учебники, программирование, основы, введение в,

 

Элементы графической нотации диаграммы деятельности

Диаграмма деятельности и особенности ее построения
При моделировании поведения проектируемой или анализируемой программной системы возникает необходимость не только представить процесс изменения ее состояний, но и детализировать особенности алгоритмической и процедурной реализации выполняемых системой операций. Для этой цели, как правило, используются блок-схемы или структурные схемы алгоритмов. Каждая такая схема акцентирует внимание на последовательности выполнения определенных процедур или элементарных операций, которые в совокупности приводят к получению желаемого результата.
С увеличением сложности системы строгое соблюдение определенной последовательности выполняемых действий приобретает большое значение. Попытка заварить кофе холодной водой может испортить порцию напитка. Нарушение последовательности операций при ремонте двигателя приводит к его поломке или выходу из строя. Еще более катастрофические последствия могут произойти в случае отклонения от установленной последовательности действий при взлете или посадке авиалайнера, запуске ракеты, регламентных работах на АЭС.
Для моделирования процесса выполнения операций в языке UML используются диаграммы деятельности. Применяемая в них графическая нотация во многом похожа на нотацию диаграммы состояний, поскольку на диаграммах деятельности также присутствуют обозначения состояний и переходов. Отличие заключается в семантике состояний, которые используются для представления деятельности и действий, а также в отсутствии на переходах сигнатуры событий. Каждое состояние на диаграмме деятельности соответствует выполнению некой операции, а переход в следующее состояние происходит только после завершения выполнения этой операции. Диаграмма деятельности представляется в форме графа деятельности, вершинами которого являются состояния действия или деятельности, а дугами - переходы от одного состояния действия к другому.
Диаграммы деятельности - частный случай диаграмм состояний. Они позволяют реализовать в языке UML особенности процедурного и синхронного управления, обусловленного завершением внутренних действий и деятельности. Основным направлением использования диаграмм деятельности является визуализация особенностей реализации операций классов, когда необходимо представить алгоритмы их выполнения. При этом каждое состояние может являться выполнением операции определенного класса либо ее части, позволяя использовать диаграммы деятельности для описания реакций на внутренние события системы.
В контексте языка UML деятельность представляет собой совокупность отдельных вычислений, выполняемых автоматом. При этом отдельные элементарные вычисления могут приводить к результату или действию. На диаграмме деятельности отображается логика или последовательность перехода от одной деятельности к другой, при этом внимание фиксируется на результате деятельности. Сам же результат может привести к изменению состояния системы или возвращению некоторого значения. Диаграмма деятельности предназначена для моделирования поведения систем, хотя время в явном виде отсутствует на этой диаграмме. Ситуация здесь во многом аналогична диаграмме состояний, однако имеет ряд особенностей.
Состояния деятельности и действия
Состояние деятельности (activity state) - состояние в графе деятельности, которое служит для представления процедурной последовательности действий, требующих определенного времени.
Переход из состояния деятельности происходит после выполнения специфицированной в нем ду-деятельности, при этом ключевое слово do в имени деятельности не указывается. Состояние деятельности не может иметь внутренних переходов, поскольку оно является элементарным. Деятельность, описанная в состоянии деятельности, не может быть прервана никакими внешними событиями. Обычное использование состояния деятельности заключается в моделировании подпроцесса выполнения отдельных алгоритмов или процедур.
Состояние действия (action state) - специальный случай состояния с некоторым входным действием и, по крайней мере, одним выходящим из состояния переходом.
Переход из состояния действия происходит после завершения входного действия. Состояние действия не может иметь внутренних переходов, поскольку оно является элементарным. Обычное использование состояния действия заключается в моделировании шага выполнения алгоритма или процедуры в рамках одного потока управления.
Графически состояния деятельности и действия изображаются одинаковой фигурой, напоминающей прямоугольник, боковые стороны которого заменены выпуклыми дугами). Внутри этой фигуры записывается имя состояния деятельности или действия в форме выражения (expression), которое должно быть уникальным в пределах одной диаграммы деятельности.
Действие может быть записано на естественном языке, псевдокоде или языке программирования. Никаких дополнительных или неявных ограничений при записи действий не накладывается. Рекомендуется в качестве имени простого действия использовать глагол с пояснительными словами . Если же действие может быть представлено в формальном виде, то целесообразно записать его на том языке программирования, на котором предполагается реализовывать разрабатываемый проект.
Иногда возникает необходимость представить на диаграмме деятельности сложное действие, в свою очередь, состоящее из нескольких более простых. В этом случае можно использовать специальное обозначение так называемого состояния под-деятельности.
Состояние под-деятельности (subactivity state) - состояние в графе деятельности, которое служит для представления неатомарной последовательности шагов процесса.
Это состояние является графом деятельности и обозначается специальной пиктограммой в правом нижнем углу символа состояния действия. Данная конструкция может применяться к любому элементу языка UML, который поддерживает "вложенность" своей структуры. При этом пиктограмма может быть дополнительно помечена типом вложенной структуры.
Каждая диаграмма деятельности должна иметь единственное начальное и конечное состояния. Они имеют такие же обозначения, как и на диаграмме состояний. При этом каждая деятельность начинается в начальном состоянии и заканчивается в конечном состоянии. Саму диаграмму деятельности принято располагать таким образом, чтобы действия следовали сверху вниз или слева направо. В этом случае начальное состояние будет изображаться в верхней или левой части диаграммы, а конечное - в ее нижней или правой части. В интересах удобства визуального представления на диаграмме деятельности допускается изображать несколько конечных состояний. В этом случае все их принято считать эквивалентными друг другу.

http://localhost:3232/img/empty.gifhttp://localhost:3232/img/empty.gifПереходы на диаграмме деятельности

Переход как элемент диаграммы состояний был рассмотрен в лекции 9. При построении диаграммы деятельности используются только нетриггерные переходы, т. е. такие, которые происходят сразу после завершения деятельности или выполнения соответствующего действия. Такой переход передает управление в последующее состояние сразу, как только закончится действие или деятельность в предыдущем состоянии. На диаграмме такой переход изображается сплошной линией со стрелкой.
Если из состояния действия выходит единственный переход, то его можно никак не помечать. Если же таких переходов несколько, то при моделировании последовательной деятельности запускается только один из них. В этом случае для каждого из таких переходов должно быть явно записано собственное сторожевое условие в прямых скобках (см. лекцию 9). При этом для всех выходящих из некоторого состояния деятельности переходов должно выполняться требование истинности только одного из них. Подобный случай встречается тогда, когда последовательно выполняемая деятельность должна разделиться на альтернативные ветви в зависимости от значения промежуточного результата. Такая ситуация получила название ветвления, а для ее обозначения применяется специальный символ решения.
Графически ветвление на диаграмме деятельности обозначается символом решения (decision), изображаемого в форме небольшого ромба, внутри которого нет никакого текста. В этот ромб может входить только одна стрелка от того состояния действия, после выполнения которого поток управления должен быть продолжен по одной из взаимно исключающих ветвей. Принято входящую стрелку присоединять к верхней или левой вершине символа решения. Выходящих стрелок может быть две или более, но для каждой из них явно указывается соответствующее сторожевое условие в форме булевского выражения.
Для графического объединения альтернативных ветвей на диаграмме деятельности рекомендуется также использовать аналогичный символ в форме ромба, который в этом случае называют соединением (merge). Наличие этого символа, внутри которого также не записывается никакого текста, упрощает визуальный контроль логики выполнения процедурных действий на диаграмме деятельности. Входящих стрелок у символа соединения может быть несколько, они исходят от состояний действия, принадлежащих к одной из взаимно исключающих ветвей. Выходить из ромба соединения может только одна стрелка, при этом ни входящие, ни выходящая стрелки не должны содержать сторожевых условий. Исключением является ситуация, когда с целью сокращения диаграммы объединяют символ решения с символом соединения. Нарушение этих правил делает диаграмму деятельности несостоятельной (ill formed).
Диаграмма деятельности моделирует ситуацию, возникающую в супермаркетах при оплате товаров. Как правило, заплатить за покупки можно либо наличными, либо по кредитной карточке. Если покупателем выбран вариант оплаты по кредитной карточке, то проверяется сумма баланса предъявленной к оплате кредитной карточки. При этом оплата происходит только в том случае, если общая стоимость приобретаемых товаров не превышает суммы баланса этой карточки. В противном случае оплаты не происходит, и товар остается у продавца.
Один из наиболее значимых недостатков обычных блок-схем или структурных схем алгоритмов связан с проблемой изображения параллельных ветвей отдельных вычислений. Поскольку распараллеливание вычислений существенно повышает общее быстродействие программных систем, необходимы графические примитивы для представления параллельных процессов. В диаграммах деятельности с этой целью используется специальный символ для разделения и слияния параллельных вычислений или потоков управления. Это прямая черточка, аналогичная обозначению параллельных переходов для диаграмм состояний.
На диаграммах деятельности такая черточка изображается отрезком горизонтальной, реже - вертикальной, линии, толщина которой несколько шире линий простых переходов диаграммы деятельности. При этом разделение (fork) имеет один входящий переход и несколько выходящих , которые изображаются отрезками вертикальных, реже - горизонтальных, линий. Слияние (join), наоборот, имеет несколько входящих переходов и один выходящий . Параллельные переходы на диаграмме деятельности можно изображать в удлиненной форме, а входящие и выходящие переходы вертикальными стрелками.
Рассмотренных переходов оказывается достаточно для моделирования различных по сложности ситуаций. Для иллюстрации особенности изображения ветвления и параллельных деятельностей можно рассмотреть пример регистрации пассажиров в аэропорту . Первоначально выполняется деятельность по проверке билета. В случае если билет не действителен, он возвращается пассажиру, при этом никаких дополнительных действий не выполняется.
Если же билет действителен, то пассажиру выдается посадочный талон. В дополнение к этому проверяется гражданство и наличие багажа у пассажира. Если есть багаж, то его проверка может быть выполнена параллельно, по результатам которой пассажиру выдается талон на багаж. Если пассажир является иностранным гражданином, то дополнительно проверяется наличие у него визы. Если виза действительна, то проверка завершается успешно, и пассажир с возвращенным ему билетом может проследовать на посадку.
Если же виза окажется не действительной, то для этого пассажира посадка на данный рейс оказывается невозможной. В этом случае ему не выдается посадочный талон и талон на багаж, в случае его наличия, поскольку происходит прекращение всех выполняемых сотрудниками аэропорта действий.

http://localhost:3232/img/empty.gifhttp://localhost:3232/img/empty.gifДорожки

Диаграммы деятельности могут быть использованы не только для спецификации алгоритмов вычислений или потоков управления в программных системах. Не менее важная область их применения связана с моделированием бизнес-процессов. В этом контексте деятельность любой компании или фирмы представляет собой не что иное, как совокупность отдельных действий, работ, операций, направленных на достижение требуемого результата.
Однако применительно к бизнес-процессам желательно выполнение каждого действия ассоциировать с конкретным подразделением компании. В этом случае подразделение будет нести ответственность за реализацию определенных действий, а сам бизнес-процесс представляется в виде переходов действий из одного подразделения к другому. Для моделирования этих особенностей в языке UML предложена специальная конструкция, получившее название дорожки.
Дорожка (swimlane) - графическая область диаграммы деятельности, содержащая элементы модели, ответственность за выполнение которых принадлежит отдельным подсистемам.
В данном случае имеется в виду визуальная аналогия с плавательными дорожками в бассейне, если смотреть на соответствующую диаграмму деятельности сверху. При этом все состояния на диаграмме деятельности делятся на группы, разграниченные вертикальными линиями. Две соседних линии и образуют дорожку, а группа состояний между этими линиями выполняется организационным подразделением (отделом, группой, отделением, филиалом) или сотрудником компании. В последнем случае принято указывать должность сотрудника, ответственного за выполнение определенных действий.
Названия подразделений или должностей явно указываются в верхней части дорожки. Пересекать линию дорожки могут только переходы, которые в этом случае обозначают выход или вход потока управления в соответствующее подразделение компании. Порядок следования дорожек не несет какой-либо семантической информации и определяется соображениями удобства.
В качестве примера можно рассмотреть фрагмент диаграммы деятельности торговой компании, обслуживающей клиентов в форме заказов. Подразделениями компании обычно являются отдел приема и оформления заказов, отдел продаж и склад. Этим подразделениям будут соответствовать три дорожки на диаграмме деятельности, каждая из которых специфицирует зону ответственности подразделения. В этом случае диаграмма деятельности заключает в себе не только информацию о последовательности выполнения рабочих действий, но и о том, какое подразделение торговой компании должно выполнять то или иное действие.
Из указанной диаграммы деятельности видно, что после принятия заказа от клиента отделом приема и оформления заказов осуществляется распараллеливание деятельности на два потока (переход-разделение). Первый из них остается в этом же отделе и связан с получением оплаты от клиента за заказанный товар. Второй инициирует выполнение действия по регистрации заказа в отделе продаж (модель товара, размеры, цвет, год выпуска и пр.). Однако выдача товара со склада начинается только после того, как будет получена от клиента оплата за товар (переход-слияние). Затем выполняется подготовка товара к отправке и его отправка клиенту в отделе продаж. После завершения этих деятельностей заказ закрывается в отделе приема и оформления заказов.

