Unified Modeling Language (UML) je univerzální modelovací jazyk. Hlavním cílem UML je definovat standardní způsob vizualizovat způsob, jakým byl systém navržen. Je to docela podobné plánům používaným v jiných oblastech strojírenství. UML je není programovací jazyk , je to spíše vizuální jazyk.

Důležitá témata pro diagramy UML (Unified Modeling Language).

podtrhnout pomocí css

• Co je UML?
• Proč potřebujeme UML?
• Různé typy UML diagramů
• Strukturální diagramy UML
• Behaviorální diagramy UML
• Objektově orientované koncepty používané v diagramech UML
• Nástroje pro tvorbu UML diagramů
• Kroky k vytvoření diagramů UML
• Doporučené postupy pro diagramy UML
• UML a agilní vývoj
• Společné výzvy v modelování UML
• Výhody použití diagramů UML

1. Co je UML?

Unified Modeling Language (UML) je standardizovaný vizuální modelovací jazyk používaný v oblasti softwarového inženýrství, který poskytuje všeobecný, vývojový a intuitivní způsob vizualizace návrhu systému. UML pomáhá při specifikaci, vizualizaci, konstrukci a dokumentaci artefaktů softwarových systémů.

• K zobrazení používáme diagramy UML chování a struktury systému.
• UML pomáhá softwarovým inženýrům, obchodníkům a systémovým architektům s modelováním, návrhem a analýzou.
• Skupina Object Management Group (OMG) přijala Unified Modeling Language jako standard v roce 1997. Od té doby jej spravuje OMG.
• Mezinárodní organizace pro standardizaci (ISO) zveřejnila UML jako schválený standard v roce 2005. UML byl v průběhu let revidován a je pravidelně revidován.

2. Proč potřebujeme UML?

• Složité aplikace vyžadují spolupráci a plánování více týmů, a proto vyžadují jasný a stručný způsob komunikace mezi nimi.
• Podnikatelé nerozumí kódu. UML se tak stává nezbytným pro komunikaci s neprogramátory o základních požadavcích, funkcích a procesech systému.
• Když týmy mohou vizualizovat procesy, uživatelské interakce a statickou strukturu systému, ušetří se spousta času.

3. Různé typy UML diagramů

UML je propojeno s objektově orientovaným design a analýza. UML využívá prvky a vytváří mezi nimi asociace pro vytváření diagramů. Diagramy v UML lze obecně klasifikovat jako:

4. Strukturální diagramy UML

4.1. Diagram třídy

Nejrozšířenějším diagramem UML je diagram tříd. Je stavebním kamenem všech objektově orientovaných softwarových systémů. Diagramy tříd používáme k zobrazení statické struktury systému zobrazením tříd systému, jejich metod a atributů. Diagramy tříd nám také pomáhají identifikovat vztahy mezi různými třídami nebo objekty.

4.2. Složený strukturní diagram

K reprezentaci vnitřní struktury třídy a jejích bodů interakce s ostatními částmi systému používáme diagramy složené struktury.

• Diagram složené struktury představuje vztah mezi částmi a jejich konfigurací, která určuje, jak se bude klasifikátor (třída, komponenta nebo uzel nasazení) chovat.
• Představují vnitřní strukturu strukturovaného klasifikátoru využívajícího části, porty a konektory.
• Můžeme také modelovat spolupráci pomocí kompozitních strukturních diagramů.
• Jsou podobné diagramům tříd s tím rozdílem, že představují jednotlivé části v detailu ve srovnání s celou třídou.

4.3. Diagram objektu

Diagram objektu lze označit jako snímek obrazovky instancí v systému a vztahu, který mezi nimi existuje. Vzhledem k tomu, že objektové diagramy zobrazují chování, když byly objekty konkretizovány, jsme schopni studovat chování systému v konkrétním okamžiku.

poslouchat port

• Diagram objektů je podobný diagramu tříd s tím rozdílem, že zobrazuje instance tříd v systému.
• Zobrazujeme aktuální klasifikátory a jejich vztahy pomocí diagramů tříd.
• Na druhou stranu, objektový diagram představuje konkrétní instance tříd a vztahy mezi nimi v určitém okamžiku.

4.4. Schéma součásti

Diagramy komponent se používají k znázornění toho, jak byly organizovány fyzické komponenty v systému. Používáme je pro modelování detailů implementace.

