Отдельные аспекты спецификации объектов как элементов диаграмм уже рассматривались ранее при описании диаграмм классов (см. главу 5) и последовательности (см. главу 8). Сейчас мы более подробно остановимся на особенностях их семантики и графической нотации, поскольку объекты являются основными элементами или графическими примитивами, из которых строится диаграмма кооперации на уровне примеров. Для графического изображения объектов используется такой же символ прямоугольника, что и для классов.
Как отмечалось выше, объект (object) является отдельным экземпляром класса, который создается на этапе выполнения программы. Он может иметь свое собственное имя и конкретные значения атрибутов. Применительно к объектам формат строки классификатора дополняется именем объекта и приобретает следующий вид (при этом вся запись подчеркивается):
<Имя объекта>'/' <Имя роли классификатора> ':' <Имя классификатора>
[':' <Имя классификатора >]*
Здесь Имя роли классификатора может не указываться. В этом случае оно исключается из строки текста вместе с последующим двоеточием. Имя роли может быть опущено в том случае, если существует только одна роль в кооперации, которую могут играть объекты, созданные на базе этого класса.
Таким образом, для обозначения роли классификатора достаточно указать либо имя класса (вместе с двоеточием), либо имя роли (вместе с наклонной чертой). В противном случае прямоугольник будет соответствовать обычному классу. Если роль, которую должен играть объект, наследуется от нескольких классов, то все они должны быть указаны явно и разделяться запятой и двоеточием.
Ниже приводятся возможные варианты записи строки текста в прямоугольнике объекта.
: С – анонимный объект, образуемый на основе класса С.
/ R – анонимный объект, играющий роль R.
/ R : С – анонимный объект, образуемый на основе класса С и играющий роль R.
О / R – объект с именем О, играющий роль R.
О : С – объект с именем О, образуемый на основе класса С.
О / R : С – объект с именем О, образуемый на основе класса С и играющий роль R.
О или – объект с именем О.
О : – «объект-сирота» с именем О.
/ R – роль с именем R
: С – анонимная роль на базе класса С.
/ R : С – роль с именем R на основе класса С.
Отдельные примеры изображения объектов и классов на диаграмме кооперации приводятся на следующем рисунке (рис. 9.4).
Рис. 9.4. Примеры различных вариантов записи имен объектов, ролей и классов на диаграммах кооперации
Так, в первом случае (рис. 9.4, а) обозначен объект с именем «клиент», играющий роль «инициатор запроса». Далее (рис. 9.4, б) следует обозначение анонимного объекта, который играет роль инициатора запроса. В обоих случаях не указан класс, на основе которого будут созданы эти объекты. Обозначение класса присутствует в следующем варианте записи (рис. 9.4, в), причем объект также анонимный.
Применительно к уровню спецификации на диаграммах кооперации могут присутствовать именованные классы с указанием роли класса в кооперации (рис. 9.4, г) или анонимные классы, когда указывается только его роль (рис. 9.4, д). Последний случай характерен для ситуации, когда в модели могут присутствовать несколько классов с именем «Клиент», поэтому требуется явно указать имя соответствующего пакета База данных (рис. 9.4, е).
Мультиобъект
Мультиобъект (multiobject) представляет собой целое множество объектов на одном из концов ассоциации. На диаграмме кооперации Мультиобъект используется для того, чтобы показать операции и сигналы, которые адресованы всему множеству объектов, а не только одному. Мультиобъект изображается двумя прямоугольниками, один из которых выступает из-за верхней правой вершины другого (рис. 9.5, а). При этом стрелка сообщения относится ко всему множеству объектов, которые обозначают данный мульти-объект. На диаграмме кооперации может быть явно указано отношение композиции между мультиобъектом и отдельным объектом из его множества (рис. 9.5, б).
Рис. 9.5. Графическое изображение мультиобъектов на диаграмме кооперации
Активный объект
В контексте языка UML все объекты делятся на две категории: пассивные и активные. Пассивный объект оперирует только данными и не может инициировать деятельность по управлению другими объектами. Однако пассивные объекты могут посылать сигналы в процессе выполнения запросов, которые они получают.
