Unified Modeling Language perusteet

1. UML perusteet
Pasi Kellokoski

2. Sisällys
 UML yleiskatsaus
 Tausta
 Kaaviotyypit
 Peruskäsitteet
 Staattinen mallintaminen
 Luokkakaavio
 Dynaaminen mallintaminen
 Sekvenssikaavio (skenaariokaavio)
 Tilakaavio

3. Mallinnusmenetelmistä
 Tähän asti kehitettyjen menetelmien antina on ollut lähinnä se
muoto, jossa analyysin ja suunnittelun tulokset esitetään
 Vähemmän selkeämpi ja vakiintunut on se prosessi, jolla nämä
tulokset syntyvät
 Muista: menetelmiä käytettävä soveltaen ja harkiten

4. Mallinnusmenetelmistä
 Suosittuja menetelmiä:
 Jacobson: OOSE (Object-Oriented Software Engineering)
 Rumbaugh et al.: OMT (Object Modeling Technique)
 Nokia/Jaaksi: OMT++

5. UML
 Booch, Rumbaugh, Jacobson:
Unified Modeling Language (UML)
 Nykyisin OMG:n (Object Management Group)
kehittämä standardoitu mallinnuskieli

6. UML (jatkoa)
 Ohjelmiston mallien kuvaustapa, graafinen suunnittelukieli
 Ei siis varsinainen menetelmä
 Erittäin laaja

7. UML:n kaaviotyypit
Korkean tason toiminnalisuus Ohjelmisto-
kehitys
Rakenne Käyttö- Käyttäytyminen
tapauskaaviot
Esimerkkejä Sekvenssi- Yhteistyö-
Oliokaaviot
kaaviot kaaviot
Sijoittelu- Luokka- Aktiviteetti-
Tilakaaviot
kaaviot kaaviot kaaviot
Komponentti-
kaaviot

8. UML:n kaaviotyypit (jatkoa)
 Korkean tason toiminnallisuus
 Käyttötapauskaaviot
 Järjestelmän staattinen ja dynaaminen rakenne
 Oliokaaviot
 Luokkakaaviot
 Sijoittelukaaviot
 Komponenttikaaviot

9. UML:n kaaviotyypit (jatkoa)
 Järjestelmän dynaaminen käyttäytyminen
 Sekvenssikaaviot
 Yhteistyökaaviot
 Tilakaaviot
 Aktiviteettikaaviot
 Kaaviotyypit esitellään seuraavassa käyttäen esimerkkinä
autojen vuokrausjärjestelmää

10. UML:n kaavioiden
peruselementtejä ja -suhteita
 Kaaviot koostuvat peruselementeistä ja niiden välisistä
suhteista
 Elementit ovat geometrisia kuvioita
 Elementeillä usein myös sisäinen rakenne (esimerkiksi luokan
attribuutit ja operaatiot)
 Suhteet ovat elementtejä yhdistäviä viivoja
 Suhteisiin voidaan liittää tarkempaa informaatiota (assosiaation
nimi, kertautuminen, roolit)
 UML:n graafinen ulkoasu ei ole tarkasti määrätty

11. UML:n kaavioiden
peruselementtejä ja -suhteita
Elementit Suhteet
Nimi
Luokka Riippuvuus
0..1
Assosiaatio *
rooli
Tila Nimi
Kooste
Pakkaus Nimi
Yleistys
(Periytyminen)
Kommentti Teksti Toteutus
jne. jne.

12. Käyttötapaus
 Käyttötapaus (use case) on kuvaus järjestelmän ja sen
käyttäjien välisestä vuorovaikutuksesta tietyn, käyttäjän
kannalta mielekkään tuloksen aikaansaamiseksi
 Kuvaus annetaan usein tavallisena tekstinä, joka tarkennetaan
sekvenssikaavioiksi
 Esimerkkejä käyttötapauksista: luottotarkistus, lainahakemus,
valmistelu

13. Käyttötapauskaavio
 Käyttötapauskaavio (use case diagram) kuvaa järjestelmän
käyttötapausten väliset suhteet ja käyttötapauksiin osallistuvat
järjestelmän ulkopuoliset toimijat
 Käytetään järjestelmän käyttöyhteyden ja vaatimusten korkean
tason kuvaukseen
 Jos käyttötapaus sisältyy toiseen, laajemmasta piirretään
katkonuoli sisältyvään käyttötapaukseen päin

14. Käyttötapauskaavio - Esimerkki
Ajoneuvojen
vuokrausjärjestelmä
Varaus
Käyttöönotto
Palautus
Palautus
Asiakas <<include>> Virkailija
Huolto

15. Luokkakaavio
 Luokkakaavio (class diagram, static structure diagram) kuvaa
järjestelmään kuuluvia luokkia ja niiden välisiä suhteita
 Luokkakaaviota käytetään järjestelmän staattisen rakenteen
kuvaukseen

16. Luokkakaavio - Esimerkki
Ohjain
1
Kohde 1
Varasto
palauta() hallinnoi KohdeHallinto
varaa() * 1
otaKäyttöön() palautaKohde(Kohde, Varasto)
varaaKohde(Kohde)
otaKäyttöönKohde(Kohde)
HenkilöAuto
rekisterinumero ParkkiAlue
Talleta huolto-
informaatio
huolla(int km)
(palauta kutsuu)
palauta()

17. Oliokaavio
 Oliokaavio (object diagram) kuvaa olioita ja niiden välisiä
suhteita
 Luokkakaavion mahdollinen ajoaikainen ilmenemismuoto
 Oliokaavio antaa esimerkin järjestelmän dynaamisesta rakenteesta
tietyllä hetkellä

