Разработка диаграмм классов с помощью CASE-средства Rational Rose

      Use case diagram (диаграммы  прецедентов)

      Этот  вид диаграмм позволяет создать  список операций, которые выполняет  система. Часто этот вид диаграмм называют диаграммой функций, потому что на основе набора таких диаграмм создается список требований к системе и определяется множество выполняемых системой функций.

      Каждая  такая диаграмма или, как ее обычно называют, каждый Use case – это описание сценария поведения, которому следуют действующие лица (Actors). 

      Данный  тип диаграмм используется при описании бизнес процессов автоматизируемой предметной области, определении требований к будущей программной системе. Отражает объекты как системы, так  и предметной области и задачи, ими выполняемые.

      Deployment diagram (диаграммы  топологии)

      Этот  вид диаграмм предназначен для анализа  аппаратной части системы, то есть «железа», а не программ. В прямом переводе с английского Deployment означает «развертывание», но термин «топология» точнее отражает сущность этого типа диаграмм.

      Для каждой модели создается только одна такая диаграмма, отображающая процессоры (Processor), устройства (Device) и их соединения.   

      Обычно  этот тип диаграмм используется в  самом начале проектирования системы  для анализа аппаратных средств, на которых она будет эксплуатироваться.

      State Maсhine diagram (диаграммы  состояний)

      Каждый  объект системы, обладающий определенным поведением, может находится в  определенных состояниях, переходить из состояния в состояние, совершая определенные действия в процессе реализации сценария поведения объекта. Поведение большинства объектов реальных систем можно  представить с точки зрения теории конечных автоматов, то есть поведение объекта отражается в его состояниях, и данный тип диаграмм позволяет отразить это графически. Для этого используется два вида диаграмм: Statechart diagram (дмаграмма состояний) и Activity diagram (диаграмма активности)

      Statechart diagram (диаграмма  состояний) 
 
 
 
 

        
 
 
 
 
 

        
 
 
 
 

      Рисунок 2.1 - Statechart diagram¹³ 

      Диаграмма состояний (Statechart) предназначена для отображения состояний объектов системы, имеющих сложную модель поведения. Это одна из двух диаграмм State Machine, доступ к которой осуществляется из одного пункта меню. 

      Activity diagram (диаграммы  активности)

      Это дальнейшее развитие диаграммы состояний. Фактически данный тип диаграмм может  использоваться и для отражения  состояний моделируемого объекта, однако, основное назначение Activity diagram в том, чтобы отражать бизнес-процессы объекта. Этот тип диаграмм позволяет показать не только последовательность процессов, но и ветвление и даже синхронизацию процессов.

      Этот  тип диаграмм позволяет проектировать  алгоритмы поведения объектов любой  сложности, в том числе может  использоваться для составления  блок-схем.

      Interaction diagram (диаграммы взаимодействия)

        
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      Рисунок 2.2 - Interaction diagram¹⁴ 

      Этот  тип диаграмм включает в себя диаграммы Sequence diagram (диаграммы последовательностей  действий) и Collaboration diagram (диаграммы  сотрудничества). Эти диаграммы позволяют с разных точек зрения рассмотреть взаимодействие объектов в создаваемой системе.

      Sequence diagram (диаграммы  последовательностей действий)

      Взаимодействие  объектов в системе происходит посредством  приема и передачи сообщений объектами-клиентами и обработки этих сообщений объектами-серверами. При этом в разных ситуациях одни и те же объекты могут выступать и в качестве клиентов, и в качестве серверов.

      Данный  тип диаграмм позволяет отразить последовательность передачи сообщений  между объектами.

      Этот  тип диаграммы не акцентирует  внимание на конкретном взаимодействии, главный акцент уделяется последовательности приема/передачи сообщений. Для того чтобы окинуть взглядом все взаимосвязи  объектов, служит Collaboration diagram.

        Collaboration diagram (диаграммы сотрудничества) 

        
 
 
 
 
 
 
 
 

      Рисунок 2.3 - Collaboration diagram¹⁵ 

      Этот  тип диаграмм позволяет описать  взаимодействия объектов, абстрагируясь  от последовательности передачи сообщений. На этом типе диаграмм в компактном виде отражаются все принимаемые и передаваемые сообщения конкретного объекта и типы этих сообщений. 

      По  причине того, что диаграммы Sequence и Collaboration являются разными взглядами  на одни и те же процессы, Rational Rose позволяет  создавать из Sequence диаграммы диаграмму Collaboration и наоборот, а также производит автоматическую синхронизацию этих диаграмм.

      Class diagram (диаграммы  классов)

        Этот тип диаграмм позволяет  создавать логическое представление  системы, на основе которого  создается исходный код описанных  классов.

      Значки диаграммы позволяют отображать сложную иерархию систем, взаимосвязи классов (Classes) и интерфейсов (Interfaces). Данный тип диаграмм противоположен по содержанию диаграмме Collaboration, на котором отображаются объекты системы. Rational Rose позволяет создавать классы при помощи данного типа диаграмм в различных нотациях. В нотации, предложенной Г. Бучем, которая так и называется Booch, классы изображаются в виде чего-то нечеткого, похожего на облако. Таким образом

        
 
 
 
 

      Рисунок 2.4 - Значки диаграмм¹⁶ 

      И конечно же, Rational Rose позволяет создавать  диаграмму классов в унифицированной  нотации

            
 
 
 
 
 
 

      Рисунок 2.5 - Component diagram 

      Component diagram (диаграммы  компонентов)

      Этот  тип диаграмм предназначен для распределения  классов и объектов по компонентам при физическом проектировании системы. Часто данный тип диаграмм называют диаграммами модулей.