• Diagramy komponent zobrazují strukturální vztah mezi prvky softwarového systému a pomáhají nám pochopit, zda byly funkční požadavky pokryty plánovaným vývojem.
• Diagramy součástí se stávají nezbytnými pro použití při navrhování a budování složitých systémů.
• Rozhraní používají součásti systému ke vzájemné komunikaci.

4.5. Schéma nasazení

Diagramy nasazení se používají k reprezentaci hardwaru systému a jeho softwaru. Říká nám, jaké hardwarové komponenty existují a jaké softwarové komponenty na nich běží.

• Architekturu systému ilustrujeme jako distribuci softwarových artefaktů přes distribuované cíle.
• Artefakt je informace, kterou generuje systémový software.
• Primárně se používají, když je software používán, distribuován nebo nasazen na více strojích s různými konfiguracemi.

4.6. Diagram balíčku

Diagramy balíčků používáme k zobrazení toho, jak byly balíčky a jejich prvky uspořádány. Diagram balíčků nám jednoduše ukazuje závislosti mezi různými balíčky a vnitřní složení balíčků.

• Balíčky nám pomáhají organizovat diagramy UML do smysluplných skupin a usnadňují pochopení diagramů.
• Primárně se používají k uspořádání diagramů tříd a případů použití.

5. Behaviorální diagramy UML

5.1. Schémata státních strojů

Stavový diagram se používá k reprezentaci stavu systému nebo části systému v konečných instancích času. Je to diagram chování a představuje chování pomocí přechodů konečných stavů.

• Stavové diagramy jsou také označovány jako Státní stroje a Stavové diagramy
• Tyto termíny se často používají zaměnitelně. Jednoduše řečeno, stavový diagram se používá k modelování dynamického chování třídy v reakci na čas a měnící se vnější podněty.

5.2. Diagramy aktivit

Diagramy aktivit používáme k ilustraci toku řízení v systému. Můžeme také použít diagram aktivity k odkazování na kroky zapojené do provádění případu použití.

• Sekvenční a souběžné aktivity modelujeme pomocí diagramů aktivit. Takže v podstatě zobrazujeme pracovní postupy vizuálně pomocí diagramu aktivit.
• Diagram aktivity se zaměřuje na stav toku a pořadí, ve kterém k němu dochází.
• Pomocí diagramu aktivit popisujeme nebo zobrazujeme, co konkrétní událost způsobuje.

5.3. Diagramy případů použití

Diagramy případů použití se používají k zobrazení funkčnosti systému nebo části systému. Jsou široce používány k ilustraci funkčních požadavků systému a jeho interakce s vnějšími činiteli (aktéry).

• Případ užití je v podstatě diagram představující různé scénáře, kde lze systém použít.
• Diagram případu použití nám poskytuje pohled na vysokou úroveň toho, co systém nebo část systému dělá, aniž bychom zacházeli do podrobností implementace.

5.4. Sekvenční diagram

Sekvenční diagram jednoduše zobrazuje interakci mezi objekty v sekvenčním pořadí, tj. v pořadí, ve kterém tyto interakce probíhají.

• K označení sekvenčního diagramu můžeme také použít termíny diagramy událostí nebo scénáře událostí.
• Sekvenční diagramy popisují, jak a v jakém pořadí objekty v systému fungují.
• Tyto diagramy jsou široce používány obchodníky a vývojáři softwaru k dokumentaci a pochopení požadavků na nové a stávající systémy.

5.5. Komunikační diagram

Komunikační diagram (známý jako Collaboration Diagram v UML 1.x) se používá k zobrazení sekvenovaných zpráv vyměňovaných mezi objekty.

• Komunikační diagram se zaměřuje především na objekty a jejich vztahy.
• Podobné informace můžeme reprezentovat pomocí sekvenčních diagramů, avšak komunikační diagramy představují objekty a odkazy ve volné formě.

5.6. Časový diagram

Časový diagram je speciální forma sekvenčního diagramu, který se používá k zobrazení chování objektů v časovém rámci. Používáme je k zobrazení časových a trvání omezení, která řídí změny ve stavech a chování objektů.

5.7. Diagram přehledu interakce

Diagram přehledu interakcí modeluje posloupnost akcí a pomáhá nám zjednodušit složité interakce na jednodušší výskyty. Je to směs diagramů aktivit a sekvencí.

