Introduzione a UML

Perché modelliamo

Un modello è una semplificazione della realtà

I modelli ci aiutano a “visualizzare” un sistema come è o come vorremmo che

fosse ci permettono di specificare la struttura o il comportamento di un

sistema ci forniscono un “template” che ci guida nella costruzione di un

sistema documentano le decisioni che abbiamo preso

Perché modelliamo

Divide et impera: tramite i modelli ci focalizziamo su un solo aspetto alla volta

ogni modello può essere espresso a differenti livelli di precisione

per un sistema non banale: non un solo modello ma un piccolo insieme di modelli, che possono essere costruiti

e studiati separatamente, ma che sono strettamente interrelati

Unified Modeling Language

un linguaggio (e notazione) universale, per la creazione di modelli software

nel novembre ‘97 è diventato uno standard approvato dall’OMG (Object Management Group)

numerosi i co-proponenti: Microsoft, IBM, Oracle, HP, Platinum, Sterling, Unysis …..

Unified Modeling Language

è l’unificazione dei metodi: Booch-93 di Grady Booch OMT di Jim Rumbaugh OOSE di Ivar Jacobson

ha accolto inoltre le idee di numerosi altri metodologie è tuttavia indipendente dai metodi, dalle tecnologie, dai produttori

UML - linguaggio universale

linguaggio per specificare, costruire, visualizzare e documentare gli artefatti di un sistema

universale: può rappresentare sistemi molto diversi, da quelli web ai legacy, dalle tradizionali applicazioni Cobol a quelle object oriented e a componenti

UML non è un metodo

è un linguaggio di modellazione, non un metodo, né una metodologia

definisce una notazione standard, basata su un meta-modello integrato degli “elementi” che compongono un sistema software

non prescrive una sequenza di processo, cioè non dice “prima bisogna fare questa attività, poi quest’altra”

UML e Processo Software

“un unico processo universale utilizzabile per tutti gli stili di sviluppo non sembra possibile e tanto meno desiderabile”

in realtà UML assume un processo: basato sui Casi d’Uso (use case driven) incentrato sull’architettura iterativo e incrementale

i dettagli di questo processo di tipo generale vanno adattati alle peculiarità della cultura dello sviluppo o del dominio applicativo di ciascuna organizzazione

Diagrammi UMLlivello “logico”: dei casi d’uso Use Case Diagram delle classi Class Diagram di sequenza Sequence Diagram di collaborazione Collaboration Diagram di transizione di stato Statechart Diagram delle attività Activity Diagram

livello “fisico”: dei componenti Component Diagram di distribuzione dei componenti Deployment Diagram

Diagramma dei casi d’usoMostra:

• le modalità di utilizzo del sistema (casi d’uso)• gli utilizzatori e coloro che interagiscono con il sistema

(attori)• le relazioni tra attori e casi d’uso

Un caso d’uso• rappresenta un possibile “modo” di utilizzo del sistema• descrive l’interazione tra attori e sistema, non la “logica

interna” della funzione

una funzionalità dal punto di vista di chi la utilizza

Perche’ costruire modelli dei casi d’uso Primo momento nel ciclo di vita del software in cui costruiamo

delle rappresentazioni (talvolta semi-formali) del software. Motivazioni:

1. Esplicitare e comunicare a tutti gli stakeholder i requisiti funzionali del sistema– In generale, analizzare, identificare, descrivere gli usi tipici del sistema da parte dei suoi utilizzatori. Considerare anche tutta l’eventuale logica derivante dalla gestione di errori, eccezioni, flussi alternativi.

2. Validare i requisiti utente – Essendo il modello dei casi d’uso piuttosto semplice (pochi costrutti, semantica precisa, ma intuitiva), diventa un valido strumento per assicurarci di aver sviluppato un sistema software corrispondente alle vere necessita’ dell’utente.

Cosa è un use case

Un use case cattura chi (attori) fa cosa (interazione) con il sistema. Con quale scopo (goal), senza considerare ciò che è dentro il sistema

Un use case Raggiunge un singolo, discreto, completo, significativo, e ben

definito task di interesse per un attore È un pattern di comportamento tra alcuni attori ed il sistema —

una collezione di possibili scenari È scritto usando il vocabolario del dominio applicativo Definisce scopo ed intento (non azioni concrete) È generale e indipendente dalla tecnologia

Use case diagram e requisiti

I casi d’uso servono a: chiarire i requisiti del committente in termini

comprensibili trovare aspetti comuni (riuso) individuare gli attori del sistema individuare gli eventi a cui il sistema deve rispondere

Un requisito può dare origine a più casi d’uso Ad un caso d’uso possono venire associati più requisiti

Casi d’uso, attori, scenari e descrizioni Quattro concetti fondamentali:

1. Caso d’uso – rappresenta una specifica interazione tra un attore e il sistema. In UML rappresentato mediante un’ellisse etichettata col nome del caso d’uso.

