Технологии разработки программных систем

7. Класс `Клавиатура банкомата' с <<boundary>> и 3 операциями: 1) `ввести ПИН-код()': видимость - public; тип - integer; 2) `ввести тип транзакции()': видимость - public; тип - boolean; текст - `Возвращает значение Истина, если клиент выбирает снятие наличных, и значение Ложь, если клиент выбирает получение справки о состоянии счёта'; 3) `ввести сумму снятия наличных()': видимость - public; тип - currency.

8. Класс `Устройство выдачи наличных' с <<boundary>> и операцией `выдать наличные()': видимость - public.

9. Класс `Принтер банкомата' с <<boundary>> и операцией `распечатать текст()': видимость - public.

На диаграмму классов добавлены следующие ассоциации и отношения:

1. Направленная ассоциация, изменённая в агрегацию, `Создаёт' между `Контроллер банкомата' и `Транзакция банкомата': кратность конца ассоциации у 1_го класса = 1, у 2_го класса = 1..n.

2. Отношение обобщения `Наследует' между `Контроллер банкомата' и `Контроллер'.

3. Направленная ассоциация от `Контроллер банкомата' к `Устройство чтения карточки': кратность концов = 1.

4. Направленная ассоциация от `Контроллер банкомата' к `Принтер банкомата': кратность концов = 1.

5. Направленная ассоциация от `Контроллер банкомата' к `Клавиатура банкомата': кратность концов = 1.

6. Направленная ассоциация от `Контроллер банкомата' к `Устройство выдачи наличных': кратность концов = 1.

7. Направленная ассоциация от `Контроллер банкомата' к `Экран банкомата': кратность концов = 1.

8. Направленная ассоциация от `Контроллер банкомата' к `IКонтроллер банка' с <<communicate>> (между ними должна быть физическая взаимосвязь): кратность конца ассоциации у 1_го класса = 0..n, у 2_го класса = 1.



Рис.3.3. Окончательный вид диаграммы классов для модели банкомата

Окончательный вид диаграммы классов для модели банкомата приведён на рис.3.3. При изображении диаграммы классов все классы представлены в форме графических стереотипов с отображением сигнатуры операций классов. Для более компактного представления диаграммы можно убрать отображение атрибутов, операций или сигнатуры операций отдельных классов с помощью соответствующих операций контекстного меню Options (Настройка).

Так как модель банкомата на начальных этапах работы над проектом используется для анализа общей архитектуры проекта и согласования её с различными участниками рабочей группы, имена классов, их атрибутов и операций для большей наглядности и понимания задаются на русском языке с пробелами и записываются кириллицей. По мере выполнения проекта и реализации модели на некотором ЯП, имена этих классов, атрибутов и операций должны быть преобразованы в латиницу без пробелов.

3.3. Порядок выполнения

1. Изучить назначение элементов интерфейса RR для построения диаграммы классов. Рассмотреть типовой пример построения диаграммы для банкомата.

2. Продолжить моделирование системы в соответствии с индивидуальным заданием в виде построения диаграммы классов:

2.1. Определить состав классов различных типов для реализации модели системы (должно быть не менее 6 классов для актёров и прецедентов), создать несколько пакетов и распределить классы по пакетам.

2.2. Для каждого класса установить стереотипы, добавить и специфицировать атрибуты и операции (определить тип аргументов и результата); задать число объектов этого класса, его устойчивость, а также другие свойства.

2.3. Добавить и специфицировать связи различных типов между классами, определить зависимости между пакетами.

2.4. В секции документации для каждого класса ввести комментарии.

2.5. Отобразить диаграмму классов системы, отдельно отобразить диаграммы классов каждого пакета. При изображении диаграммы классов все классы предлагается представить в форме графических стереотипов и отображать атрибуты, операции или сигнатуры операций классов.

3. Оформить отчёт по результатам выполнения лабораторной работы.

3.4. Содержание отчёта

Результаты выполнения лабораторной работы необходимо представить в виде отчёта, который должен содержать следующие разделы:

1. Постановка задачи.

2. Описание пакетов и классов системы.

3. Описание связей между классами проектируемой системы.

4. Окончательный вид диаграммы классов проектируемой системы.

3.5. Варианты заданий

Вариант индивидуального задания соответствует варианту, полученному при выполнении лабораторной работы №2.

3.6. Контрольные вопросы

1. Каково назначение диаграммы классов? Какие типы классов можно создать в среде RR?

2. Какими способами можно создать диаграмму классов в среде RR?

3. Как настроить свойства атрибутов и операций класса?

4. Какие виды связей доступны в диаграмме классов?

5. Каким образом можно детализировать описание класса в среде RR?

6. Что такое стереотип? Какие стереотипы доступны в RR?

7. Каким образом можно добавить новый стереотип в RR?

8. Как создать вложенный класс в RR?

9. Как формируются пакеты классов в RR?

4. Диаграммы взаимодействия

4.1. Цель работы

Целью данной работы является использование диаграмм взаимодействия (диаграммы последовательностей и диаграммы кооперации) при разработке программной системы в среде RR.

4.2. Общие сведения

Диаграмма взаимодействия (interaction diagram) описывает динамический аспект взаимодействия объектов при реализации отдельных прецедентов и оперирует объектами и сообщениями, которыми они обмениваются. На диаграмме взаимодействия отображают один из процессов обработки информации в прецеденте. В случае наличия нескольких альтернативных потоков, создаётся несколько диаграмм взаимодействия для рассматриваемого прецедента.

Существует два типа диаграмм взаимодействия - диаграммы последовательности (sequence diagram) и диаграммы кооперации (collaboration diagram). На диаграммах обоих типов представлена одна и та же информация, но между ними есть два различия. Диаграммы последовательности заостряют внимание на управлении и представляют собой разворот взаимодействия во времени с отображением последовательности выдачи сообщений. Диаграммы кооперации отображают поток данных и показывают взаимодействие объектов независимо от времени.

Диаграмма последовательностей

Диаграммы последовательности можно создавать в представлении прецедентов или в логическом представлении браузера. Такие диаграммы должны находиться непосредственно внутри прецедента или непосредственно внутри пакета.

Для создания новой диаграммы последовательности необходимо:

1. Щёлкнуть правой кнопкой мыши на пакете или прецеденте в браузере.