http://localhost:3232/img/empty.gifhttp://localhost:3232/img/empty.gifОбъекты на диаграмме деятельности

Действия на диаграмме деятельности могут производиться над теми или иными объектами. Эти объекты либо инициируют выполнение действий, либо определяют результат этих действий. При этом действия специфицируют вызовы, которые передаются от одного объекта графа деятельности другому. Поскольку в таком ракурсе объекты играют определенную роль в понимании процесса деятельности, иногда возникает необходимость явно указать их на диаграмме деятельности.
Следует напомнить, что базовым графическим представлением объекта в нотации языка UML является прямоугольник класса, с тем отличием, что имя объекта подчеркивается. На диаграммах деятельности после имени может указываться характеристика состояния объекта в прямых скобках. Такие прямоугольники объектов присоединяются к состояниям действия отношением зависимости пунктирной линией со стрелкой. Соответствующая зависимость определяет состояние конкретного объекта после выполнения предшествующего действия.
На диаграмме деятельности с дорожками расположение объекта может иметь дополнительный смысл. А именно, если объект расположен на границе двух дорожек, то это может означать, что переход к следующему состоянию действия в соседней дорожке ассоциирован с нахождением документа в некотором состоянии. Если же объект расположен внутри дорожки, то и состояние этого объекта целиком определяется действиями данной дорожки.
Применительно к диаграммам деятельности объекты, как правило, являются экземплярами классов сущностей или бизнес - сущностей. Стоит также заметить, что на диаграмме деятельности один и тот же объект может быть изображен несколько раз, при этом для исключения несогласованности диаграммы необходимо указывать для них различные характеристики состояния.
В предыдущем примере с торговой компанией центральным объектом процесса продажи является заказ или вернее состояние его выполнения. Вначале до обращения клиента заказ как объект отсутствует и возникает лишь после контакта с клиентом. В результате фиксируется полученный заказ, после чего он регистрируется в отделе продаж. Затем он передается на склад, где после получения оплаты за товар оформляется окончательно . Наконец, после того, как товар отправлен клиенту, эта информация вносится в заказ, и он считается выполненным. Эта информация может быть представлена графически в виде модифицированного варианта диаграммы деятельности торговой компании.
Достоинством диаграммы деятельности является возможность визуализировать отдельные аспекты поведения рассматриваемой системы или реализации отдельных операций классов в виде процедурной последовательности действий. Таким образом, полная модель системы может содержать одну или несколько диаграмм деятельности, каждая из которых описывает последовательность реализации либо наиболее важных вариантов использования (типичный ход событий и все исключения), либо нетривиальных операций классов.
В заключение следует заметить, что диаграмма деятельности, так же как и другие виды канонических диаграмм, не содержат средств выбора оптимальных вариантов конфигурации собственно диаграмм. При разработке сложных проектов проблема выбора оптимальных решений применительно к диаграммам деятельности становится весьма актуальной. Рациональное расходование средств, затраченных на разработку и эксплуатацию системы, повышение ее производительности и надежности зачастую определяют конечный результат всего проекта.
http://localhost:3232/img/empty.gif

 
На главную | Содержание | < Назад....Вперёд >
С вопросами и предложениями можно обращаться по nicivas@bk.ru. 2013 г.Яндекс.Метрика