Linguaggio di modellazione unificato (UML) è un linguaggio di modellazione di uso generale. Lo scopo principale di UML è definire un modo standard per visualizzare il modo in cui un sistema è stato progettato. È abbastanza simile ai progetti utilizzati in altri campi dell'ingegneria. UML lo è non un linguaggio di programmazione , è piuttosto un linguaggio visivo.

Argomenti importanti per i diagrammi UML (Unified Modeling Language).

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• Cos'è l'UML?
• Perché abbiamo bisogno di UML?
• Diversi tipi di diagrammi UML
• Diagrammi strutturali UML
• Diagrammi comportamentali UML
• Concetti orientati agli oggetti utilizzati nei diagrammi UML
• Strumenti per creare diagrammi UML
• Passaggi per creare diagrammi UML
• Best practice per i diagrammi UML
• UML e sviluppo agile
• Sfide comuni nella modellazione UML
• Vantaggi dell'utilizzo dei diagrammi UML

1. Cos'è l'UML?

Unified Modeling Language (UML) è un linguaggio di modellazione visiva standardizzato utilizzato nel campo dell'ingegneria del software per fornire un modo generale, evolutivo e intuitivo per visualizzare la progettazione di un sistema. UML aiuta a specificare, visualizzare, costruire e documentare gli artefatti dei sistemi software.

• Utilizziamo i diagrammi UML per rappresentare il comportamento e struttura di un sistema.
• UML aiuta ingegneri del software, uomini d'affari e architetti di sistema con la modellazione, la progettazione e l'analisi.
• L'Object Management Group (OMG) ha adottato Unified Modeling Language come standard nel 1997. Da allora è gestito da OMG.
• L'Organizzazione internazionale per la standardizzazione (ISO) ha pubblicato UML come standard approvato nel 2005. UML è stato rivisto nel corso degli anni e viene rivisto periodicamente.

2. Perché abbiamo bisogno di UML?

• Le applicazioni complesse necessitano della collaborazione e della pianificazione di più team e quindi richiedono un modo chiaro e conciso per comunicare tra loro.
• Gli uomini d'affari non capiscono il codice. Quindi UML diventa essenziale per comunicare con i non programmatori sui requisiti, le funzionalità e i processi essenziali del sistema.
• Si risparmia molto tempo quando i team possono visualizzare i processi, le interazioni degli utenti e la struttura statica del sistema.

3. Diversi tipi di diagrammi UML

UML è collegato all'orientamento agli oggetti progettazione e analisi. UML fa uso di elementi e forma associazioni tra loro per formare diagrammi. I diagrammi in UML possono essere generalmente classificati come:

4. Diagrammi strutturali UML

4.1. Diagramma delle classi

Il diagramma UML più utilizzato è il diagramma delle classi. È l'elemento fondamentale di tutti i sistemi software orientati agli oggetti. Utilizziamo i diagrammi delle classi per rappresentare la struttura statica di un sistema mostrando le classi del sistema, i loro metodi e attributi. I diagrammi di classe ci aiutano anche a identificare la relazione tra diverse classi o oggetti.

4.2. Diagramma della struttura composita

Utilizziamo diagrammi a struttura composita per rappresentare la struttura interna di una classe e i suoi punti di interazione con altre parti del sistema.

• Un diagramma di struttura composita rappresenta la relazione tra le parti e la loro configurazione che determina il comportamento del classificatore (classe, componente o nodo di distribuzione).
• Rappresentano la struttura interna di un classificatore strutturato che utilizza parti, porte e connettori.
• Possiamo anche modellare le collaborazioni utilizzando diagrammi di struttura composita.
• Sono simili ai diagrammi di classe, tranne per il fatto che rappresentano le singole parti in dettaglio rispetto all'intera classe.

4.3. Diagramma degli oggetti

Un diagramma oggetto può essere definito come uno screenshot delle istanze in un sistema e della relazione che esiste tra loro. Poiché i diagrammi degli oggetti descrivono il comportamento quando gli oggetti sono stati istanziati, siamo in grado di studiare il comportamento del sistema in un particolare istante.

• Un diagramma oggetto è simile a un diagramma classi tranne che mostra le istanze delle classi nel sistema.
• Descriviamo i classificatori reali e le loro relazioni utilizzando i diagrammi delle classi.
• D'altra parte, un diagramma oggetto rappresenta istanze specifiche di classi e relazioni tra loro in un determinato momento.

4.4. Diagramma dei componenti

I diagrammi dei componenti vengono utilizzati per rappresentare come sono stati organizzati i componenti fisici di un sistema. Li usiamo per modellare i dettagli di implementazione.

