esempi uml - due piccoli progetti

Copyright 2003 – R. Turco

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Risoluzione problemi con UML Ing. R. Turco


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Introduzione

Gli esempi che esamineremo saranno organizzati nel seguente modo:

Titolo del sistema

Descrizione del problema

Requirements Model Il Requirements Model descrive che cosa fa il sistema. I requisiti funzionali vengono

espressi attraverso gli use case e gli attori. Possono essere espressi anche i requisiti

non funzionali. Con gli use case si ha una vista comportamentale, mentre con le

relazioni tra use case si ha una vista strutturale.

o Use case

o Descrizione testuale degli use case La descrizione testuale è efficace quando sono molti i dettagli in gioco in un use

case. La scrittura testuale di uno use case con molti dettagli permette una

riduzione del rischio di incomprensione o di omissione di informazioni. Può essere

omessa solo nel caso di problemi semplici. La descrizione testuale di uno use

case aiuta a capire ed organizzare bene lo scenario d’uso.

Analysis Model L’Analysis Model tende a comprendere il sistema, identifica gli oggetti del dominio, le

informazioni passate.

o Static Modeling

Diagramma delle classi

Il Diagramma delle classi può essere studiato usando una miscela di

metodi diversi:

Use Case Driven;

Schede CRC;

Metodo del linguaggio verbale, individuando nomi concreti, nomi

astratti, verbi, specializzazioni (“E’ un”), contenimenti o

aggregazioni (“Ha un” etc);

Metodo dei colori di Coad;

o Object Strutturing

Determina gli oggetti in ogni use case e la loro organizzazione strutturale

(package e dipendenze);

L’Object Structuring identifica e categorizza gli oggetti software.

L’identificazione avviene da use case e dal modello delle classi; mentre la

categorizzazione si basa su:

Oggetti d’interfaccia o di confine (boundary): device, user, system;

Entità Object: oggetti che memorizzano informazioni;

Control Object: oggetti che fanno coordinamento (coordinatori, timer,

state-dependent);

Application logic objects: oggetti algoritmici, busines logic object.

o Dynamic modeling:

Gli use case sono raffinati per mostrare l’interazione tra oggetti per ogni use

case (diagramma delle sequenze, diagramma delle attività, diagramma degli

stati).

o Customizing, Collapsing, Design Refactoring, Riuso

Strategia per il modeling

Se il problema è semplice, oltre al Requirements Modeling e allo Static Modeling, non

necessariamente occorre usare anche gli altri modelli. Vanno utilizzati tutti quei modelli che

permettono una vista chiarificatrice alla soluzione del problema.

In ogni caso, grazie all’astrazione, dal modello del dominio del problema di partenza si arriva al

modello del dominio della soluzione.


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Se gli use case sono molti una strategia è quella di riportarli su più “fogli”, cercando di mettere

sullo stesso foglio gli use case e gli attori correlati da <<include>> ed <<extend>>. Questa

strategia permette anche una parallelizzazione di analisi con più persone.

Inoltre per gli use case testuali il consiglio è di compilare i template degli use case e di quelli

che da cui i primi hanno una dipendenza dovuta agli <<include>> e <<extend>>.

La suddivisione del lavoro per il modello delle classi, i diagrammi delle attività, i diagrammi

degli stati e delle sequenze segue la strategia adottata per gli use case: ogni persona modella

la parte che gli discende dagli use case fatti.

Sistema bancomat Esaminiamo il problema di gestione di un sistema ATM (bancomat) di una banca.


Una banca ha diversi sportelli ATM (bancomat).

Gli ATM sono connessi via WAN ad un server.

Il generico ATM ha un reader, un display/tastiera, una stampante.

L’uso dell’ATM permette: prelevare soldi da un account, chiedere l’estratto conto,

trasferire fondi.

La carta bancomat è caratterizzata da: card#, data di start, data di scadenza.

Sistema:

Valida la carta bancomat: controlla se scaduto, controlla il PIN, controlla se la carta

è stata persa o rubata

Permette tre tentativi d’inserimento PIN: al terzo fallimento ritira la carta

Per semplicità si suppone che presenta un menù solo tre scelte: prelievo, estratto

conto, trasferimento fondi.

