Fondamenti di Informatica II 21. Standard UML

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1 Premessa In questa lezione sono descritte importanti dello standard UML alcune caratteristiche piu Fondamenti di Informatica II 21. Standard UML Lo standard UML verrà trattato in maniera piu approfondita in altre materie di indirizzo ( Sistemi informativi e Ingegneria del software ) Per chi vuole approfondire la tematica puo riferirsi al testo: Leszek A. Maciaszek - Sviluppo di sistemi informativi con UML Addison Wesley N.B.: alcune slide sono state preparate prendendo spunto da quelle Corso di Laurea in Ingegneria Informatica realizzate dalla prof.ssa Mongiello A.A Semestre Corso (A-M) Prof. Giovanni Pascoschi 2 2 Introduzione al linguaggio UML Storia dell UML Unified Modeling Language UML Linguaggio unificato per la modellazione È un linguaggio visuale di modellazione di sistemi di uso generico Tipicamente associato alla modellazione dei sistemi software Object Oriented Ha un campo d impiego molto più ampio, grazie ai meccanismi di ereditarietà di cui è provvisto Prima del 1994: Molta confusione nel mondo dei metodi OO Esistevano diversi linguaggi di modellazione visuale e metodologie Linguaggi di modellazione visuale 1. Booch: Object Oriented Analysis and Design OOAD 2. Rumbaugh: Object Modeling Technique OMT Metodologie 1. Jacobson: Object Oriented software Engineering OOSE Nel 1994: 1. Primo tentativo di unificazione Metodo Fusion di Coleman Non coinvolse gli autori dei tre metodi costituenti (Booch, Rumbaugh, Jacobson) 2. Rumbaugh e Booch si unirono alla Rational Rose Corporation per lavorare sull UML

2 Storia dell UML Tipologie di modelli 5 Nel 1996: Object Management Group: questo gruppo di lavoro sugli oggetti OMG produsse una RFP (Request for Proposal) per un linguaggio di modellazione visuale OO Nel 1997: L OMG approvò l UML nasce il primo standard non proprietario dell industria per un linguaggio di modellazione visuale Successivamente Versione 1.4 Attualmente Versione 2.2 (sito di riferimento Ogni diagramma enfatizza una vista particolare del sistema Diversi diagrammi rappresentanti diverse viste devono essere sviluppati e integrati Modello dello stato Vista statica del sistema Modella i requisiti informativi esempio delle classi Modello del comportamento Vista operativa del sistema Modella i requisiti funzionali esempi dei casi d uso di sequenza di collaborazione di attività Modello del cambiamento di stato Vista dinamica del sistema Modella l evoluzione nel tempo degli oggetti Mostra le transizioni fra gli stati degli oggetti esempio statechart 6 Diagrammi UML Diagrammi UML Strutturali Delle classi Degli oggetti di sequenza Use Cases delle Classi Comportamentali Casi d uso (use case) Attività (activity diagram) Sequenza Collaborazione Transizione di stato (state/transition diagram) Architetturali Componenti di Collaborazione StateChart Modelli delle Attività di Deployment degli Oggetti dei componenti

3 Cenni sul ciclo di vita dello sviluppo del software 1. Definizione dei requisiti Ogni progetto software attraversa diversi fasi (definito come ciclo di vita dello sviluppo del software). Le fasi principali si possono schematizzare in : 1. Definizione dei requisiti 2. Analisi 3. Progettazione 4. Implementazione E la prima fase dello sviluppo di ogni progetto software Obiettivo principale : determinazione dei requisiti funzionali e non, che i principali attori del progetto (stakeholder) si aspettano di ritrovare nel sistema implementato Raccolta dei requisiti attraverso differenti metodologie (interviste, questionari, expertise, ecc.) Realizzazione di un documento Specifica dei requisiti da far approvare dal cliente 5. Testing 6. Esercizio Casi d uso (Use Cases) Casi d uso (Use Cases) Cosa sono? il comportamento del sistema da realizzare è catturato negli Use Cases gli Use cases descrivono la relazione tra il sistema e il suo ambiente circostante con cui interagisce. un attore rappresenta qualsiasi cosa che interagisce con il sistema uno Use Case è una sequenza di azioni che il sistema eseguirà e che porterà un risultato osservabile a un particolare attore gli Use Cases definiscono gli scenari d uso del sistema Gli Use Cases offrono una descrizione dei modi in cui il sistema sarà utilizzato I requisiti testuali nella Specifica dei Requisiti devono trasformarsi in casi d uso (Use Cases) Per la descrizione dei casi d uso occorre individuare: attori principali & secondari Spedisce o riceve messaggi dal sistema, o scambia informazioni con esso Esegue i casi d uso (funzionalita percepita da un attore, e sempre attivato da un attore) Corrisponde ad una classe, non ad un oggetto ruoli testo informale che descrive il ruolo di un attore nel corso dell interazione con il sistema associazioni stabilisce una comunicazione tra attore e Use Case specifica dello Use Case documento che descrive sommariamente il caso d uso