2. В открывшемся меню выбрать пункт New > Sequence Diagram (Создать > Диаграмма последовательности) и определить имя новой диаграммы.

3. Дважды щёлкнуть на диаграмме в браузере для её открытия.

Либо выполнить операцию меню Browse > Interaction Diagram (Браузер > Диаграмма взаимодействия) и выбрать для построения новую диаграмму последовательности с указанием места её размещения.

При этом появляется новое окно с чистым рабочим листом диаграммы и специальная панель инструментов, содержащая кнопки с изображением графических элементов для разработки диаграммы последовательности (табл.4.1).

Таблица 4.1

Значок	Подсказка	Назначение кнопки
	Selection Tool	Переключает в режим выделения элементов на диаграмме
	Text Box	Добавляет на диаграмму текстовую область
	Note	Добавляет на диаграмму примечание
	Anchor Note to Item	Добавляет связь примечания с элементом диаграммы
	Object	Добавляет на диаграмму объект
	Object Message	Добавляет на диаграмму простое сообщение
	Message to Self	Добавляет на диаграмму рефлексивное сообщение
	Return Message	Добавляет сообщение типа возврата из процедуры
	Destruction Marker	Добавляет на диаграмму символ уничтожения объекта
	Procedure Call	Добавляет на диаграмму сообщение типа вызова процедуры
	Asynchronous Message	Добавляет на диаграмму асинхронное сообщение

Открыть существующую диаграмму последовательности можно с помощью пункта меню Browse > Interaction Diagram (Браузер > Диаграмма взаимодействия) или дважды щёлкнуть по этой диаграмме в логическом представлении или в представлении прецедента браузера.

Добавить объект на диаграмму можно как стандартным образом с помощью кнопки на специальной панели инструментов, так и более удобным способом - с помощью перетаскивания значка класса или актёра из браузера на свободное место рабочего листа диаграммы последовательности.

В результате этого на диаграмме последовательности появится изображение объекта с вертикальной пунктирной линией, означающей линию жизни этого объекта. При необходимости можно задать имя объекта, указать устойчивость его существования, возможность наличия у него нескольких экземпляров, а также добавить документацию, для чего уже известным способом (например, двойным щелчком на изображении объекта на диаграмме) следует вызвать окно свойств объекта (окно спецификации).

Отметим, что каждый объект является реализацией класса, поэтому каждый объект диаграммы последовательности может быть соотнесён с классом. Для этого можно воспользоваться полем Class окна спецификации объекта. По умолчанию поле Class = Unspecified (не определён). После соотнесения класса с объектом название класса появится на диаграмме за именем объекта и двоеточием. При назначении объекту класса можно либо указать уже существующий класс модели, либо создать новый класс. К моменту генерации кода все объекты должны быть соотнесены с классами. Разорвать соотнесение объекта с классом можно следующим образом: щёлкнуть правой кнопкой мыши на объекте, в появившемся меню выбрать пункт Open Specification и в раскрывшемся классе выбрать пункт Unspecified. Если нужно создать для объекта новый класс, то нужно выполнить те же действия, но в списке классов выбрать пункт New (Создать).

Если вы хотите убедиться, что все объекты соотнесены с классами, то выберите в меню модели пункт Report > Show Unresolved Objects (Отчёт > Показать свободные объекты).

В среде RR для каждого объекта можно задать его устойчивость в окне спецификации. Поддерживаются следующие варианты: persistent (устойчивый) - сохраняется в базе данных или другим способом, обеспечивающим постоянное хранение; static (статичный) - сохраняется в памяти компьютера в течение всего времени работы программы; transient (временный) - сохраняется в течение очень короткого времени (например, пока не закончится выполнение процессов).

Расположив объекты на диаграмме, нужно показать сообщения между ними. Сообщение - это связь между объектами, в которой один из них (клиент) требует от другого (сервера) выполнения каких-либо действий. При генерации кода сообщения транслируются в вызовы функций.

Для добавления сообщения между объектами нужно с помощью левой кнопки мыши нажать кнопку с изображением сообщения на специальной панели инструментов, отпустить левую кнопку мыши, щёлкнуть левой кнопкой мыши на изображении линии жизни 1_го объекта на диаграмме и отпустить её на изображении линии жизни 2_го объекта. При этом изображение линии жизни у этой пары объектов изменится на изображение фокуса управления.

Для спецификации свойств добавленного сообщения предназначено окно, которое можно открыть двойным щелчком на изображении сообщения на диаграмме последовательности. Имя сообщения можно выбрать на вкладке General из выпадающего списка операций соответствующего класса-приёмника. Имя сообщения можно выбрать также из контекстного меню сообщения, в котором перечислены все операции класса-приёмника данного сообщения. В контекстном меню можно задать новую операцию, в этом случае следует выбрать строку New operation. При этом откроется окно спецификации свойств новой операции класса-приёмника.

При добавлении сообщений на диаграмму последовательности они получают по умолчанию свой номер в общей последовательности сообщений. Нумерация сообщений на диаграмме последовательности может быть отключена. При необходимости показать номера сообщений следует выполнить операцию меню Tools > Options (Инструменты > Параметры), открыть вкладку Diagram (Диаграмма) и выставить отметку выбора строки Sequence numbering (Нумерация сообщений на диаграмме последовательности) в группе свойств Display.

Для детальной спецификации свойств сообщений можно использовать группы свойств Synchronization (Синхронизация) и Frequency (Частота) на вкладке Detail окна спецификации сообщения. При изменении способа синхронизации передаваемого сообщения изменяется графическое изображение стрелки этого сообщения. Группа свойств Synchronization определяет порядок обмена сообщениями, который может быть выбран из следующих вариантов: Simple - простая посылка сообщения; Synchronous - операция происходит только в том случае, когда клиент посылает сообщение, а сервер может принять сообщение клиента; Balking - операция происходит только в том случае, когда сервер готов немедленно принять сообщение, если сервер не готов к приёму, клиент не выдаёт сообщение; Timeout - клиент отказывается от выдачи сообщения, если сервер в течение определённого времени не может его принять; Procedure Call - клиент вызывает процедуру сервера и полностью передает ему управление; Return - определяет, что происходит возврат из процедуры; Asynchronous - клиент выдаёт сообщение, и, не ожидая ответа сервера, продолжает выполнение. Группа свойств Frequency определяет частоту обмена сообщениями: Periodic - сообщения поступают от клиента с заданной периодичностью; Aperiodic - сообщения поступают от клиента нерегулярно.

Для удаления элемента с диаграммы выделите его и в меню модели выберите пункт Edit > Delete from model (Правка > Удалить из модели). При необходимости удаления всей диаграммы последовательности нужно щелкнуть правой кнопкой мыши на ней в браузере и в открывшемся меню выбрать пункт Delete.

Типовой пример

Для модели банкомата фрагмент вида диаграммы последовательности для типичного хода событий прецедента `Снятие наличных по кредитной карточке', приведён на рис.4.1. При построении диаграммы последовательности `Снятие наличных по кредитной карточке' добавлены следующие объекты и сообщения.

1. Объекты классов: `Клиент банкомата', `Устройство чтения карточки', `Контроллер банкомата', `Транзакция банкомата', `Клавиатура банкомата', `Экран банкомата', `Принтер банкомата', `Устройство выдачи наличных' и `IКонтроллер Банка'.

2. Сообщения:

1) `прочитать идентификатор карточки()' - от линии жизни объекта класса `Клиент банкомата' к линии жизни объекта класса `Устройство чтения карточки';

2) `проверить идентификатор карточки(integer)' - от `Контроллер банкомата' к `IКонтроллер банка';

3) `ввести ПИН-код()' - от `Клиент банкомата' к `Клавиатура банкомата';

4) `прочитать ПИН-код()' - от `Контроллер банкомата' к `Устройство чтения карточки';

5) `создать новую транзакцию()' - от `Контроллер банкомата' к изображению `Транзакция банкомата'. Изображение 2_го объекта перемещено вниз на уровень этого сообщения, что означает создание объекта в более поздний момент времени, чем начало функционирования системы.

6) `проверить правильность ПИН-кода()' - от `Контроллер банкомата' к `Транзакция банкомата';

7) `показать меню опций()' - от `Контроллер банкомата' к `Экран банкомата';

8) `ввести тип транзакции()' - от `Клиент банкомата' к `Клавиатура банкомата';

9) `показать меню снятия суммы()' - от`Контроллер банкомата' к `Экран банкомата';

10) `ввести сумму снятия наличных()' - от `Клиент банкомата' к `Клавиатура банкомата';

11) последовательно 3 сообщения: `открыть счёт клиента(integer)', `проверить баланс клиента(integer, currency)' и `уменьшить счёт клиента(integer, currency)' - от `Контроллер банкомата' к `IКонтроллер банка';

12) `распечатать чек()' - от `Контроллер банкомата' к `Принтер банкомата';

13) `вернуть кредитную карточку()' - от `Контроллер банкомата' к `Устройство чтения карточки';

14) `выдать наличные()' - от `Контроллер банкомата' к `Устройство выдачи наличных';

15) `завершить транзакцию()' - от `Контроллер банкомата' к `Транзакция банкомата'.



Рис.4.1. Фрагмент окончательного вида диаграммы последовательности для типичного хода событий прецедента `Снятие наличных по кредитной карточке'

После добавления сообщения `завершить транзакцию()' поместить на линию жизни объекта класса `Транзакция банкомата' символ уничтожения этого объекта.

Диаграмма кооперации

Особенность работы в среде RR заключается в том, что диаграмма кооперации может быть автоматически создана на основе диаграммы последовательности и наоборот. Для этого, находясь в диаграмме необходимо нажать клавишу <F5> или использовать меню Browse > Create Collaboration/Sequence diagram (Браузер > Создать диаграмму кооперации/последовательности). С помощью клавиши <F5> также осуществляется переключение между диаграммами в модели.

Диаграммы кооперации обычно создаются в браузере и размещаются под прецедентом или пакетом. Для создания новой диаграммы кооперации щёлкните правой кнопкой мыши на прецеденте в браузере, в открывшемся меню выберите пункт New > Collaboration Diagram (Создать > Диаграмма кооперации), после определения имени диаграммы дважды щёлкните мышью на ней в браузере.

При этом появляется новое окно с чистым рабочим листом диаграммы и специальная панель инструментов, содержащая кнопки с изображением графических элементов для разработки диаграммы кооперации (табл.4.2).

Таблица 4.2

Значок	Подсказка	Назначение кнопки
	Selection Tool	Переключает в режим выделения элементов на диаграмме
	Text Box	Добавляет на диаграмму текстовую область
	Note	Добавляет на диаграмму примечание
	Anchor Note to Item	Добавляет связь примечания с элементом диаграммы
	Object	Добавляет на диаграмму объект
	Class Instance	Добавляет экземпляр класса (абстрактные реализации класса)
	Object Link	Добавляет на диаграмму связь
	Link To Self	Добавляет на диаграмму рефлексивную связь
	Link Message	Добавляет на связь диаграммы прямое сообщение
	Reverse Link Message	Добавляет на связь диаграммы обратное сообщение
	Data Token	Добавляет на связь элемент прямого потока данных
	Reverse Data Token	Добавляет на связь элемент обратного потока данных

Добавление объекта на диаграмму кооперации и редактирование его свойств выполняется так же, как и для диаграммы последовательности. Перед тем как поместить сообщение на диаграмму кооперации, необходимо установить путь коммуникации между объектами. Этот путь называется связью (link) и создаётся с помощью кнопки Object Link (Связь объекта) панели инструментов. После создания связи можно поместить сообщение между объектами.

Для добавления связи между объектами нужно с помощью левой кнопки мыши нажать кнопку с изображением связи на специальной панели инструментов, отпустить левую кнопку мыши, щёлкнуть левой кнопкой мыши на изображении 1_го объекта на диаграмме и отпустить её на изображении 2_го объекта. Можно задать имя связи с помощью окна спецификации свойств данной связи.