Prelievo:

Controlla se esistono sufficienti fondi sul conto, se esistono contanti nell’ATM

Controlla se esiste sufficiente contante nell’ATM

Controlla se esiste carta per la stampa delle ricevute

Termina fornendo i soldi, la carta e la ricevuta della situazione dell’account

Trasferimento fondi:

Verifica se nel primo account esistono sufficienti fondi

Controlla se esiste sufficiente contante nell’ATM

Controlla se esiste carta per la stampa delle ricevute

Effettua il trasferimento dei fondi

Fornisce la ricevuta della situazione del primo account

Restituisce la carta bancomat

Estratto conto:

Controlla se esiste carta per la stampa delle ricevute;

Stampa il bilancio dell’account richiesto

Fornisce la ricevuta della situazione dell’account

Restituisce la carta bancomat

Cliente:

Cancella una transazione per volta;

La transazione termina e ritira la carta

Il cliente ha un account (conto deposito) su cui ha dei soldi;

Server:

dati cliente, dati account, registrazione addebito sulla carta

Operatore ATM:


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attiva/disattiva l’ATM per rifornirlo di contanti e per manutenzione.

Per semplicità facciamo alcune assunzioni:

1. il sistema che apre/chiude account esiste già, le operazioni di

create/update/delete dei dati del cliente vengono fatti da esso.

2. gli scoperti (bilanci negativi sull’account) non vengono conteggiati come

interessi

3. il numero di transazioni superiori a 12 non determina un pagamento alla

banca

4. un prelievo con bancomat ad uno sportello di banca diversa non determina

un pagamento alla banca

Requirements and Analysis Model Use Case

Figura 1

In figura 1 gli <<extend>> sono dovuti a:

Un Trasferimento da un primo account ad un secondo provoca l’accredito al secondo

account e l’addebito sul primo account ma non varia la quantità di contante caricata

sull’ATM;

Un Prelievo provoca l’addebito sull’account del cliente e una diminuzione del contante

caricato sull’ATM da parte dell’operatore.

In figura 1 gli <<include>> sono dovuti a:

Verifica del PIN inserito (il codice)

Verifica se il bancomat fa parte di una lista di persi, rubati, scaduti

Verifica se l’account ha i soldi richiesti per il prelievo o per il trasferimento

Verifica se la somma richiesta supera il Limite di carta

Stampa della ricevuta per Prelievo, Trasferimento, Estratto conto


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In figura 1 le generalizzazioni sono dovute alle alternative di comportamento rispetto allo

use case base. Ad esempio ValidaPIN ha tre alternative, mentre VerificaSoldiAccount ne ha

due.

Descrizione testuale degli Use Case

Riportiamo solo gli use case di maggior interesse. Gli altri dovrebbero essere riportati in

analogo modo.

USE CASE: Trasferimento

Attore che lo attiva Cliente ATM

Precondizione ATM idle con messaggio di benvenuto

Dipendenze Include ValidaPIN, VerificaAccount,

VerificaLimiteCarta, StampadiRicevuta

Descrizione 1. Il cliente chiede il trasferimento di una

quantità di fondi da un primo account ad

un secondo

2. il sistema verifica che il primo account

deve avere sufficienti fondi per trasferirli

3. il sistema addebita sul primo account

4. il sistema accredita sul secondo account

5. il sistema stampa la ricevuta

6. il sistema restituisce la carta

Alternative 1. carta rigettata: fondi insufficienti

2. carta rigettata, per errore del PIN

3. carta con limite inferiore alla somma

4. carta sequestrata

5. annullamento della transazione

6. annullamento accesso

7. riimposta somma

PostCondizione Il trasferimento fondi è avvenuto

Invariante

Note

USE CASE: ValidaPIN

Attore che lo attiva -

Precondizione ATM idle e mostra un messaggio di benvenuto

Dipendenze Include RiinserimentoPIN, AnnullaAccesso,

CartaSequestrata

Descrizione 1. il cliente inserisce la carta bancomat nel

lettore

2. se la carta è valida (non rubata, persa,

scaduta) mostra la form per il PIN

3. il cliente inserisce il PIN

4. Verifica che il PIN è corretto

Alternative 1.Se la carta è scaduta, rubata, persa il

sistema sequestra la carta.

