Для чего нужны UML диаграммы?

В сегодняшнем материале от компании FoxmindED разбираемся с таким понятием как uml диаграммы, а также рассмотрим эффективность их применение в эджайл-разработке.

Unified Modeling Language (UML) — это стандартный язык моделирования. Он используемый для визуализации, спецификации, конструирования и документирования программных систем. История возникновения UML насчитывает более двух десятилетий. Его разработка началась в конце 20-го века группой экспертов по объектно-ориентированному программированию, среди которых были Гради Буч, Джеймс Рамбо, и Ивар Якобсон. В 1997 году UML был принят как стандарт OMG (Object Management Group), что сделало его ещё более значимым для индустрии разработки ПО.

Важной чертой UML является его универсальность. Он подходит для моделирования различных типов систем, включая программные приложения, базы данных, распределенные системы и многое другое. 

Основные типы диаграмм 

Диаграммы UML классифицируются на:

• Структурные — включают в себя диаграммы классов (отображает структуру классов в системе и их взаимосвязи), компонентов (позволяет представить структуру высокоуровневых компонентов системы и их зависимости) и объектов (фокусируется на конкретных объектах в системе и их взаимодействиях).

• Поведенческие — включают диаграммы случаев использования (описывает взаимодействие между системой и её пользователем), активностей (моделирует потоки управления или процессов в системе) и последовательности (показывает взаимодействие между различными объектами в системе в определенной последовательности событий).

А теперь рассмотрим подробнее…

Структурные диаграммы 

Предназначены для визуализации статической структуры системы, то есть её составляющих элементов и их взаимосвязей.

Существует три основных типа структурных диаграмм UML: 

• Диаграмма классов — ключевой инструмент для моделирования структуры объектно-ориентированных систем. Она позволяет представить классы, их атрибуты, методы и взаимосвязи между ними. Например, при разработке системы управления задачами, на такой диаграмме мы можем представить классы «Задача», «Пользователь», «Проект» и определить их атрибуты и методы, такие как название задачи или создание задачи.

• Диаграмма компонентов описывает физическую структуру системы и её компоненты. Она помогает увидеть, какие компоненты входят в систему и как они взаимодействуют. Например, при проектировании веб-приложения на такой диаграмме можно показать клиентский и серверный код, базу данных, библиотеки и внешние сервисы, а также их взаимосвязи.

• Диаграмма объектов сосредотачивается на конкретных объектах в системе и их взаимодействиях, представляя мгновенное состояние системы. Например, в системе управления заказами интернет-магазина на такой диаграмме можно показать конкретные объекты, такие как заказы, товары, пользователи, и их взаимосвязи в определенный момент времени.

При проектировании архитектуры приложения такие диаграммы могут использоваться по-разному: если это база данных, то диаграмма классов помогает определить сущности и их атрибуты, а диаграмма компонентов — показывает компоненты, такие как таблицы и хранимые процедуры.

Скажем, для разработки микросервисной архитектуры диаграмма компонентов демонстрирует каждый сервис как отдельный компонент и их взаимосвязи.

Поведенческие диаграммы UML

Поведенческие диаграммы UML предназначены для описания динамического поведения системы, то есть её взаимодействия с окружающей средой и внутренних процессов.

Рассмотрим три основных типа поведенческих диаграмм UML: 

• Диаграмма случаев использования описывает функциональность системы с точки зрения пользователей, помогая выявить основные сценарии использования и определить акторов, взаимодействующих с системой. Например, при разработке системы управления библиотекой на такой диаграмме можно показать сценарии, такие как «Заказ книги», «Поиск книги», «Регистрация пользователя», а также акторов, таких как «Пользователь» и «Библиотекарь».

• Диаграмма активностей используется для моделирования потоков управления или процессов в системе. Она отображает последовательность действий, необходимых для выполнения определенной задачи или процесса. Например, при моделировании процесса оформления заказа в интернет-магазине на такой диаграмме можно показать последовательность действий пользователя, начиная с выбора товара, добавления его в корзину, оформления заказа и завершения покупки.

• Диаграмма последовательности отображает взаимодействие между объектами в системе в определенном порядке. Она помогает визуализировать последовательность сообщений, передаваемых между объектами в рамках определенного сценария использования. Например, при моделировании системы чата на такой диаграмме можно показать, как пользователь отправляет сообщение, как оно передается через сервер и доставляется другому пользователю, а также какие действия выполняются в ответ на получение сообщения.

Поведенческие диаграммы играют важную роль в понимании процессов и взаимодействия в системе:

• Для проектирования интерфейса пользователя диаграмма случаев использования определяет функциональные возможности и потребности пользователей, обеспечивая создание удобного интерфейса.
• Для оптимизации бизнес-процессов диаграмма активностей помогает визуализировать процессы и выявить области для улучшения, помогая бизнес-аналитикам улучшить эффективность бизнеса.
• При тестировании и отладке ПО диаграмма последовательности моделирует сценарии использования системы, упрощая процесс тестирования и отладки.