2. Attore – rappresenta un ruolo che caratterizza le interazioni tra utente e sistema. L’utente non è necessariamente umano; In UML rappresentato mediante un omino.

3. Scenario – sequenza di azioni che definisce una particolare interazione tra attore e sistema.

4. Descrizione – testo che descrive lo scenario, l’ordine temporale della sequenza di azioni, l’eventuale trattamento degli errori, gli attori coinvolti.

Attori

Gli attori sono rappresentati tramite il ruolo che giocano nel caso d’uso e sono normalmente indicati tramite l’icona:

Cassiere

<<Attore>>

Relazione tra attori

• E’ possibile definire gerarchie di attori

• Associare un attore ad uno o più attori specializzati

Utente Banca

Utente Sede Centrale Utente Filiale

Diagramma dei casi d’uso

acquistare articoli

log incassierecliente

rimborsare articoli venduti

attore: un utilizzatore del sistema

caso d'uso: un "modo" di utilizzare il sistema

Template per la documentazione di un caso d’uso

object-modeling @2003-2005 Dr. Andrea Baruzzo - Strutturare i diagrammi dei casi d'uso in UML 19

Esempio di scenario: Prelievo dal Bancomat

object-modeling @2003-2005 Dr. Andrea Baruzzo - Strutturare i diagrammi dei casi d'uso in UML 20

object-modeling @2003-2005 Dr. Andrea Baruzzo - Strutturare i diagrammi dei casi d'uso in UML 21

Esempio di scenario (Cont.)

Relazioni tra casi d’uso

Relazione di inclusione «include» Relazione di generalizzazione Relazione di estensione «extend»

Poche relazioni: modello semplice, senza grossa complessità sintattica

Relazioni tra casi d’uso: inclusione

Rappresenta l’invocazione di un caso d’uso da parte di un altro.

Simile alla chiamata di una funzione Serve per scomporre casi d’uso complessi in casi

d’uso più semplici Esprime il riuso di singoli casi d’uso

Relazioni tra casi d’uso: include

<<include>> : può mostrare anche il comportamento comune a uno o più casi d’uso

prelevare visualizzare saldo

identificarsi al bancomat

<<include>> <<include>>

Booking

ReturningReturning

Service

Customer Official<<include>>

Vehicle rental system

Using

Esempio

Esempio Effettuare un ordine di acquisto include (sempre!) i

seguenti passi:1. Compilazione di un form di acquisto

2. Scelta della modalità di pagamento;

3. Conferma dell’ordine di acquisto

Cliente Effettua un Oridine

Compila Form di Acquisto Prodotto<<include>>

Scegli Modalità Pagamento<<include>>

Conferma Ordine

<<include>>

Relazioni tra casi d’uso: generalizzazione

Simile all’ereditarietà tra classi Relazione che lega un caso d’uso generico a casi d’uso che

sono particolari specializzazioni (realizzazioni) del primo Logica del caso d’uso derivato simile a (ma diversa da) quella

del caso d’uso di base Viene riscritta (specializzata) la sequenza delle azioni di base

oppure viene elaborata una sequenza alternativa

Relazioni tra casi d’uso: generalizzazione

Effettua un Ordine è un caso d’uso generale che può essere specializzato nei seguenti:1. Effettua un ordine di un cd musicale

2. Effettua un ordine di un libro

3. Effettuare un ordine di uno spartito

Cliente Effettua un Ordine

Effettua Ordine CD MusicaleEffettua Ordine Spartito

Effettua Ordine Libro

Relazioni tra casi d’uso: estensione

Rappresenta l’estensione della logica di base di un caso d’uso.

Il caso d’uso estensione continua il comportamento del caso d’uso di base inserendovi delle azioni alternative da un certo punto in poi (chiamato punto di estensione)

Il caso d’uso di base dichiara tutti i possibili punti di estensione

Simile alla gestione degli interrupt hardware (gestione eccezioni)

Relazioni tra casi d’uso: extend

<<extend>>: mostra il comportamento opzionale (alternativo o relativo al trattamento di condizioni anomale)

trattare condizioni particolari

aprire conto corrente

<<extend>>

Relazioni tra casi d’uso: estensione

Effettua un Ordine presuppone che l’utente sia già registrato nel sistema informatico

Se il cliente è al suo primo ordine e non si è precedentemente registrato? Eccezione nel caso d’uso base!

