Unified Modeling Language - UniCam Rosario Culmone UNICAM 2 Obiettivi del corso • Acquisire competenze sulla modellazione di sistemi informatici • Acquisire competenze sull’uso

Unified Modeling Language

Rosario Culmone

Rosario Culmone UNICAM 2

Obiettivi del corso

• Acquisire competenze sulla modellazione di sistemi informatici• Acquisire competenze sull’uso di strumenti per la progettazione

(UML)• Acquisire competenze sulla modellazione mediante l’uso di

strumenti automatici CASE (ArgoUML)


Programma del corso

• Ingegneria del software• Introduzione• L’Ingegneria del Software

• Uml• Introduzione• Storia• Architettura• I 9 diagrammi• Sintesi UML• Bibliografia

• Ocl• Introduzione• Storia• Constraint

• Invarianti• Precondizioni• Postconditioni

• Vantaggi• Bibliografia

• Meccanismi di Estensione di UML• Design Pattern

• Introduzione• Concetti• Cataloghi• Esempi• Bibliografia


Prerequisiti

• Aver sostenuto esame di Programmazione e Laboratorio di Programmazione

• Buono conoscenza del paradigma ad oggetti


Strumenti

• ArgoUML (http://argouml.tigris.org/)• Compilatore OCL (http://dresden-ocl.sourceforge.net/)• Compilatore Java (http://java.sun.com/)• Editore di testi


Metodologia

• Ogni argomento trattato viene seguito da esercizi• Vengono proposti esercizi che lo studente dovrà svolgere in

gruppo o singolarmente• Le esercitazioni sono svolte in laboratorio• La frequenza non è obbligatorio ma consigliata


Esame

• Progetto proposto dal docente o studenti assegnato a metà corso

• Sviluppo del progetto anche in gruppo (max 3 componenti)• Esame orale sostenuto da tutti i componenti del gruppo che

consiste nella discussione del progetto


Progetto

• Ha validità annuale (da inizio corso a inizio corso successivo)• Consiste nella realizzazione di un documento con determinate

caratteristiche• Mette in evidenza le capacità di utilizzare le conoscenze e le

competenze acquisiste durante il corso• Ha una struttura predefinita• Ha un complessità predefinita• La produzione del codice è facoltativa


Testi

• “Introduzione a UML”, Simon Bennett, John Skelton, Ken Lunn, McGraw-Hill, pagine 355, Euro 24,50

• “Fondamenti di UML”, Roff Jason T, McGraw-Hill, pagine 295, Euro 23,50

• “UML Distilled Guida rapida al linguaggio di modellazione standard”, Fowler Martin, Pearson Education Italia, pagine 162, Euro 25,00


Metodologia

• Descrizione• Analisi• Esempi di uso• Confronto

Ingegneria del Software


Introduzione

• La progettazione dei sistemi software è una disciplina giovane ed immatura

• Una indagine della Standish Group, basata su un campione di 28.000 progetti e pubblicata da Computer Weekly il 9 luglio 1998, fornisce questi risultati: • progetti riusciti: 26%• progetti chiusi con notevole ritardo sui tempi, e/o costi

imprevisti, e/o funzionalità inadeguate: 46%• progetti falliti: 28%


Introduzione

Esempio di produzione del software:• Il programmatore ascolta le esigenze del cliente• Il programmatore scrive il codice che soddisferà le varie esigenze


Introduzione

Questo metodo di produzione del software è valido se:• Il problema è molto semplice• Il cliente formuli il problema in modo chiaro• Il programmatore capisca esattamente cosa il cliente si aspetta• Il programmatore lavora senza la collaborazione di altri colleghi


Introduzione

Questo metodo è diventato inadatto quando:• Le esigenze dei clienti sono aumentate• La complessità del problema è aumentata• Un unico programmatore non era sufficiente per la completa

produzione del software


Introduzione

La produzione del software quindi deve:• Supportare un processo industriale• Rispettare i requisiti e le aspettative richieste dal committente• Evitare ambiguità ed inconsistenze• Offrire un valido metodo per la corretta comunicazione delle intuizioni• Fornite validi metodi per la riusabilità del codice• Dare un supporto veloce e sicuro per le attività di manutenzione del

codice




• È una tecnologia stratificata per il rispetto della qualità

Strumenti

Metodi

Processo

Qualità



Processo• Lo strato fondamentale dell’ingegneria del software• Forma la base del controllo gestionale dei progetti software• Stabilisce il contesto in cui si applicano i livelli tecnologici

(metodi e strumenti)• Si creano prodotti intermedi• Si stabiliscono punti di controllo• Si controlla la qualità• Si gestiscono le modifiche



Metodi• Comprendono una vasta gamma di attività

• Analisi dei requisiti• Progettazione• Scrittura del Codice• Collaudo• Manutenzione



Analisi dei requisiti• Si definiscono i domini delle informazioni• le varie funzionalità• i comportamenti• le prestazioni• le interfacce richieste



Progettazione• Si definiscono le strutture dati• Le funzioni ed i comportamenti in modo da rispettare i requisiti

ed i vincolo richiesti• Si definiscono i protocolli di comunicazione tra le parti che

compongono il software



Scrittura del Codice• Si costruisce il codice pensando ad un suo successivo riuso• Si adeguano parti riutilizzabili per il nuovo uso• Si integrano tutti gli elementi



Collaudo• Si esegue il test del comportamento del software• Si verifica il rispetto di tutto i requisiti richiesti• Si verifica il raggiungimento di tutti i vincoli• Si controlla l’integrazioni dei vari componenti nuovi e riutilizzati



Manutenzione• Si modifica il software allo scopo di eliminare i difetti• Si adatta il software per un nuovo ambiente (diverso sistema

operativo, cambiamenti esterni al prodotto, adattamento a nuove regole)

• Si introducono nuove funzionalità oltre i requisiti originari• Si modifica il software per rendere più semplici le correzioni, gli

adattamenti e le migliorie



Strumenti• Forniscono al processo e ai metodi un supporto semi-automatico

o automatico• Vari strumenti possono essere combinati per integrare i risultati

(sistema di supporto allo sviluppo di software CASE)• CASE è costituito da:

• Software• Hardware• Database (archivio di informazioni relative ad analisi,

progettazione, costruzione e collaudo dei programmi)


UML – Unified Modeling Language

• E’ un linguaggio (standard OGM tra poco ISO) formale per specificare, visualizzare, costruire e documentare astrazioni

• E’ applicabile a differenti tipi di sistema, di domini e di modelli di processo

• E’ uno strumento basato sulla descrizione di architetture per sistemi component-oriented e object-oriented

• Definisce una notazione prevalentemente grafica contenente simboli e concetti (sintassi e semantica)


UML

• E’ indipendente da qualsiasi linguaggio di programmazione• E’ applicabile a qualsiasi livello di astrazione• Può coprire l’intero processo di produzione del software• E’ altamente estendibile per modellare meglio le diverse realtà


UML - StoriaBoochOOD 91OOAD94

RumbaughOMT 91

Jacobson(Objectory/OOSE) 92

94 RATIONAL

Ott. 95Unified Method Notation (v 0.8)

Ott. 95RATIONAL

Lug. 95Unified Modeling Language (v 0.9)

Microsoft, HP,Oracle e altri(consorzio)