Кроме имени связи можно также задать: имя ассоциации, видимость связанных объектов и наличие общих ролей. Более важной является вкладка Messages (сообщения) для спецификации сообщений между связанными объектами. Добавить сообщения можно несколькими способами. Стандартный способ заключается в использовании кнопки со значком сообщения на специальной панели инструментов. Более удобным представляется способ добавления сообщений с помощью окна свойств связей. Для этого двойным щелчком на линии связи вызывается окно её свойств и раскрывается вкладка Messages (сообщения). После этого следует выполнить операцию контекстного меню Insert To (Вставить в направлении), в результате чего появляется вложенный список с предложением выбрать одну из операций целевого класса для спецификации имени сообщения.

Спецификация сообщений диаграммы кооперации выполняется тем же способом, что и для диаграммы последовательности.

Типовой пример

Для модели банкомата окончательный вид диаграммы кооперации для типичного хода событий прецедента `Снятие наличных по кредитной карточке' приведён на рис.4.2.

Прежде чем приступить к генерации кода, требуется соотнести сообщения диаграмм взаимодействия с операциями классов. Для этого необходимо:

1. Проверить соотнесение объекта, получающего сообщения, с классом.

2. Щёлкнуть правой кнопкой мыши на сообщении диаграммы.

3. Выбрать операцию из появившегося списка.

Для уничтожения соотнесения сообщения с операцией дважды щёлкните на сообщение диаграммы, из поля Name удалите имя операции и введите новое имя сообщения.

Если нужно создать новую операцию для сообщения:

1. Проверить соотнесение объекта, получающего сообщения, с классом.

2. Щёлкнуть правой кнопкой мыши на сообщении диаграммы и выбрать пункт New operation (Новая операция).

3. Ввести имя и детали новой операции, нажать копку OK.

4. Щёлкнуть на сообщении правой кнопкой мыши, в появившемся списке выбрать новую операцию.

Рис.4.2. Окончательный вариант диаграммы кооперации для типичного хода событий прецедента `Снятие наличных по кредитной карточке'

Если вы хотите убедиться, что каждое сообщение соотнесено с операцией, то выберите в меню модели пункт Report > Show Unresolved Messages (Отчёт > Показать свободные сообщения).

4.3. Порядок выполнения

1. Изучить назначение элементов интерфейса RR для построения диаграммы последовательности. Рассмотреть типовой пример построения диаграммы.

2. Продолжить моделирование системы в соответствии с индивидуальным заданием в виде построения диаграммы последовательности:

2.1. Активизировать окно диаграммы последовательности, добавить на диаграмму актёра и объекты, добавить сообщения.

2.2. Провести спецификацию объектов и сообщений диаграммы.

2.3. Выполнить соотнесение объектов с классами и сообщений с операциями.

3. Изучить назначение элементов интерфейса RR для построения диаграммы кооперации. Рассмотреть типовой пример построения диаграммы.

4. Продолжить моделирование системы в соответствии с индивидуальным заданием в виде построения диаграммы кооперации:

4.1. Активизировать окно диаграммы кооперации, добавить на диаграмму актёра и объекты, добавить сообщения.

4.2. Провести спецификацию объектов и сообщений диаграммы.

4.3. Выполнить соотнесение объектов с классами и сообщений с операциями.

5. Оформить отчёт по результатам выполнения лабораторной работы.

4.4. Содержание отчёта

Результаты выполнения лабораторной работы необходимо представить в виде отчёта, который должен содержать следующие разделы:

1. Постановка задачи.

2. Краткое описание составляющих каждой из диаграмм взаимодействия.

3. Окончательный вид каждой из диаграмм проектируемой системы.

4.5. Варианты заданий

Вариант индивидуального задания соответствует варианту, полученному при выполнении лабораторной работы №2.

4.6. Контрольные вопросы

1. Для чего предназначена диаграмма последовательности?

2. В чём отличия диаграмм кооперации от диаграмм последовательностей?

3. Какие виды сообщений позволяет отразить диаграмма взаимодействия?

4. Какой порядок обмена сообщениями может быть задан?

5. Как изменить порядок следования сообщений на диаграмме взаимодействия?

6. Как добавляется объект / сообщение на диаграмму взаимодействия?

7. Как и с какой целью выполняется соотнесение объектов с классами?

8. В чём назначение сообщений на диаграмме последовательности?

9. Как удаляется элемент с диаграммы и удаляется диаграмма целиком?

5. Диаграммы переходов состояний

5.1. Цель работы

Целью данной работы является использование диаграмм переходов состояний (диаграммы состояний и диаграммы деятельности) при разработке программной системы в среде RR.

5.2. Общие сведения

Диаграмма переходов состояний (state machine diagram) описывает изменение состояний системы или её компонентов. Она может относиться к отдельному классу, операции класса, прецеденту, пакету или представлению.

Существует два типа диаграмм переходов состояний - диаграммы состояний (statechart diagram) и диаграммы деятельности (activity diagram). Главное отличие между диаграммой состояний и диаграммой деятельности в том, что в первом случае основное - состояние, а во втором - действия. Диаграмма деятельности больше подходит для моделирования последовательности действий, a диаграмма состояний - для моделирования дискретных состояний объекта.

Диаграмма состояний

На диаграмме состояний отображают жизненный цикл одного объекта, начиная с момента его создания и заканчивая разрушением. Диаграммы состояний обычно не требуется создавать для каждого класса. На основе диаграмм состояний не генерируется никакого кода.

Для создания диаграммы состояний щёлкните правой кнопкой мыши в браузере на классе (прецеденте, пакете) и в открывшемся меню выберите пункт Open Statechart Diagram (Открыть диаграмму состояний) или выполните операцию меню Browse > State Machine Diagram (Обзор > Диаграмма переходов состояний).

При этом появляется новое окно с чистым рабочим листом диаграммы и специальная панель инструментов, содержащая кнопки с изображением графических элементов для разработки диаграммы состояний (табл.5.1).

Таблица 5.1

Значок	Подсказка	Назначение кнопки
	Selection Tool	Переключает в режим выделения элементов
	Text Box	Добавляет на диаграмму текстовую область
	Note	Добавляет на диаграмму примечание
	Anchor Note to Item	Добавляет связь примечания с элементом диаграммы
	State	Добавляет на диаграмму состояние
	Start State	Добавляет на диаграмму начальное состояние
	End State	Добавляет на диаграмму конечное состояние
	State Transition	Добавляет на диаграмму переход
	Transition to Self	Добавляет на диаграмму рефлексивный переход
	Horizontal Synchronization	Добавляет горизонтальный символ синхронизации
	Vertical Synchronization	Добавляет вертикальный символ синхронизации
	Decision	Добавляет на диаграмму символ принятия решения

Все диаграммы состояний начинаются со значка Start State и должны заканчиваться значком End State. Значок Start State может быть только один, а значков End State - несколько. Для добавления состояния на диаграмму состояний можно воспользоваться специальной панелью инструментов, либо выбрать в меню пункт Tools > Create > State (Инструменты > Создать > Состояние) и щёлкнуть мышью на диаграмме в том месте, куда нужно поместить состояние.

