UML, артефакт - определения. Предметы (структурные, предметы поведения, группирующие и поясняющие) - определения и изображения. Отношения - определения и изображения. 1 страница

UML – это язык для определения, визуализации, конструирования и документирования артефактов программных систем, а также для моделирования экономических процессов и других не программных систем.

Артефакт – искусственный объект, любой результат работы.

UML обладает следующими основными характеристиками:

• является языком визуального моделирования, который обеспечивает разработку репрезентативных моделей для организации взаимодействия заказчика и разработчика ИС, различных групп разработчиков;

• содержит механизмы расширения и специализации базовых концепций языка.

Предметы бывают:

1. Структурные предметы являются существительными в UML моделях, представляют статические части модели – понятийные или физические элементы. Разновидности структурных предметов:

- Класс – описание множества объектов, которые разделяют одинаковые свойства, операции, отношения и семантику. Класс реализует 1 или несколько интерфейсов

- Интерфейс – набор операций, которые определяют услуги класса или компоненты. Интерфейс описывает поведение элемента, видимое извне. Интерфейс может представлять полные услуги класса или компонента или часть таких услуг

- Кооперация (сотрудничество)определяет взаимодействие и является совокупностью ролей и других элементов, которые работают вместе для обеспечения коллективного поведения более сложного чем простая сумма всех элементов. Кооперации имеют как структурное, так и поведенческое измерения. Конкретный класс может участвовать в нескольких кооперациях.

- Актер - это набор согласованных ролей, которые могут играть пользователи при взаимодействии с системой. Каждая роль требует от системы определенного поведения.

- Элемент Use Case (Прецедент)-описание последовательности действий, выполняемых системой в интересах отдельного актера и производящих видимый для актера результат. В модели элемент Use Case применяется для структурирования предметов поведения. Элемент Use Case реализуется кооперацией.

- Активный класс – это класс, чьи объекты имеют один или несколько процессов (или потоков) и поэтому могут инициировать управляющие их действия. Похож на обычный класс за исключением того, что его объекты действуют одновременно с объектами других классов.

Компонент - физическая и заменяемая часть системы, которая соответствует набору интерфейсов и обеспечивает реализацию этого набора интерфейсов.(exe, dll, Таблицы, исходный код программы). Обычно компонент – это физическая упаковка различных логических элементов (классов, интерфейсов и сотрудничеств).

Узел – физический элемент, который существует в период работы системы и представляет ресурс, имеющий память и возможность обработки. (сервер). В узле размещается набор компонентов, который может перемещаться от узла к узлу.

2.Предметы поведения – это динамические части UML моделей, они являются глаголами, представлением поведения во времени и пространстве.

-Взаимодействие – поведение, заключающее в себе набор сообщений, которыми обмениваются объекты в конкретном контексте для определения цели (пришла смс от провайдера о необходимости продления хостинга, и мы его продлеваем) Взаимодействие может определять динамику как совокупности объектов, так и отдельной операции. Элементами взаимодействия являются сообщения, последовательность действий (поведение, вызываемое сообщением) и связи (соединения между объектами).

-Конечный автомат – поведение, которое определяет последовательность состояния объекта или взаимодействия, выполняемые в ходе его существования в ответ на события (состояние с утра, после ряда событий состояние вечером другое) С помощью конечного автомата может определяться поведение индивидуального класса или кооперации классов. Элементами конечного автомата являются состояния, переходы (от состояния к состоянию), события (предметы, вызывающие переходы) и действия (реакции на переход).

3.Группирующие предметы -организационные части моделей, «ящики», по которым может быть разложена модель:

пакет – общий механизм для распределения элементов по группам. В пакет могут помещаться структурные предметы, предметы поведения и даже другие группировки предметов. Пакет – это чисто концептуальное понятие и существует только в период разработки.

4. Поясняющие предметы – это разъясняющие части моделей, они являются замечаниями, описаниями и т.д.

Примечание- символ для отображения замечаний, ограничений, присоединяемых к элементу или совокупности элементов

Отношения UML:

1.Зависимость – это семантическое отношение между 2 предметами, в котором изменение в одном предмете (независимом) может влиять на семантику другого предмета (зависимого). Изображается в виде пунктирной линии, возможно направленной на независимый предмет и иногда имеющей метку

2.Ассоциация – это структурное отношение, которое описывает набор связей, являющихся соединением между объектами. Специальная разновидность ассоциации – агрегация. Она представляет структурные отношения между целым и его частями.