Java kolekce framework

6. Objektově orientované koncepty používané v UML diagramech

1. Třída: Třída definuje modrotisk, tj. strukturu a funkce objektu.
2. Objekty : Objekty nám pomáhají rozkládat velké systémy a pomáhají nám modularizovat náš systém. Modularita pomáhá rozdělit náš systém na srozumitelné komponenty, abychom mohli budovat náš systém kus po kuse.
3. Dědictví: Dědičnost je mechanismus, kterým podřízené třídy dědí vlastnosti svých nadřazených tříd.
4. Abstrakce: Abstrakce v UML se týká procesu zdůrazňování podstatných aspektů systému nebo objektu bez ohledu na nepodstatné detaily. Abstrahováním zbytečných složitostí usnadňuje abstrakce jasnější porozumění a komunikaci mezi zúčastněnými stranami.
5. Zapouzdření: Spojení dat dohromady a jejich ochrana před vnějším světem se nazývá zapouzdření.
6. Polymorfismus: Mechanismus, kterým mohou funkce nebo entity existovat v různých formách.

6.1. Dodatky v UML 2.0

• Byly začleněny metodologie vývoje softwaru jako agilní a byl rozšířen rozsah původní specifikace UML.
• Původně UML specifikovalo 9 diagramů. UML 2.x zvýšil počet diagramů z 9 na 13. Čtyři diagramy, které byly přidány, jsou: časový diagram, komunikační diagram, diagram přehledu interakce a diagram složené struktury. UML 2.x přejmenoval diagramy stavových diagramů na diagramy stavových strojů.
• UML 2.x přidalo schopnost rozkládat softwarový systém na komponenty a dílčí komponenty.

7. Nástroje pro tvorbu UML diagramů

Existuje několik dostupných nástrojů pro vytváření diagramů UML (Unified Modeling Language), které se běžně používají při vývoji softwaru k vizuální reprezentaci systémové architektury, návrhu a implementace. Zde jsou některé oblíbené nástroje pro vytváření diagramů UML:

• Lucidchart: Lucidchart je webový nástroj pro tvorbu diagramů, který podporuje diagramy UML. Je uživatelsky přívětivý a spolupracující a umožňuje více uživatelům pracovat na diagramech v reálném čase.
• Draw.io: Draw.io je bezplatný webový nástroj pro tvorbu diagramů, který podporuje různé typy diagramů, včetně UML. Integruje se s různými službami cloudového úložiště a lze jej používat offline.
• Vizuální paradigma: Visual Paradigm poskytuje komplexní sadu nástrojů pro vývoj softwaru, včetně UML diagramů. Nabízí online i desktopové verze a podporuje širokou škálu UML diagramů.
• StarUML: StarUML je open-source nástroj pro modelování UML s uživatelsky přívětivým rozhraním. Podporuje standardní diagramy UML 2.x a umožňuje uživatelům upravovat a rozšiřovat jeho funkčnost pomocí zásuvných modulů.
• Papyrus: Papyrus je open-source modelovací nástroj UML, který je součástí projektu Eclipse Modeling Project. Poskytuje přizpůsobitelné prostředí pro vytváření, úpravy a vizualizaci diagramů UML.
• PlantUML: PlantUML je textový nástroj, který vám umožňuje vytvářet diagramy UML pomocí jednoduché a člověkem čitelné syntaxe. Často se používá ve spojení s dalšími nástroji a podporuje různé typy diagramů.

8. Kroky k vytvoření diagramů UML

Vytváření diagramů UML (Unified Modeling Language) zahrnuje systematický proces, který obvykle zahrnuje následující kroky:

• Krok 1: Identifikujte účel:
  • Určete účel vytvoření diagramu UML. Různé typy diagramů UML slouží různým účelům, jako je zachycení požadavků, návrh architektury systému nebo dokumentace vztahů tříd.
• Krok 2: Identifikujte prvky a vztahy:
  • Identifikujte klíčové prvky (třídy, objekty, případy použití atd.) a jejich vztahy, které je třeba v diagramu znázornit. Tento krok zahrnuje pochopení struktury a chování systému, který modelujete.
• Krok 3: Vyberte vhodný typ diagramu UML:
  • Vyberte typ diagramu UML, který nejlépe vyhovuje vašim potřebám modelování. Mezi běžné typy patří diagramy tříd, diagramy případů použití, sekvenční diagramy, diagramy aktivit a další.
• Krok 4: Vytvořte hrubý náčrt:
  • Před použitím modelovacího nástroje UML může být užitečné vytvořit hrubý náčrt na papíře nebo na tabuli. To vám může pomoci vizualizovat rozvržení a spojení mezi prvky.
• Krok 5: Vyberte modelovací nástroj UML:
  • Vyberte modelovací nástroj UML, který vyhovuje vašim preferencím a požadavkům. K dispozici jsou různé nástroje, online i offline, které nabízejí funkce pro vytváření a úpravu diagramů UML.
• Krok 6: Vytvořte diagram:
  • Otevřete vybraný modelovací nástroj UML a vytvořte nový projekt nebo diagram. Začněte přidávat do diagramu prvky (např. třídy, případy užití, aktéry) a spojujte je s vhodnými vztahy (např. asociacemi, závislostmi).
• Krok 7: Definujte vlastnosti prvku:
  • Pro každý prvek v diagramu zadejte příslušné vlastnosti a atributy. To může zahrnovat atributy a metody tříd, podrobnosti o případu použití nebo jakékoli další informace specifické pro typ diagramu.
• Krok 8: Přidejte poznámky a komentáře:
  • Vylepšete srozumitelnost svého diagramu přidáním anotací, komentářů a vysvětlujících poznámek. To pomůže každému, kdo si prohlíží diagram, porozumět návrhovým rozhodnutím a logice, která za tím stojí.
• Krok 9: Ověřte a zkontrolujte:
  • Zkontrolujte správnost a úplnost diagramu. Zajistěte, aby vztahy, omezení a prvky přesně reprezentovaly zamýšlený systém nebo proces. Ověřte svůj diagram podle požadavků a proveďte potřebné úpravy.
• Krok 10: Upřesněte a opakujte:
  • Upřesněte diagram na základě zpětné vazby a dalších poznatků. UML diagramy jsou často vytvářeny iterativně, jak se vyvíjí chápání systému.
• Krok 11: Vygenerujte dokumentaci:
  • Některé nástroje UML umožňují generovat dokumentaci přímo z vašich diagramů. To může zahrnovat dokumentaci tříd, popisy případů použití a další relevantní informace.

Poznámka: Pamatujte, že konkrétní kroky se mohou lišit v závislosti na typu diagramu UML a nástroji, který používáte.

9. Nejlepší postupy pro diagramy UML

Unified Modeling Language (UML) je výkonný nástroj pro vizualizaci a dokumentaci návrhu systému. Chcete-li vytvořit efektivní a smysluplné diagramy UML, je nezbytné dodržovat osvědčené postupy. Zde jsou některé osvědčené postupy UML:

pokud jinak, když java

1. Pochopte publikum: Při vytváření diagramů UML zvažte své publikum. Přizpůsobte úroveň detailů a výběr diagramů tak, aby odpovídaly chápání a potřebám vašeho publika, ať už jde o vývojáře, architekty nebo zainteresované strany.
2. Udržujte schémata jednoduchá a soustředěná: Zaměřte se na jednoduchost ve svých diagramech. Každý diagram by se měl zaměřit na konkrétní aspekt systému nebo konkrétní soubor vztahů. Vyhněte se nepořádku a zbytečným detailům, které mohou odvádět pozornost od hlavního sdělení.
3. Používejte konvence konzistentního pojmenování: Přijměte konzistentní a smysluplné názvy tříd, objektů, atributů, metod a dalších prvků UML. Jasné a dobře promyšlené konvence pojmenování zvyšují srozumitelnost vašich diagramů.
4. Postupujte podle standardních notací UML: Dodržujte standardní notace a symboly UML. Konzistence v používání konvencí UML zajišťuje, že vaše diagramy budou snadno pochopitelné pro ostatní, kteří jsou obeznámeni s UML.
5. Udržujte vztahy explicitní: Jasně definovat a označit vztahy mezi prvky. Ke sdělení povahy spojení mezi třídami, objekty nebo případy použití použijte vhodné šipky, multiplicitní zápisy a názvy asociací.