4 Casi d uso (vantaggi) dei casi d uso servono per far comunicare gli utilizzatori finali (end users) e gli esperti del dominio assicurano un intendimento comune (condivisione) dei requisiti identificano chi interagisce con il sistema e cosa il sistema dovrebbe fare a fronte di questa interazione servono a verificare se tutti i requisiti sono stati catturati servono a comunicare i requisiti al gruppo di sviluppo software (development team) Descrive le funzionalità fondamentali che il sistema deve realizzare in termini di scenari di utilizzo del sistema Descrive gli scenari percepiti in modi diversi dai diversi attori Contiene la rappresentazione degli attori e dei casi d uso usando delle frecce per associare gli attori ai casi d uso con cui interagiscono Use Cases : Rappresentazione grafica in UML Relazioni tra i casi d uso Attore Caso d uso Associazione: la relazione di associazione stabilisce una comunicazione tra un attore e un caso d uso Associazione iscrizione Inclusione: un caso d uso include esplicitamente il comportamento di un altro in un punto specifico dell azione si inserisce <<include>> Il meccanismo serve per eliminare comportamenti ripetuti all interno di più casi d uso studente Estensione: un caso d uso include implicitamente il comportamento di un altro in uno o più punti detti di estensione si inserisce <<extend>> Il meccanismo è utilizzato per fattorizzare comportamenti opzionali o che si verificano in determinate circostanze Generalizzazione: analoga alla generalizzazione per le classi (ereditarietà)

5 Relazioni tra i casi d uso Use Cases : Esempio in UML Use Cases : Esempio in UML Use Cases : specifica in UML inclusione estensione generalizzazione CASO D'USO BREVE DESCRIZIONE ATTORI PRECONDIZIONI FLUSSI PRINCIPALI FLUSSI ALTERNATIVI POSTCONDIZIONI Registrazione Questo caso d'uso permette di registrare un utente Studente, Amministratore L'username prescelto non deve essere già presente in archivio Per lo studente, il sistema richiede di inserire dati personali, dati sul luogo di nascita, corso di laurea e data di registrazione; infine, username e password. Per l amministratore, il sistema richiede di inserire la password di sistema e, se la password è corretta, inserire username e password personali. L utente ha inserito un username già presente in archivio, il sistema richiede di reinserire username e password. Se la registrazione ha avuto successo, l'utente è stato inserito in archivio e, se è uno studente, gli viene attribuita una matricola

6 2. La fase di Analisi delle classi Scopo della fase di analisi è delineare un modello di analisi Il modello di analisi: si compone di una serie di diagrammi che descrivono il software nel suo contesto operativo rispetto ai requisiti rappresenta le informazioni, le funzionalità e il comportamento nel contesto degli elementi di un modello ad oggetti Rappresenta la struttura del sistema che si sta sviluppando Descrive il tipo degli oggetti che compongono il sistema e le relazioni statiche tra loro esistenti Mostra gli attributi e le operazioni di una classe Notazione UML per le classi Ereditarietà in UML Nome Attributi base : int altezza : int Rettangolo Persona nome : string cognome : string anno_nascita : int Registra ( ) Operazioni (Metodi) Assegna ( ) Area ( ) Dipendente matricola : int professione : string Assegna ( )

7 Polimorfismo in UML delle classi : esempio Persona nome : string cognome : string anno_nascita : int Registra (string, string) Parallelepipedo Figura_geom Poligono Dipendente Quadrato Pentagono Esagono matricola : int professione : string Assegna ( ) Registra (string, string, int, string) Relazioni tra classi 3. La fase di progetto Associazione: connessione strutturale tra classi Aggregazione: relazione in cui una o più classi sono parti di una classe intera Generalizzazione: (ereditarietà) relazione in cui una classe (sottoclasse) eredita gli attributi e le operazioni di una superclasse: multipla semplice Nella fase di progetto si delinea il modello di progetto Nel modello di progetto: si indicano gli oggetti derivati da ciascuna classe e le loro interazioni si implementano i comportamenti e le comunicazioni si rappresenta dinamicamente il comportamento del sistema mediante la modellazione delle comunicazioni fra gli oggetti si generano pertanto un insieme di diagrammi UML