Cliente Effettua un Ordine

Aggiungi Cliente

<<extend>>

Punti di estensione:nuovo cliente

Relazioni tra casi d’uso (estensione) Effettua un Ordine prevede una procedura d’acquisto

di default che non invia la fattura E se il cliente richiede una fattura? Eccezione nel caso

d’uso base

Fattura Ordine

Punti di estensione:nuovo clientedati fattura

Cliente Effettua un Ordine

<<extend>>

Esercizio: Sportello Bancomat Il Sistema sarà eseguito su uno sportello bancomat automatico L'utente deve essere in grado di depositare assegni sul suo

conto L'utente deve essere in grado di prelevare i soldi dal suo conto L'utente deve poter interrogare il Sistema sul saldo del suo

conto Se lo richiede, l'utente deve poter ottenere la ricevuta per la

transazione. I tipi di transazione sono ritiro o deposito. La ricevuta deve indicare la data della transazione, ilnumero

del conto, il saldo precedente e successivo la transazione Dopo ogni transazione, il nuovo saldo deve essere visualizzato

all'utente

Esercizio: Soluzione

Diagramma delle classi

• è il caposaldo dell’object oriented

• rappresenta le classi di oggetti del sistema con i loro attributi e operazioni

• mostra le relazioni tra le classi (associazioni, aggregazioni e gerarchie di specializzazione/generalizzazione)

• può essere utilizzato a diversi livelli di dettaglio (in analisi e in

progettazione)

Class diagram: le classi

Automobile

marcamodellocoloretarga

cambiaTargacambiaColore

Nome

Attributi (proprietà)

Operazioni (metodi)

Una classe è una tipologia di oggetti, con propri attributi e operazioni

Rappresentazione di una classe in UML:

Class diagram: le classi

Nome: inizia con una lettera maiuscola, non è sottolineato e non contiene underscore

Attributi: proprietà i cui valori identificano un oggetto istanza della classe e ne costituiscono lo stato; iniziano con una lettera minuscola

Operazioni: insieme di funzionalità che esprimono il comportamento di un oggetto, ovvero ciò che ogni oggetto di questa classe può fare

Class diagram: associazioni

Clienti

clienteDal

getOrdini

Ordini

dataOrdinestato

calcolaTassecalcolaTotalesetStato

Articoli

codicedescrizionepesoprezzo

DettagliOrdine

quantità

calcolaPesocalcolaPrezzo

1 0..*

0..*1

1

1..*

emette

emesso da

riguarda articolo

nell’ordine

Class diagram: associazioni

Associazione: correlazione fra classi; nel diagramma è una linea continua fra due classi, con esplicita semantica nei due sensi

Molteplicità: numero di oggetti che partecipano all’associazione. Esempi di molteplicità sono:

1 Esattamente una istanza

0..* Nessun limite al numero di istanze

1..* Almeno una istanza

n..m Da n a m istanze

Class diagram: aggregazione

Aggregazione: tipo particolare di associazione; esprime concetto “è parte di ” (part of ), che si ha quando un insieme è relazionato con le sue parti.

• Si rappresenta con un diamante dalla parte della classe che e’ il contenitore

Class diagram: composizione

E’ un caso particolare di aggregazione in cui:

Il diamante si disegna pieno

1. la parte (componente) non può esistere da sola, cioè senza la classe composto

2. una componente appartiene ad un solo composto

Class diagram: aggregazione/composizione

Università

Dipartimenti

Docenti

composizione

aggregazione

Class diagram: ereditarietà

Persone

nomecognomeindirizzo

cambiaIndirizzo

Clienti

codiceClienteclienteDal

contaOrdini

PotenzialiClienti

numVisite

simbolo diereditarietà

sottoclassi

superclasse

Class diagram: esempio

Punti

xy

Poligoni

coloreRiempcoloreBordotipoBordo

Vertici

coloredimensione

setColoreBordosetColoreRiempsetTipoBordo

identifica

3..*

Class diagram: esempio

Frequenze

Corsinomedurata

Esamivotodata

Studentimatricola

Personenome

Docenti

insegnatenuto da del corso

sostieneperiodo

di

relativo a

1

1..*

1 1 *

*

*

1

Diagramma di sequenza

• è utilizzato per definire la logica di uno scenario (specifica sequenza di eventi) di un caso d’uso (in analisi e poi ad un maggior livello di dettaglio in disegno)