Для добавленного состояния можно открыть окно его свойств двойным щелчком левой кнопкой мыши на изображении этого элемента на диаграмме.

При необходимости в окне спецификации свойств выбранного состояния можно задать вложенное историческое состояние. Для этого следует выставить отметку у свойства State/activity history и нажать кнопку Apply. Чтобы обычное историческое состояние превратить в состояние глубокой истории, следует выставить отметку у свойства Sub state/activity history, и нажать кнопку Apply.

Чтобы обычное состояние превратить в композитное, следует при добавлении нового состояния поместить его внутри границы того состояния, которое необходимо сделать композитным. В результате внутри исходного состояния появится новое вложенное состояние, которое при перемещении композита в области диаграммы состояний всегда будет находиться внутри своего композита.

Дополнительно можно определить следующие свойства состояний: стереотип состояния, внутренние действия на входе и выходе, внутренняя деятельность. Эти свойства доступны для редактирования на вкладке General и Actions (Действия). На вкладке Transitions (Переходы) можно определять и редактировать переходы, которые входят и выходят из состояния. Вкладка Swimlanes (Дорожки) служит для спецификации дорожек, которые определяются для диаграммы деятельности.

Для добавления перехода между двумя состояниями нужно с помощью левой кнопки мыши нажать кнопку с изображением перехода на специальной панели инструментов, отпустить левую кнопку мыши, щёлкнуть левой кнопкой мыши на изображении исходного состояния на диаграмме и отпустить её на изображении целевого состояния.

После добавления перехода можно открыть окно его свойств и специфицировать свойства (события, аргументы, сторожевое условие, действия и посылаемые события) на вкладках. Следующие поля вкладки Detail являются наиболее важными: поле Guard Condition служит для задания сторожевого условия, которое определяет правило срабатывания соответствующего перехода; поле Action служит для указания действия, которое происходит при срабатывании перехода до того, как система попадёт в целевое состояние.

При необходимости можно определить сообщение о событии, происходящем при срабатывании перехода, а также визуализировать вложенность состояний и подключить историю отдельных состояний.

Для добавления события на диаграмму, дважды щёлкнув мышью на переходе, откройте окно его спецификации, перейдите на вкладку General и введите событие в поле Event (Событие), аргументы - в поле Arguments (аргументы).

Отправить событие можно так: перейдите на вкладку Detail и введите событие в поле Send Event (отправляемое событие), аргументы - в поле Send Arguments (отправляемые аргументы) и укажите цель в поле Send Target (цель события).

Типовой пример

Для модели банкомата рассмотрим построение диаграммы состояний (рис.5.1), которое заключается в добавлении следующих состояний и переходов.

1. Начальное и конечное состояния, состояния: `Ожидание карточки', `Ожидание ввода ПИН-кода', `Проверка ПИН-кода', `Ожидание выбора клиента', `Обработка запроса на снятие наличных', `Обработка запроса на получение справки', `Выдача наличных', `Печать', `Возврат карточки', `Завершение транзакции'.

2. Переходы:

1) переход - от начального состояния к состоянию `Ожидание карточки';

2) `карточка вставлена' - от `Ожидание карточки' к `Ожидание ввода ПИН-кода';

3) `ПИН-код введён' - от `Ожидание ввода ПИН-кода' к `Проверка ПИН-кода';

4) `отмена транзакции' - от `Ожидание ввода ПИН-кода' к `Возврат карточки';

5) переход со сторожевым условием: [ПИН-код верный] - от `Проверка ПИН-кода' к `Ожидание выбора клиента';

6) переход со сторожевым условием: [ПИН-код неверный] - от `Проверка ПИН-кода' к `Ожидание ввода ПИН-кода';

7) `три неудачи' с действием на переходе `конфискация карточки' от `Проверка ПИН-кода' к `Завершение транзакции'. Для задания действия на переходе ввести текст `конфискация карточки' в поле Action на вкладке Detail окна спецификации свойств перехода;

8) `выбор суммы' со сторожевым условием: [сумма введена] - от `Ожидание выбора клиента' к `Обработка запроса на снятие наличных';

9) `выбор справки' от `Ожидание выбора клиента' к `Обработка запроса на получение справки';

10) `отмена транзакции' от `Ожидание выбора клиента' к `Возврат карточки';

11) переход со сторожевым условием: [кредит не превышен] - от `Обработка запроса на снятие наличных' к `Выдача наличных';

12) переход со сторожевым условием: [кредит превышен] с действием на переходе `сообщение' - от `Обработка запроса на снятие наличных' к `Возврат карточки';

13) `наличные выданы' со сторожевым условием: [выбрана печать чека] - от `Выдача наличных' к `Печать';

14) переход `наличные выданы' со сторожевым условием: [печать чека не выбрана] - от `Выдача наличных' к `Возврат карточки';

15) `справка сформирована' от `Обработка запроса на получение справки' к `Печать';

16) `печать закончена' от `Печать' к `Возврат карточки';

17) `карточка возвращена' от `Возврат карточки' к `Завершение транзакции';

18) `транзакция завершена' от `Завершение транзакции' к `Ожидание карточки';

19) переход - от состояния `Ожидание карточки' к конечному состоянию.

Рис.5.1. Диаграмма состояний для моделирования поведения банкомата

В этой модели диаграмма состояний является единственной и описывает поведение системы управления банкоматом в целом. Главное достоинство этой диаграммы состояний - возможность моделировать условный характер реализации всех прецедентов в форме изменения отдельных состояний системы.

Диаграмма деятельности

Начать построение диаграммы деятельности для выбранного элемента модели или системы в целом можно одним из следующих способов:

1. Выделить логическое представление (Logical View) или представление прецедентов (Use Case View) в браузере и выполнить операцию контекстного меню New > Activity Diagram (Новая > Диаграмма деятельности).