Активный объект (active object) имеет свою собственную нить (thread) управления и может инициировать деятельность по управлению другими объектами. При этом под нитью понимается некоторый облегченный поток управления, который может выполняться параллельно с другими вычислительными нитями или нитями управления в пределах одного вычислительного процесса или процесса управления.
Активные объекты на канонических диаграммах обозначаются прямоугольником с более широкими границами (рис. 9.6). Иногда может быть явно указано ключевое слово (помеченное значение) {active}, чтобы выделить активный объект на диаграмме. Каждый активный объект может инициировать единственную нить или процесс управления и представлять исходную точку потока управления. В приведенном фрагменте диаграммы кооперации активный объект «а: Вызывающий абонент» является инициатором процесса установления соединения для обмена информацией с другим абонентом (на диаграмме не показан).
Рис. 9.6. Графическое изображение активного объекта (слева) на диаграмме кооперации
В следующем примере рассматривается ситуация с вызовом функции печати из текстового редактора (рис. 9.7). Анонимный активный объект «Текстовый редактор» вначале посылает сообщение анонимному мультиобъекту «Принтер», которое инициирует выбор единственного объекта «Принтер», возможно, удовлетворяющего некоторым дополнительным условиям. После этого выбранному объекту посылается сообщение о необходимости напечатать документ, загруженный в текстовый редактор.
Рис. 9.7. Фрагмент диаграммы кооперации для вызова функции печати из текстового редактора
Составной объект
Составной объект (composite object) или объект-контейнер предназначен для представления объекта, имеющего собственную структуру и внутренние потоки (нити) управления. Составной объект является экземпляром составного класса (класса-контейнера), который связан отношением агрегации или композиции (см. главу 5) со своими частями. Аналогичные отношения связывают между собой и соответствующие объекты.
На диаграммах кооперации такой составной объект изображается как обычный объект, состоящий из двух секций: верхней и нижней. В верхней секции записывается имя составного объекта, а в нижней – его составные части вместо списка его атрибутов (рис. 9.8). При этом допускается иметь в качестве частей другие составные объекты.
Рис. 9.8. Графическое изображение составного объекта на диаграмме кооперации
9.3. Связи
Связь (link) является экземпляром или примером произвольной ассоциации. Связь как элемент языка UML может иметь место между двумя и более объектами. Бинарная связь на диаграмме кооперации изображается отрезком прямой линии, соединяющей два прямоугольника объектов (см. рис. 9.7). На каждом из концов этой линии могут быть явно указаны имена ролей данной ассоциации. Рядом с линией в ее средней части может записываться имя соответствующей ассоциации.
Связи не имеют собственных имен, поскольку полностью идентичны как экземпляры ассоциации. Другими словами, все связи на диаграмме кооперации могут быть только анонимными и записываются без двоеточия перед-именем ассоциации. Для связей не указывается также и кратность. Однако другие обозначения специальных случаев ассоциации (агрегация, композиция) могут присутствовать на отдельных концах связей. Например, символ связи типа «композиция» между мультиобъектом «Принтер» и отдельным объектом «Принтер» (см. рис. 9.7).
Стереотипы связей
Связь может иметь некоторые стереотипы, которые записываются рядом с одним из ее концов и указывают на особенность реализации данной связи. В языке UML для этой цели могут использоваться следующие стереотипы:
• «association» – ассоциация (предполагается по умолчанию, поэтому этот стереотип можно не указывать).
• «parameter» – параметр метода. Соответствующий объект может бытьч только параметром некоторого метода.
• «local» – локальная переменная метода. Ее область видимости ограничена только соседним объектом.
• «global» – глобальная переменная. Ее область видимости распространяется на всю диаграмму кооперации.
• "self – рефлексивная связь объекта с самим собой, которая допускает передачу объектом сообщения самому себе. На диаграмме кооперации рефлексивная связь изображается петлей в верхней части прямоугольника объекта.