3.Обобщение – отношение, в котором объекты специализированного объекта (потомка) могут заменять объекты обобщенного элемента-предка. Потомок разделяет структуру и поведение родителяизображается в виде сплошной стрелки с полым наконечником, указывающим на родителя.

4.Реализация – семантическое отношение между классификаторами, где один классификатор определяет контракт, а другой классификатор обязуется его выполнить. Отношения реализации применяют в двух случаях: между интерфейсами и классами (или компонентами), реализующими их; между элементами Use Case и кооперациями, которые реализуют их изображается как нечто среднее между обобщением и зависимостью.

  2.20 Статические модели объектно- ориентированного представления ПС. Статические модели. Диаграмма классов, пример отношения в диаграммах классов, деревья наследования. Конечный и корневой класс - определения. Диаграммы классов - показывает набор классов, интерфейсов, коопераций и отношений между ними. Диаграммы классов используются: Статические модели обеспечивают представление структуры системы в терминах базисных строительных блоков и отношений между ними, кроме того данные модели несут в себе не только структурное описание, но и описание операций, реализующих заданное поведение системы. Они не показывают динамики изменений системы во времени. Основным средством для представления статических моделей являются диаграммы классов, которые используются: ● в ходе анализа – для указания ролей и обязанностей сущностей, которые обеспечивают поведение системы ● в ходе проектирования – для фиксации структуры классов, которые формируют системную архитектуру Вершинами диаграмм класса являются классы, а дуги - отношения между классами. Имя класса указывается всегда, а свойства и операции выборочно. Так же предусмотрено задание области действия, свойства или операции. Класс – описание множества объектов, разделяющих одинаковые свойства, операции, отношения и смысл. Он реализует один или несколько интерфейсов. Если свойство подчёркивается, то его область действия является класс. В противном случае областью действия является экземпляр. Если областью действия является класс, то все его экземпляры используют общее значение этого свойства. В противном случае у каждого экземпляра своё значение свойства. Отношения в диаграммах классов 1. Ассоциацииотображают структурные отношения между экземплярами классов, то есть соединения между объектами. Каждая ассоциация может иметь метку – имя, которое описывает природу отношения. Имени можно придать направление – достаточно добавить треугольник направления, который указывает направление, заданное для чтения имени. 2. Обобщение – отношение между общим предметом (суперклассом) и специализированной разновидностью этого предмета (подклассом). Супер – класс – документ, а разновидность документа – подкласс. Подкласс может иметь одного родителя (один суперкласс) или несколько родителей (несколько суперклассов). Во втором случае говорят о множественном наследовании. 3.Зависимость является отношением использования между клиентом и поставщиком. Обычно операции клиента: • вызывают операции поставщика; • имеют сигнатуры, в которых возвращаемое значение или аргументы принадлежат классу поставщика. 4.Реализациясемантическое отношение между классами, в котором класс-приемник выполняет реализацию операций интерфейса класса-источника. В языке UML считаются разновидностями ассоциации, применяемыми для отображения структурных отношений между «целым» (агрегатом) и его «частями». 5. Агрегацияпоказывает отношение по ссылке (в агрегат включены только указатели на части). 6. Композиция – этоотношение физического включения (в агрегат включены сами части). ДЕРЕВЬЯ НАСЛЕДОВАНИЯ При использования отношений обобщения строятся иерархия класса или деревья наследования. В дереве наследования могут быть: ● Конечный класс - это класс, который не может иметь детей. ● Корневой класс – это класс, который не может иметь родителей.     2.21 Динамические модели объектно- ориентированного представления ПС: автоматы. Динамические модели. Автоматы. Диаграмма схем состояний, пример. Элементы диаграмм (состояние, переход, событие, действие). Диаграмма деятельности, пример, элементы диаграмм (состояние действий, вспомогательные вершины). Динамические моделиобеспечивают представление поведения системы в виде отображения изменения состояния в процессе работы системы в зависимости от времени. Автомат описывает поведение в терминах последовательности состояний, через которые проходит объект в течении своей жизни, при этом автомат задает поведение системы, как единой сущности, а также моделирует ЖЦ единого объекта. Автоматы изображаются с помощью диаграмм схем состояний и диаграмм деятельности. Диаграммы схем состояний Диаграммы схем состояний отображают конечный автомат, выделяя поток управления, следующее от состояния к состоянию. Основными элементами диаграмм схем состояний являются: состояния; переходы; события; действия. ● Состояние - это период в жизни объекта, на протяжении которого он