FoxmindEd — это учебный центр с большим выбором направлений курсов для новичков и программистов с опытом!

Начинаете свой путь в IТ? Попробуйте курсы Start

Имеете базовые навыки программирования? Тогда вам на курсы Junior

Хотите углубить свои знания в IТ? У нас есть курсы Middle/Senior

Процесс разработки UML диаграмм

Разработка uml диаграмм состоит из нескольких этапов:

• Определение функциональных и нефункциональных требований, а также ожидаемого поведения системы.
• Выявление ключевых сценариев использования системы для определения основных функциональных возможностей и потребностей пользователей.
• Определение подходящих типов UML диаграмм для моделирования архитектуры системы в соответствии с требованиями проекта.
• Использование специализированных инструментов для создания UML диаграмм, таких как Lucidchart, Visual Paradigm и др.
• Проверка созданных диаграмм на соответствие требованиям проекта и выявление возможных ошибок или недочетов.
• Внесение изменений в диаграммы в случае выявления изменений в требованиях или архитектуре системы.
• Визуализация структуры и поведения системы с использованием созданных диаграмм для лучшего понимания всеми участниками проекта и обеспечения единого видения архитектуры.

Таким образом, если вам нужно описать структуру системы и взаимосвязь между её компонентами, используйте диаграммы классов, компонентов и объектов.

Если же вам нужно моделировать процессы и взаимодействие в системе, то рекомендуется обратиться к диаграммам случаев использования, активностей и последовательности.

Инструменты

Lucidchart и Visual Paradigm — популярные инструменты для создания UML диаграмм. Lucidchart предоставляет широкий набор инструментов для создания различных типов UML диаграмм. Его ключевые функции включают возможность коллаборативного редактирования, интеграцию с другими сервисами и экспорт в различные форматы.

Visual Paradigm — это комплексный инструмент с поддержкой UML диаграмм и других типов диаграмм. Его функционал включает широкий набор инструментов для моделирования, генерацию кода, гибкую систему настройки и поддержку коллаборации.

Перед тем как выбрать подходящее ПО, следует для начала оценить потребности проекта, а также: учесть бюджет и стоимость ПО, исследовать функциональность и удобство использования, ну и обратить внимание на поддержку и обновления.

Значение в эджайл-разработке

В чем же состоит роль UML диаграмм в Agile-разработке?

1. Визуализация требований: UML диаграммы, такие как диаграммы случаев использования и диаграммы классов, помогают визуализировать требования к системе, что позволяет команде лучше понять, что нужно создать.

2. Проектирование архитектуры: с помощью диаграмм, таких как диаграммы компонентов и последовательности, команды могут моделировать архитектуру системы и визуализировать взаимодействие между её компонентами.

3. Коммуникация и совместное проектирование: диаграммы служат средством коммуникации между участниками команды и заинтересованными сторонами, что способствует пониманию требований и согласованию решений.

4. Документация и обучение: созданные UML диаграммы могут служить в качестве документации проекта, что упрощает его поддержку и обновление, а также обучение новых участников команды.

Примерами эффективного применения UML в Agile-командах могут быть:

• Проектирование итераций: использование диаграмм классов и активностей для планирования и разработки функциональности в рамках каждой итерации.

• Разработка пользовательского интерфейса: применение диаграмм последовательности и активностей для проектирования пользовательского интерфейса и определения взаимодействия с системой.

• Управление изменениями: визуализация изменений в архитектуре и требованиях проекта с помощью UML диаграмм для быстрой адаптации и принятия обоснованных решений.

Будущее

Будущее UML диаграмм зависит от развития технологий и изменений в требованиях к разработке программного обеспечения. Ожидается, что UML инструменты будут тесно интегрироваться с другими инструментами разработки, обеспечивая непрерывный процесс создания программного обеспечения. Также улучшится функциональность и пользовательский опыт в инструментах создания UML диаграмм.

С развитием технологий будут развиваться и методики создания UML диаграмм, соответствующие современным подходам к моделированию и архитектуре систем. В будущем можно ожидать уклонения от формальных методов документирования в пользу более гибких и адаптивных подходов, таких как визуальное моделирование в реальном времени. Также будет увеличиваться автоматизация процесса создания и обновления UML диаграмм с использованием инструментов и технологий машинного обучения и искусственного интеллекта.

Важным направлением будет участие UML диаграмм в развитии новых методологий разработки, таких как Continuous Integration и Microservices, предоставляя необходимые инструменты для моделирования и проектирования архитектуры системы.

Заключение

UML диаграммы — неотъемлемая часть разработки программного обеспечения. Она обеспечивает понимание требований, проектирование архитектуры и взаимопонимание в команде. Поэтому их значимость непрерывно растет, так как они помогают минимизировать ошибки, улучшить эффективность и качество проекта. В будущем, с развитием технологий, UML диаграммы будут продолжать играть важную роль, а их использование будет развиваться и адаптироваться к новым вызовам и возможностям.