Некоторые примеры связей с различными стереотипами изображены на рис. 9.9. Здесь представлена обобщенная схема некоторой конкретной компании с именем "С", которая состоит из отделов (анонимный мультиобъект «Отдел»). Последние, в свою очередь, состоят из сотрудников (анонимный мультиобъект «Сотрудник»). Рефлексивная связь указывает на тот факт, что менеджер отдела является в то же время и его сотрудником.
Рис. 9.9. Графическое изображение связей с различными стереотипами
9.4. Сообщения
Сообщения, как элементы языка LJML, уже рассматривались ранее при изучении диаграммы последовательности (см. главу 8). При построении диаграммы кооперации они имеют некоторые дополнительные семантические особенности. Сообщение на диаграмме кооперации специфицирует коммуникацию между двумя объектами, один из которых передает другому некоторую информацию. При этом первый объект ожидает, что после получения сообщения вторым объектом последует выполнение некоторого действия. Таким образом, именно сообщение является причиной или стимулом для начала выполнения операций, отправки сигналов, создания и уничтожения отдельных объектов. Связь обеспечивает канал для направленной передачи сообщений между объектами от объекта-источника к объекту-получателю.
Рис. 9.10. Графическое изображение различных типов сообщений на диаграмме кооперации
Сообщения в языке UML также специфицируют роли, которые играют объекты – отправитель и получатель сообщения. Сообщения на диаграмме кооперации изображаются помеченными стрелками рядом (выше или ниже) с соответствующей связью или ролью ассоциации. Направление стрелки указывает на получателя сообщения. Внешний вид стрелки сообщения имеет определенный смысл. На диаграммах кооперации может использоваться один из четырех типов стрелок для обозначения сообщений (рис. 9.10):
• Сплошная линия с треугольной стрелкой (рис. 9.10, а) обозначает вызов процедуры или другого вложенного потока управления. Может быть также использована совместно с параллельно активными объектами, когда один из них передает сигнал и ожидает, пока не закончится некоторая вложенная последовательность действий. Обычно все такие сообщения являются синхронными, т. е. инициируемыми по завершении некоторой деятельности или при выполнении некоторого условия.
• Сплошная линия с V-образной стрелкой (рис. 9.10, б) обозначает простой поток управления. Каждая такая стрелка изображает один этап в последовательности потока управления. Обычно все такие сообщения являются асинхронными.
• Сплошная линия с полустрелкой (рис. 9.10, в) используется для обозначения асинхронного потока управления. Соответствующие сообщения формируются в произвольные, заранее не известные моменты времени, как правило, активными объектами. Обычно сообщения этого типа являются начальными в последовательности потока управления и чаще всего инициируются актерами.
• Пунктирная линия с V-образной стрелкой (рис. 9.10, г) обозначает возврат из вызова процедуры. Стрелки этого типа зачастую отсутствуют на диаграммах кооперации, поскольку неявно предполагается их существование после окончания процесса активизации некоторой деятельности.
Формат записи сообщений
Каждое сообщение может быть помечено строкой текста, которая имеет следующий формат:
< Предшествующие сообщения>< [Сторожевое условие] >
<Выражение последовательности>
<Возвращаемое значение– имя сообщения><Список аргументов>
Рассмотрим каждый из этих элементов более подробно.
• Предшествующие сообщения – есть разделенные запятыми номера сообщений, записанные перед наклонной черточкой:
<Номер сообщения ','>< Номер сообщения,'> '/'
Если список номеров сообщений пуст, то вся запись, включая наклонную черточку (слэш), опускается. Каждый номер сообщения может быть выражением последовательности без рекурсивных символов. Выражение должно определять номер другого сообщения в этой же последовательности.
Смысл указания предшествующих сообщений заключается в том, что данное сообщение не может быть передано, пока не будут переданы своим адресатам все сообщения, номера которых записаны в данном списке.
Пример записи предшествующих сообщений:
A3, В4/ С5: ошибка записи (сектор).
• Сторожевое условие является обычным булевским выражением и предназначено для синхронизации отдельных нитей потока управления. Записывается в квадратных скобках и может быть опущено, если оно отсутствует у данного сообщения. Семантика сторожевого условия обеспечивает передачу сообщения только в том случае, если это условие принимает значение «истина».