• I diagrammi dei componenti descrivono la relazione strutturale tra gli elementi del sistema software e ci aiutano a capire se i requisiti funzionali sono stati coperti dallo sviluppo pianificato.
• I diagrammi dei componenti diventano essenziali da utilizzare quando progettiamo e costruiamo sistemi complessi.
• Le interfacce vengono utilizzate dai componenti del sistema per comunicare tra loro.

4.5. Diagramma di distribuzione

I diagrammi di distribuzione vengono utilizzati per rappresentare l'hardware del sistema e il relativo software. Ci dicono quali componenti hardware esistono e quali componenti software vengono eseguiti su di essi.

• Illustriamo l'architettura del sistema come distribuzione di artefatti software su target distribuiti.
• Un artefatto è l'informazione generata dal software di sistema.
• Vengono utilizzati principalmente quando un software viene utilizzato, distribuito o distribuito su più macchine con diverse configurazioni.

4.6. Diagramma del pacchetto

Utilizziamo i diagrammi dei pacchetti per descrivere come sono stati organizzati i pacchetti e i loro elementi. Un diagramma dei pacchetti ci mostra semplicemente le dipendenze tra i diversi pacchetti e la composizione interna dei pacchetti.

• I pacchetti ci aiutano a organizzare i diagrammi UML in gruppi significativi e rendono il diagramma facile da comprendere.
• Vengono utilizzati principalmente per organizzare diagrammi di classi e casi d'uso.

5. Diagrammi comportamentali UML

5.1. Diagrammi della macchina a stati

Un diagramma di stato viene utilizzato per rappresentare la condizione del sistema o di parte del sistema in istanti di tempo finiti. È un diagramma comportamentale e rappresenta il comportamento utilizzando transizioni di stato finito.

esempi di sistemi operativi

• I diagrammi di stato sono anche detti Macchine statali E Diagrammi della carta di stato
• Questi termini sono spesso usati in modo intercambiabile. Quindi, semplicemente, un diagramma di stato viene utilizzato per modellare il comportamento dinamico di una classe in risposta al tempo e al cambiamento degli stimoli esterni.

5.2. Diagrammi di attività

Utilizziamo i diagrammi di attività per illustrare il flusso di controllo in un sistema. Possiamo anche utilizzare un diagramma di attività per fare riferimento ai passaggi coinvolti nell'esecuzione di un caso d'uso.

• Modelliamo attività sequenziali e simultanee utilizzando diagrammi di attività. Quindi, fondamentalmente rappresentiamo visivamente i flussi di lavoro utilizzando un diagramma di attività.
• Un diagramma di attività si concentra sulle condizioni del flusso e sulla sequenza in cui si verifica.
• Descriviamo o rappresentiamo ciò che causa un particolare evento utilizzando un diagramma di attività.

5.3. Utilizzare i diagrammi dei casi

I diagrammi dei casi d'uso vengono utilizzati per rappresentare la funzionalità di un sistema o di una parte di un sistema. Sono ampiamente utilizzati per illustrare i requisiti funzionali del sistema e la sua interazione con agenti (attori) esterni.

• Un caso d'uso è fondamentalmente un diagramma che rappresenta diversi scenari in cui è possibile utilizzare il sistema.
• Un diagramma dei casi d'uso ci offre una visione di alto livello di ciò che fa il sistema o una parte del sistema senza entrare nei dettagli dell'implementazione.

5.4. Diagramma di sequenza

Un diagramma di sequenza descrive semplicemente l'interazione tra oggetti in ordine sequenziale, ovvero l'ordine in cui hanno luogo queste interazioni.

• Possiamo anche usare i termini diagrammi di eventi o scenari di eventi per fare riferimento a un diagramma di sequenza.
• I diagrammi di sequenza descrivono come e in quale ordine funzionano gli oggetti in un sistema.
• Questi diagrammi sono ampiamente utilizzati da uomini d'affari e sviluppatori di software per documentare e comprendere i requisiti per i sistemi nuovi ed esistenti.

5.5. Diagramma di comunicazione

Un diagramma di comunicazione (noto come diagramma di collaborazione in UML 1.x) viene utilizzato per mostrare i messaggi in sequenza scambiati tra oggetti.

• Un diagramma di comunicazione si concentra principalmente sugli oggetti e sulle loro relazioni.
• Possiamo rappresentare informazioni simili utilizzando i diagrammi di sequenza, tuttavia i diagrammi di comunicazione rappresentano oggetti e collegamenti in forma libera.

