер-орграф.
Вершины и ребра нагружены информацией и могут иметь сложную внутреннюю структуру. Вершины — сущности, ребра — отношения.

Сущности

Нотация сущностей

В UML используются четыре основных типа отношений:

• зависимость;
• ассоциация;
• обобщение;
• реализация.

1. Зависимость ‒ это наиболее общий тип отношения между двумя сущностями. Отношение зависимости указывает на то, что изменение независимой сущности каким-то образом влияет на зависимую сущность. Графически отношение зависимости изображается в виде пунктирной линии со стрелкой 1, направленной от зависимой сущности 2 к независимой 3.

2. Ассоциация ‒ это наиболее часто используемый тип отношения между сущностями. Отношение ассоциации имеет место, если одна сущность непосредственно связана с другой (или с другими ‒ ассоциация может быть не только бинарной). Графически ассоциация изображается в виде сплошной линии 1 с различными дополнениями, соединяющей связанные сущности.

4. Отношение реализациии используется несколько реже, чем предыдущие три типа отношений, поскольку часто подразумеваются по умолчанию. Отношение реализации указывает, что одна сущность является реализацией другой. Графически реализация изображается в виде пунктирной линии с треугольной незакрашенной стрелкой на конце 1, направленной от реализующей сущности 2 к реализуемой 3.