2. Раскрыть логическое представление в браузере и выделить класс (операцию класса, пакет) или раскрыть представление прецедента и выбрать прецедент, после чего выполнить операцию контекстного меню New > Activity Diagram (Новая > Диаграмма деятельности).

3. Выполнить операцию меню Browse > State Machine Diagram (Обзор > Диаграмма переходов состояний) и выбрать представление и тип диаграммы.

При этом появляется новое окно с чистым рабочим листом диаграммы и специальная панель инструментов, содержащая кнопки с изображением графических элементов для разработки диаграммы деятельности (табл.5.2).

Таблица 5.2

Значок	Подсказка	Назначение кнопки
	Selection Tool	Переключает в режим выделения элементов на диаграмме
	Text Box	Добавляет на диаграмму текстовую область
	Note	Добавляет на диаграмму примечание
	Anchor Note to Item	Добавляет связь примечания с элементом диаграммы
	State	Добавляет на диаграмму состояние
	Activity	Добавляет на диаграмму деятельность
	Start State	Добавляет на диаграмму начальное состояние
	End State	Добавляет на диаграмму конечное состояние
	State Transition	Добавляет на диаграмму переход
	Transition to Self	Добавляет на диаграмму рефлексивный переход
	Horizontal Synchronization	Добавляет горизонтальный символ синхронизации
	Vertical Synchronization	Добавляет вертикальный символ синхронизации
	Decision	Добавляет на диаграмму символ принятия решения
	Swimlane	Добавляет на диаграмму дорожку
	Object	Добавляет на диаграмму объект
	Object Flow	Добавляет на диаграмму стрелку потока объектов
	Business Activity	Добавляет на диаграмму бизнес-деятельность
	Business Transaction	Добавляет на диаграмму бизнес-транзакцию

Для добавления деятельности на диаграмму нужно с помощью левой кнопки мыши нажать кнопку со значком деятельности на специальной панели инструментов. Добавить деятельность на диаграмму можно и с помощью операции меню Tools > Create > Activity или с помощью операции контекстного меню New > Activity, предварительно выделив диаграмму деятельности в браузере.

После добавления деятельности можно открыть окно спецификации её свойств и определить свойства деятельности на вкладках.

Для деятельности доступны два стереотипа: Business Activity (Бизнес-деятельность) и Business Transaction (Бизнес-транзакция). На вкладке Transitions окна спецификации свойств деятельности можно определять и редактировать переходы, которые входят и выходят из деятельности. Вкладка Swimlanes служит для спецификации дорожки, на которую помещается деятельность.

Хотя RR позволяет определить свойства деятельности, доступные на вкладке Actions, следует помнить, что внутренние действия являются свойствами общего понятия состояния, а внутренняя деятельность служит именем собственно деятельности, помещаемой на диаграмму деятельности. Поэтому для деятельности во избежание недоразумений лучше оставить эту вкладку пустой.

Добавление перехода полностью аналогично диаграмме состояний.

При наличии в проекте законченной диаграммы состояний попытка добавить начальное состояние на диаграмму деятельности с помощью кнопки специальной панели инструментов окажется безуспешной. RR фиксирует наличие в модели начального состояния и не позволит добавить его на диаграммы переходов состояний. Решить эту проблему можно посредством перетаскивания с помощью мыши начального состояния из браузера на любую из требуемых диаграмм.

После добавления перехода становятся доступными для редактирования его свойства в специальном окне, которое можно открыть по двойному щелчку левой кнопкой мыши на изображении перехода.

При спецификации свойств переходов следует помнить, что все переходы на диаграмме деятельности являются нетриггерными, т.е. не имеют имён событий. Поэтому поле Event для всех переходов должно быть пустым. Но все переходы из символов ветвления (решения) должны иметь сторожевые условия, которые специфицируются на вкладке Detail окна спецификации свойств перехода.

Типовой пример

Для модели системы управления банкоматом диаграмма деятельности описывает последовательность действий клиента при пользовании банкоматом (рис.5.2). Для построения диаграммы необходимо добавить следующие деятельности, символы ветвления и переходы.

1. Деятельности: `Вставить карточку', `Ввести ПИН-код', `Выбрать тип транзакции', `Ввести сумму', `Получить справку о состоянии счёта', `Получить наличные', `Получить чек', `Получить карточку', начальное и конечное состояния.

2. Символы ветвления (решения) между деятельностями: `Ввести ПИН-код' и `Выбрать тип транзакции', `Выбрать тип транзакции' и `Ввести сумму', `Ввести сумму' и `Получить справку о состоянии счёта', `Получить наличные' и `Получить чек', `Получить чек' и `Получить карточку'. Последний символ решения используется в качестве символа соединения.

3. Переходы:

1) переход - от деятельности `Ввести ПИН-код' к символу решения;

2) переход со сторожевым условием [ПИН-код верный] - от символа решения к `Выбрать тип транзакции';

3) переход со сторожевым условием [ПИН-код неверный] - от символа решения к символу соединения;

4) переход - от `Выбрать тип транзакции' к символу решения;

Рис.5.2. Диаграмма деятельности для модели банкомата

5) переход со сторожевым условием [выбор снятия суммы] - от символа решения к `Ввести сумму';

6) переход со сторожевым условием [выбор получения справки] - от символа решения к `Получить справку о состоянии счёта';

7) переход - от `Ввести сумму' к символу решения;

8) переход со сторожевым условием [сумма не превышает кредит] - от символа решения к `Получить наличные';

9) переход со сторожевым условием [сумма превышает кредит] - от символа решения к символу соединения;

10) переход - от `Получить наличные' к символу решения;

11) переход со сторожевым условием [выбрана печать чека] - от символа решения к `Получить чек';

12) переход со сторожевым условием [печать чека не выбрана] - от символа решения к символу соединения;

13) переход - от `Получить чек' к символу соединения;

14) переход - от `Получить справку о состоянии счёта' к символу соединения;

15) переход - от символа соединения к `Получить карточку';

16) переход - от деятельности `Получить карточку' к конечному состоянию.