5.6. Diagramma temporale

I diagrammi temporali sono una forma speciale di diagrammi di sequenza utilizzati per rappresentare il comportamento degli oggetti in un intervallo di tempo. Li usiamo per mostrare i vincoli di tempo e durata che governano i cambiamenti negli stati e nel comportamento degli oggetti.

5.7. Diagramma di panoramica dell'interazione

Un diagramma di panoramica dell'interazione modella una sequenza di azioni e ci aiuta a semplificare le interazioni complesse in eventi più semplici. È una miscela di diagrammi di attività e di sequenza.

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6. Concetti orientati agli oggetti utilizzati nei diagrammi UML

1. Classe: Una classe definisce il progetto, ovvero la struttura e le funzioni di un oggetto.
2. Oggetti : Gli oggetti ci aiutano a scomporre sistemi di grandi dimensioni e ci aiutano a modularizzare il nostro sistema. La modularità aiuta a dividere il nostro sistema in componenti comprensibili in modo da poter costruire il nostro sistema pezzo per pezzo.
3. Eredità: L'ereditarietà è un meccanismo mediante il quale le classi figlie ereditano le proprietà delle classi madri.
4. Astrazione: L'astrazione in UML si riferisce al processo di enfatizzazione degli aspetti essenziali di un sistema o oggetto ignorando i dettagli irrilevanti. Eliminando le complessità non necessarie, l'astrazione facilita una comprensione e una comunicazione più chiare tra le parti interessate.
5. Incapsulamento: L'unione dei dati e la loro protezione dal mondo esterno viene definita incapsulamento.
6. Polimorfismo: Meccanismo attraverso il quale funzioni o entità possono esistere in diverse forme.

6.1. Aggiunte in UML 2.0

• Sono state incorporate metodologie di sviluppo software come Agile e l'ambito delle specifiche UML originali è stato ampliato.
• Originariamente UML specificava 9 diagrammi. UML 2.x ha aumentato il numero di diagrammi da 9 a 13. I quattro diagrammi che sono stati aggiunti sono: diagramma temporale, diagramma di comunicazione, diagramma di panoramica dell'interazione e diagramma della struttura composita. UML 2.x ha rinominato i diagrammi dei diagrammi di stato in diagrammi della macchina a stati.
• UML 2.x ha aggiunto la possibilità di scomporre il sistema software in componenti e sottocomponenti.

7. Strumenti per creare diagrammi UML

Sono disponibili diversi strumenti per la creazione di diagrammi UML (Unified Modeling Language), comunemente utilizzati nello sviluppo di software per rappresentare visivamente l'architettura, la progettazione e l'implementazione del sistema. Ecco alcuni strumenti popolari per la creazione di diagrammi UML:

• Lucidchart: Lucidchart è uno strumento di creazione di diagrammi basato sul Web che supporta i diagrammi UML. È facile da usare e collaborativo e consente a più utenti di lavorare sui diagrammi in tempo reale.
• Draw.io: Draw.io è uno strumento gratuito per la creazione di diagrammi basato sul Web che supporta vari tipi di diagrammi, incluso UML. Si integra con vari servizi di cloud storage e può essere utilizzato offline.
• Paradigma visivo: Visual Paradigm fornisce una suite completa di strumenti per lo sviluppo di software, inclusi i diagrammi UML. Offre versioni sia online che desktop e supporta un'ampia gamma di diagrammi UML.
• StarUML: StarUML è uno strumento di modellazione UML open source con un'interfaccia intuitiva. Supporta i diagrammi standard UML 2.x e consente agli utenti di personalizzare ed estendere le sue funzionalità tramite plugin.
• Papiro: Papyrus è uno strumento di modellazione UML open source che fa parte del progetto di modellazione Eclipse. Fornisce un ambiente personalizzabile per creare, modificare e visualizzare diagrammi UML.
• PlantUML: PlantUML è uno strumento basato su testo che consente di creare diagrammi UML utilizzando una sintassi semplice e leggibile dall'uomo. Viene spesso utilizzato insieme ad altri strumenti e supporta una varietà di tipi di diagrammi.