8 degli oggetti Messaggio Rappresenta una parte della struttura del sistema che si sta modellando Rappresenta oggetti e valori specifici per gli attributi tovaglia : Rettangolo base = 3 altezza = 5 Rappresenta la comunicazione tra due oggetti o all interno di un oggetto La comunicazione è rappresentata da due tipi di diagrammi: di sequenza di collaborazione N.B.: Questi due diagrammi rappresentano la stessa informazione con diversi dettagli di sequenza Elementi del diagramma di sequenza Specifica come gli oggetti interagiscono evidenziando la sequenza temporale dei messaggi scambiati Il diagramma ha due dimensioni : sull asse orizzontale sono rappresentati gli oggetti che interagiscono sull asse verticale la sequenza temporale dei messaggi Gli oggetti sono rappresentati come box in cima ad una linea tratteggiata verticale Lifeline: rappresenta la vita dell oggetto Box di attivazione: rappresenta il periodo durante il quale l oggetto ha il controllo del flusso

9 Esempio di diagramma di sequenza di collaborazione Illustra come gli oggetti interagiscono evidenziando le relazioni tra gli oggetti che collaborano Le relazioni sono specificate anche nel diagramma delle classi; in questo diagramma assumono la forma di link istanza della associazione Esempio di di collaborazione Raffinamento della struttura del progetto Il modello di progetto include oltre ai diagrammi di collaborazione e di sequenza che modellano gli aspetti dinamici del comportamento del sistema anche diagrammi che modellano gli aspetti strutturali Raffinando la struttura del modello, il diagramma delle classi viene arricchito con ulteriori informazioni riguardanti le operazioni e gli attributi Le classi diventano più specifiche: classi di progetto

10 Classi di progetto Notazione UML per le classi di progetto Dettagli di attributi e di operazioni (metodi) Visibilità pubblica + protetta # privata Dettagli di attributi molteplicità modificabilità Dettagli di operazioni (metodi) proprietà per l esecuzione parallela e thread Nome Attributi Operazioni (Metodi) Rettangolo - base : int - altezza : int + Assegna ( ) + Area ( ) + pubblico - privato # protected Attività e azioni delle attività Attività: E un lavoro svolto da un oggetto in maniera continuativa Può essere suddivisa in attività più semplici Rappresenta il flusso logico nei programmi object-oriented È l equivalente dei diagrammi di flusso (flow chart) o di struttura (structure chart) per la programmazione strutturata Azione: E un insieme di computazioni eseguibili in modo indivisibile (è atomica) Si assume che sia istantanea Consente di rappresentare controllo concorrente oltre quello sequenziale

11 delle attività : esempio Ciclo di vita di un oggetto CASO D USO: Registrazione (studente) Generazione di matricola, incremento di matricole da file Richiesta inserimento dati, cdl, data di registrazione Decremento da file matricole Evento: Qualcosa che accade ed ha rilevanza per un oggetto C: Conferma, modifica, annulla? Conf. Mod. C Ann. Registrazione avvenuta OK Stato: Condizioni in cui un oggetto può trovarsi durante il suo ciclo di vita Transizione: Passaggio di un oggetto da uno stato ad un altro Richiesta inserimento username e password Verifica dell inesistenza dell username in archivio OK Richiesta password reinserimento Verifica password uguaglianza di stato Esempio di stato Rappresenta la macchina a stati di un oggetto e indica: Gli stati che un oggetto può assumere durante il suo ciclo di vita Gli eventi a cui può rispondere Le possibili risposte che può fornire a quegli eventi Le transizioni tra gli stati dell oggetto

12 Package di progetto 4. La fase dell Implementazione Rappresenta il raggruppamento degli elementi di progetto e comprende i diagrammi: In questa fase si sviluppa il modello di implementazione di sequenza di collaborazione di stato delle attività delle classi di progetto Illustra come gli elementi del modello di progetto sono organizzati in componenti software sotto forma di file di codice sorgente, librerie collegate dinamicamente ecc Elementi del sistema di componenti Package: Raggruppamento concettuale di elementi del modello Illustra i componenti di un sistema e le relative dipendenze. Componente: Raggruppamento di elementi fisici del sistema Rappresenta un modulo di codice Package e componenti possono coincidere ma anche essere differenti: una singola classe può essere presente in più componenti ma essere definita in un solo package Dipendenze: mostrano come i cambiamenti apportati componente si ripercuotono sugli altri. Esistono dipendenze: ad un di comunicazione di compilazione

13 di deployment (rilascio) Esempio di deployment Mostra le relazioni fisiche tra i componenti software ed hardware del sistema finito. Le unità computazionali sono rappresentate come nodi Le associazioni tra nodi rappresentano le connessioni fisiche usate dai componenti del sistema per interagire PC1 PC Riepilogo della lezione Fine della lezione Standard UML Introduzione al linguaggio UML Cenni sul ciclo di vita dello sviluppo del software Principali Diagrammi UML Domande? 51 52