I diagrammi di attività e stato

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1 I diagrammi di attività e stato Laboratorio di Ingegneria del Software Prof. Paolo Ciancarini Dott. Sara Zuppiroli A.A Lab. di Ingegneria del Software () I diagrammi di attività e stato A.A / 35

2 Cosa sono e a cosa servono I diagrammi di attività (activity diagram) e stato (state machine diagram) sono diagrammi che descrivono un processo. Il diagramma di attività modella un processo. Organizza più entità in un insieme di azioni secondo un determinato flusso. Il diagramma di stato identifica le variazioni di stato al verificarsi di alcune condizioni legate ad una o più entità. Lab. di Ingegneria del Software () I diagrammi di attività e stato A.A / 35

3 Attività vs. Stato In UML 1.x, i due diagrammi delle attività sono un particolare diagramma di stato. In UML 2 definisce e separa la semantica: diagrammi di attività si basano sulle reti di Petri diagrammi di stato sulla ricerca di Harel. Lab. di Ingegneria del Software () I diagrammi di attività e stato A.A / 35

4 Il diagramma di attività Modella un attività relativa ad un qualsiasi elemento di modellazione, ad esempio: classi casi d uso interfacce componenti interfacce operazioni di classe Si usano ad esempio per: modellare il flusso di un caso d uso (analisi) modellare il funzionamento di un operazione (progettazione) modellare un algoritmo (progettazione) Lab. di Ingegneria del Software () I diagrammi di attività e stato A.A / 35

5 The notations for activity nodes are illustrated below. There are three kinds of nodes: action Attività: ingredienti control node. See these classes for more information. Action node Object node Control nodes Nodi azione: specificano unità atomiche, non interrompibili e istantanee di comportamento. Figure Activity node notation Examples Nodi di inizio e di fine: sono nodi speciali che indicano This figure illustrates the following kinds of activity node: action nodes (e.g., Receive Orde (Invoice), l inizioand econtrol la finenodes del(the flusso. initial node before Receive Order, the decision node after node and Join node around Ship Order, merge node before Close Order, and activity final a Nodi oggetto: sono oggetti particolarmente importanti usati come input e output di azioni. Nodi controllo: descrivono il flusso dell attività. [order rejected] Lab. di Ingegneria del Software () I diagrammi di attività e stato A.A / 35

6 Transizioni e token Per capire la semantica dei diagrammi di attività, bisogna immaginare delle entità, dette token, che viaggiano lungo il diagramma. Il flusso dei token definisce il flusso dell attività. I token possono rimanere fermi in un nodo azione/oggetto in attesa che si avveri una condizione su una freccia, oppure una precondizione o postcondizione su un nodo. Il movimento di un token è atomico. Un nodo azione viene eseguito quando sono presenti token su tutti gli archi in entrata, e tutte le precondizioni sono soddisfatte. Al termine di un azione, sono generati control token su tutti gli archi in uscita. Lab. di Ingegneria del Software () I diagrammi di attività e stato A.A / 35

7 «localpostcondition», respectively. Precondizioni e postcondizioni «localprecondition» constraint name «localpostcondition» constraint Si tratta di condizioni, Figure espresse Local in qualunque pre- and modo, postconditions che devono essere soddisfatte per far iniziare o terminare l azione (permettere a unexamples token di entrare o uscire). Lab. di Ingegneria del Software () I diagrammi di attività e stato A.A / 35

8 Nodi iniziali e finali Realizza progetto Supera scritto Il disco nero marca l inizio dell attività (genera token). Quando un token raggiunge un disco nero bordato (nodo finale), l attività ha termine. Possono comparire in qualunque numero all interno di un attività (ogni nodo iniziale fa partire un flusso di esecuzione, il primo nodo finale raggiunto ferma tutti i flussi). Lab. di Ingegneria del Software () I diagrammi di attività e stato A.A / 35

9 Nodi decisione [x<0] Action1 [x=0] Action2 [x>0] Action3 I nodi decisione: specificano percorsi alternativi, hanno un solo input e vari output sotto una condizione mutualmente esculsiva. I nodi fusione: hanno vari input e un solo output, sul quale vengono indirizzati tutti i token in ingresso. Lab. di Ingegneria del Software () I diagrammi di attività e stato A.A / 35

10 Nodi fork/join Action1 Action2 I nodi fork hanno un ingresso e varie uscite: i token in ingresso sono duplicati su tutte le uscite. I nodi join hanno vari ingressi e una sola uscita: quando sono presenti token su tutti gli ingressi, viene prodotto almeno un token in uscita. I nodi fork dividono un esecuzione in più flussi concorrenti, i nodi join sincronizzano e riuniscono i flussi. Lab. di Ingegneria del Software () I diagrammi di attività e stato A.A / 35