Диаграмма деятельности не является необходимой для генерации кода. Поэтому разработку диаграмм этого типа иногда опускают. В проектах реинжиниринга и документирования бизнес-процессов диаграмма деятельности является основным средством визуализации бизнес-процессов в контексте UML.

5.3. Порядок выполнения

1. Изучить назначение элементов интерфейса RR для построения диаграммы состояний. Рассмотреть типовой пример построения диаграммы.

2. Продолжить моделирование системы в соответствии с индивидуальным заданием в виде построения диаграммы состояний:

2.1. Активизировать окно диаграммы состояний, добавить требуемые состояния и переходы, в т.ч. переходы со сторожевым условием.

2.2. Выполнить спецификацию определённых состояний и переходов.

3. Изучить назначение элементов интерфейса RR для построения диаграммы деятельности. Рассмотреть типовой пример построения диаграммы.

4. Продолжить моделирование системы в соответствии с индивидуальным заданием в виде построения диаграммы деятельности:

4.1. Активизировать окно диаграммы деятельности, добавить деятельности и переходы, в т.ч. при необходимости добавить символы ветвления (решения), символы соединения, переходы со сторожевым условием.

4.2. Определить при необходимости стереотипы деятельностей, выполнить спецификацию определённых переходов.

5. Оформить отчёт по результатам выполнения лабораторной работы.

5.4. Содержание отчёта

Результаты выполнения лабораторной работы необходимо представить в виде отчёта, который должен содержать следующие разделы:

1. Постановка задачи.

2. Краткое описание составляющих каждой из диаграмм переходов состояний.

3. Окончательный вид каждой из диаграмм проектируемой системы.

5.5. Варианты заданий

Вариант индивидуального задания соответствует варианту, полученному при выполнении лабораторной работы №2.

5.6. Контрольные вопросы

1. Для чего предназначена диаграмма состояний?

2. В чём особенности построения диаграммы состояний в среде RR?

3. В чём отличие диаграммы состояний от диаграммы деятельности?

4. Используются ли диаграммы переходов состояний при генерации кода?

5. Как можно создать диаграмму переходов состояний?

6. Сколько начальных и конечных состояний может иметь диаграмма переходов состояний? Как они добавляются?

7. Как превратить обычное состояние в композитное?

8. Какие свойства состояний (переходов, деятельности) можно определить?

9. Что определяет сторожевое условие?

6. Диаграмма компонентов

6.1. Цель работы

Целью данной работы является использование диаграммы компонентов при разработке программной системы в среде RR.

6.2. Общие сведения

Диаграмма компонентов (component diagram) служит частью физического представления модели и относится к диаграммам реализации (implementation diagram). Она является необходимой для генерации кода. Она отображает компоненты системы и зависимости между ними: компоненты - исходный код, исполняемые компоненты, библиотеки кода; зависимости - порядок компиляции. В модели может быть создано несколько диаграмм для отражения пакетов, компонентов верхнего уровня и описания содержимого каждого пакета компонентов.

В RR есть возможность работы с программными библиотеками. Можно как разрабатывать библиотеки, так и пользоваться уже готовыми. Для этого необходимо указать, какие классы в каких компонентах будут находиться. При разработке проекта разделение классов по компонентам является серьёзной задачей. Чтобы обеспечить минимальные трудозатраты на разработку и сопровождение, тесно связанные между собой классы собираются в библиотеки DLL, OCX и т.п. Этим обычно занимаются системные аналитики, проектирующие структуру ПО.

Для разработки диаграмм компонентов в браузере предназначено представление компонентов (Component View), в котором уже есть диаграмма компонентов с пустым содержанием и именем Main (Главная). Активизация диаграммы компонентов может быть выполнена одним из следующих способов:

1. Раскрыть представление компонентов и дважды щёлкнуть на значке Main.

2. В браузере щёлкнуть правой кнопкой мыши на пакете и в открывшемся меню выбрать New > Component Diagram (Создать > Диаграмма компонентов).

3. Через меню Browse > Component Diagram (Браузер > Диаграмма компонентов), указав пакет и выбрав в окне диаграммы компонентов пункт New.

При этом появляется новое окно с чистым рабочим листом диаграммы и специальная панель инструментов, содержащая кнопки с изображением графических элементов для разработки диаграммы компонентов (табл.6.1).

Таблица 6.1

Значок	Подсказка	Назначение кнопки
	Selection Tool	Переключает в режим выделения элементов на диаграмме
	Text Box	Добавляет на диаграмму текстовую область
	Note	Добавляет на диаграмму примечание
	Anchor Note to Item	Добавляет связь примечания с элементом диаграммы
	Component	Добавляет на диаграмму компонент
	Package	Добавляет на диаграмму пакет
	Dependency	Добавляет на диаграмму отношение зависимости
	Subprogram Specification	Добавляет на диаграмму спецификацию подпрограммы
	Subprogram Body	Добавляет на диаграмму тело подпрограммы
	Main Program	Добавляет на диаграмму главную программу
	Package Specification	Добавляет на диаграмму спецификацию пакета
	Package Body	Добавляет на диаграмму тело пакета
	Task Specification	Добавляет на диаграмму спецификацию задачи
	Task Body	Добавляет на диаграмму тело задачи
	Generic Subprogram	Добавляет на диаграмму типовую подпрограмму
	Generic Package	Добавляет на диаграмму типовой пакет
	Database	Добавляет на диаграмму базу данных



Использование стереотипов увеличивает наглядность и позволяет архитектору уточнить характер реализации модели на выбранном ЯП (табл.6.2).

Таблица 6.2

Изображение	Название	Характеристика стереотипа компонента
	Subprogram Specification Спецификация подпрограммы	Содержит описание переменных и подпрограмм и не содержит определений классов.
	Subprogram Body Тело подпрограммы	Содержит реализацию подпрограмм, не относящихся к каким-либо классам, при этом не содержит определений классов или реализаций операций других классов.
	Main Program Главная программа	Реализует базовую логику работы приложения и содержит ссылки на другие компоненты модели.
	Package Specification Спецификация пакета	Содержит определение класса, его атрибутов и операций. В C++ спецификации пакета соответствует файл-заголовок.
	Package Body Тело пакета	Содержит код реализации операций класса. В C++ спецификации пакета соответствует файл-реализация.
	Task Specification Спецификация задачи	Может содержать определение класса, его атрибутов и операций, которые предполагается использовать в независимом потоке управления.
	Task Body Тело задачи	Может содержать реализацию операций класса, которые имеют независимый поток управления.
	Generic Subprogram Типовая подпрограмма	Содержит описание переменных и подпрограмм, которые могут быть использованы в нескольких приложениях. При этом типовая подпрограмма не содержит определений классов.
	Generic Package Типовой пакет	Содержит определение класса, его атрибутов и операций, которое может быть использовано в нескольких приложениях.
	Database База данных	Содержит определение классов, их атрибутов и, возможно, операций. При этом классы могут быть реализованы в форме одной или нескольких таблиц базы данных.