2. Se il PIN è errato esce di nuovo il form del

PIN col messaggio

3. Se il PIN è errato per 3 inserimenti la carta

è sequestrata

PostCondizione Il PIN è valicato

Invariante


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Note

USE CASE: Prelievo

Attore che lo attiva Cliente ATM

Precondizione ATM idle con messaggio di benvenuto

Dipendenze Include ValidaPIN, VerificaAccount,

VerificaLimiteCarta, StampadiRicevuta

Descrizione Il cliente chiede una certa quantità di soldi

in base a varie scelte impostate a video

il sistema verifica che l’account ha

sufficienti soldi per darli

il sistema addebita sull’ account

il sistema stampa la ricevuta

Alternative 1. carta rigettata: fondi insufficienti

2. carta rigettata, per errore del PIN

3. carta con limite inferiore alla somma

4. carta sequestrata

5. annullamento della transazione

6. annullamento accesso

7. riimposta somma

PostCondizione Il prelievo è avvenuto

Invariante

Note

Nelle note è possibile inserire requisiti non funzionali o altri particolari.


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Diagramma delle classi Vediamo una prima versione del modello.

Figura 2 – Un primo diagramma delle classi

Customizing, Collapsing, Design Refactoring e Riuso

Nella fig. 2 sono state utilizzate un misto di tecniche: Use Case Driven (secondo RUP), il

metodo del linguaggio formale, il metodo a colori di Coad [DR4].

Inoltre si è già guardato ad un’estensione dei comandi dell’ATM con il Pattern Command per gli

eventuali ed ulteriori comandi necessari: ricarica telefonino, pagamento bollette, etc.

[DR6][DR7].

Il modello delle classi di fig. 2 non è ancora soddisfacente, almeno in termini di contesto e di

Collapsing e di individuazione di archetipi [DR4].

Occorre eliminare ciò che non interessa al dominio del problema e stare attenti alla differenza

tra classe ed attributo.

Nel nostro caso è inutile tener conto che l’ATM abbia una stampante e un dispositivo per

inserire contante.


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Nel caso reale, invece, sarebbe utile considerarlo e far uso anche di classi astratte in modo da

scrivere driver sostituibili.

E’ necessario, invece, sapere se l’ATM è in manutenzione, se dispone di contante e che sia in

grado di leggere la carta bancomat.

In particolare leggiBancomat() accetta il PIN digitato dall’utente, ha la routine di lettura della

banda magnetica del bancomat e ritorna un oggetto CartaBancomat valorizzato.

Il metodo getAtm() restituisce un boolean. Esso indica se lo sportello ATM è Busy (false) o

disponibile (true).

Lo sportello ATM può essere busy per uno di due motivi: in manutenzione o c’è già un cliente

con carta bancomat che lo sta usando.

Per cui setAtm(false) va usato sia nel caso di ATM in manutenzione per inserimento contante,

sia per cliente che lo sta utilizzando. Mentre setAtm(true) fa sì che lo sportello ATM presenti il

messaggio di benvenuto.

Sono state fatte delle assunzioni: il contante presente sull’ATM iniziale è di 1.000.000 di euro e

che il limite di prelievo di una carta è di 1.000 euro.

Per il contesto ha poco interesse la Banca come Party, viste le assunzioni iniziali del problema;

difatti la Banca entrerebbe in gioco nel momento che maturasse interessi sugli scoperti,

incassasse soldi sul numero di transazioni maggiori di 12 sull’account.

Nel modello sono stati poi introdotti dei metodi assegnando le giuste responsabilità (Pattern

GRASP) [DR7].

Bisogna anche ricordare di introdurre un Pattern Singleton sul bilancio (soldi sull’account del

cliente) per gestire la concorrenza di accessi ad esso.

Se non lo si fa si avrà che mentre avvengono due decrementi di 1000 euro

contemporaneamente, l’account ne conterà solo uno.

La concorrenza sullo stesso account è possibile metterla in evidenza con un diagramma delle

attività.

Il diagramma delle classi diventa quello di fig. 3


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Figura 3 – Il raffinamento del primo modello

Object Structuring Il package complessivo sarà ATM. Al suo interno avrà i package: Boundary, Control, Entity,

DatabaseDAO, DataBaseInterf.

Nel Package Boundary vanno messe tutte le classi che stanno a cavallo del confine tra attore e

sistema. Per cui è facile immaginare che nel Boundary vadano Cliente e Operatore che

serviranno da GUI. Nel Boundary rientrerebbe anche la Banca eventualmente se non

esistessero le assunzioni iniziali fatte.

Nel Package Control vanno le classi di controllo come ATMCommand e le sue derivate.