8. Passaggi per creare diagrammi UML

La creazione di diagrammi UML (Unified Modeling Language) implica un processo sistematico che in genere include i seguenti passaggi:

• Passaggio 1: identificare lo scopo:
  • Determinare lo scopo della creazione del diagramma UML. Diversi tipi di diagrammi UML servono a vari scopi, come l'acquisizione di requisiti, la progettazione dell'architettura di sistema o la documentazione delle relazioni tra classi.
• Passaggio 2: identificare elementi e relazioni:
  • Identificare gli elementi chiave (classi, oggetti, casi d'uso, ecc.) e le loro relazioni che devono essere rappresentati nel diagramma. Questo passaggio implica la comprensione della struttura e del comportamento del sistema che stai modellando.
• Passaggio 3: selezionare il tipo di diagramma UML appropriato:
  • Scegli il tipo di diagramma UML che meglio si adatta alle tue esigenze di modellazione. I tipi comuni includono diagrammi di classi, diagrammi di casi d'uso, diagrammi di sequenza, diagrammi di attività e altro ancora.
• Passaggio 4: crea uno schizzo approssimativo:
  • Prima di utilizzare uno strumento di modellazione UML, può essere utile creare uno schizzo approssimativo su carta o su una lavagna. Questo può aiutarti a visualizzare il layout e le connessioni tra gli elementi.
• Passaggio 5: scegli uno strumento di modellazione UML:
  • Seleziona uno strumento di modellazione UML adatto alle tue preferenze e requisiti. Sono disponibili vari strumenti, sia online che offline, che offrono funzionalità per la creazione e la modifica di diagrammi UML.
• Passaggio 6: crea il diagramma:
  • Apri lo strumento di modellazione UML selezionato e crea un nuovo progetto o diagramma. Inizia ad aggiungere elementi (ad esempio classi, casi d'uso, attori) al diagramma e collegali con relazioni appropriate (ad esempio associazioni, dipendenze).
• Passaggio 7: definire le proprietà dell'elemento:
  • Per ogni elemento nel diagramma, specificare le proprietà e gli attributi rilevanti. Ciò potrebbe includere attributi e metodi della classe, dettagli del caso d'uso o qualsiasi altra informazione specifica per il tipo di diagramma.
• Passaggio 8: aggiungere annotazioni e commenti:
  • Migliora la chiarezza del tuo diagramma aggiungendo annotazioni, commenti e note esplicative. Ciò aiuta chiunque esamini il diagramma a comprendere le decisioni di progettazione e la logica dietro di esso.
• Passaggio 9: convalida e revisione:
  • Esaminare il diagramma per verificarne l'accuratezza e la completezza. Assicurarsi che le relazioni, i vincoli e gli elementi rappresentino accuratamente il sistema o il processo previsto. Convalida il tuo diagramma rispetto ai requisiti e apporta le modifiche necessarie.
• Passaggio 10: perfezionare e ripetere:
  • Perfezionare il diagramma in base al feedback e ad ulteriori approfondimenti. I diagrammi UML vengono spesso creati in modo iterativo man mano che la comprensione del sistema evolve.
• Passaggio 11: generazione della documentazione:
  • Alcuni strumenti UML ti consentono di generare documentazione direttamente dai tuoi diagrammi. Ciò può includere documentazione della classe, descrizioni di casi d'uso e altre informazioni pertinenti.

Nota: Ricorda che i passaggi specifici possono variare in base al tipo di diagramma UML e allo strumento che stai utilizzando.

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9. Best practice per i diagrammi UML

Unified Modeling Language (UML) è un potente strumento per visualizzare e documentare la progettazione di un sistema. Per creare diagrammi UML efficaci e significativi, è essenziale seguire le migliori pratiche. Ecco alcune best practice UML:

1. Comprendere il pubblico: Considera il tuo pubblico quando crei diagrammi UML. Personalizza il livello di dettaglio e la scelta dei diagrammi per soddisfare la comprensione e le esigenze del tuo pubblico, siano essi sviluppatori, architetti o parti interessate.
2. Mantieni i diagrammi semplici e mirati: Punta alla semplicità nei tuoi diagrammi. Ciascun diagramma dovrebbe concentrarsi su un aspetto specifico del sistema o su un particolare insieme di relazioni. Evita confusione e dettagli non necessari che possano distrarre dal messaggio principale.
3. Utilizzare convenzioni di denominazione coerenti: Adotta nomi coerenti e significativi per classi, oggetti, attributi, metodi e altri elementi UML. Convenzioni di denominazione chiare e ben studiate migliorano la comprensibilità dei tuoi diagrammi.
4. Segui le notazioni UML standard: Aderisci alle notazioni e ai simboli UML standard. La coerenza nell'utilizzo delle convenzioni UML garantisce che i diagrammi siano facilmente comprensibili da altri che hanno familiarità con UML.
5. Mantieni le relazioni esplicite: Definire ed etichettare chiaramente le relazioni tra gli elementi. Utilizza frecce, notazioni di molteplicità e nomi di associazioni appropriati per comunicare la natura delle connessioni tra classi, oggetti o casi d'uso.