Gen. 97UML 1.0

IBM, Platinum e altri (consorzio)

Nov. 97UML 1.1 Dic. 98

UML 1.2

Giu. 99UML 1.3

Mag. 01UML 1.4

Grady Booch

Jim Rumbaugh

Ivar Jacobson


UML - Utilizzo

• Per visualizzare un sistema• Per specificare la struttura ed il comportamento di un sistema• Per definire le linee guida per la costruzione di un sistema• Per documentare le decisioni prese


UML - Architettura

• Si basa su una struttura composta da quattro livelli di metamodelli

M e t a - m e t a m o d e l

M e t a m o d e l

M o d e l

U s e r o b j e c t


UML - Architettura

• Meta-Metamodel:• E’ il padre di tutti gli elementi• Viene usato per formalizzare la

notazione e definire le specifiche di linguaggio per il metamodel


M e t a m o d e l

M o d e l

U s e r o b j e c t


UML - Architettura

• Metamodel:• Ogni oggetto del metamodel è una

istanza dei concetti del meta-metamodel• Qui si descrivono astrazioni di modelli

object-oriented e component-oriented• Si definiscono linguaggi per definire

domini e modelli


M e t a m o d e l

M o d e l

U s e r o b j e c t


UML - Architettura

• Model:• Qui si definiscono i domini, i problemi e

le soluzioni di sistemi


M e t a m o d e l

M o d e l

U s e r o b j e c t


UML - Architettura

• User object:• E’ composto da elementi che

semplificano i modelli UML• Qui si descrivono le specifiche

informazioni del dominio


M e t a m o d e l

M o d e l

U s e r o b j e c t


UML - Notazione

• La notazione grafica rappresenta i diversi aspetti del proprio sistemi attraverso le cosiddette “viste”

• Esistono nove tipi di diagrammi, alcuni rivolti all’aspetto statico del sistema (che non evolve nel tempi), altri a quello dinamico.


UML - NotazioneVista Strutturale Vista di

Implementazione

Vista Comportamentale

Vista di Ambiente

Vista UtenteClass diagramsObject diagrams

Sequence diagramsCollaboration diagramsStatechart diagramsActivity diagrams Deployment diagrams

Component diagramsUse case diagrams


UML - Notazione

Vista Strutturale Vista di Implementazione

Vista Comportamentale Vista di Ambiente

Vista Utente

Class diagramsObject diagrams

Sequence diagramsCollaboration diagramsStatechart diagramsActivity diagrams

Deployment diagrams

Component diagrams

Use case diagrams

Vista Utente:Descrizione del comportamento del sistema dal punto di vista degli utenti


UML - Notazione



Vista Utente



Deployment diagrams

Component diagrams

Use case diagrams

Vista Strutturale:Requisiti funzionali e servizi che il sistema deve supportare


UML - Notazione



Vista Utente



Deployment diagrams

Component diagrams

Use case diagrams

Vista di Implementazione:Configurazione dei componenti che costituisconoil sistema fisico


UML - Notazione



Vista Utente



Deployment diagrams

Component diagrams

Use case diagrams

Vista Comportamentale:Descrizione del comportamento interno del sistema da un punto di vista strutturale


UML - Notazione



Vista Utente



Deployment diagrams

Component diagrams

Use case diagrams

Vista di Ambiente:Topologia degli host del sistema, la loro interazionesu rete e la distribuzione dei processi


UML - Notazione

• Viste Statiche• Use Case Diagrams• Class Diagrams• Object Diagrams• Component Diagrams• Deployment Diagrams

• Viste Dinamiche• Sequence Diagrams• Collaboration Diagrams• Statechart Diagrams• Activity Diagrams


Elementi comuni a tutti i diagrammi

• Nota• E’ un commento espresso attraverso il linguaggio naturale• E’ molto utile per integrare e aumentare la comprensione della

notazione

Nota


Elementi comuni a tutti i diagrammi

• Associazione con la Nota• Una nota può essere agganciata ad ogni elemento

o relazione del diagramma

Nota


Use Case Diagrams

• Rappresentano le modalità di utilizzo del sistema da parte di uno o più utilizzatori (attori)

• Descrivono l’interazione tra attori e sistema, senza rivelare l’organizzazione interna del sistema

• Sono espressi in forma testuale, comprensibile anche per i non “addetti ai lavori”

• Possono essere definiti a livelli diversi (sistema o parti del sistema)


Use Case Diagrams

• Servono, nelle fasi iniziali di progettazione, per chiarire cosa dovrà fare il sistema

• Servono per colloquiare con il cliente e per scoprire ed analizzare i requisiti del sistema

• Una volta definiti guidano l’intero sviluppo del progetto• Sono il riferimento primario per la definizione, la progettazione,

l’esecuzione dei test per la verifica dei requisiti


Use Case Diagrams

• Esempio: Un videoregistratore• Vista del progettista:

• All’interno vi sono dei componenti• Ogni componente svolge funzioni particolari• Ogni componente deve essere utilizzato correttamente e

rispettare dei requisiti• Vista dell’utente

• Nel manuale c’e’ la descrizione di come può essere utilizzato• Come si inserisce una cassetta• Come si effettua il fermo immagine• Ecc…ecc..


Use Case Diagrams - Elementi

• Casi d’uso• Sono le funzionalità che il sistema mette a disposizione dei suoi

utilizzatori• Descrivono il sistema da un punto di vista esterno (black box)• E’ rappresentato con un’icona a forma di ellisse



• Esempi Casi d’Uso:



• Attori• Sono i soggetti (esterni) che interagiscono con il sistema• Possono rappresentare: esseri umani, sistemi HW o SW• Ogni attore corrisponde ad un insieme coerente di ruoli che i

soggetti possono assumere interagendo con il sistema



• Esempi Attori:



• Sistema• Contiene un insieme di casi d’uso riguardanti un particolare

sistema• Descrive in modo completo gli utilizzi del sistema dall’esterno• Non rileva la struttura interna del sistema• Gli attori sono esterni al sistema



• Esempio Sistema:


Use Case Diagrams - Associazioni

• Attori e casi d’uso• Ha il significato di comunicazione• Ogni caso d’uso è collegato agli attori (uno o più)• Per evidenziare la direzione della comunicazione l’associazione

può essere orientata



• Esempio associazione Attore - Caso d’Uso:



• Associazioni tra Attori• L’unica associazione ammessa tra attori è la specializzazione• L’attore specializzato eredita la partecipazione a tutti i casi

d’uso con i quali comunica l’attore generico• L’attore specializzato può partecipare ad ulteriori casi d’uso ai

quali l’attore generico non e’ collegato



• Esempio associazione Attore - Attore:



• Tra Casi d’Uso• Non è ammessa in UML una associazione di comunicazione tra

i casi d’uso (un caso d’uso descrive un utilizzo completo del sistema)

• Non è ammessa la suddivisione di una funzionalità completa in casi d’uso distinti



• Tra Casi d’Uso - Specializzazione• Ogni caso d’uso specializzato eredita le caratteristiche, i passi, i

punti di estensione e le associazioni del caso d’uso generale• Il caso d’uso specializzato può aggiungere nuovi passi o

ridefinire i passi ereditati da quello generale• Ogni caso d’uso generale può avere più figli• Ogni caso d’uso specializzato può avere più padri



• Esempio associazione di specializzazione Caso d’uso – Caso d’uso:

Richiesta estratto contodallo sportello

Richiesta estratto contodal bancomat

Richiesta estratto conto



• Tra Casi d’Uso - <<include>>• Casi d’uso diversi possono avere in comune una sequenza di

passi da svolgere• La sequenza comune può essere esportata e definita come un

caso d’uso a sè stante• Il caso d’uso che si ripete verrà poi incluso in altri casi d’uso• In questo modo si evidenziano le parti in comune



• Esempio associazione <<include>> Caso d’uso – Caso d’uso:



• Tra Casi d’Uso - <<extend>>• Permette di definire che un caso d’uso “base” può venire

“esteso” con il comportamento definito da un altro caso d’uso• L’estensione riguarda un comportamento opzionale del caso

d’uso base (l’estensione e’ soggetta ad una condizione di attivazione)

• La direzione dell’associazione di estensione va dal caso d’uso “di estensione” al caso d’uso “base”



• Esempio associazione <<extend>> Caso d’uso – Caso d’uso:


Use Case Diagrams - Sistemi

• Sottosistemi• Ogni sistema può essere strutturato in parti distinte• Ogni parte distinta interagisce con l’altra per fornire le

funzionalità complessive di tutto il sistema


Use Case Diagrams - Sistemi

• Esempio Sottosistemi:


• Esempio

Use Case Diagrams


Use Case Diagrams

• Esempio


Use Case Diagrams

• Esempio


Use Case Diagrams

• Esempio


Class Diagram

• Rappresenta il sistema attraverso una visione statica• E’ il modello più importante in UML perché definisce gli elementi

base del sistema• Rappresenta gli oggetti che compongono il sistema, ed i relativi

attributi e comportamenti• Specifica, mediante le associazioni, i vincoli che legano tra loro le

classi


Class Diagram - Elementi

• Classe• Una classe modella un insieme di oggetti omogenei ai quali sono associate

proprietà statiche e dinamiche• Ogni classe è descritta da:

• Nome• Attributi (lo stato)• Metodi (il comportamento)


Class Diagram - Elementi• Esempio Classe:



• Classe - Visibilità• Ogni attributo e metodo può avere varie caratteristiche:

• Pubblico• Protetto• Privato


Class Diagram - Elementi• Esempio Visibilità:



• Classe Astratta• E’ una classe che non ha una concreta implementazione ma

ha solo la dichiarazione delle operazioni


Class Diagram - Elementi• Esempio Classe astratta:



• Classe Interfaccia• E’ una classe solitamente implementata come astratta• Una classe provvede una particolare implementazione ma le

altre classi potranno interagire con essa usando una interfaccia• Si aumenta notevolmente l’indipendenza tra le classi


Class Diagram - Elementi• Esempio Classe interfaccia:



• Package• I package sono contenitori di classi• Aiutano a modellare sistemi complessi• Possono esistere Package e sottopackage• Si tende ad inserire nel package classi che hanno un comportamento e

scopo comune nel sistema• E’ possibile definire relazioni tra package



• Esempio Package:


Class Diagram - Associazioni

• Associazione• Una associazione definisce un canale di comunicazione tra due classi• Definisce una relazione tra classi• Una associazione può avere un nome• Il nome è solitamente un verbo• Può avere una direzione per distinguere meglio in verso della

comunicazione


Class Diagram - Associazioni• Esempio Associazione:



• Associazione con Molteplicità• Definisce il numero di istanze che prendono parte alla

relazione• Definisce se la relazione è obbligatoria o no• Definisce il numero minimo e massimo di oggetti che

possono essere relazionati ad un altro oggetto



• Associazione con Molteplicità• La molteplicità può essere:

• 1 : esattamente uno• 0..1 : zero o uno• 0..* : zero a molti• 1..* : uno a molti• 7 : un numero specifico• 2..4 : un intervallo specifico• 1..3, 5..* : una lista di intervalli


Class Diagram - Associazioni• Esempio Associazione con molteplicità:



• Ruolo• Definisce un nome specifico per ogni ruolo che ha

l’associazione con la classe• E’ utile per auto associazioni• E’ utile per associazioni multiple tra due classi


Class Diagram - Associazioni• Esempio Ruolo:



• Classi di associazioni• Definiscono delle proprietà che appartengono alla

associazione e non alle classi coinvolte


Class Diagram - Associazioni• Esempio Classe di Associazione:



• Aggregazione• Le aggregazioni sono una forma particolare di associazione• Definisce una associazione del tipo “parte di”• E’ una associazione asimmetrica


Class Diagram - Associazioni• Esempio Aggregazione:



• Composizione• E’ una forma di associazione più stringente di aggregazione• La loro esistenza ha senso solo in relazione al contenitore• Se si cancella il contenitore si cancellano anche le parti



• Esempio Composizione:



• Generalizzazione• Esplicita particolari comportamenti comuni• E’ una associazione tra una “superclasse” ed una o più

versioni più rifinite• Le sottoclassi ereditano gli attributi e le operazioni della

superclasse• Una sottoclasse può ridefinire operazioni



• Esempio Generalizzazione:



• Realizzazione• E’ una particolare associazione tra due descrizioni dello stesso

elemento ma con un livello differente di astrazione• E’ una associazione tra una interfaccia e la sua

implementazione• Indica che una classe implementa il comportamento

specificato da un’altra



• Esempio Realizzazione:



• Dipendenza• L’associazione dipendenza indica che il cambiamento della

classe “master” implica un cambiamento nella classe “slave”• E’ importante ridurre al minimo le dipendenza per supportare

al meglio i cambiamenti



• Esempio Dipendenza:


Libro

-cod_libro-data acquisizione-data_edizione-ISBM-titolo

+create()+restituzione()+richiesta()

Lettore

-Cognome-Indirizzo-Nome-Telefono

+variazione dati anagrafica()

Editore

-indirizzo-nome-ragione_sociale-telefono

+variazione dati editore()

Autore

-anno morte-anno nascita-cognome-nome

+variazione anagrafica()

Libro Prezioso

-valore

+valorizza()Prestito

-data

1..* 1..*

scritto

0..1

0..1

0..*

1

pubblicatoClass Diagram

• Esempio:


Class Diagram

• Esempio:


Class Diagram

• Esempio:


Class Diagram

• Esempio:


• Esercizio: come rappresentare attraverso un class diagram la struttura dati lista

Class Diagram


• Esercizio: come rappresentare attraverso un class diagram la struttura dati lista

Elemento

-Padre 1

-Figlio0..1

Class Diagram


• Esercizio: si vuole modellare un salotto che ha a disposizione un televisore oppure un impianto stereo, ma non tutti e due

Class Diagram



Salotto

StereoTV

0..1 0..1

Class Diagram



Solo una associazione � valida in ogni istante

TV Stereo

Salotto

0..1 0..1

Class Diagram



{XOR}

Salotto

StereoTV

0..1 0..1

Class Diagram


Class Diagram


Device

Stereo

Salotto

TV

1


Object Diagram

• Rappresenta una particolare configurazione del sistema• E’ composto da un insieme di oggetti (istanze) e le rispettive

relazioni in un preciso istante di tempo• Viene usato per rappresentare una particolare vista del sistema a

run-time• Può essere anche visto come un collaboration diagram senza

l’utilizzo di messaggi


Object Diagram - Elementi

• Object• Rappresenta una singola entità• In un ambiente object-oriented rappresenta una istanza• Mostra lo stato dell’oggetto in un particolare istante


