КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА по дисциплине

 «ТЕОРИЯ  СИСТЕМ И СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ»

На тему «Унифицированный язык моделирования UML» 
 

Выполнил:

№ зач. книжки   

Проверил:

. 
 
 
 
 

Тюмень – 2010

Оглавление

Введение 3

1. Сущность объектно-ориентированного  подхода 5

2. Основные понятия  объектно-ориентированного  подхода - объект  и класс 6

3. Унифицированный  язык моделирования  UML 8

4. Виды диаграмм 16

4.1 Диаграмма классов 16

4.2 Диаграмма взаимодействия 19

5. Определение целей,  функций, входов  и выходов модельной  системы 23

6. Пример использования  объектно-ориентированного  подхода 29

Выводы 33

Список  использованных источников 36

 

Введение

    Принципиальное  различие между структурным и  объектно-ориентированным подходом заключается в способе декомпозиции системы. Объектно-ориентированный  подход использует объектную декомпозицию, при этом статическая структура  системы описывается в терминах объектов и связей между ними, а  поведение системы описывается  в терминах обмена сообщениями между  объектами. Каждый объект системы обладает своим собственным поведением, моделирующим поведение объекта реального  мира. Понятие "объект" впервые  было использовано около 30 лет назад  в технических средствах при  попытках отойти от традиционной архитектуры  фон Неймана и преодолеть барьер между высоким уровнем программных  абстракций и низким уровнем абстрагирования  на уровне компьютеров. С объектно-ориентированной  архитектурой также тесно связаны  объектно-ориентированные операционные системы. Однако наиболее значительный вклад в объектный подход был  внесен объектными и объектно-ориентированными языками программирования: Simula, Smalltalk, C++, Object Pascal. На объектный подход оказали  влияние также развивавшиеся  достаточно независимо методы моделирования  баз данных, в особенности подход "сущность-связь".

    Концептуальной  основой объектно-ориентированного подхода является объектная модель. Основными ее элементами являются:

    • абстрагирование (abstraction);

    • инкапсуляция (encapsulation);

    • модульность (modularity);

    • иерархия (hierarchy).

    Кроме основных имеются еще три дополнительных элемента, не являющихся в отличие  от основных строго обязательными:

    • типизация (typing),

    • параллелизм (concurrency),

    • устойчивость (persistence).

    Абстрагирование - это выделение существенных характеристик  некоторого объекта, которые отличают его от всех других видов объектов и, таким образом, четко определяют его концептуальные границы относительно дальнейшего рассмотрения и анализа. Абстрагирование концентрирует  внимание на внешних особенностях объекта  и позволяет отделить самые существенные особенности его поведения от деталей их реализации. Выбор правильного  набора абстракций для заданной предметной области представляет собой главную  задачу объектно-ориентированного проектирования.

    Инкапсуляция - это процесс отделения друг от друга отдельных элементов объекта, определяющих его устройство и поведение. Инкапсуляция служит для того, чтобы  изолировать интерфейс объекта, отражающий его внешнее поведение, от внутренней реализации объекта. Объектный  подход предполагает, что собственные  ресурсы, которыми могут манипулировать только методы самого класса, скрыты от внешней среды. Абстрагирование  и инкапсуляция являются взаимодополняющими операциями: абстрагирование фокусирует внимание на внешних особенностях объекта, а инкапсуляция (или, иначе, ограничение  доступа) не позволяет объектам-пользователям  различать внутреннее устройство объекта.

 

1. Сущность  объектно-ориентированного  подхода

    Модульность - это свойство системы, связанное  с возможностью ее декомпозиции на ряд внутренне связных, но слабо  связанных между собой модулей. Инкапсуляция и модульность создают  барьеры между абстракциями.

    Иерархия - это ранжированная или упорядоченная  система абстракций, расположение их по уровням. Основными видами иерархических  структур применительно к сложным  системам являются структура классов (иерархия по номенклатуре) и структура  объектов (иерархия по составу). Примерами  иерархии классов являются простое  и множественное наследование (один класс использует структурную или  функциональную часть соответственно одного или нескольких других классов), а иерархии объектов - агрегация.

    Типизация - это ограничение, накладываемое  на класс объектов и препятствующее взаимозаменяемости различных классов (или сильно сужающее ее возможность). Типизация позволяет защититься от использования объектов одного класса вместо другого или по крайней  мере управлять таким использованием.

    Параллелизм - свойство объектов находиться в активном или пассивном состоянии и  различать активные и пассивные  объекты между собой.

    Устойчивость - свойство объекта существовать во времени (вне зависимости от процесса, породившего данный объект) и/или  в пространстве (при перемещении  объекта из адресного пространства, в котором он был создан).

 

2. Основные  понятия объектно-ориентированного  подхода - объект  и класс

    Объект  определяется как осязаемая реальность (tangible entity) - предмет или явление, имеющие четко определяемое поведение. Объект обладает состоянием, поведением и индивидуальностью; структура  и поведение схожих объектов определяют общий для них класс. Термины "экземпляр  класса" и "объект'' являются эквивалентными. Состояние объекта характеризуется  перечнем всех возможных (статических) свойств данного объекта и  текущими значениями (динамическими) каждого  из этих свойств. Поведение характеризует  воздействие объекта на другие объекты  и наоборот относительно изменения  состояния этих объектов и передачи сообщений. Иначе говоря, поведение  объекта полностью определяется его действиями. Индивидуальность - это свойства объекта, отличающие его  от всех других объектов.

