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 UML livello “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’uso Mostra: 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 Strutturare i diagrammi dei casi d'uso in UML 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: 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. 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. object modeling @2003 Dr. Andrea Baruzzo 11

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 Strutturare i diagrammi dei casi d'uso in UML Casi d’uso, attori, scenari e descrizioni Quattro concetti fondamentali: 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. Attore – rappresenta un ruolo che caratterizza le interazioni tra utente e sistema. L’utente non è necessariamente umano; In UML rappresentato mediante un omino. Scenario – sequenza di azioni che definisce una particolare interazione tra attore e sistema. Descrizione – testo che descrive lo scenario, l’ordine temporale della sequenza di azioni, l’eventuale trattamento degli errori, gli attori coinvolti. object modeling @2003 Dr. Andrea Baruzzo 14

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

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 attore: un utilizzatore del sistema acquistare articoli log in cassiere cliente caso d'uso: un "modo" di utilizzare il sistema rimborsare articoli venduti

Template per la documentazione di un caso d’uso Strutturare i diagrammi dei casi d'uso in UML Template per la documentazione di un caso d’uso object modeling @2003 Dr. Andrea Baruzzo 18

Esempio di scenario: Prelievo dal Bancomat Strutturare i diagrammi dei casi d'uso in UML Esempio di scenario: Prelievo dal Bancomat object-modeling @2003-2005 Dr. Andrea Baruzzo - Strutturare i diagrammi dei casi d'uso in UML 19 object modeling @2003 Dr. Andrea Baruzzo 19

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

Esempio di scenario (Cont.) Strutturare i diagrammi dei casi d'uso in UML Esempio di scenario (Cont.) object-modeling @2003-2005 Dr. Andrea Baruzzo - Strutturare i diagrammi dei casi d'uso in UML 21 object modeling @2003 Dr. Andrea Baruzzo 21

Relazioni tra casi d’uso Strutturare i diagrammi dei casi d'uso in UML Relazioni tra casi d’uso Relazione di inclusione «include» Relazione di generalizzazione Relazione di estensione «extend» Poche relazioni: modello semplice, senza grossa complessità sintattica object modeling @2003 Dr. Andrea Baruzzo 22

Relazioni tra casi d’uso: inclusione Strutturare i diagrammi dei casi d'uso in UML 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 object modeling @2003 Dr. Andrea Baruzzo 23

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>>

Esempio Vehicle rental system Booking Using Returning Service Customer <<include>> Official Service

Strutturare i diagrammi dei casi d'uso in UML Esempio Effettuare un ordine di acquisto include (sempre!) i seguenti passi: Compilazione di un form di acquisto Scelta della modalità di pagamento; Conferma dell’ordine di acquisto object modeling @2003 Dr. Andrea Baruzzo 26

Relazioni tra casi d’uso: generalizzazione Strutturare i diagrammi dei casi d'uso in UML 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 object modeling @2003 Dr. Andrea Baruzzo 27

Relazioni tra casi d’uso: generalizzazione Strutturare i diagrammi dei casi d'uso in UML Relazioni tra casi d’uso: generalizzazione Effettua un Ordine è un caso d’uso generale che può essere specializzato nei seguenti: Effettua un ordine di un cd musicale Effettua un ordine di un libro Effettuare un ordine di uno spartito object modeling @2003 Dr. Andrea Baruzzo 28

Relazioni tra casi d’uso: estensione Strutturare i diagrammi dei casi d'uso in UML 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) object modeling @2003 Dr. Andrea Baruzzo 29

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 Strutturare i diagrammi dei casi d'uso in UML 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! object modeling @2003 Dr. Andrea Baruzzo 31

Relazioni tra casi d’uso (estensione) Strutturare i diagrammi dei casi d'uso in UML 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 object modeling @2003 Dr. Andrea Baruzzo 32

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 Una classe è una tipologia di oggetti, con propri attributi e operazioni Rappresentazione di una classe in UML: Nome Automobile marca modello colore targa Attributi (proprietà) cambiaTarga cambiaColore Operazioni (metodi)

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 Ordini dataOrdine stato Clienti 1 emette 0..* 1 clienteDal emesso da calcolaTasse calcolaTotale setStato getOrdini 1..* Articoli DettagliOrdine quantità calcolaPeso calcolaPrezzo nell’ordine 1 0..* codice descrizione peso prezzo riguarda articolo

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: la parte (componente) non può esistere da sola, cioè senza la classe composto una componente appartiene ad un solo composto Il diamante si disegna pieno

Class diagram: aggregazione/composizione Università Docenti aggregazione composizione Dipartimenti

Class diagram: ereditarietà Persone nome cognome indirizzo cambiaIndirizzo superclasse simbolo di ereditarietà Clienti PotenzialiClienti codiceCliente clienteDal numVisite contaOrdini sottoclassi

Class diagram: esempio Punti x y Poligoni coloreRiemp coloreBordo tipoBordo 3..* Vertici identifica colore dimensione setColoreBordo setColoreRiemp setTipoBordo

Class diagram: esempio Frequenze Corsi nome durata Esami voto data Studenti matricola Persone Docenti insegna tenuto da del corso sostiene periodo di relativo a 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

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

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)

Esecuzione condizionata di un messaggio (un’altra alternativa)

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

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

“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)

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 oggetto

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

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…

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.)