Для добавления компонента можно использовать специальную панель инструментов, главное меню Tools > Create > Component или контекстного меню представления компонентов New > Component. Для удаления компонента из диаграммы выделите его и нажмите клавишу Delete. Для удаления компонента из модели выделите его и в меню модели выберите Edit > Delete from Model.

Для каждого компонента можно определить свойства: стереотип, ЯП, декларации, реализуемые классы. Редактирование этих свойств для произвольного компонента осуществляется с помощью окна спецификации свойств. По умолчанию для всех добавляемых компонентов в качестве ЯП используется язык анализа.

Можно назначать ЯП для кодирования отдельных компонентов. Есть также возможность создавать дополнительные декларации для каждого компонента при генерации кода (вкладка Declarations спецификации компонента). Декларациями называют специфичные для ЯП операторы объявления переменных, классов и т.д.

Для генерации кода класса необходимо соотнести класс с компонентом. Это позволяет определить, в каком физическом файле следует сохранить код класса. С каждым компонентом можно соотнести несколько классов. В результате в логическом представлении после имени класса появится имя соответствующего компонента, заключённое в скобки.

Для соотнесения класса с компонентом нужно открыть окно спецификации компонента, перейти на вкладку Realizes (Реализации), щёлкнуть правой кнопкой мыши на классе и в открывшемся меню выбрать Assign (Назначить). На вкладке Realizes содержатся все классы, которые присутствуют в модели. Классы будут показаны только при выбранном свойстве Show all classes (Показать все классы).

Для добавления зависимости между двумя компонентами нужно с помощью левой кнопки мыши нажать кнопку с изображением зависимости на специальной панели инструментов. Для наглядности можно указать в форме примечаний те классы модели, которые предполагается реализовать в данных компонентах Отношение зависимости в среде RR не имеет окна спецификации свойств. Специфицировать свойства этого отношения (имя и стереотип) можно только с помощью текстовой области.

Для удаления диаграммы компонентов щёлкните правой кнопкой мыши на диаграмме в браузере и в открывшемся меню выберите Delete.

Типовой пример

Пример диаграммы компонентов для модели банкомата приведён на рис.6.1. При её построении добавлены следующие компоненты и зависимости.

Рис.6.1. Диаграммы компонентов модели управления банкомата

1. Компоненты:

1) компонент `MainATM.exe': стереотип - <<EXE>>;

2) компонент `MainBank': стереотип - `MainProgram';

3) компонент `Устройства банкомата': стереотип - `Task Specification';

4) компоненты `Устройство чтения карточки', `Клавиатура банкомата', `Принтер банкомата', `Экран банкомата', `Устройство выдачи наличных': стереотип - Task Body.

2. Отношения зависимости:

1) от компонента `MainATM.exe' к компоненту `MainBank';

2) от `MainATM.exe' к `Устройства банкомата';

3) от `Устройство чтения карточки' к `Устройства банкомата';

4) от `Клавиатура банкомата' к `Устройства банкомата';

5) от `Принтер банкомата' к `Устройства банкомата';

6) от `Экран банкомата' к `Устройства банкомата';

7) от `Устройство выдачи наличных' к `Устройства банкомата'.

6.3. Порядок выполнения

1. Изучить назначение элементов интерфейса RR для построения диаграммы компонентов. Рассмотреть типовой пример построения диаграммы.

2. Продолжить моделирование системы в соответствии с индивидуальным заданием в виде построения диаграммы компонентов:

2.1. Активизировать окно диаграммы компонентов, определить состав и добавить на диаграмму необходимые компоненты модели, установить стереотипы.

2.2. Добавить зависимости между компонентами.

2.3. Выполнить соотнесение компонентов с классами модели.

3. Оформить отчёт по результатам выполнения лабораторной работы.

6.4. Содержание отчёта

Результаты выполнения лабораторной работы необходимо представить в виде отчёта, который должен содержать следующие разделы:

1. Постановка задачи.

2. Краткое описание составляющих диаграммы компонентов.

3. Окончательный вид диаграммы компонентов проектируемой системы.

6.5. Варианты заданий

Вариант индивидуального задания соответствует варианту, полученному при выполнении лабораторной работы №2.

6.6. Контрольные вопросы

1. Для чего предназначена диаграмма компонентов?

2. В чём назначение диаграммы компонентов при генерации кода программы?

3. Какие стереотипы компонентов поддерживаются программой RR?

4. Что нужно выполнить при спецификации компонентов для генерации кода?

5. Как создаётся и где в браузере размещается диаграмма компонентов?

6. Для чего используются стереотипы компонентов?

7. Как добавляется / удаляется компонент при построении диаграммы?

8. Какие свойства определяются для компонентов?

9. Что изменится в логическом представлении браузера после соотнесения компонента с классом?

7. Диаграмма развёртывания

7.1. Цель работы

Целью данной работы является использование диаграммы развёртывания при разработке программной системы в среде RR.

7.2. Общие сведения

Диаграмма развёртывания (deployment diagram) является второй составной частью физического представления модели и предназначена для анализа аппаратной части системы. Она относится к диаграммам реализации.

С её помощью проектировщик или аналитик может произвести анализ необходимой аппаратной конфигурации, на которой будут работать отдельные процессы системы, и описать их взаимодействие между собой и другими аппаратными устройствами. Этот тип диаграмм также позволяет анализировать взаимодействие процессов, работающих на разных компьютерах сети. Диаграмма развёртывания отображает все узлы сети, связи между ними и процессы, выполняющиеся на каждом узле. Для каждой модели такая диаграмма может быть только одна.