Определение визуального моделирования

Графовая метафора

Среди различных метафор визуализации ПО выделяются математические графы - вершины, изображаемые по-разному, и ребра - стрелки, связи, зависимости и т. д. На рис. 1.2 приводится несколько типов диаграмм, используемых на практике при проектировании ПО.

Рис. 1.2. Примеры разных графов,используемых в визуальном моделировании

Очевидно, что на этом рисунке изображены разные графы. На настоящий момент, несмотря на многочисленные попытки, другой общеупотребительной метафоры визуализации ПО не создано.

Однако не все виды диаграмм, применяемые в рамках визуального моделирования, являются графами, например, диаграммы последовательностей (sequence diagrams) или временные диаграммы (timing diagrams) UML. Однако из тринадцати видов этих диаграмм UML 2.0 только два не являются графами.

Определение визуального моделирования

Итак, визуальное моделирование (visual modeling) является методом, применяемым в разработке ПО, который:

• использует графовые модели для визуализации ПО;
• предлагает моделировать ПО с разных точек зрения;
• может применяться в разработке и эволюции ПО, а также в различных видах деятельности по его созданию.

Использование в рамках визуального моделирования отдельных неграфовых моделей нарушает степень общности данного выше определения. Однако я не стал искать более общего правила, поскольку на практике графы явно доминируют, и выше я пытался объяснить, почему так происходит.

Принципиально, что в одном проекте используются разные визуальные модели ПО, созданные с разных точек зрения. Визуальные модели, как правило, не составляют "сплошных" спецификаций, подобно программам, но часто являются, скорее, фрагментами, формально не связанными друг с другом. Эти модели описывают отдельные аспекты ПО, которые нужно прояснить в определенной ситуации для той или иной категории лиц, участвующих в проекте или как-либо с ним связанных. В целом визуальное моделирование служит для повышения понимаемости решений проекта людьми - разными категориями задействованных в проекте специалистов (инженеров-электронщиков, менеджеров, заказчика и т. д.).

Визуальное моделирование может применяться как при разработке, так и при сопровождении ПО. При разработке - главным образом при проектировании и анализе системы, которые предшествуют непосредственному программированию. При сопровождении - когда новые разработчики изучают доставшееся им ПО. Визуальное моделирование может также использоваться в разных видах деятельности процесса разработки ПО: главным образом при анализе и проектировании, но также и при документировании, тестировании, разработке требований и т. д.

Средства визуального моделирования

Визуальное моделирование применяется на практике с помощью методов, языков и соответствующих программных инструментов (см. рис. 1.3).

Рис. 1.3. Визуальное моделирование: языки, методы, программные средства

Языки визуального моделирования (или визуальные языки) - это формализованные наборы графических символов и правила построения из них визуальных моделей. Сейчас известны и активно используются на практике такие языки визуального моделирования, как UML и BPMN. Однако существуют и более старые языки: SDL и MSC для моделирования телекоммуникационных систем, SADT/IDEF0 для моделирования бизнес-процессов, IDEF1x для моделирования баз данных и некоторые другие. Кроме того, в исследовательской среде создано множество других визуальных языков, например, язык WebML для моделирования web-приложений.

Методы использования визуального моделирования предписывают правила применения визуальных языков для решения тех или иных задач процесса разработки ПО.

Среди современных методов визуального моделирования, пожалуй, самым широко распространенным является RUP/USDP - промышленный метод создания ПО, использующий UML практически на всех стадиях и во всех видах деятельности разработки. RUP/USDP является тяжеловесным методом применения UML: он содержит множество предписаний, непростую последовательность шагов, определяет разные роли участников, охватывает все стадии разработки ПО. Его внедрение в процесс компании требует значительных затрат и существенной перестройки принципов ее работы.

Существуют и легковесные методы применения UML, которые не имеют жестких предписаний и допускают вариативность при использовании. Примером может служить метод случаев использования, применяемый для выявления и первичной формализации требований к программной системе. Это метод будет описан в следующих лекциях, посвященных UML.

Наконец, специализированные программные инструменты позволяют удобно работать с визуальными языками и пользоваться тем или иным методом их применения. Это прежде всего графические редакторы, а также средства валидации моделей, генераторы конечного кода по диаграммам и т. д.

О программных инструментах

Средства, реализующие языки и методы визуального моделирования, бывают двух видов - универсальные и предметно-ориентированные.

Универсальные инструменты являются коробочными и многофункциональными пакетами, предназначенными для анализа и проектирования ПО "вообще", то есть без какой-либо специализированной ориентации. Как правило, сегодня такие пакеты строятся на базе языка UML и называются CASE-пакетами. Самыми известными CASE-пакетами являются IBM Rational Rose, Borland Together, Telelogic Tau, Microsoft Visio/UML Add-on. Эти средства поддерживают различные виды диаграмм, удобную среду их разработки с такими функциями, как печать и копирование диаграмм, различные способы редактирования графических символов, средства просмотра и поиска в визуальной модели, различные режимы отображения диаграмм и многое другое. Они также обеспечивают генерацию программного кода в разные целевые платформы программирования, версионный контроль визуальных моделей, часто являются кросс-платформенными (например, работают под управлением операционных систем Windows и Linux), обеспечивают интеграционные "мосты" с другими средствами разработки ПО, например, со средствами управления требованиями. Как правило, все современные CASE-пакеты имеют открытые программные интерфейсы и позволяют расширять свою базовую функциональность.

Предметно-ориентированные (domain-specific) программные инструменты поддержки визуального моделирования предназначены для определенных областей разработки ПО и тоже могут быть коробочными, как, например, пакет WebRatio для моделирования web-приложений. Однако предметно-ориентированные инструменты могут создаваться и отдельными компаниями для своих собственных проектов, особенно в рамках линеек программных продуктов (product lines). Это особенно удобно, поскольку во-первых, такие средства могут хорошо решать задачи именно того процесса, той компании, для которых они создаются. А во-вторых, сейчас на рынке имеются развитые среды для разработки средств визуального моделирования, самые известные из которых - Microsoft Visio, Microsoft DSL Tools и Eclipse/GMF. Эти и другие пакеты делают задачу создания собственного графического редактора посильной для обычных, рядовых компаний-разработчиков. Предметно-ориентированное визуальное моделирование будет подробно рассмотрено в следующих лекциях.