Прямое и обратное проектирование

Моделирование, конечно, важная вещь, но следует помнить, что основным результатом деятельности группы разработчиков являются не диаграммы, а программное обеспечение. Все усилия по созданию моделей направлены только на то, чтобы в оговоренные сроки написать программу, которая отвечает изменяющимся потребностям пользователей и бизнеса. Поэтому очень важно, чтобы ваши модели и основанные на них реализации соответствовали друг другу, причем с минимальными затратами по поддержанию синхронизации между ними (см. главу 1).

Иногда UML применяется так, что создаваемая модель впоследствии не отображается ни в какой программный код. Если вы, например, моделируете с помощью диаграмм действий (см. главу 19) бизнес-процесс, то во многих действиях будут участвовать люди, а не компьютеры. В других случаях необходимо моделировать системы, составными частями которых на данном уровне абстракции являются только аппаратные средства (хотя на другом уровне абстракции вполне может оказаться, что они содержат встроенные процессоры с соответствующим программным обеспечением).

Но чаще всего модели все-таки преобразуются в код. Хотя UML не определяет конкретного способа отображения на какой-либо объектно-ориентированный язык, он проектировался с учетом этого требования. В наибольшей степени это относится к диаграммам классов, содержание которых без труда отображается на такие известные объектно-ориентированные языки программирования, как Java, C++, Smalltalk, Eiffel, Ada, ObjectPascal и Forte. Кроме того, в проект UML была заложена возможность отображения на коммерческие объектные языки, например Visual Basic.

Примечание: Раскрытие темы отображения UML на конкретные языки программирования для прямого и обратного проектирования выходит за рамки данной книги. На практике этот процесс сводится к использованию стереотипов и помеченных значений (см. главу 6), настроенных на определенный язык.

Прямым проектированием (Forward engineering) называется процесс преобразования модели в код путем отображения на некоторый язык реализации. Процесс прямого проектирования приводит к потере информации, поскольку написанные на языке UML модели семантически богаче любого из существующих объектно-ориентированных языков. Фактически именно это различие и является основной причиной, по которой мы, помимо кода, нуждаемся и в моделях. Некоторые структурные свойства системы, такие как кооперации, или ее поведенческие особенности, например взаимодействия, могут быть легко визуализированы в UML, но в чистом коде наглядность теряется.

Прямое проектирование диаграммы классов производится следующим образом:

1. Идентифицируйте правила отображения модели на один или несколько языков программирования по вашему выбору. Это допустимо делать как при работе над одним конкретным проектом, так и для вашей организации в целом.
2. В зависимости от семантики выбранных языков, вероятно, придется отказаться от использования некоторых возможностей UML. Например, язык UML допускает множественное наследование, а язык программирования Smalltalk - только одиночное. В связи с этим можно или запретить авторам моделей пользоваться множественным наследованием (что сделает создаваемые модели зависимыми от языка), или разработать идиомы для трансляции таких расширенных возможностей в конструкции, поддерживаемые данным языком программирования (что усложнит отображение).
3. Применяйте помеченные значения для специфицирования языка программирования. Это можно сделать как на уровне индивидуальных классов (если нужна тонкая настройка), так и на более высоком уровне, например для пакетов или коопераций.
4. Пользуйтесь инструментальными средствами для прямого проектирования моделей.

На рис. 8.4 изображена простая диаграмма классов, на которой проиллюстрирована реализация образца (см. главу 28) цепочки обязанностей. В данном примере представлены три класса: Client (Клиент), EventHandler (Обработ-чикСобытий) и GUIEventHandler (ОбработчикСобытийГИП). Первые два из них являются абстрактными, а последний - конкретным. Класс EventHandler содержит обычную для данного образца операцию handleRequest (обработатьЗапрос), хотя в рассматриваемом случае было добавлено два скрытых атрибута.

Рис. 8.4 Прямое проектирование

Определенное для каждого класса помеченное значение показывает, что они будут преобразованы в код на языке Java. Прямое проектирование в данном случае легко осуществимо с помощью специального инструмента. Так, для класса EventHandler будет сгенерирован следующий код:

public abstract class EventHandler { EventHandler successor; private Integer currentEventID; private String source; EventHandler() {} public void handleRequest() {} }

Обратным проектированием (Reverse engineering) называется процесс преобразования в модель кода, записанного на каком-либо языке программирования. В результате этого процесса вы получаете огромный объем информации, часть которой находится на более низком уровне детализации, чем необходимо для построения полезных моделей. В то же время обратное проектирование никогда не бывает полным. Как уже упоминалось, прямое проектирование ведет к потере информации, так что полностью восстановить модель на основе кода не удастся, если только инструментальные средства не включали в комментариях к исходному тексту информацию, выходящую за пределы семантики языка реализации. Пример, представленный на рис. 3.3, был создан с помощью обратного проектирования библиотеки классов языка Java.

Обратное проектирование диаграммы классов осуществляется так:

1. Идентифицируйте правила для преобразования из выбранного вами языка реализации. Это можно сделать на уровне проекта или организации в целом.
2. С помощью инструментального средства укажите код, который вы хотите подвергнуть обратному проектированию. Воспользуйтесь этим средством для создания новой модели или для модификации ранее созданной.
3. Пользуясь инструментальными средствами, создайте диаграмму классов путем опроса полученной модели. Можно начать, например, с одного или нескольких классов, а затем расширить диаграмму, следуя вдоль некоторых отношений или добавив соседние классы. Раскройте или спрячьте детали содержания диаграммы в зависимости от ваших намерений.

Советы

Создавая диаграмму классов на языке UML, помните, что это всего лишь графическое изображение статического вида системы с точки зрения проектирования. Взятая в отрыве от остальных, ни одна диаграмма классов не может и не должна охватывать этот вид целиком. Диаграммы классов описывают его исчерпывающе, но каждая в отдельности - лишь один из его аспектов.

Хорошо структурированная диаграмма классов обладает следующими свойствами:

• заостряет внимание только на одном аспекте статического вида системы с токи зрения проектирования;
• содержит лишь элементы, существенные для понимания данного аспекта;
• показывает детали, соответствующие требуемому уровню абстракции, опуская те, без которых можно обойтись;
• не настолько лаконична, чтобы ввести читателя в заблуждение относительно важных аспектов семантики.

При изображении диаграммы классов руководствуйтесь следующими правилами:

• дайте диаграмме имя, связанное с ее назначением;
• располагайте элементы так, чтобы свести к минимуму число пересекающиеся линий;
• пространственно организуйте элементы так, чтобы семантически близкие сущности располагались рядом;
• чтобы привлечь внимание к важным особенностям диаграммы, используйте примечания и цвет;
• старайтесь не показывать слишком много разных видов отношений; как правило, в каждой диаграмме классов должны доминировать отношения какого-либо одного вида.