UML - язык моделирования и документирования сложных систем

В последнее десятилетие в компьютерном мире наметилась тенденция моделирования сложных систем визуальными (наглядными) моделями. Причем в новых методах проектирования сложных компьютерных систем, например ООП и ООАП, наглядные модели очень часто связываются с такими зрительными образами как "взгляды", направленные на сложную систему с различных точек зрения. Набор из нескольких наглядных моделей (модельных взглядов) создает в сознании специалистов интегральный образ сложной компьютерной системы, которую они совместно проектируют. Вместе с тем, наглядные модели служат эффективным средством документирования компьютерных систем и их программных обеспечений, а также языком общения между программистами, системными аналитиками и заказчиками систем.

Наиболее известными визуальными моделями, используемыми для проектирования компьютерных систем и их программных обеспечений, являются диаграммы языка UML и стандарта IDEF0, таблицы и диаграммы стандарта IDEF1X. Эти визуальные модели имеют математическую основу в виде теорий графов, множеств и матриц.

Диаграммы и таблицы языка UML и стандартов IDEF0, IDEF1X недостаточно эффективно моделируют веб-системы и их компоненты, поскольку они представляют собой модульные системы, состоящие из взаимосвязанных модулей. Наши исследования показали, что веб-системы и веб-компоненты (например, веб-страницы, веб-документы, веб-курсы) моделируются паттерновыми (модульными) сетями. Паттерновые сети это новый вид семантических сетей. Они обладают четко выраженными модульными свойствами и поэтому эффективно моделируют веб-системы и их компоненты. Мы построим паттерновые сети во второй части Курса. А теперь займемся языком UML.

Возникает естественный вопрос. Почему 300 ведущих компьютерных фирм, объединенных в консорциуме OMG, придают такое большое значение работам по созданию версий языка UML? Чтобы ответить на этот вопрос обратимся к Рис.3.1.

Рисунок позволяет понять причины революционных перемен в области технологий программирования, вызванных появлением языка UML. На нем изображены две схемы. Первая из них ( Рис.3.1а ) изображает ситуацию, существовавшую в области технологий программирования до создания языка UML, вторая ( Рис.3.1б ) - показывает изменение ситуации после появления UML. На обеих схемах слева показаны программисты и воображаемые ими модели компьютерных программ, а справа изображены коды программ и предметные области, в которых эти программы используются. На второй схеме между предметными областями и программными кодами появились диаграммы языка UML и их математическая основа – теории множеств и графов.

В чем заключаются негативные моменты ситуации, существовавшей до появления языка UML? Как видно из Рис.3.1а объединение текста программы (ее исходного кода) с характеристиками объекта автоматизации осуществляется только в сознании программиста, а документальная связь между ними отсутствует.

Рассмотрим теперь ситуацию, возникшую после появления языка UML ( Рис.3.1б). Диаграммы и спецификации языка UML связали исходный текст программы с характеристиками объекта автоматизации. При этом UML диаграммы опираются на теоретический фундамент в виде теории множеств и теории графов. Наличие теоретической основы позволяет упростить операции преобразования UML диаграмм, нарисованных на экранах дисплеев, в память компьютеров и уменьшить объем памяти, необходимой для хранения диаграмм.

Рисунок также показывает, что UML диаграммы могут преобразовываться в исходный код (прямое преобразование) и наоборот исходный код может преобразовываться в диаграммы (обратное преобразование). В некоторых случаях прямое преобразование может осуществляться автоматически с помощью программ конверторов. В настоящее время группа OMG активно работает над решением проблемы прямого преобразования диаграмм UML. Обратное преобразование может выполнить только человек.

Язык UML помог в решении болезненной для компьютерных фирм проблемы увольнения программистов с работы. Действительно, если программист уволится, то другой программист, пришедший ему на смену, чтобы войти в курс дела должен разобраться во всех тонкостях исходного кода программы. Практика показывает, что если программа сложная, то сделать это трудно, а иногда и невозможно. До появления языка UML увольнение программиста могло повлечь за собой потерю его программ. Сегодня, если программы документированы на языке UML, то после увольнения программиста другой программист, используя UML диаграммы и спецификации, может понять исходный код программы и заменить уволившегося.

Помимо решения проблемы увольнения программистов, документирование исходных кодов программ UML диаграммами и спецификациями создает единый язык общения между программистами, а также между программистами, системными аналитиками и заказчиками автоматизированной системы. Но самое главное, что дал UML - это возможность широкой стандартизации языков программирования. Известно, что в разных языках программирования используются одинаковые операции и методы, но они имеют разные названия и символьные обозначения. Язык UML позволяет стандартизовать как сами операции и методы языков программирования так и их терминологию.

Мы рассмотрели лишь часть проблем, решаемых с помощью языка UML.

Но даже из этого неполного обзора видно насколько важна роль языка UML в совершенствовании технологий программирования и методов разработки автоматизированных систем.