11 Nodi finali di flusso Action1 Action2 Action3 Quando raggiunti da un token, causano la terminazione solo del flusso che li ha toccati. Il raggiungimento di un nodo finale di attività causa comunque la terminazione di tutti i flussi. Lab. di Ingegneria del Software () I diagrammi di attività e stato A.A / 35

12 Esercizio n.1 Descrivere con un diagramma delle attività il comportamento di uno studente che vuole superare l esame di laboratorio di ingegneria del software. Individuare le attività, gli oggetti, i nodi di decisione, e le biforcazioni. Lab. di Ingegneria del Software () I diagrammi di attività e stato A.A / 35

13 Nodi oggetto Crea progetto Progetto Sostieni scritto Studia I token in uscita da questi nodi sono object token, e sono diversi dai control token prodotti dai nodi azione: rappresentano veri e propri oggetti. Gli archi in entrata e uscita dai nodi oggetto sono object flow anziché control flow, e ci sono regole che limitano il loro uso. Per esempio, gli archi che entrano ed escono dai nodi decisione e fusione devono essere o tutti object o tutti control. Lab. di Ingegneria del Software () I diagrammi di attività e stato A.A / 35

14 Stato degli oggetti Crea progetto Progetto [valutato] Progetto [finito] Consegna progetto Spesso risulta conveniente aggiungere lo stato di un oggetto per mostrarne l evoluzione durante l attività. Gli stati devono essere coerenti con la macchina a stati associata all oggetto. Questo è l anello di congiunzione tra diagrammi di attività e stato. Lab. di Ingegneria del Software () I diagrammi di attività e stato A.A / 35

15 Pin Crea progetto progetto Consegna progetto Si agganciano ai nodi azione per definire un input oppure un output di quell azione. Questa notazione è equivalente a quella di un nodo oggetto tra i due nodi azione. I pin aiutano a mostrare i parametri e valori di ritorno di un azione. Lab. di Ingegneria del Software () I diagrammi di attività e stato A.A / 35

16 Segnali ed eventi (1) Manda segnale Accetta evento Accetta evento temporale Ci sono alcuni nodi azione specializzati che gestiscono l invio e la ricezione di segnali. L invio di segnali è asincrono e non blocca l attività. Lab. di Ingegneria del Software () I diagrammi di attività e stato A.A / 35

17 Segnali ed eventi (2) Segui lezioni Studia Sostieni scritto Inizio corso Data scritto Ricevi specifiche Ricevi valutazione Crea progetto Notifica consegna I nodi ricezione sono attivi quando hanno token su tutti gli archi in entrata (se ne hanno) oppure durante l intera vita dell attività (se non ne hanno); generano token alla ricezione. La ricezione di eventi temporali funziona nello stesso modo, i token sono generati in base ad un espressione temporale. Lab. di Ingegneria del Software () I diagrammi di attività e stato A.A / 35

18 Attività: esempio Issue add explanatory paragraph Figure 12.37shows another example activity for a process to resolve a trouble ticket. Trouble Ticket [problem statement rectified] Record Problem [recorded] Reproduce Problem [cannot reproduce problem] Correct Problem [not recorded] [can reproduce problem] ID Problem and Resolution [duplication of another problem] Verify Resolution [problem not solved] [known problem and solution] [else] Communicate Results Audit and Record Figure Workflow example Un attività è costituita da un flusso di azioni che ne sono i mattoni. Si può rappresentare graficamente con un rettangolo arrotondato, come le azioni stesse (in effetti, un azione può «activity» invocare un altra Fill Order attività). Below is an example of using class notation to show the class features of an activity. Associations and state machines can also be shown. costsofar : USD timetocomplete : Integer Lab. di Ingegneria del Software () I diagrammi di attività e stato A.A / 35

19 Attività: parametri e valori di ritorno Production Materials Produce Printed-Circuit Boards Printed- Circuit Boards Assemble Computers Assembled Computers Test Computers Rejected Computers Accepted Computers Figure Example of activity parameters.nodes Parametri e valori di ritorno, se esistono, si rappresentano come nodi oggetto sul bordo dell attività. In the example below, production materials are streaming in to feed the ongoing printed circuit board fabrication. At end of the activity, computers are quality checked. Computers that do not pass the test are exceptions. See Parameter semantics of streaming and exception parameters. {stream} Rejected Computers Lab. di Ingegneria del Software () I diagrammi di attività e stato A.A / 35