удовлетворяет какому-то условию, выполняет определенную деятельность или ожидает некоторого события. ● Переход - от состояния к состоянию. ● Событие - происшествие вызывающее изменение состояния. ● Действие - набор операций запускаемых событием. Диаграмма схем состояний показывает: набор состояний системы; события, которые вызывают переход из одного состояния в другое; действия, которые происходят в результате изменения состояния. Диаграммы деятельности Это особая форма конечного автомата, в которой показывается процесс вычисления и потоки работ. В ней выделяются не обычные состояния объекта, а состояния выполняемых вычислений - состояния действий. В диаграммах деятельности используются вспомогательные вершины: ● решение (ромбик с одной входящей и несколькими исходящими стрелками); ● объединение (ромбик с несколькими входящими и одной исходящей стрелкой); ● линейка синхронизации – разделение (жирная горизонтальная линия с одной входящей и несколькими исходящими стрелками); ● линейка синхронизации – слияние (жирная горизонтальная линия с несколькими входящими и одной исходящей стрелкой); ● начальное состояние (черный кружок); ● конечное состояние (не закрашенный кружок, в котором размещен черный кружок меньшего размера).     2.22 Динамические модели объектно- ориентированного представления ПС: диаграммы взаимодействия и Use Case. Динамические модели. Диаграммы взаимодействия. Диаграммы сотрудничества, пример. Элементы диаграмм (объекты, связи, сообщения). Диаграмма последовательности, пример. Элементы диаграмм (объекты, связи, сообщения, линия жизни, фокус управления). Диаграммы Use Case, пример. Элементы диаграмм (прецедент, актер, отношения). Взаимодействие описывает поведение в терминах обмена сообщениями между объектами. Оно определяет поведение системы в виде коммуникации между его частями (объектами). представляя систему как сообщество совместно работающих объектов. Поэтому взаимодействие считают основным аппаратом для фиксации полной динамики системы. Диаграммы взаимодействия предназначены для моделирования динамических аспектов системы. Они показывают взаимодействие набор объектов и их отношений, а так же пересылаемые между объектами сообщений. Существует две разновидности диаграмм взаимодействия: 1.Диаграммы сотрудничества - это разновидность диаграммы взаимодействия, которые выделяет структурную организацию объектов, посылающих и принимающих сообщения. Основными элементами диаграмм сотрудничества являются: объекты, связи и сообщения. Объект – конкретное представление сущности или экземпляр класса. Связь - это канал для передачи сообщений между объектами. Сообщения - это спецификация передачи информации между объектами в ожидании того, что будет обеспечена требуемая деятельность. Выделяют несколько разновидностей действий. 2.Диаграммы последовательности. - это разновидность диаграмм взаимодействия; они отражают сценарии поведения в системе, обеспечивая более наглядное представление порядка передачи сообщений. Графически диаграммы последовательности - это разновидность таблицы, которые показывает объекты, размещенные вдоль оси Х и сообщения, упорядоченные по времени вдоль оси Y. Линия жизни объекта – это вертикальная линия, которая обозначает период существования объекта. Фокус управления –этовысокий тонкий прямоугольник, отображающий период времени, в течение которого объект выполняет действие (свою или подчиненную процедуру). 3. Диаграмма Use Case определяет поведение системы с точки зрения пользователя. Она рассматривается как главное средство для первичного моделирования динамики системы, используется для выяснения требований к разрабатываемой системе, фиксации этих требований в форме, которая позволит проводить дальнейшую разработку. Диаграммы Use Case часто называют диаграммами прецедентов или вариантов использования. Cостав диаграмм Use Case: - Элементы Use Case; - актеры; - отношения зависимости, обобщения и ассоциации. Вершинами в диаграмме Use Case являются актеры и элементы Use Case. Актеры представляют внешний мир, нуждающийся в работе системы. Элементы Use Case представляют действия, выполняемые системой в интересах актеров. Актер – это роль объекта вне системы, который прямо взаимодействует с ее частью – конкретным элементом (элементом Use Case).Различают актеров и пользователей. Пользователь — это физический объект, который использует систему. Он может играть несколько ролей и поэтому может моделироваться несколькими актерами. Справедливо и обратное — актером могут быть разные пользователи. Элемент Use Case –это описание последовательности действий (или нескольких последовательностей), которые выполняются системой и производят для отдельного актера видимый результат.       