Антон Хританков - Проектирование на UML. Сборник задач

Сборник включает задачи по проектированию и моделированию с помощью языка UML2. Каждая задача имеет условие, в котором описана заготовка модели, и несколько вопросов к ней. Часть вопросов направлена на уточнение и расширение заготовки модели. Другая часть проверяет понимание смысла построенной модели. Предполагается, что вопросы к задаче будут решаться по порядку.

Задачи сборника направлены на развитие навыков изложения проектных решений средствами UML и устроены таким образом, чтобы в наибольшей степени обеспечить единственность решения. В сложных случаях к задачам даны пояснения и указания по решению.

В сборник включены задачи по объектно-ориентированному моделированию предметной области, в том числе задачи на выделение классов, задачи по моделированию структур времени выполнения и размещения компонентов программных систем. Моделированию поведения систем в сборнике посвящены разделы описания взаимодействий, моделирования с помощью конечных автоматов и представления деятельности.

Разделы сборника снабжены пояснениями по основным понятиям. В конце сборника приведены ответы к задачам с пояснениями, приводятся примеры решения некоторых задач.

Сборник может быть использован при проведении семинаров по курсам объектно-ориентированного моделирования и программирования, проектирования программных систем, а также специализированных курсов по языку UML. Задачи сборника могут предлагаться в качестве примеров, демонстрирующих и поясняющих основные понятия и особенности языка, могут входить в задания для самостоятельной работы, проверочные и контрольные работы, использоваться для самостоятельного изучения методов проектирования и языка UML.

Задачи составлены авторами на основе собственного опыта преподавания, адаптированы из профессиональной практики, проведенных контрольных и проверочных работ, предлагаемых студентам проектов.

Июнь 2012

Краткая история UML.Унифицированный язык моделирования UML появился в результате объединения нескольких подходов к моделированию в середине 1990-х годов. В отличие от предыдущих попыток, в создании языка участвовали авторы этих подходов, а вследствие стандартизации через организацию OMG, участвовали также заинтересованные компании и исследовательские коллективы из разных отраслей.

Поэтому разные части UML отражают потребности в моделировании в разных отраслях и объединение их в одном языке и на основе одной базовой системы понятий позволяет говорить как раз об унифицированном языке моделирования.

В данной книге унифицированный язык моделирования выбран как основной для выражения проектировочных решений. При решении задач стоит ориентироваться на версию UML 2.4.1, которая была стандартизирована международной организацией по стандартизации ISO как ISO/IEC 19505—1:2012 и ISO/IEC 19505—2:2012.

Уровни использования UML.Выделяют несколько уровней владения и использования UML и моделей в целом при проектировании программных систем. На уровне эскиза модели используются для пояснения решений, неформального общения, документирования и не обладают полнотой, строгостью и могут быть несогласованными. На уровне спецификации модель используется как чертеж или план реализации, в соответствии с которым разрабатывается программная система.

Модели и диаграммы на этом уровне должны следовать нотации языка и быть согласованными( well-formed). Согласованность модели означает соответствие правилам использования языка UML2, определенным в его спецификации (метамодели) [4]. Например, если на диаграмме показан элемент модели, то в модели также должны быть определены все элементы, используемые показанным.

На исполняемом уровне модель представляет собой достаточное описание системы для ее воплощения автоматическими средствами. В этом случае исходный код системы может не сохраняться вовсе и быть промежуточным этапом получения работающей программной системы из исходных моделей.

В данном сборнике задач следует ориентироваться на использование UML на уровне спецификации. В то же время часть задач предполагает владение языком на исполняемом уровне.

Решение задач.Прежде чем приступить к решению задач стоит ознакомиться с рекомендуемой литературой для ознакомления с методами проектирования и нотацией. В помощь читателю в начале каждого раздела приводится краткая справка по используемым в задачах раздела понятиям и демонстрируется нотация языка.

Все задачи построены по единому принципу. В условии дается заготовка модели. Это может быть диаграмма или текстовое описание. В текстовом описании названия элементов модели приведены курсивом для облегчения их восприятия. Далее приводится несколько заданий или вопросов к условию. В качестве решения задания нужно указать по шагам ход рассуждения от условия или предыдущего задания к достижению условий, указанных в задании. Для ответа на вопрос следует привести рассуждение в обоснование полученного ответа и сам ответ. Задания и вопросы к задачам следует выполнять по порядку. Решение следующего задания может зависеть от решения предыдущего. Ответом на задание будет фрагмент диаграммы или нескольких диаграмм с представлением изменений, требуемых в данном задании.

При решении следует руководствоваться условием задачи, знаниями методов решения, нотацией и значением понятий языка моделирования. Часть задач составлена на основе реальных проектов разработки программного обеспечения, другую часть составляю учебные задачи. Такие задачи могут вызывать ассоциации с похожими ситуациями или реальными объектами. В этом случае следует придерживаться условия задачи. Если не указано иное, решение задач не предполагает каких-либо специальных знаний в специализированных областях. При необходимости дается сноска, где можно получить дополнительную информацию.

Задачи и задания повышенной сложности отмечены звездочкой (*), для некоторых задач приведено решение, в этом случае указана страница, на которой оно расположено (см. решение в §11). Перед тем, как приступить к решению задач рекомендуется ознакомиться с примерами решения и понять порядок ведения рассуждения и степень его детальности.

При составлении задач уделялось особое внимание тому, чтобы решение было единственным. При необходимости в заданиях к задачам даются указания по предполагаемому способу решения. Впрочем, вполне возможно, что читатель сможет предложить более удачные или лаконичные решения по некоторым задачам. Возможность существования лучшего решения следует учитывать и не требовать однозначного совпадения решения с ответами, приводимыми авторами сборника.