20 Partizioni (swimlanes) Studente Docente Crea progetto Progetto Progetto [finito] Valuta progetto Supera scritto Progetto Progetto [valutato] Suddividono il flusso dell attività, ma non ne modificano il significato. La suddivisione può essere orizzontale, verticale o multidimensionale. Lab. di Ingegneria del Software () I diagrammi di attività e stato A.A / 35

21 Partizioni (2) an instance of the Order Processor class, situated in Seattle, but not necessarily the same instance for both behaviors. Even though the Make Payment is contained within the Seattle/Accounting Clerk swim cell, its performer and location are not specified by the containing partition, because it has an overriding partition. Seattle «attribute» performinglocation:location Reno «class» Order Processor Receive Order [order accepted] Fill Order Ship Order Close Order «class» Accounting Clerk Send Invoice Invoice «external» (Customer) Make Payment Accept Payment Figure Activity partition using multidimensional swimlane example Le partizioni UML Superstructure sonospecification, generalmente v2.1 suddivise secondo uno 359 di questi criteri: classificatori le cui istanze eseguono le varie parti istanze che eseguono le varie parti ruoli/parti del sistema che eseguono le varie parti attributi o valori relativi alle varie parti Lab. di Ingegneria del Software () I diagrammi di attività e stato A.A / 35

22 Esercizio n.2 Descrivere con un diagramma delle attività il processo di sviluppo del software a cascata e iterativo, nelle sue fasi principali. Individuare le attività, gli oggetti, i nodi di decisione, e le biforcazioni. Lab. di Ingegneria del Software () I diagrammi di attività e stato A.A / 35

23 Regioni interrompibili (1) Si usano per specificare una reazione che può avvenire in qualunque momento e comporta l interruzione dell attività. Esempi: eccezioni, interrupt, segnali, situazioni di errore dall esterno. La notazione impiegata è quella di un attività con i bordi tratteggiati. Uno o più archi di interrupt (a zigzag) partono da nodi interni e puntano verso nodi esterni. L interrupt è generato quando un arco di interrupt è attraversato da un token: tutti gli altri token e comportamenti nella regione sono terminati. La ricezione di eventi all interno della regione funziona solo se ci sono token al suo interno. Lab. di Ingegneria del Software () I diagrammi di attività e stato A.A / 35

24 The first figure below illustrates that when an order cancellation request is made only while receiving shipping) orders the Cancel Order behavior is invoked. Regioni interrompibili (2) [order rejected] Order cancel request Cancel Order Receive Order Fill Order [order accepted] Ship Order Close Order Send Invoice Make Payment Accept Payment Invoice Figure InterruptibleActivityRegion example L ordine è cancellato solo se un token si trova all interno della Rationale regione al momento della ricezione del segnale. Interruptible regions are introduced to support more flexible non-local termination of flow. Lab. di Ingegneria del Software () I diagrammi di attività e stato A.A / 35

25 Macchine a stati Qualunque classificatore può essere associato a una macchina a stati che descrive il funzionamento delle sue istanze; si tratta del contesto della macchina a stati. Uno stato è una condizione o situazione nella vita di un oggetto in cui esso soddisfa una condizione, esegue un attività o aspetta un evento. Un evento è la specifica di un occorrenza che ha una collocazione nel tempo e nello spazio. Una transizione è il passaggio da uno stato a un altro in risposta ad un evento. Lab. di Ingegneria del Software () I diagrammi di attività e stato A.A / 35

26 Notazione Uno stato si rappresenta con un rettangolo arrotondato, ma al contrario di un azione dei diagrammi di attività è solitamente rappresentato con aggettivi e nomi piuttosto che verbi. Le transizioni da uno stato ad un altro avvengono nel momento in cui si verifica un evento. Lo stato iniziale e quello finale si rappresentano come nei diagrammi di attività. I nodi decisione (decidono lo stato di destinazione in base a una guardia) e i nodi fork/join, che permettono al sistema di trovarsi in vari stati ortogonali (paralleli) allo stesso tempo. Lab. di Ingegneria del Software () I diagrammi di attività e stato A.A / 35

27 Transizioni Le transizioni in una macchina a stati di comportamento hanno la seguente sintassi: event1, event2,... [guard] / behavior, ma nessuna delle tre parti è obbligatoria. Significa che la transizione avviene come risposta a uno degli eventi (quando la guardia è vera), e al momento della transizione il contesto esegue un comportamento. Lab. di Ingegneria del Software () I diagrammi di attività e stato A.A / 35

28 Esempio: m.s. di comportamento Examples Dialing Start digit(n) Partial Dial [number.isvalid()] entry/ start dial tone exit/ stop dial tone entry/number.append(n) digit(n) Figure Composite state with two states In una m.s. di comportamento, gli stati possono contenere azioni intraprese all entrata (entry), all interno (do) e HiddenComposite all uscita (exit) dello stato. entry / start dial tone exit / stop dial tone Dialing è uno stato composito che contiene altri stati. Lab. Figure di Ingegneria Composite del Software State () with hidden I diagrammi decomposition di attività indicator e stato icon A.A / 35