      При проектировании больших систем может  оказаться, что система должна быть разложена на несколько сотен  или даже тысяч компонентов, и  этот тип диаграмм позволяет не потеряться в обилии модулей и их связей. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      Глава III Структура и функции 

      В основе работы Rational Rose лежит построение различного рода диаграмм и спецификаций, определяющих логическую и физическую структуры модели, ее статические и динамические аспекты. В их число входят диаграммы классов, состояний, сценариев, модулей, процессов.

      В составе Rational Rose можно выделить 6 основных структурных компонент: репозиторий, графический интерфейс пользователя, средства просмотра проекта (browser), средства контроля проекта, средства сбора статистики и генератор документов. К ним добавляются генератор кодов (индивидуальный для каждого языка) и анализатор для С++, обеспечивающий реинжиниринг - восстановление модели проекта по исходным текстам программ.

      Репозиторий представляет собой объектно-ориентированную базу данных.

      Средства  просмотра обеспечивают «навигацию» по проекту, в том числе, перемещение по иерархиям классов и подсистем, переключение от одного вида диаграмм к другому и т. д. Средства контроля и сбора статистики дают возможность находить и устранять ошибки по мере развития проекта, а не после завершения его описания. Генератор отчетов формирует тексты выходных документов на основе содержащейся в репозитории информации.

      Средства автоматической генерации кодов программ на языке С++, используя информацию, содержащуюся в логической и физической моделях проекта, формируют файлы заголовков и файлы описаний классов и объектов. Создаваемый таким образом скелет программы может быть уточнен путем прямого программирования на языке С++. Анализатор кодов С++ реализован в виде отдельного программного модуля. Его назначение состоит в том, чтобы создавать модули проектов в форме Rational Rose на основе информации, содержащейся в определяемых пользователем исходных текстах на С++. В процессе работы анализатор осуществляет контроль правильности исходных текстов и диагностику ошибок. Модель, полученная в результате его работы, может целиком или фрагментарно использоваться в различных проектах.

      Анализатор обладает широкими возможностями настройки по входу и выходу.

      Например, можно определить типы исходных файлов, базовый компилятор, задать, какая  информация должна быть включена в  формируемую модель и какие элементы выходной модели следует выводить на экран. Таким образом, Rational Rose/С++ обеспечивает возможность повторного использования программных компонент.

      В результате разработки проекта с  помощью CASE-средства Rational Rose формируются  следующие документы: диаграммы  классов; диаграммы состояний; диаграммы сценариев; диаграммы модулей; диаграммы процессов; спецификации классов, объектов, атрибутов и операций заготовки текстов программ; модель разрабатываемой программной системы.

      Последний из перечисленных документов является текстовым файлом, содержащим всю необходимую информацию о проекте (в том числе необходимую для получения всех диаграмм и спецификаций).

      Тексты  программ являются заготовками для  последующей работы программистов. Они формируются в рабочем  каталоге в виде файлов типов .h (заголовки, содержащие описания классов) и .cpp (заготовки программ для методов). Система включает в программные файлы собственные комментарии, которые начинаются с последовательности символов //##. Состав информации, включаемой в программные файлы, определяется либо по умолчанию, либо по усмотрению пользователя. В дальнейшем эти исходные тексты развиваются программистами в полноценные программы.

      Взаимодействие  с другими средствами и организация  групповой работы

      Rational Rose интегрируется со средством  PVCS для организации групповой работы и управления проектом и со средством SoDA - для документирования проектов. Интеграция Rational Rose и SoDA обеспечивается средствами SoDA.

      Для организации групповой работы в Rational Rose возможно разбиение модели на управляемые подмодели. Каждая из них независимо сохраняется на диске или загружается в модель. В качестве подмодели может выступать категория классов или подсистема. Для управляемой подмодели предусмотрены операции: загрузка подмодели в память; выгрузка подмодели из памяти; сохранение подмодели на диске в виде отдельного файла; установка защиты от модификации; замена подмодели в памяти на новую.

      Наиболее  эффективно групповая работа организуется при интеграции Rational Rose со специальными средствами управления конфигурацией и контроля версий (PVCS). В этом случае защита от модификации устанавливается на все управляемые подмодели, кроме тех, которые выделены конкретному разработчику. В этом случае признак защиты от записи устанавливается для файлов, которые содержат подмодели, поэтому при считывании «чужих» подмоделей защита их от модификации сохраняется и случайные воздействия окажутся невозможными. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      Заключение 

     В результате проделанной работы был  разработан встраиваемый модуль для  преобразования диаграмм деятельностей в диаграммы use-case в среде Rational Rose. Он представляет собой Windows-приложение, которое функционирует совместно с Rational Rose, используя предоставляемые этой средой ресурсы с помощью COM-интерфейса.