Nel Package Entity andranno tutte le altri classi che hanno necessità di persistenza sul DB.

Nel Package DataBaseDAO le classi che permettono una separazione (Pattern DAO) tra Entità e

Database e il Package DataBaseInterf che effettua il collegamento, le chiamate SQL verso il

DB.


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Figura 4 – Struttura organizzativa

Dynamic Modeling Oltre ai diagrammi visti conviene almeno vedere dei sequence diagram. Col Sequenze Diagram

si ha anche un ritorno sulla sufficienza dei metodi in gioco.

Figura 5 – Un Sequence Diagram


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Sistema controllo ascensori Deve essere installato un prodotto software per il controllo delle ascensori in un edificio.


Il software deve muovere degli ascensori da un piano all’altro dell’edificio obbedendo ai

seguenti costraints:

Ogni ascensore ha m pulsanti interni, uno per ogni piano. Questi s’illuminano se

premuti e provocano che l’ascensore vada al piano corrispondente ed apre le porte.

L’illuminazione del bottone interno si spegne all’arrivo dell’ascensore al piano

corrispondente.

Ogni piano, eccetto il primo e l’ultimo piano, hanno due bottoni esterni: uno per salire

ed un altro per scendere. Quando questi pulsanti sono premuti si accendono per

prenotare l’ascensore. L’illuminazione si spegne quando l’ascensore arriva al piano, apre

le porte, e muove nella stessa direzione del pulsante.

Quando un’ascensore non viene prenotato rimane al piano con le porte chiuse.

Requirements and Analysis Model Use Case

Figura 6

Lo scenario è del tipo:

Un passeggero preme un pulsante di piano che si accende;

Il sistema rileva che un pulsante di piano è stato premuto;

L’ascensore viene spostato verso il piano;

Le porte dell’ascensore vengono aperte;

Il passeggero entra e prema i bottoni dell’ascensore;

L’ascensore si muove al piano richiesto;

L’ascensore apre le porte;


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Il passeggero esce;

L’ascensore chiude le porte.

I diagrammi in modalità testuale in questo caso semplice non vengono riportati.

Diagramma delle classi Il controller, quindi, controlla i seguenti oggetti:

L’ascensore per spostarlo

I bottoni interni all’ascensore ed esterni di piano

Le porte dell’ascensore

In particolare i bottoni comunicano con il controller.

Figura 7


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Dynamic Modeling

Figura 8


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RIFERIMENTI

[DR1] Martin Fowler – UML Distilled – Prima edizione italiana

[DR2] Leszeck A. Maciaszek - Sviluppo di sistemi informativi con UML

[DR3] Rosario Turco – Usabilità e ripetibilità dei processi produttivi software

[DR4] Rosario Turco – Modellare con l’UML ed i colori

[DR5] Robert C. Martin – Design Principles and Design Patterns

[DR6] Gamma, Helm, Johnson,Vlissides – Design Patterns – Elementi per il riuso di software a

oggetti – Prima edizione italiana

[DR7] Rosario Turco - Pattern e la “GRASP Oriented Analysis”


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INDICE

RISOLUZIONE PROBLEMI CON UML ............................................................................ 1

INTRODUZIONE .......................................................................................................... 2

STRATEGIA PER IL MODELING............................................................................................................ 2

SISTEMA BANCOMAT .................................................................................................. 3

DESCRIZIONE DEL PROBLEMA ........................................................................................................... 3

REQUIREMENTS AND ANALYSIS MODEL ..................................................................... 4

USE CASE .......................................................................................................................................... 4

DESCRIZIONE TESTUALE DEGLI USE CASE ........................................................................................ 5

DIAGRAMMA DELLE CLASSI ........................................................................................ 7

CUSTOMIZING, COLLAPSING, DESIGN REFACTORING E RIUSO .......................................................... 7

OBJECT STRUCTURING ............................................................................................... 9

DYNAMIC MODELING ................................................................................................ 10

SISTEMA CONTROLLO ASCENSORI ........................................................................... 11

DESCRIZIONE DEL PROBLEMA ......................................................................................................... 11

REQUIREMENTS AND ANALYSIS MODEL ................................................................... 11

USE CASE ........................................................................................................................................ 11

DIAGRAMMA DELLE CLASSI ...................................................................................... 12

DYNAMIC MODELING ................................................................................................ 13

RIFERIMENTI ........................................................................................................... 14

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