• è uno dei principali input per l’implementazione dello scenario • mostra gli oggetti coinvolti specificando la sequenza temporale dei

messaggi che gli oggetti si scambiano• è un diagramma di interazione: evidenzia come un caso d’uso è

realizzato tramite la collaborazione di un insieme di oggetti

Alcune definizioni

Un diagramma di sequenza è un diagramma che descrive interazioni tra oggetti che collaborano per svolgere un compito

Gli oggetti collaborano scambiandosi messaggi Lo scambio di un messaggio in programmazione ad

oggetti equivale all’invocazione di un metodo

Scambio Messaggi Sincroni (1/2)

Si disegna con una freccia chiusa

da chiamante a chiamato. La freccia è etichettata col nome del metodo invocato, e opzionalmente i suoi parametri e il suo valore di ritorno

Il chiamante attende la terminazione del metodo del chiamato prima di proseguire

Il life-time (durata, vita) di un metodo è rappresentato da un rettangolino che collega freccia di invocazione e freccia di ritorno

Scambio Messaggi Sincroni (2/2)

Life-time corrisponde ad avere un record di attivazione di quel metodo sullo stack di attivazione

Il ritorno è rappresentato con una freccia tratteggiata Il ritorno è sempre opzionale. Se si omette, la fine del

metodo è decretata dalla fine del life-time

Scambio Messaggi Sincroni sd Diagrammi di Sequenza - Scambio Messaggi Sincroni

an Order EntryWindow :Window

an Order :Order

Messaggio asincrono(invocazione di un metodo)

life-line dell 'oggetto an Order Entry Window

oggetto

life-time di prepare()

messaggio di ritorno(opzionale se void)

prepare()

return done

Scambio Messaggi Asincroni

Si usano per descrivere interazioni concorrenti Si disegna con una freccia aperta

da chiamante a chiamato. La freccia è etichettata col nome del metodo invocato, e opzionalmente i suoi parametri e il suo valore di ritorno

Il chiamante non attende la terminazione del metodo del chiamato, ma prosegue subito dopo l’invocazione

Il ritorno non segue quasi mai la chiamata

Scambio Messaggi Asincroni

sd Diagramma di Sequenza - Scambio Messaggi Asincroni

an Order EntryWindow :Window

an Order :Order

Messaggio asincrono(invocazione di un metodo)

oggetto

prepare()

Esecuzione condizionale di un messaggio L’esecuzione di un metodo può essere assoggettata ad

una condizione. Il metodo viene invocato solo se la condizione risulta verificata a run-time

Si disegna aggiungendo la condizione, racchiusa tra parentesi quadre, che definisce quando viene eseguito il metodo

Sintassi:

[cond] : nomeMetodo()

Esecuzione condizionale di un messaggio - esempio

sd Diagrammi di Sequenza - Esecuzione Condizionata

an Order Line:OrderLine

a Stock Item:StockItem

Il metodo remove() viene eseguito solo se il metodo check assegna "true" alla variabile hasStock (soddisfa la condizione hasStock=true)

hasStock = check()

[hasStock]: remove()

Esecuzione condizionata di un messaggio – esempio (un’alternativa)

sd Diagrammi di Sequenza - Esecuzione Condizionata (Alternativ a)

an Order Line:OrderLine

a Stock Item:StockItem

Il metodo remove() viene eseguito solo se i l metodo check assegna "true" alla variabile hasStock (soddisfa la condizione hasStock=true)

check()

hasStock

[hasStock]: remove()

Esecuzione condizionata di un messaggio (un’altra alternativa)

sd Diagrammi di Sequenza - Esecuzione Condizionata (Alternativ a)

an Order Line:OrderLine

a Stock Item:StockItem

Il metodo remove() viene eseguito solo se i l metodo check assegna "true" alla variabile hasStock (soddisfa la condizione hasStock=true)

il metodo actionForItemNotInStock() viene eseguito in alternativa al metodo remove(), se la condizione hasStock ha valore false

check()

hasStock

[hasStock]: remove()

[not hasStock]: actionForItemNotInStock()

Iterazione di un messaggio

Rappresenta l’esecuzione ciclica di messaggi Si disegna aggiungendo un * (asterisco) prima del

metodo su cui si vuole iterare Si può aggiungere la condizione che definisce

l’iterazione La condizione si rappresenta tra parentesi

quadre. Sintassi completa:

[cond] : * nomeMetodo()