Object Diagram - Elementi

• Esempio Object:


Object Diagram - Relazioni

• Link• Rappresenta la relazione tra gli oggetti in un particolare istante

di tempo• E’ una particola istanza delle associazioni del class diagram


Object Diagram - Relazioni

• Esempio Link:


Object Diagram

• Esempio:


Object Diagram

• Esercizio: rappresentare attraverso un’object diagram il seguente class diagram

D

CB

A

1

0..*

1

1

1

0..*

1

1


Object Diagram


b2: B c2: Cb1: B

a1: A a2: A

c1: C

d1: D


Object Diagram


a'2: A a2: A

b1: B

a1: A

c2: C

a'1: A

c1: C

d1: D

b2: B


Sequence Diagram

• Descrive il comportamento dinamico di un gruppo di oggetti • Evidenzia il modo in cui uno scenario (uno specifico percorso in

un caso d’uso) viene risolto dalla collaborazione tra un insieme di oggetti

• Non vengono rappresentate le relazioni ed associazioni tra gli oggetti


Sequence Diagram - Elementi

• Object• Rappresenta una singola

entità• In un ambiente object-

oriented rappresenta una istanza

• Può rappresentare una particolare istanza di un oggetto o di un attore



• Esempio Object:



• Messaggio• Rappresenta la comunicazione tra due

oggetti• La comunicazione può essere:

• Sincrona• Asincrona

• I messaggi vengono spesso numerati per meglio mostrare la sequenza temporale delle azioni



• Activation• Rappresenta il tempo

durante il quale un oggetto esegue un’operazione



• Esempio Messaggi:



• Messaggio di Ritorno• Indica uno stimolo di ritorno dopo l’invio di un messaggio• Non rappresenta un nuovo messaggio• Si commette l’errore di utilizzarlo ogni volta che si invia un

nuovo messaggio• Deve essere utilizzato solamente per aggiungere informazioni

e per aumentare la comprensione del sistema



• Esempio Messaggio di Ritorno:



• Messaggio Ricorsivo• Indica un messaggio inviato a se stesso• E’ utile quando si voglio rappresentare comportamenti ricorsivi



• Esempio Messaggio Ricorsivo:



• Create e Destroy:• Indica quando una

particolare istanza cessa di esistere

• Un oggetto può morire da solo o grazie all’invio di un messaggio da parte di un altro oggetto

• E’ utile quando si rappresentano contesti multithread



• Esempio Destroy:



• Esecuzione Concorrente:• Indica quando alcune condizioni possono generare cammini diversi



• Esempio Esecuzione concorrente:


Sequence Diagram - Esempi

• Esempio:


Sequence Diagram - Esempi

• Esempio:


Collaboration Diagram

• E’ simile al sequence diagram ma:• Evidenzia le interazione tra le parti• Rivolge maggiore attenzione allo scambio dei messaggi

• Non vi è una particolare dimensione per rappresentare il tempo• La sequenza temporale viene rappresentata dalla sola rappresentazione numerica• La sequenza dei messaggi è meno evidente che nel Sequence Diagram, mentre sono più

evidenti i legami tra gli oggetti


Collaboration Diagram - Elementi

• Object:• Rappresenta una singola entità• In un ambiente object-oriented rappresenta

una istanza• Può rappresentare una particolare istanza di

un oggetto o di un attore



• Esempio Object:


Collaboration Diagram - Relazioni

• Link:• Rappresenta la relazione tra gli oggetti in un particolare istante di tempo• E’ una particola istanza delle associazioni del class diagram



• Esempio Link:



• Link a se stesso:• Rappresenta una particolare istanza di associazione• Inizia e finisce nello stesso oggetti• Rappresenta una interazione con se stesso



• Messaggio:• Rappresenta la comunicazione tra due oggetti• La comunicazione puo’ essere:

• Sincrona• Asincrona

• I messaggi vengono numerati per mostrare la sequenza temporale delle azioni• I messaggi si applicano ai link tra i diversi oggetti


Collaboration Diagram - Esempi

• Esempio Messaggi:



• Esercizio: implementare un collaboration diagram per la descrizione delle dipendenze e dei messaggi scambiati durante la cancellazione di un progetto



• Esercizio:


Sequence Diagram e Collaboration Diagram

• Esprimono informazioni simili ma le evidenziano in modo differente• Spesso non e’ necessario descrivere il sistema utilizzando entrambi i

diagrammi


Statechart Diagram

• Rappresenta il comportamento dei singoli oggetti di una classe in termini di• Eventi a cui gli oggetti sono sensibili• Azioni prodotte• Transizioni di stato

• E’ possibile grazie a questo diagramma descrivere evoluzioni parallele• In particolare descrivono il ciclo di vita degli oggetti di una classe, attraverso

modifiche causate da eventi che li interessano


Statechart Diagram - Elementi

• Stato Iniziale Stato Finale:• Rappresentano i punti iniziali e finali di uno statechart



• Esempio Inizio Fine:



• Stato:• Rappresenta la situazione nel tempi di un oggetto che esegue una attività o aspetta

qualche stimolo esterno



• Esempio Stato:



• Transizione:• Rappresenta la relazione tra due differenti stati di un oggetto• Ogni transizione potrà avere una etichetta



• Esempio Transizione:



• Sintassi transizione:• Una transizione può essere associata a funzioni booleane su valori degli oggetti• Sono utili quando non basta l’evento, ma si vuole aggiungere un predicato



• Esempio Transizione:



• Stato con Azione:• È spesso chiamato “attività”• E’ uno stato che ha azioni di entrata e di uscita• E’ usato per rappresentare uno stato che produce risultati• E’ utile per descrivere l’implementazione di una operazione



• Esempio Stato con Azioni:



• Macro stato:• Un Macro stato aiuta a comprendere meglio azioni comuni di tutti i sotto stati• Separa le transizioni comuni



• Esempio Macro Stato:



• Stato concorrente:• E’ utile quando un oggetto ha diversi ed indipendenti comportamenti• Non bisogna esagerare con gli stati concorrenti• Se sono presenti numerosi stati concorrenti è utile dividere l’oggetto in parti più semplici• In breve e’ una decomposizione AND



• Esempio Stato Concorrente:



• History:• History può essere associato solo a stati non foglia• Quando l’esecuzione lascia uno stato con history viene salvato l’ultimo stato• Quando l’esecuzione ritorna in uno stato con history si riparte dallo stato salvato



• Esempio Stato con History:


Statechart Diagram - Esempi

• Esempio:



• Esempio:



• Esempio:


Invalid number me ssage

Time -Out To ne

Fas t Bus y To ne

Dis co nnec ted

Id le

Dial To ne

Dialing

Co nne c te d

Co nne c ting

Ringing

Busy To ne

Phone state example

on hook

on hook

on hook

message done

on hook

on hook

on hook

on hook

timeout complete

on hook

on hook

timeout

inval id number

timeout

off hook

number busy

digit

phone answered

routed

val id number

zdigi t

TimerTick

phone cal led hangs up

busy trunk


• Esempio:


Activity Diagram

• Rappresenta sistemi di Workflow o la logica interna di un processo• Può essere usato in livelli di astrazione molto differenti• E’ un caso particolare di Statechart Diagram• Permette di rappresentare processi paralleli e la loro sincronizzazione• E’ molto utile quando è importante definire il comportamento dinamico degli

oggetti


Activity Diagram - Elementi

• Stato Iniziale Stato Finale:• Come nel Statechart Diagram rappresentano i punti iniziali e finali di uno statechart



• Esempio Inizio Fine:



• Attività:• Una attività è uno stato in cui è in corso una specifica azione • Esempio:

• Digitare un tasto• Eseguire una routine• O un metodo di una classe



• Esempio Attività:



• Action flow:• Rappresenta le relazioni tra differenti action state• Puo’ avere una label contenente condizioni booleane o descrizioni



• Esempio Action Flow:



• Branch:• Ha un solo punto di ingresso e molti di output• Solo un cammino di uscita può essere preso• Può essere usato come un “if then else”



• Esempio Branch:



• Fork e Join:• Fork ha un solo ingresso e più uscite• Join più ingressi ed una sola uscita• Rappresentano l’evoluzione parallela del sistema



• Esempio Fork e Join:



• Swimlanes:• Indicano chi sta eseguendo quella attività• Rappresenta attraverso zone verticali la responsabilità di una particolare classe o di

un particolare sottosistema



• Esempio Swimlanes:


Pe rson

Drink Beverage

Find Beverage

Coffe e Making Machine

Pour Coffee

Brew Coffee

Turn On Machine

Put Filter in Machine

Put Coffee in Filter Add Water to Reservoir Get Cups

Person

[no coffee]

light goes out

coffeePot TurnOn

[found coffee]

Activity Diagram - Esempi

• Esempio:



• Esempio:

System Internals

Go to Next Record

Go to PreviousRecord

Erase Record inPhone Memory/SIM

User Interface

Confirm Erase

Display "Erased"Message

Display Current Record

[Next is selected]

[Previous is selected]

[Not Confirmed]

[Erase Confirmed]

[Erase is selected]


System Internals

Check Whether SuchName Already Exists

Replace Entryin the Book

Insert NameInto the Book

Display Message"Saved"

Display Message"Replaced"

User Interface

Enter New Name

Ask For replacingExisting Record

Edit Name

Edit Number

Enter New Number

[Replace confirmed]

[New name is unique][Name exists]

[Replace Rejected]


• Esempio:


Component Diagram

• Rappresenta l’organizzazione dei vari componenti del sistema• Può rappresentare unità fisiche, codici sorgenti, librerie, file, etc…etc• Rappresenta le varie dipendenze tra i componenti


Component Diagram - Elementi

• Componente:• Rappresenta un singolo modulo del sistema• Spesso un componente rappresenta un package del class diagram

Componente



• Esempio Componente:

animlogo.java

Scheduler

GUI



• Interfaccia:• Rappresenta l’interfaccia di un componente• Un componente può avere più interfacce

ComponenteInterfaccia



• Esempio Interfacce:

Unit Server Applic atio n

Co nfiguratio n

Applic atio n


Component Diagram - Relazioni

• Dipendenze:• Mostra come il cambiamento di un compomente causa il cambiamento di altri• E’ utile per mostrare quali sono i componenti che comunicano con un altro

Componente Master Componente Slave


Component Diagram - Relazioni

• Esempio Dipendenze:

animlo go .java

animator.java

animlogo .do c

animato r.d o c

home .html


Component Diagram - Esempi

• Esempio:

Database Server

Tabella Ordini

Tabella Clienti

Form Inserimento Ordini


Deployment Diagram

• Rappresenta la relazione fisica tra i componenti software e quelli hardware• E’ utile quando si ha la necessità di mostrare componenti e oggetti in un

sistema distribuito


Deployment Diagram - Elementi

• Nodo:• Ogni nodo rappresenta una unità computazionale• Mote volte viene usato per rappresentare un componente hardware

• Es:• Un semplice device• Un sensore• Un server• Un mainframe

Nodo



• Esempio Nodo:

Input Device

Server Printer



• Istanza di Nodo:• Rappresenta un particolare oggetto del sistema• In un contesto object-oriented rappresenta l’istanza di una classe

Nodo



• Esempio Istanza di Nodo:

Windows 2000 Server

Reception Computer

Epson Laser


Deployment Diagram - Relazioni

• Connection:• Rappresenta il percorso di comunicazione tra più nodi• Può rappresentare il protocollo di comunicazione utilizzato

NodoA NodoB


Deployment Diagram - Relazioni

• Esempio Connection:

Windows 2000 Server Epson Laser

Server

Parallela

TCP/IP


Deployment Diagram - Esempi

• Esempio:

Pilo t

Printe r

Serve r XDBMS

Gate

Cons o le

<<TCT/IP>> 1

Master

1

10

<<IPX>>

1

*


Component e Deployment Diagram

• Spesso è utile integrare i due diagrammi• L’integrazione rappresenta la distribuzione dei vari componenti nei

nodi del sistema



• Esempio:

Bill's Mac h ine : De ll Pentium MMX PC

Trans ac tio n\Clie nt

Lib rary

Client Pro gram


Liver Unit Server

<<object database>>J asmin

Healthc are Domain

Live r Unit Configuration

Liver Unit Se rve r Applic atio n

Applic atio n

Co nfiguratio n

Wind o ws Co mpatib le PC

Liver Unit Client Fac ade

<<user interface>>Liver Unit UI

Diab etes Unit Server

<<object database>>J asmin

Healthcare Do main

<<communication>>

<<TCT/IP>>

<<TCT/IP>>


• Esempio:


Benefici portati da UML

• Superamento della guerra dei metodi• Prima di UML vi erano decine di metodi di analisi e disegno object-oriented • Oggi, UML ha standardizzato la notazione e la semantica a livello internazionale

• Risponde le aspettative degli sviluppatori• Possibilità di descrivere sistemi molto complessi• Maggiore attenzione alla modellazione degli aspetti architetturali del sistema• Maggiore facilità di utilizzo e comprensione • L’architettura a meta-modello favorisce l’integrazione dei vari strumenti di supporto allo

sviluppo utilizzati dai progettisti


UML

• Intende rappresentare qualsiasi tipo di sistema software e non, a livelli di astrazione differenziati

• Il numero di elementi elevato e la possibilità di rappresentarli in modi diversi rende lo strumento molto flessibile ma anche complesso

• UML non suggerisce una sequenza prestabilita di realizzazione dei propri sistemi

• UML offre un’ampia gamma di possibilità e modalità di utilizzo, i progettisti sono liberi di scegliere


UML va adattato alle proprie esigenze

• Tra i fattori da considerare:• Tipologia di progetto

• Complessità• Rischio

• Esigenze di conformità a norme e standard• Comunicazione con i committenti• Comunicazione con i fornitori• Composizione, distribuzione e organizzazione dei gruppi di lavoro

E’ importante capire che non ha senso che tutti utilizzino UML nello stesso modo


UML in breve

• E’ uno standard: uniformità nei concetti e nelle notazioni utilizzate, interoperabilità tra strumenti di sviluppo, indipendenza dai produttori, dalle tecnologie

• E’ articolato: può rappresentare qualunque sistema software a diversi livelli di astrazione

• E’ complesso: va adattato e ritagliato in base alle specifiche esigenze dei progettisti e progetti, utilizzando solo ciò che serve nello specifico contesto


UML - Bibliografia

• Jonathan P.Browen e Michael G. Hinchey, Ten Commandments of Formal Methods. Oxford Univeristy, Cambridge

• Booch, Jacobson e Rumbaught, The Unifed Modeling Language for Object Oriented Development. Rational Software Corp.1999

• Booch,Rumbaugh e Jacobson,The Unified Modeling Language User Guide Addison Wesley, 1998

• Rumbaugh,Jacobson e Booch, The Modeling Language Reference Manual, Addison Wesley, 1999

• M. Fowler e K. Scott, UML Distilled, Addison Wesley, 1999• J. Warmer e A. Kleppe,The Object Constraint Language, Addison Wesley, 1999


UML - I tool più famosi

• Embarcadero• Rhapsody• Together J• Rational Rose• MagicDraw• UML Suite• ArgoUML• MetaEdit+


UML - Siti Web

• http://www.cetus-links.org• http://www.rational.com• http://www.omg.org

http://www.cetus-links.org/

http://www.rational.com/

http://www.omg.org/


Esercizio

• Progettare attraverso i vari diagrammi UML un sistema informatico per l’apertura di un cancello tramite una tessera magnetica

• 1:Introduco la tessera magnetica• 2:Il sistema riconosce la presenza della tessera• 3:Il sistema accede all’archivio informatico• 4:Il sistema confronta i dati presenti sulla tessera con quelli presenti in archivio• 5:Il sistema riconosce la validità della tessera• 5 a:Il sistema non riconosce la validità della tessera• 6: Il sistema fa aprire il cancello• 6 a :Il sistema lascia il cancello chiuso

OCLObject Constraint Language


OCL - Introduzione

• I modelli grafici talvolta non sono sufficienti per una precisa e non ambigua specificazione

• Si ha la necessità di aggiungere nuove regole a quelle grafiche• Queste regole vengono solitamente descritte attraverso linguaggi

naturali (inadatti, ambigui e inconsistenti)


OCL - Storia

• I linguaggi formali basati su regole matematiche per molto tempo furono impiegati per la descrizione formale di modelli

• OCL nasce nel 1995 da Jos Warmer (IBM) sotto l’influenza di Syntropy (basato su Z)

• Nel 1996 OCL diviene uno standard e parte vitale di UML


OCL

• E’ un linguaggio formale di facile lettura e scrittura• E’ stato pensato per eliminare le difficoltà dei linguaggi formali

basati su modelli matematici• E’ basato sulle espressioni, ognuna delle quali è no side-effect• Le sue espressioni sono atomiche• Si ispira alla programmazione per contratto di Meyer (Eiffel)


OCL e UML

• Può arricchire l’espressività di UML• Può definire attraverso una sintassi chiara e non ambigua dei

vincoli• Può utilizzare gli elementi definiti all’interno dei diagrammi UML

(classi, associazioni..)


OCL - Sintassi

• OCL utilizza la dot notation comune hai linguaggi object-oriented• Ha un operatore freccia (->) per far riferimento a collezione di

oggetti


OCL – Constraint

• E’ una restrizione di uno o più valori di un modello• Vengono applicati alle relazioni o ai singoli elementi del modello

per restringere il loro uso• Le espressioni definite all’interno di un Constraint devono essere

vere per poter utilizzare l’elemento• Un contraint è composto da:

• Invariante• Preconditione• Postconditione


OCL – Constraint

• Esempio:context TypeName inv:

expressionContext: introduce il contesto dell’espressioneTypeName: il nome della classe o l’associazioneInv: il tipo di constraint (invariante preconditione o postconditione)


OCL – ConstraintExpression:

si possono utilizzare varie parole chiave• self : è usata per definire l’istanza del contesto• --commento : per i commenti• self.property : è il valore della proprietà di nome property di self• self.attribute : è il valore dell’attributo atribute di una particolare

istanza identificata da self.• self.operation(argument,..) : per riferire un’operazione di un

contesto• object.rolename : partendo da uno specifico oggetto di potrà

navigare attraverso le associazioni (se la molteplicità dell’associazione è “0..1” o “1” il valore dell’espressione è un oggetto altrimenti un insieme


OCL – Invariante

• È sempre accoppiata ad una classe o interfaccia• Un’invariante è un vincolo che definisce una condizione che deve

sempre risultare vera• E’ composta da espressioni che controllano l’esatto uso

dell’oggetto


OCL – Invariante

• Esempio:

Persona

-DataDiNascita : date-nome : string-titolo : string

+anni() : int

Persona{context Persona inv:

self.anni() > 0}

-DataDiNascita : date-nome : string-titolo : string

+anni() : int


OCL – Invariante

• Tramite l’OCL è possibile navigare attraverso i rolename• Se l’associazione ha molteplicità “0..*”..”*” il risultato sara un

insieme:• Set: un insieme non ordinato privo di duplicati• Bag: un insieme non ordinato con duplicati• Sequence: un insieme ordinato con duplicati

• Se non è specificata una particolare situazione per default l’insieme è un Set


OCL – Invariante

• Esempio:

Persona

-DataDiNascita : date-disoccupato : boolean-nome : string-titolo : string

+anni() : int

Compagnia

-nome : string-numeroImpiegati : int

-impiegato -datore


OCL – Invariante

• Esempio invarianti nelle associazioni:

Compagnia{context Compagnia inv:

self.impiegato->forAll(Persona.disoccupato=falseself.impiegato->notEmpty}


Persona


+anni() : int

-impiegato -datore


OCL – Invariante

• Esempio invariante nella molteplicità dell’associazione:

Persona{context Persona inv:self.datore->size=1}


+anni() : int

Compagnia{context Compagnia inv:self.impiegato->size=1}


-impiegato -datore


OCL – Invariante• Esempio invariante nella molteplicità dell’associazione:

Persona{context Persona inv:

self.moglie->notEmpty imples self.moglie.anni()>=18 andself.marito->notEmpty imples self.marito.anni()>=18

self.moglie->notEmpty imples self.moglie.sesso="F" andself.marito->notEMpty imples self.marito.sesso="M"}

-DataDiNascita : date-disoccupato : boolean-nome : string-sesso : char-titolo : string

+anni() : int

-moglie

0..1

-marito 0..1


OCL – Pre Postcondition

• Vengono associati ad operazioni e metodi del modello object-oriented• Preconditione: è un constraint che deve essere validato

all’inizio dell’esecuzione dell’operazione• Postconditione: è un constraint che deve essere validato al

termine dell’operazione



• Esempio:

Microonde

-stato : boolean-temperatura : int

+accendere()+spegnere()



• Esempio:

Microonde{context Microonde inv:

self.temperatura>0, context Microonde::spegnere() post:

stato=false, context Microonde::accendere() post:

stato=true}

-stato : boolean-temperatura : int

+accendere()+spegnere()



• Esempio uso di pre e postcondition:

Compagnia{context Compagnia::assumere(p:Persona)

pre: not self.impiegato->includes(p)post: selft.impiegato->includes(p)}


+assumere( p : Persona )

Persona


+anni() : int

-impiegato -datore



• Esempio uso di result:

Persona{context Persona::reddito(a:int) : double post:

result > 500}


+anni() : int+reddito( anno : int ) : double

Compagnia{context Compagnia::assumere(p:Persona)

pre: not self.impiegato->includes(p)post: selft.impiegato->includes(p)}


+assumere( p : Persona )

-impiegato -datore



• Esempio uso di @pre:

Persona{context Persona::compleanno() post:

self.et�=self.et�@pre + 1}

-DataDiNascita : date-disoccupato : boolean-et� : int-nome : string-sesso : char-titolo : string

+anni() : int+compleanno()+reddito( anno : int ) : double


OCL - Vantaggi

• Migliore Documentazione• i constraints aggiungono al modello grafico maggiori

informazioni• I constraints possono essere fusi graficamente nella stessa

descrizione


OCL - Vantaggi

• Migliore Precisione• I constraints non possono essere interpretati differentemente

da diverse persone• Sono non ambigui e consistenti


OCL - Vantaggi

• Migliore Comunicazione• La comunicazione attraverso linguaggi naturali è spesso

responsabile di fallimenti o aumenti di budget• Con OCL la comunicazione delle intuizioni avviene in modo

non ambiguo e preciso• Attraverso l’OCL i fraintendimenti nasceranno nelle prime

fasi del ciclo di vita dell’applicazione con risparmio di soldi e tempo


• Generazione automatica del codice• Alcuni CASE generano automaticamente controlli da

espressioni OCL• E’ possibile controllare la consistenza delle componenti del

sistema in modo automatico• Maggiori vincoli implicano minori errori di progettazione

OCL - Vantaggi


OCL - Bibliografia

• Object Constraint Language Specification, version 1.1, OMG documentad970808, 1997

• The Object Constraint Language Precise Modeling with UML, Jos Warmer, Anneke Kleppe, Addison-Wesley 2000


OCL - Siti Web

• http://www.klasse.nl/ocl/• http://www.ibm.com/software/ad/library/standards/ocl.html

http://www.klasse.nl/ocl/

http://www.ibm.com/software/ad/library/standards/ocl.html

http://www.ibm.com/software/ad/library/standards/ocl.html

Meccanismi di Estensione di UML



• UML con l’attuale notazione prevede elementi per la modellazione di classi, associazioni, collaborazioni, task, stati…

• Qualche estensione è già definita come ad esempio gli attori.• La modellazione di applicazioni in certi particolari domini richiede

elementi basati su concetti specializzati



• UML di per sé offre strumenti molto generali e completi.• UML viene spesso scelto come base per modellare elementi specifici

perché è altamente estendibile.• Usando questi meccanismi il livello metamodel dell’UML può essere

facilmente esteso, perfezionato e adattato per uno specifico dominio o processo.



• UML definisce tre meccanismi di estensione: Tagged Value, Constraint, e Stereotype.



• Tagged Value:• Aggiunge informazioni ad un elemento già esistente.• Queste nuove informazioni sono secondarie rispetto alle regole

semantiche dell’elemento.



• Constraint:• Aggiunge regole semantiche o condizioni che devono essere mantenute

vere per forzare e restringere il corretto uso dell’elemento.• Hanno una priorità maggiore rispetto ad i Tagged Value



• Stereotype:• È il metodo più flessibile per estendere UML.• È un meccanismo che definisce un nuovo e più specializzato elemento basato su

uno già esistente.• Uno Stereotype può essere estensione di tutti i tipi di elementi inclusi classes,

packages, components e notes.• Può anche basarsi su relazioni come associations, generalizations, e dependencies.



• Stereotype:• Uno Stereotype eredita tutte le proprietà base di un elemento generico

aggiungendo e perfezionando la semantica per il suo corretto utilizzo.



<<form>>

+QueryString : string

<<form_element>>

<<password>>

<<select>>

<<button>>

<<text>>

<<option>>

1

1

0..*

+tf0..*

1

1

0..*

1

0..*1..* 1



<<servlet>>in

{context inv:self.parameter->forAll(c , t:self.read.tf.type | c.parameter.name=t.name implies

t.oclAsType(c.parameter.type) <> Undefined ),

context inv:self.read->notEmpty

}

<<servlet>>out

{context inv:self.parameter->forAll(p1, p2 | p1.name = p2.name implies p1 = p2)

, context inv:

uguali( b: in) : booleanuguali(b)= (self.parameter->size = b.parameter->size) and

self.parameter->forAll (i : Integer |

b.parameter.type = self.parameter->at(i).type) and b.parameter.name = self.parameter->at(i).name))

, context inv:

action.value=self.make.send.name}

+action : string

<<form>>

+QueryString : string

<<servlet>>

#doGet()#doPost()

+make

+made

+read

+send

Design Pattern


Design Pattern - Introduzione

• E’ una nuova tecnica per lo sviluppo di applicazioni riusabili orientate agli oggetti

• Viene impiegata per la realizzazione di componenti e per la definizione del loro corretto uso

• E’ comunemente integrato all’interno dei tool di supporto allo sviluppo



• Perché?• In un contesto ottimale uno sviluppatore non dovrà mai

affrontare un nuovo problema dall’inizio• Si devono cercare soluzioni valide già applicate con successo• Soluzioni già testate aumentano la robustezza del software e

velocizzano le fasi di testing


Design Pattern - Indroduzione

• Un pattern è• l’astrazione di una soluzione riusabile in contesti eterogenei

Anche basando il proprio processo di produzione del software nella realizzazione di componenti integrabili bisogna trovare il giusto equilibrio:





• I vantaggi• Notevole aumento della capacità di produrre software

riutilizzabile• Si danno allo sviluppatore strumenti utili per la modellazione

di nuovi sistemi• Si aumenta la documentazione e la chiarezza• Si aumenta la velocità di sviluppo• Si aumenta la robustezza del software• Si aumenta la flessibilità e l’eleganza del software


Design Pattern - Storia

• Il termine “pattern” fu introdotto dall’architetto austriaco Christopher Alexander negli anni ’70 (per la pianificazione di costruzioni in ambienti urbani)

• Nel 1987 Cunningham e Beck adattarono l’idea di Alexander per guidare programmatori inesperti in Smalltalk


Design Pattern - Storia

• Dal 1990 al 1992 la famosa Gang of Four (Gamma, Helm, Johnson e Vlissides) incominciarono la stesura di un catalogo di pattern

• Nel 1995 la Gang of Four pubblicarono Design Pattern, elements of reusable object-oriented software


Design Pattern – Cos’è un Pattern

• Un pattern è l’astrazione di un problema che si verifica nel nostro dominio, rappresentandone la soluzione in modo che sia possibile riutilizzarla per numerosi altri contesti (Christofer Alexander)


Design Pattern – Composizione

• Nome• Il nome del pattern è molto utile per descrivere il problema, la

sua soluzione ed il suo uso• Composto da una o due parole• Cercare di omogeneizzare i vocabolari personali di tutti i

colleghi



• Problema• Descrive quando applicare un pattern definendo il contesto ed

il dominio di appartenenza• In generale include la lista di condizioni che devono essere

valide per poter giustificare l’uso di un determinato pattern



• Soluzione• Descrive gli elementi che verranno usato durante la

modellazione• Descrive le relazioni e le responsabilità degli elementi• E’ importante capire che la soluzione non rappresenta una

specifica implementazione o caso d’uso ma un modello che si applica a differenti situazioni



• Conseguenze• Raccoglie l’elenco dei tempi e dei risultati• E’ importante quando si devono prendere decisioni di

modellazione• Descrive varie metriche, i costi ed i tempi in relazione ai

benefici che il pattern introdurrebbe


Design Pattern – La scelta

• Esistono numerosi cataloghi di pattern• Solitamente sono descritti attraverso una notazione comune

“Design Language”• E’ importante reperire il pattern adeguato per il proprio specifico

dominio



• Considerare come un pattern risolve il problema:• È utile considerare l’astrazione, le interfacce, gli oggetti che

vengono utilizzati per raggiungere la soluzione



• Considerare il suo intento:• Capire lo scopo di ogni pattern è fondamentale per rilevare

quelli adatti per lo specifico problema



• Studiare le interazioni tra pattern:• Conoscere le relazioni tra i pattern (grazie anche a notazioni

grafiche come l’UML) aiuta senz’altro a scegliere quello corretto



• Studiare le varie famiglie di pattern:• I pattern vengono solitamente divisi in famiglie• Per aumentare la velocità di ricerca è utile conoscere lo scopo

di ogni famiglia



• Considerare come deve variare il progetto:• Valutare quali elementi del problema hanno la possibilità di

cambiare durante lo sviluppo• E’ bene cercare di incapsulare questi elementi così da

aumentare la generale indipendenza, allontanando la necessità di un ridisegno della struttura


Design Pattern – Esempio

A=50%B=30%C=20%

A B C

60 30 10

50 30 20

80 10 10 A B C

A

B C

Modello

Viste


Design Pattern – Pattern Observer

• Intento• Definire una dipendenza uno-a-molti tra oggetti, in questo

modo quando un oggetto cambia stato tutti gli ascoltatori collegati sono notificati ed aggiornati



• Applicabilità• Quando l’astrazione è composta da due aspetti, uno

dipendente dall’altro• Quando il cambiamento di un oggetto richiede il

cambiamento di altri• Quando non si conosce a priori il numero degli oggetti

dipendenti• Quando un oggetto deve notificare ad altri un cambiamento

senza conoscere la struttura degli oggetti dipendenti



Subject

+attach( observer : Observer )+detach( observer : Observer )+notify()

ConcreteObserverConcreteSubject

Observer

+update()

-observers

0..*



• Conseguenze• Maggiore modularità: Subject e observers possono cambiare• Maggiore elasticità: posso definire e aggiungere diversi

observers• Maggiore flessibilità: posso agganciare diversi observers

ognuno dei quali può implementare una differente vista


Design Pattern – Definizione

• La descrizione di un pattern viene effettuata grazie ad uno sche ma introdotto dalla Gang of Four

• Oltre ad una notazione grafica è utile allegare anche una documentazione



• Nome: la scelta del nome è vitale• Intento: una breve descrizione che risponde alle domande “cosa

fa il pattern?” “a quale problema è rivolto?”• Motivazione: uno scenario che illustra il problema e come le

classi e gli oggetto sono strutturati nel pattern



• Applicabilità: una descrizione dei domini dove può essere applicato il pattern

• Struttura: una notazione grafica (UML)• Partecipanti: l’elenco e le responsabilità delle classi



• Collaborazioni: una descrizione di come i partecipanti collaborino per svolgere le proprie responsabilità

• Conseguenze: i risultati che l’uso del pattern genera• Implementazione: una descrizione delle tecniche di

programmazione e le specifiche del linguaggio che devono essere usate per l’implementazione del pattern



• Esempio: un breve esempio (C++ o Java) che illustra la corretta implementazione del pattern

• Pattern collegati: l’elenco dei pattern che devono essere affiancati a quello descritto, le differenze ed i possibili legami


Design Pattern – Trovare e Scrivere Pattern

• I pattern non devono assolutamente essere soluzioni a problemi nuovi

• Un pattern non deve mostrare una soluzione ma deve raccontare l’esperienza catturata durante la sua individuazione

• Una singola soluzione ad un problema non costituisce un pattern• Inizialmente un pattern è una soluzione che si verifica in

situazioni multiple


Design Pattern – In sintesi

• Un pattern aumenta la comunicazione tra team• L’uso dei pattern aumenta l’astrazione e l’eleganza della

modellazione• “L’ingegneria del software senza la conoscenza dei pattern è

programmazione tradizionale”


Singleton


State


Iterarator


Observer


Observer

• Il pattern observer risolve un comune problema: cosa fare se un gruppo di oggetti necessitano di essere aggiornati quando altri oggetti cambiano stato?

• Il cambiamento di un oggetto provoca dinamicamente il cambiamento di altri oggetti.

• Un oggetto dovrebbe poter notificare ad altri oggetti il cambiamento del proprio stato senza conoscere nulla sulla loro identità.

• Il meccanismo ad eventi di AWT e’ implementato addottando il pattern


Observerpublic interface Observer { public void update( Subject subject ) ; } public class Subject { protected Vector observers = new Vector() ; public void addObserver( Observer o ) { observers.addElement( o ) ; } public void removeObserver( Observer o ) { observers.removeElement( o ) ; } public void notify() { Enumeration e = observers.getElements() ; while ( e.hasMoreElements() ) { ((Observer)e.nextElement()).update( this ) ; } }}


Adapter


Composite


Factory


Factory

• Il pattern Factory definisce una interfaccia per la creazione di un oggetto, ma lascia alle sottoclassi la decisione su che classe istanziare.

• Fornisce un’interfaccia per la creazione di oggetti senza specificare la loro classe.

• Il pattern Factory e’ applicabile in tutti quei casi in cui si vuole centralizzare la decisione di quale classe istanziare.


Factory public interface AbstractFactory { public AbstractProductA createProductA(); public AbstractProductB createProductB();}public class ConcreteFactory1 implements AbstractFactory { public AbstractProductA createProductA() { return (AbstractProductA ) new ProductA1(); } public AbstractProductB createProductB() { return (AbstractProductB ) new ProductB1(); }public class ConcreteFactory2 implements AbstractFactory { public AbstractProductA createProductA() { return (AbstractProductA ) new ProductA2(); } public AbstractProductB createProductB() { return (AbstractProductB ) new ProductB2(); }}


Flyweight


Decorator


Progetto

• Il documento è composto da:• Titolo del progetto, componenti del gruppo• Descrizione (max una pagina)• Dizionario dei termini (max due pagine)• Elenco dei diagrammi (max 20). Almeno un diagramma per tipo

• Valutazione• Maggiore valutazione per uso estensivo di OCL• Maggiore valutazione per migliore descrizione di componenti complessi• Maggiore valutazione per descrizione chiara


Bibliografia

• Christopher Alexander, Sara Ishikawa, Murray Silverstein, Max Jacobson, Ingrid Fiksdahl-King, Shlomo Angel, A Pattern Language. Oxford University Press, New York, 1977.

• Ward Cunningham, Kent Beck, Using Pattern Languages for Object-Oriented Programs, OOPSLA Orlando, 1987.

• Erich Gamma, Richard Helm, Ralph Johnson, John Vlissedes, Design Patterns Elements of Reusable Object-Oriented Software, Addison-Wesley, 1995.

Unified Modeling Language - UniCam Rosario Culmone UNICAM 2 Obiettivi del corso • Acquisire competenze sulla modellazione di sistemi informatici • Acquisire competenze sull’uso

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