29 Esercizio n.3 Descrivere con un diagramma di stato della classe libro di una biblioteca. Individuare gli stati, le transizioni e gli eventi. Lab. di Ingegneria del Software () I diagrammi di attività e stato A.A / 35

30 Esercizio n.4 Descrivere con un diagramma di stato della classe libretto. Individuare gli stati, le transizioni e gli eventi. Lab. di Ingegneria del Software () I diagrammi di attività e stato A.A / 35

31 Stati compositi CompositeState HiddenComposite State1 State2 entry / start dial tone exit / stop dial tone Figure Composite State with hid Permettono di suddividere la complessità del modello: dall esterno si vede un macro-stato, al cui interno vi sono altri stati. Si può anche creare uno stato che fa riferimento ad un altro diagramma di macchina a stati (submachine state). Si può usare un icona per rappresentare uno stato composito il cui comportamento interno non è mostrato. Transizioni in uscita dal bordo dello stato composito e legate ad un evento sono ereditate da tutti gli stati all interno. Lab. di Ingegneria del Software () I diagrammi di attività e stato A.A / 35

32 Transizioni di completamento Si tratta di transizioni che non hanno un evento associato (ma possono avere una guardia). Nel caso di uno stato semplice, una transizione di completamento è eseguita al termine dell attività di quello stato (fine azioni do). Nel caso di uno stato composito o submachine state una transizione di completamento è eseguita quando si giunge in uno stato finale oppure un exit point. Lab. di Ingegneria del Software () I diagrammi di attività e stato A.A / 35

33 Figure is an example statemachine diagram for the state machine for simple telephone object. In addition to the initial state, the state machine has an entry point called activeentry, and in addition to the final state, it has an exit point Stati compositi ed entry/exit points (1) called aborted. activeentry lift receiver /get dial tone Idle Active Time-out do/ play message dial digit(n) after (15 sec.) [incomplete] after (15 sec.) DialTone dial digit(n) Dialing do/ play dial tone dial digit(n)[invalid] dial digit(n)[valid] Invalid /connect do/ play message Connecting Pinned Busy busy connected caller hangs up /disconnect callee answers Talking callee hangs up do/ play busy tone callee answers /enable speech Ringing do/ play ringing tone abort terminate aborted Notare entry ed exit points (cerchi e cerchi con croce). Possono Figure State machine diagram representing a state machine essere posti sulla cornice del diagramma, se visibile. Lab. di Ingegneria del Software () I diagrammi di attività e stato A.A / 35

34 Entry/exit points (2) Issue replace sub state machine with submachine state The diagram in Figure shows a fragment from a state machine diagram in which a submachine state (the FailureSubmachine) is referenced. The actual sub state machine is defined in some enclosing or imported name space. HandleFailure: FailureSubmachine error1/ sub1 error3/ subend /fixed1 Figure Submachine State In the above example, the transition triggered by event error1 will terminate on entry point sub1 of the L evento error3 fa partire l esecuzione dallo stato iniziale FailureSubmachine state machine. The error3 transition implies taking of the default transition of the FailureSubmachine. della submachine o stato composito. The transition emanating from the subend exit point of the submachine will execute the fixed1 behavior in addition to what is executed within the HandleFailure state machine. This transition must have been triggered within the L evento error1 fahandlefailure partire state machine. l esecuzione Finally, the transition emanating dall entry from the edge of the submachine point state is sub1. taken as a result of the completion event generated when the FailureSubmachine reaches its final state. Se l esecuzione termina Note that the same notation nell exit would apply to composite point states with subend the exception that there siwould esegue be no reference to a lastate machine in the state name. transizione di completamento che genera il comportamento fixed1. Se l esecuzione termina nello stato finale si segue la transizione di completamento sulla destra. Lab. di Ingegneria del Software () I diagrammi di attività e stato A.A / 35

35 Conclusioni I diagrammi di attività descrivono un flusso di azioni che realizzano un certo comportamento specifico. L enfasi non è sullo scambio di messaggi ma sui blocchi di comportamento. I diagrammi di macchina a stati si concentrano su un solo classificatore di contesto e modellano il suo stato interno in relazione al suo comportamento o alle operazioni che possono eseguite sulle sue istanze. Come tutti i diagrammi UML, possono essere usati sia a livello di analisi che di progettazione. Lab. di Ingegneria del Software () I diagrammi di attività e stato A.A / 35