Пример записи сторожевых условий без номеров предшествующих сообщений:
[(х>=0)&(х<=255)] 1.2: отобразить_на_экране_цвет(х)
[количество цифр номера = 7] 3.1: набрать_телефонный_номер()
• Выражение последовательности – есть разделенный точками список отдельных термов последовательностей, после которого записывается двоеточие:
<Терм последовательности'.'><Терм последовательности'.'>':'
Каждый из термов представляет отдельный уровень процедурной вложенности в форме законченной итерации. Наиболее верхний уровень соответствует самому левому терму последовательности. Если все потоки управления параллельные, то вложенность отсутствует. Каждый из термов последовательности имеет следующий синтаксис:
[Целое число| Имя] [Символ рекуррентности].
Целое число указывает на порядковый номер сообщения в процедурной последовательности верхнего уровня. Сообщения, номера которых отличаются на единицу, следуют подряд один за другим.
Например, сообщение с номером «3.1.4» следует за сообщением с номером «3.1.3» в процедурной последовательности «3.1».
Имя используется для спецификации параллельных нитей управления. Сообщения, которые отличаются только именем, являются параллельными на этом уровне вложенности. На одном уровне вложенности все нити управления эквивалентны в смысле приоритета передачи сообщений. С
Например, сообщения с выражениями «ЗЛа» и «3.16» являются параллельными в процедурной последовательности «3.1».
Символ рекуррентности используется для указания условного или итеративного выполнения. Семантика рекуррентности представляет ноль или больше сообщений, которые должны быть выполнены в зависимости от записанного условия. Возможны два случая записи рекуррентности:
1. '*' '[' Предложение-итерация ']' для записи итеративного выполнения соответствующего выражения.
Итерация представляет последовательность сообщений одного уровня вложенности. Предложение-итерация может быть опущено, если условия итерации никак не специфицируются. Наиболее часто предложение-итерация записывается на некотором псевдокоде или языке программирования. В языке UML формат записи этого предложения не определен. Например, «*[/:=/..л]», что означает последовательную передачу сообщения с параметром /, который изменяется от 1 до некоторого целого числа п с шагом 1.
2. '['Предложение-условие У для записи ветвления. Это условие представляет такое сообщение, передача которого по данной ветви возможна только при истинности этого условия. Чаще всего предложение-условие записывают на некотором псевдокоде или языке программирования, поскольку в языке UML формат записи этого предложения не определен. Например, [х>у] означает, что сообщение по некоторой ветви будет передано только в том случае, если значение х больше значения у.
• Возвращаемое значение представляется в форме списка имен значений, возвращаемых по окончании коммуникации или взаимодействия в полной итерации данной процедурной последовательности. Эти идентификаторы могут выступать в качестве аргументов в последующих сообщениях. Если сообщение не возвращает никакого значения, то ни значение, ни оператор присваивания на диаграмме кооперации не указываются.
Например, сообщение
1.2.3: р:= найти_документ (спецификация_документа)
означает передачу вложенного сообщения с запросом поиска в базе данных нужного документа по его спецификации, причем источнику сообщения должен быть возвращен найденный документ.
• Имя сообщения, записанное в сигнатуре после возвращаемого значения, означает имя события, которое инициируется объектом-получателем сообщения после его приема. Наиболее часто таким событием является вызов операции объекта. Это может быть реализовано различными способами, один из которых – вызов операции. Тогда соответствующая операция должна быть определена в том классе, которому принадлежит объект-получатель.
• Список аргументов представляет собой разделенные запятыми и заключенные в круглые скобки действительные параметры той операции, вызов которой инициируется данным сообщением. Список аргументов может быть пустым, однако скобки все равно записываются. Для записи аргументов также может быть использован некоторый псевдокод или язык программирования.
Так, в приведенном выше примере сообщения
1.2.3: р:= найти_документ (спецификация_документа)
Аргумент найти_документ является именем сообщения, а специфика-ция_документа – списком аргументов, состоящим из единственного действительного параметра операции. При этом имя сообщения означает обращение к операции найти_ документ, которая должна быть определена в соответствующем классе объекта-получателя.