10. UML e sviluppo agile

Unified Modeling Language (UML) e lo sviluppo Agile sono due approcci diversi allo sviluppo del software e possono essere efficacemente integrati per migliorare il processo di sviluppo complessivo. Ecco alcuni punti chiave sulla relazione tra UML e sviluppo Agile:

10.1. UML nello sviluppo agile

• Visualizzazione e comunicazione: I diagrammi UML forniscono un modo visivo per rappresentare l'architettura, la progettazione e il comportamento del sistema. Nello sviluppo Agile, dove la comunicazione è cruciale, i diagrammi UML possono fungere da strumenti di comunicazione efficaci tra i membri del team, le parti interessate e persino il pubblico non tecnico.
• Storie utente e casi d'uso: I diagrammi dei casi d'uso UML possono essere utilizzati per acquisire e modellare le storie degli utenti nello sviluppo Agile. I casi d'uso aiutano a comprendere il sistema dal punto di vista dell'utente finale e contribuiscono alla creazione di storie utente.
• Modellazione iterativa: Le metodologie agili enfatizzano lo sviluppo iterativo e UML può essere adattato per supportare questo approccio. I modelli UML possono essere creati e perfezionati in modo incrementale man mano che la comprensione del sistema evolve durante ogni iterazione.
• Tecniche di modellazione agile: Le tecniche di modellazione agile, come la mappatura delle storie degli utenti e la mappatura dell'impatto, completano UML fornendo modi leggeri per visualizzare e comunicare requisiti e progettazione. Queste tecniche sono in linea con il principio Agile di valorizzare il software funzionante rispetto alla documentazione completa.

10.2. Bilanciare agilità e modellazione

• Modellazione adattiva: Adottare un approccio di modellazione adattiva in cui UML viene utilizzato nella misura necessaria per una comunicazione e una comprensione efficaci. L’attenzione dovrebbe concentrarsi sulla fornitura di valore attraverso un software funzionante piuttosto che su una documentazione esaustiva.
• Potenziamento della squadra: Consenti al team di sviluppo di scegliere il giusto livello di modellazione in base alle esigenze del progetto. I membri del team dovrebbero sentirsi a proprio agio nell'usare UML come strumento di comunicazione senza sentirsi gravati da eccessivi requisiti di modellazione.

11. Sfide comuni nella modellazione UML

1. Dispendioso in termini di tempo: La modellazione UML può essere percepita come una perdita di tempo, soprattutto negli ambienti Agile dai ritmi frenetici in cui viene enfatizzato il rapido sviluppo. I team potrebbero avere difficoltà a tenere il passo con la necessità di aggiornamenti frequenti ai diagrammi UML.
2. Eccesso di documentazione: I principi agili privilegiano il software funzionante rispetto alla documentazione completa. Esiste il rischio di un eccesso di documentazione quando si utilizza UML, poiché i team potrebbero dedicare troppo tempo a diagrammi dettagliati che non contribuiscono direttamente a fornire valore.
3. Modifica dei requisiti: I progetti agili spesso devono far fronte a requisiti mutevoli e i diagrammi UML potrebbero diventare rapidamente obsoleti. Stare al passo con questi cambiamenti e garantire che i modelli UML riflettano lo stato attuale del sistema può essere difficile.
4. Problemi di collaborazione: Agile enfatizza la collaborazione tra i membri del team e talvolta i diagrammi UML sono visti come artefatti comprensibili solo ad alcuni membri del team. Garantire che tutti possano contribuire e trarre vantaggio dai modelli UML può essere una sfida.

12. Vantaggi dell'utilizzo dei diagrammi UML

1. Standardizzazione: UML fornisce un modo standardizzato di rappresentare modelli di sistema, garantendo che gli sviluppatori e le parti interessate possano comunicare utilizzando un linguaggio visivo comune.
2. Comunicazione: I diagrammi UML fungono da potente strumento di comunicazione tra le parti interessate, inclusi sviluppatori, progettisti, tester e utenti aziendali. Aiutano a trasmettere idee complesse in modo più comprensibile.
3. Visualizzazione: I diagrammi UML facilitano la visualizzazione dei componenti, delle relazioni e dei processi del sistema. Questa rappresentazione visiva aiuta a comprendere e progettare sistemi complessi.
4. Documentazione: I diagrammi UML possono essere utilizzati come efficaci strumenti di documentazione. Forniscono un modo strutturato e organizzato per documentare vari aspetti di un sistema, come architettura, progettazione e comportamento.
5. Analisi e progettazione: UML supporta sia le fasi di analisi che quelle di progettazione dello sviluppo del software. Aiuta a modellare i requisiti di un sistema e quindi a trasformarli in un progetto che può essere implementato.