2.23 Модели реализации объектно- ориентированного представления ПС. Модели реализации. Компонентная диаграмма, пример. Компонент-определение, разновидности. Интерфейсы - определение. Диаграмма размещения (развертывания), пример узел - определение. Модели реализации обеспечивают представление системы в физическом мире, рассматривая вопросы упаковки логических элементов в компоненты и размещения компонентов в аппаратных узлах. Компонентная диаграммапоказывает организацию набора компонентов и зависимости между компонентами. Элементы компонентных диаграмм: компоненты, интерфейсы, отношения зависимости и реализации, примечания, ограничения и пакеты (подсистемы) Компонент – физическая и заменяемая часть системы, которая соответствует набору интерфейсов и обеспечивает реализацию этого набора. Это базисный строительный блок физического представления системы. Интерфейс – набор операций, определяющих услуги класса или компонента. Диаграмма размещения показывает конфигурацию обрабатывающих узлов в период работы системы, а также компоненты, находящиеся в них (показывает аппаратную часть системы). Диаграммы размещенияиспользуют для моделирования статического представления того, как размещается система. Это представление поддерживает распространение, поставку и инсталляцию частей, образующих физическую систему. Способы моделирования распределения: ● графически распределение не показывать, а документировать его в текстовых спецификациях узлов; ● соединять каждый узел с размещаемыми компонентами отношениями зависимости; ● в дополнительной секции узла указывать список размещаемых компонентов. Узел – это физический элемент, который существует в период работы системы и представляет компьютерный ресурс, имеющий память, а возможно, и способность обработки.     2.24 Структура программных модулей ИС. Программный модуль - определение модульная структура программы - Определение, основные характеристики программного модуля. Методы разработки структуры программы методы контроля структуры программы. Программный модуль - это любой фрагмент описания процесса, оформляемый как самостоятельный продукт, пригодный для использования в описаниях процесса. Модульная структура программирования программы – это древовидная структура модулей, отображающая модули и связи между ними. Основные характеристики программного модуля Для оценки приемлемости программного модуля используются следующие конструктивные характеристики: ● Размер модуля – число содержащихся в нем операторов (строк). Модуль не должен быть слишком маленьким или слишком большим. ● Связность модуля – это мера зависимости его частей, внутренняя характеристика модуля. ● Сцепление модуля – это мера его зависимости по данным от других модулей. ● Рутинность модуля – это его независимость от предыстории обращений к нему. Метод восходящей разработки – сначала строится модульная структура программы в виде дерева. Затем поочередно программируются модули программы, начиная с модулей самого нижнего уровня, в таком порядке, чтобы для каждого программируемого модуля были уже запрограммированы все модули, к которым он может обращаться. После этого производится их поочередное тестирование и отладка в принципе в таком же (восходящем) порядке. Метод нисходящей разработки – сначала строится модульная структура программы в виде дерева. Затем поочередно программируются модули программы, начиная с модуля самого верхнего уровня (головного), переходя к программированию какого-либо другого модуля только в том случае, если уже запрограммирован модуль, который к нему обращается. После того, как все модули программы запрограммированы, производится их поочередное тестирование и отладка в таком же (нисходящем) порядке. Конструктивный подход – модификация нисходящей разработки, модульная древовидная структура программы формируется в процессе программирования модуля. Сначала программируется головной модуль, исходя из спецификации программы в целом. Причем спецификация программы является одновременно и спецификацией ее головного модуля. Архитектурный подход – модификация восходящей разработки, модульная структура программы формируется в процессе программирования модуля. При этом повышается уровень используемого языка программирования, а не разработка конкретной программы. Это означает, что для заданной предметной области выделяются типичные функции, каждая из которых может использоваться при решении разных задач в этой области, и специфицируются, а затем и программируются отдельные программные модули, выполняющие эти функции. Целенаправленная конструктивная реализация – на достаточно ранней стадии создается работающий вариант разрабатываемой программы. Контроль структуры программы Статический контроль – это оценка структуры программы с точки зрения хорошо ли программа разбита на модули. Смежный контроль сверху – это контроль со стороны разработчиков архитектуры. Смежный контроль снизу – это контроль спецификации модулей со стороны разработчиков этих модулей. Сквозной контроль – это мысленное прокручивание (проверка) структуры программы при выполнении заранее разработанных тестов.     2.25 Распределенная обработка данных ИС. Распределенная обработка данных, ее цель. Модель «клиент-сервер». Недостатки и преимущества модели. Распределенная среда обработки данных - определение основные компоненты распределенной обработки данных. Распределенная обработка данных – это методика выполнения прикладных программ группой систем, объединенных в сеть. Цель распределенной обработки данных: 1. оптимизация использования ресурсов 2. упрощение работы пользователя Клиент – это объект, запрашивающий доступ к службе или ресурсу. Сервер – это объект несущий службу или обладающий ресурсом. Основные недостатки этой методики заключаются в следующем: ● зависимость от характеристик и доступности сети; ● проблемы безопасности. C другой стороны, преимущества весьма ощутимы:
 ● распределение и оптимизация использования ресурсов; ● новые функциональные возможности и повышение эффективности при решении задач; ● гибкость и доступность. В рамках распределенной обработки данных присутствует понятие прозрачности. Прозрачность –этовозможность доступа к ресурсам или услугам, не зная их местонахождения. Различают несколько разновидностей прозрачности, в частности:
 ● прозрачность доступа: к локальным или удаленным объектам можно обращаться посредством одинаковых операций; 
 ● прозрачность местонахождения: объекты должны быть доступны без необходимости знать их физическое местоположение; 
 ● прозрачность одновременности доступа: несколько пользователей должны иметь возможность одновременного доступа к данным, без нежелательных последствий; 
 ● прозрачность копирования: должна существовать возможность копировать данные из файлов или из других объектов в целях повышения эффективности или обеспечения доступности незаметно для пользователей; 
 ● прозрачность при неисправностях: пользователи или прикладные программы должны иметь возможность завершить свои задания, даже в случае неисправностей аппаратной или программной части;
 ● прозрачность при динамических изменениях конфигурации: система может динамически менять свою конфигурацию, в целях повышения эффективности и в зависимости от нагрузки. Распределенная среда обработки данных – это технология распределенной обработки данных. Эта среда обычно набор сетевых служб для выполнения прикладных процессов в группе абонентских систем. Функции, выполняемые средой, включают прикладные службы: ● каталогов, позволяющую клиентам находить нужные им серверы; ● интерфейса многопоточной обработки; ● удаленного вызова процедур; ● обслуживания файлов; ● безопасности данных; ● времени, синхронизирующей часы в абонентских системах. Функционирование распределенной среды требует выполнения ряда административных задач. К ним, в первую очередь, относятся средства: ● регистрации и контроля за лицензиями пользователей на работу с прикладными программами; ● унифицированных интерфейсов прикладных программ; ● обеспечения безопасности данных; ● инвентаризации программного и технического обеспечения абонентских систем, работающих в сети Основные компоненты распределенной обработки данных: ● Имена - БД имен пользователей и средств, предназначенных для доступа пользователей к сетевым службам ● Удаленный доступ - технология, обеспечивающая взаимодействие двух прикладных программ, расположенных в различных абонентских системах ● Защита данных - программное обеспечение разрешения на доступ к ресурсам системы или сети ● Многопоточность - программы, обеспечивающие одновременное выполнение нескольких задач         3.1 История и эволюция компьютер­ных сетей. Базовые топологии и стандарты. Виды кабелей и характеристики. Ethernet. ЛВС. ГВС, корпоративные сети, кампусные сети, регио­нальные сети. Более-менее широкое применение компьютеры получили в 50-е годы прошлого столетия. Их тогда называли мейнфреймами (mainframe). Это были могучие (с виду) устройства, которые могли в пакетном режиме (обслуживая одновременно строго одного пользователя) выполнять относительно простые программы и совершать различные математические расчеты. 1969 военные США решают создать первую сеть, объединяющую 2 терминала на расстоянии 600км, получила название ARPANET. 1973 к ARPA присоединились Норвегия и Великобритания. 1980 - объедение сетей arpanet + csnet.(научная компьютерная сеть) с 80х по 90е появляются 3 основных технологии передачи данных: token ring, FDDI, Ethernet. Ethernet быстро вытесняет соперников, из-за наплыва сетевых устройств, которые поддерживали именно ее. Ethernet определяет физические среды передачи данных, формат взаимодействия сетевых устройств на канальном уровне. Кадр состоит: mac-получателя, mac-отправителя, версия Ethernet, данные, контрольная сумма. С 1990 по 2000 появляются стандарты fast Ethernet, gigabit Ethernet (для оптики и витой пары), 10G Ethernet. Виды кабелей и характеристики. Витая пара (twisted pair) — кабель связи, который представляет собой витую пару медных проводов (или несколько пар проводов), заключенных в экранированную оболочку. Пары проводов скручиваются между собой с целью уменьшения наводок. Витая пара является достаточно помехоустойчивой. Существует два типа этого кабеля: неэкранированная витая пара UTP (плохая помехозащищенность от внеш.электромагнитных полей, невысокий уровень безопасности) и экранированная витая пара STP (дорогая и менее удобная при монтаже, но зато высокий уровень безопасности).