10. UML a agilní vývoj

Unified Modeling Language (UML) a agilní vývoj jsou dva různé přístupy k vývoji softwaru a lze je efektivně integrovat, aby se zlepšil celkový proces vývoje. Zde je několik klíčových bodů o vztahu mezi UML a agilním vývojem:

10.1. UML v agilním vývoji

• Vizualizace a komunikace: Diagramy UML poskytují vizuální způsob, jak reprezentovat architekturu, design a chování systému. V agilním vývoji, kde je komunikace klíčová, mohou diagramy UML sloužit jako efektivní komunikační nástroje mezi členy týmu, zainteresovanými stranami a dokonce i netechnickým publikem.
• Uživatelské příběhy a případy použití: Diagramy případů použití UML lze použít k zachycení a modelování uživatelských příběhů v agilním vývoji. Případy použití pomáhají pochopit systém z pohledu koncového uživatele a přispívají k vytváření uživatelských příběhů.
• Iterativní modelování: Agilní metodiky kladou důraz na iterativní vývoj a UML lze přizpůsobit tak, aby podporovaly tento přístup. Modely UML lze vytvářet a vylepšovat postupně, jak se porozumění systému vyvíjí během každé iterace.
• Agilní modelovací techniky: Agilní modelovací techniky, jako je mapování uživatelského příběhu a mapování dopadu, doplňují UML tím, že poskytují jednoduché způsoby vizualizace a komunikace požadavků a návrhu. Tyto techniky jsou v souladu s agilním principem oceňování pracovního softwaru před komplexní dokumentací.

10.2. Vyvažování agility a modelování

• Adaptivní modelování: Přijměte přístup adaptivního modelování, kde se UML používá v míře nezbytné pro efektivní komunikaci a porozumění. Důraz by měl být kladen na poskytování hodnoty prostřednictvím fungujícího softwaru spíše než na vyčerpávající dokumentaci.
• Posílení týmu: Umožněte vývojovému týmu vybrat správnou úroveň modelování na základě potřeb projektu. Členové týmu by se měli cítit pohodlně při používání UML jako komunikačního nástroje, aniž by se cítili zatíženi nadměrnými požadavky na modelování.

11. Společné výzvy v UML modelování

1. Časově náročné: Modelování UML může být vnímáno jako časově náročné, zejména v rychle se rozvíjejících agilních prostředích, kde je kladen důraz na rychlý vývoj. Týmy mohou mít problém udržet krok s potřebou častých aktualizací diagramů UML.
2. Nadměrná dokumentace: Agilní principy oceňují pracovní software před komplexní dokumentací. Při používání UML existuje riziko nadměrné dokumentace, protože týmy mohou strávit příliš mnoho času podrobnými diagramy, které přímo nepřispívají k poskytování hodnoty.
3. Změna požadavků: Agilní projekty často čelí měnícím se požadavkům a diagramy UML mohou rychle zastarat. Udržet krok s těmito změnami a zajistit, aby modely UML odrážely aktuální stav systému, může být náročné.
4. Problémy spolupráce: Agile klade důraz na spolupráci mezi členy týmu a někdy jsou diagramy UML považovány za artefakty, kterým rozumí pouze někteří členové týmu. Zajistit, aby každý mohl přispívat k modelům UML a těžit z nich, může být problém.

12. Výhody používání UML diagramů

1. Standardizace: UML poskytuje standardizovaný způsob reprezentace modelů systému a zajišťuje, že vývojáři a zúčastněné strany mohou komunikovat pomocí společného vizuálního jazyka.
2. Sdělení: Diagramy UML slouží jako výkonný komunikační nástroj mezi zúčastněnými stranami, včetně vývojářů, návrhářů, testerů a podnikových uživatelů. Pomáhají při předávání složitých myšlenek srozumitelnějším způsobem.
3. Vizualizace: UML diagramy usnadňují vizualizaci systémových komponent, vztahů a procesů. Tato vizuální reprezentace pomáhá pochopit a navrhovat složité systémy.
4. Dokumentace: Diagramy UML lze použít jako efektivní dokumentační nástroje. Poskytují strukturovaný a organizovaný způsob, jak dokumentovat různé aspekty systému, jako je architektura, design a chování.
5. Analýza a návrh: UML podporuje jak fáze analýzy, tak návrhové fáze vývoje softwaru. Pomáhá při modelování požadavků systému a jejich následné transformaci do návrhu, který lze implementovat.