    Определенное  воздействие одного объекта на другой с целью вызвать соответствующую  реакцию называется операцией. Как  правило, в объектных и объектно-ориентированных  языках операции, выполняемые над  данным объектом, называются методами и являются составной частью определения  класса.

    Класс - это множество объектов, связанных  общностью структуры и поведения. Любой объект является экземпляром  класса. Определение классов и  объектов - одна из самых сложных  задач объектно-ориентированного проектирования.

    Следующую группу важных понятий объектного подхода  составляют наследование и полиморфизм. Понятие полиморфизма может быть интерпретировано как способность  класса принадлежать более чем одному типу.

    Наследование  означает построение новых классов  на основе существующих с возможностью добавления или переопределения  данных и методов.

    Объектно-ориентированная  система изначально строится с учетом ее эволюции. Наследование и полиморфизм обеспечивают возможность определения новой функциональности классов с помощью создания производных классов - потомков базовых классов. Потомки наследуют характеристики родительских классов без изменения их первоначального описания и добавляют при необходимости собственные структуры данных и методы. Определение производных классов, при котором задаются только различия или уточнения, в огромной степени экономит время и усилия при производстве и использовании спецификаций и программного кода.

    Важным  качеством объектного подхода является согласованность моделей деятельности организации и моделей проектируемой  системы от стадии формирования требований до стадии реализации. Требование согласованности  моделей выполняется благодаря  возможности применения абстрагирования, модульности, полиморфизма на всех стадиях  разработки. Модели ранних стадий могут  быть непосредственно подвергнуты  сравнению с моделями реализации. По объектным моделям может быть прослежено отображение реальных сущностей  моделируемой предметной области (организации) в объекты и классы информационной системы.

 

3. Унифицированный  язык моделирования  UML

    Отдельные языки объектно-ориентированного моделирования  стали появляться в период между  серединой 1970-х и концом 1980-х годов, когда различные исследователи  и программисты предлагали свои подходы  к объектно-ориентированному анализу и проектированию (ООАП). В период между 1989-1994 гг. общее число наиболее известных языков моделирования возросло с 10 до более чем 50. Многие пользователи испытывали серьезные затруднения при выборе языка ООАП, поскольку ни один из них не удовлетворял всем требованиям, предъявляемым к построению моделей сложных систем. Принятие отдельных методик и графических нотаций в качестве стандартов (IDEF0, IDEF1X) не смогло изменить сложившуюся ситуацию непримиримой конкуренции между ними в начале 90-х годов, которая тоже получила название "войны методов".

    К середине 1990-х некоторые из методов  были существенно улучшены и приобрели  самостоятельное значение при решении  различных задач ООАП. Наиболее известными в этот период становятся:

• Метод Гради Буча (Grady Booch), получивший условное название Booch или Booch'91, Booch Lite (позже - Booch'93).
• Метод Джеймса Румбаха (James Rumbaugh), получивший название Object Modeling Technique - ОМТ (позже - ОМТ-2).
• Метод Айвара Джекобсона (Ivar Jacobson), получивший название Object-Oriented Software Engineering - OOSE.

    Каждый  из этих методов был ориентирован на поддержку отдельных этапов ООАП. Например, метод OOSE содержал средства представления вариантов использования, которые имеют существенное значение на этапе анализа требований в  процессе проектирования бизнес-приложений. Метод ОМТ-2 наиболее подходил для  анализа процессов обработки  данных в информационных системах. Метод Booch'93 нашел наибольшее применение на этапах проектирования и разработки различных программных систем.

    История развития языка UML берет начало с  октября 1994 года, когда Гради Буч  и Джеймс Румбах из Rational Software Corporation начали работу по унификации методов Booch и ОМТ. Хотя сами по себе эти методы были достаточно популярны, совместная работа была направлена на изучение всех известных объектно-ориентированных  методов с целью объединения  их достоинств. При этом Г. Буч и  Дж. Румбах сосредоточили усилия на полной унификации результатов своей  работы. Проект так называемого унифицированного метода (Unified Method) версии 0.8 был подготовлен  и опубликован в октябре 1995 года. Осенью того же года к ним присоединился  А. Джекоб-сон, главный технолог из компании Objectory AB (Швеция), с целью интеграции своего метода OOSE с двумя предыдущими.

    Вначале авторы методов Booch, ОМТ и OOSE предполагали разработать унифицированный язык моделирования только для этих трех методик. С одной стороны, каждый из этих методов был проверен на практике и показал свою конструктивность при решении отдельных задач  ООАП. Это давало основание для  дальнейшей их модификации на основе устранения имеющегося несоответствия отдельных понятий и обозначений. С другой стороны, унификация семантики  и нотации должна была обеспечить некоторую стабильность на рынке  объектно-ориентированных CASE-средств, которая необходима для успешного  продвижения соответствующих программных  ин-струментариев. Наконец, совместная работа давала надежду на существенное улучшение всех трех методов.

    Начиная работу по унификации своих методов, Г. Буч, Дж. Румбах и А. Дже-кобсон сформулировали следующие требования к языку  моделирования. Он должен: