10 ソフトウェア工学 Software Engineering ソフトウェアモデリング SOFTWARE MODELING ソフトウェアモデリングとは? ソフトウェアの抽象なモデルを, さまざまな視点から簡潔に表現する作業 表現方法 グラフィカルモデル : 所定の記法による図で表現 流れ図, クラ

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1 0 ソフトウェア工学 Software Engineering ソフトウェアモデリング SOFTWRE MODELING ソフトウェアモデリングとは? ソフトウェアの抽象なモデルを, さまざまな視点から簡潔に表現する作業 表現方法 グラフィカルモデル : 所定の記法による図で表現 流れ図, クラス図など 数理モデル : 数式や論理式で表現 形式手法 ( モデル検査など ) 視点 外部からの視点 : ソフトウェアが利用される環境のモデル 相互作用の視点 : システム - 環境 利用者間, システム要素間の相互作用のモデル 構造の視点 : システムやデータの静的な構造のモデル ふるまいの視点 : システムの動的ふるまい, イベントへの反応のモデル 今回の授業では,UML を学ぶ ( さまざまな視点からの記法が国際的に標準化されたグラフィカルモデル )

2 モデリングをいつおこない, いつ使うのか 要求 要求定義 要求仕様書設計書プログラム製品設計実装テスト 要求定義フェーズ 既存システムのモデリング 既存システムの明確化 ( 利点 欠点, 再利用性 ) 新システムのモデリング 要求の導出と明確化 ( 関係者との対話 合意 ) 設計フェーズ 新システムのモデル エンジニアへの説明 ( 設計や文書化にモデルを利用 ) 実装フェーズ 新システムのモデル モデル駆動開発ではモデルから実装の一部を自動生成も (model-driven development) テストフェーズ 新システムのモデル モデルに基づいたテストケースの生成 UML (Unified Modeling Language) ソフトウェアモデルを表現するためのグラフィカルモデリング言語のつ 3の図式が規定されている 990 年代に提案された種々のオブジェクト指向モデリング図式を統一したもの 997 年に初版 UML.0 が公開最新版は205 年に公開されたUML 2.5 2

3 UML の主な図式 3の図式のうち, 今回はつぎの5つを学ぶ ユースケース図 (use-case diagram) システムの機能群と利用者の関係 クラス図 (class diagram) クラスの定義とクラス間の関係 アクティビティ図 (activity diagram) システムがおこなう処理の流れ シーケンス図 (sequence diagram) オブジェクト間のメッセージ交換の順序 状態機械図 (state machine diagram) イベントに伴うオブジェクトの状態遷移 ユースケース図 システムの機能群と利用者の関係を図示 履修管理システムの例 履修管理システム 履修登録 履修者名簿編集 学生 サブジェクト (subject) 記述しようとしているシステム アクタ (actor) 外部のユーザ / オブジェクト / システムの役割の名前 教務担当事務員 教員 履修者名簿閲覧 成績閲覧 成績登録 ユースケース (use-case) システムの利用のされ方 ( システムの機能群 ) 3

4 クラス図 (/9) クラスの定義とクラス間の関係を図示 クラスの定義 ( 簡易版 : 要求定義段階 ) 人 母父生年月日 父を取得 ( ) 母を取得 ( ) 年齢を計算 ( ) 属性と操作は場合によっては省略可 クラス名 属性 (attribute) 操作 (operation) Java ではフィールド (field) C++ ではメンバ変数 (member variable) 抽象化され直接アクセスできないときはプロパティ (property) と呼ばれる Java ではメソッド (method) C++ ではメンバ関数 (member function) と呼ばれる クラス図 (2/9) クラスの定義 ( 詳細版 : プログラム設計段階 ) Person - mother: Person - father: Person - birthday: Date + getfather( ): Person + getmother( ): Person + getge(today: Date): int クラス名 属性名 : 属性の型 操作名 ( 引数 : 型 ): 戻り値の型 可視性 (visibility) - private( 外部からアクセス不可 ) + public ( 外部からアクセス可能 ) 4

5 クラス図 (3/9) クラス間の関係 : 汎化 (generalization) general special 汎化 is a 人生年月日年齢を計算 ( ) スーパークラス 学生学生番号 教員職員番号 サブクラス 継承 (inheritance) サブクラスは, スーパークラスの属性と操作を引き継ぐ サブクラスに, 新しい属性と操作を追加可能 クラス図 (4/9) クラス間の関係 : 関連 (association) is associated with (multiplicity) 多重度クラスのインスタンスを 個固定したときクラスのインスタンスが n 個対応関連 n n 必ず n 関連名 n..m n 以上 m 以下 単方向関連 0.. または 0 以上.. 以上 誘導可能 (navigability) クラスのインスタンスからクラスのインスタンスにアクセスできる 0.. 学部学生個人成績表所属 5

6 クラス図 (5/9) オブジェクト図 (object diagram) クラス図 人 所有 車 オブジェクト図 クラス図の表す抽象構造の つの具体例の表示 さん : 人 そ 56-2: 車 さん : 人 ふ 33-52: 車 インスタンス名 : クラス名 ( 下線を引く ) リンクでインスタンスを結ぶ と 8493: 車 クラス図 (6/9) ロール (role) ロール この関連においてクラス が果たす役割 大学 学生 会社 従業員 人 所有者 車 6

7 クラス図 (7/9) 属性 / 関連 属性, 関連 : どちらで表現してもよい / 混在させてもよい Person mother: Person father: Person birthday: Date Person mother: Person father: Person birthday Date mother father Person birthday Date クラス図 (8/9) 集約 / コンポジション (aggregation / composition) has a 集約 全体 - 部分の関係 (whole-part) クラスはクラスの一部 コンポジション 強い集約関係クラス のインスタンスが削除されるとクラス のインスタンスも削除 デスクトップ PC ノート PC ディスプレイ ディスプレイ PCを廃棄するとき, ディスプレイも廃棄? デスクトップPC: NO ノートPC: YES 学部 建物 0.. 授業科目 学部がなくなると授業科目はなくなるが建物はなくならない 7

8 クラス図 (9/9) 履修登録システムの例 人 生年月日氏名 シラバス画面 履修登録画面 時間割画面 履修登録 ログイン ( ) ログアウト ( ) 履修登録 ( ) 履修取消し ( ) 履修科目表示 ( ) 学生学生番号 履修 授業科目 シラバス アクティビティ図 (/2) システムがおこなう処理の流れを図示 アクティビティ : システムの振る舞いをアクションのフローとして記述したもの (activity) アクション (action) フロー (flow) オーブンを加熱 お菓子作りの例 [not done] ガード (guard) レシピを探す 液状材料を混ぜる オーブンで焼く [done] オーブンから取り出す 材料全部を混ぜる 開始ノード (initial node) フォーク (fork) 固形材料を混ぜる ジョイン (join) 判断 (decision) 終了ノード (final node) 8

9 アクティビティ図 (2/2) スイムレーンによる実行主体の明示 (swimlane) Helen オーブンを加熱 オーブンから取り出す [not done] Mary レシピを探す 液状材料を混ぜる オーブンで焼く [done] Jennie 固形材料を混ぜる 材料全部を混ぜる シーケンス図オブジェクト間のメッセージ交換の順序を例示 オブジェクト オンラインショッピングの例 : 顧客 : 店舗 : メーカー : 金融機関 メッセージ 返信メッセージ ログイン OK 検索商品情報注文 活動中 休止中 ライフライン (lifeline) 決済 OK 発送指示 OK OK 9

10 状態機械図 イベントに伴うオブジェクトの状態遷移を図示 ドアの例 開く 鍵を開ける 開いている閉じている鍵がかかっている 閉じる 鍵をかける 演習問題 0 () つぎのシステムのユースケース図を作成しなさい. チケット予約システムは, チケットのオンライン予約を管理するものである. 利用者は, チケットの予約, 支払い, 予約状況の確認, チケットの印刷を行うことができる. 管理者は, 販売可能なチケットの総数の設定, 予約状況一覧表の表示, チケットの印刷を行うことができる. (2) 下記のクラス図は, 出張申請システムの一部である. ここから読み取れる内容の概略を 簡単に説明しなさい.( 社員は出張申請に対して複数の役割をもっていることに注意 ) 社員 社員番号 : 整数氏名 : 文字列 申請者 承認者 0.. 出張申請 申請番号 : 整数申請日 : 日付出張先 : 文字列出張開始日 : 日付出張終了日 : 日付旅費合計 : 整数 旅費内訳 金額 : 整数 交通費 交通機関名 : 文字列出発地 : 文字列到着地 : 文字列 宿泊費 宿泊日数 : 整数 0