Iterazione di un messaggio - esempio

sd Diagramma di Sequenza - Iterazione di un Messaggio

an Order :Order an Order Line:OrderLine

[for each oreder l ine]: *prepare()

Iterazione di un blocco di messaggi

Rappresenta l’esecuzione ciclica di più messaggi

Si disegna raggruppando con un blocco (riquadro, box) i messaggi (metodi) su cui si vuole iterare

Si può aggiungere la condizione che definisce l’iterazione sull’angolo in alto a sinistra del blocco

La condizione si rappresenta al solito tra parentesi quadre

Iterazione di un blocco di messaggi sd Diagrammi di Sequenza - Iterazione di più Messaggi

:Order :OrderLine

loop Prepare&Deliv er

[for each order l ine]

prepare()

done

deliver()

successful

“Auto-Chiamata” (Self-Call)

Descrive un oggetto che invoca un suo metodo (chiamante e chiamato coincidono)

Si rappresenta con una “freccia circolare”

che rimane all’interno del life time di uno stesso metodo

Auto-Chiamata” (Self-Call)sd Diagrammi di Sequenza - Self-Call

a Stock Item:StockItem

an Order Line:OrderLine

All 'interno del metodo remove(), l 'oggetto "a Stock Item" chiama il proprio metodo needsToReorder()

remove()

needsToReorder()

Costruzione di un oggetto

Rappresenta la costruzione di un nuovo oggetto non presente nel sistema fino a quel momento

Messaggio etichettato new, create,…

L’oggetto viene collocato nell’asse temporale in corrispondenza dell’invocazione nel metodo new (o create…)

Costruzione di un oggettosd Diagramma di Sequenza - Creazione di un Oggetto

an Order Line:OrderLine

:Deliv eryItem

a Stock Item:StockItem

"an Order Line" crea un istanza di DeliveryItem.Prima (o durante) l 'esecuzione di remove() l 'istanza di DeliveryItem non esisteva!

remove()

done

new

Eliminazione di un oggetto

Rappresenta la distruzione di un oggetto presente nel sistema fino a quel momento

Si rappresenta con una X posta in corrispondenza della life-line dell’oggetto

Da quel momento in poi non è legale invocare alcun metodo dell’oggetto distrutto

Eliminazione di un oggetto

sd Diagrammi di sequenza - Eliminazione di un Oggetto

an Order EntryWindow :Window

an Order :Order

l 'oggetto "an Order Entry Window" da qui in poi non èpiù accessibile

L'oggetto "an Order" vive ancora

prepare()

done

Mettiamo tutto insieme…

Costruiamo un diagramma di sequenza per il seguente use case Una finestra di tipo Order Entry invia il messaggio “prepare”

ad un Ordine (Order) L’ordine invia il messaggio “prepare” ad ogni sua linea

(Order Line) Ogni linea verifica gli elementi in stock (Stock Item) Se il controllo ha esito positivo, la linea rimuove

l’appropriata quantità di elementi in stock e crea un’unità di delivery (DeliveryItem)

Se gli elementi in stock rimanenti scendono al di sotto di una soglia di riordino, viene richiesto un riordino (ReorderItem)

Mettiamo tutto insieme… sd Diagrammi di Sequenza - La Sintassi

a Stock Item:StockItem

an Order :Orderan Order EntryWindow :Window

an Order Line:OrderLine

:ReorderItem

:Deliv eryItem

prepare()

[for each order l ine]: *prepare()

hasStock:= check()

[hasStock]: remove()

needsReorder:= needsToReorder()

[needsReorder]: new

[hasStock]: new

Alcuni suggerimenti finali

Assicurarsi che i metodi rappresentati nel diagramma siano gli stessi definiti nelle corrispondenti classi (con lo stesso numero e lo stesso tipo di parametri)

Documentare ogni assunzione nella dinamica con note o condizioni (ad es. il ritorno di un determinato valore al termine di un metodo, il verificarsi di una condizione all’uscita da un loop, ecc.)

Mettere un titolo per ogni diagramma (ad es. “sd Diagrammi di Sequenza – Eliminazione di un Oggetto” )

Alcuni suggerimenti finali

Scegliere nomi espressivi per le condizioni e per i valori di ritorno

Non inserire troppi dettagli in un unico diagramma (flussi condizionati, condizioni, logica di controllo)

Non bisogna rappresentare tutto quello che si rappresenta nel codice …

Se il diagramma è complesso, scomporlo in più diagrammi semplici (ad es. uno per il ramo if, un altro per il ramo else, ecc.)