18. Oliokaavio - Esimerkki
: KohdeHallinto
luokan ilmentymä:
alleviivattu
auto1: HenkilöAuto auto2 : HenkilöAuto
rekisterinumero = XYZ-999 rekisterinumero = ABC-123

19. Sekvenssikaavio
 Sekvenssikaavio (sequence diagram) koostuu tiettyyn
vuorovaikutukseen liittyvistä olioista ja niiden välisistä
sanomista (message)
 Sekvenssikaaviota käytetään kuvaamaan oliojoukon välistä
vuorovaikutusta tietyssä tilanteessa
 Aika kulkee ylhäältä alas
 Vuorovaikutustapahtumat ovat vaakasuuntaisia nuolia
 Osallistujat kuvataan pystyviivoina
 Kuvaa usein olioiden vuorovaikutuksen tietyn käyttötapauksen
yhteydessä

20. Sekvenssikaavio - Esimerkki
alijärjestelmä
UI : KohdeHallinto auto: HenkilöAuto parkki: ParkkiAlue
palauta(auto, parkki)
palauta()
varastoi(auto)

21. Yhteistyökaavio
 Yhteistyökaavio (collaboration diagram) kuvaa olioiden välistä
vuorovaikutusta
 Aikaa ei edusta mikään tietty suunta
 Olioiden yhteydet kuvataan symbolien välisinä viivoina
 Sijoittelua voidaan käyttää ilmaisemaan loogisesti yhteen kuuluvia
olioita
 Kontrollin kulun suunta voidaan ilmaista nuolella
 Sanomien ajallinen järjestys voidaan antaa sanomiin liitettyinä
numeroina
 Monitasoinen numerointi: sisäkkäiset operaatiokutsut

22. Yhteistyökaavio - Esimerkki
vastaa edellistä
sekvenssikaaviota 1.1: palauta()
auto: Henkilöauto
: KohdeHallinto
1: palauta(auto,parkki)
parkki: ParkkiAlue
1.2: varastoi(auto)
UI

23. Vuorovaikutuskaaviot
 Sekvenssikaaviot ja yhteistyökaaviot kuvaavat molemmat
olioiden välistä vuorovaikutusta. Siksi niitä kutsutaan yhteisesti
vuorovaikutuskaavioiksi.

24. Tilakaavio
 Tilakaavio (statechart diagram) kuvaa tietyn luokan
ilmentymien reagoimisen ulkoisiin tapahtumiin (message)
 Käytetään tyypillisesti aktiivisten olioiden ajoaikaisen
käyttäytymisen spesifiointiin
 Voidaan antaa tarvittaessa myös muille olioille, joiden
käyttäytyminen voidaan ymmärtää tilojen vaihtumisena
 Koostuu tiloista (attribuuttien arvojen yhdistelmä tietyllä hetkellä)
ja niiden välisistä siirtymistä
 Tilat pyöristettyjä suorakaiteita, siirtymät nuolia
 Luokan ilmentymä on aina jossakin luokan tiloista
 Voi sisältää alku- ja lopputilan

25. Tilakaavio - Esimerkki
alkutila
palauta/
Käytettävissä lopeta ajan lasku Käytössä
otaKäyttöön/
valmis huolla
aloita ajan lasku
Huollossa
exit/huoltoilmoitus Varattu
varaa

26. Aktiviteettikaavio
 Aktiviteettikaavio (activity diagram) kuvaa tietyn tehtävän
sisäisen logiikan
 Muodollisesti tilakaavion erikoistapaus
 Kaavio voidaan jakaa sarakkeisiin, jotka vastaavat kutakin
suorittajaa
 Koostuu toimenpidetiloista (sivureunat täysin pyöristettyjä, ei
nimiä) sekä niitä yhdistävistä ilman tapahtumaa olevista
siirtymistä

27. Aktiviteettikaavio (jatkoa)
 Kaavioon voidaan liittää päätössymboleja (vinoneliö)
kuvaamaan kontrollin haarautumista jonkin ehdon perusteella
 Kaaviolla voidaan myös kuvata rinnakkaisten suoritussäikeiden
haarautumista ja yhdistymistä
 Kaavioon voidaan lisätä tietoalkioita (toiminnan kohteita)
olioina
 Muistuttaa täydellisessä muodossaan läheisesti muissa
kuvausmenetelmissä käytettyjä tietovuokaaviota
 Tietovuokaaviot eivät sinänsä kuulu UML:ään

28. Aktiviteettikaavio - Esimerkki
Asiakas Virkailija
Pyydä Tee
auto varaus
:Lasku
[avoin] Tee lasku
Maksa Valmistele
auto
:Lasku
[maks]
Ota auto Rekisteröi
vuokraus

29. Aktiviteettikaavio - Esimerkki
alkutila
Asiakas Virkailija
Pyydä Tee
säikeiden auto varaus
haarautu-
minen :Lasku
(fork) [avoin] Tee lasku
säikeiden
yhdisty-
minen
Maksa Valmistele
(join) auto
:Lasku
[maks]
Ota auto Rekisteröi
vuokraus
lopputila

30. Komponenttikaavio
 Komponenttikaavio (component diagram) kuvaa komponentit ja
niiden väliset suhteet
 Komponentti (UML-kaavioissa) voi olla:
 Lähdekielinen tai binäärimuotoinen rajapinnan toteuttava
ohjelmayksikkö
 Myös esimerkiksi datatiedosto, ohjelmatiedosto (mm. exe tai dll),
html-sivu, dokumentti, kirjasto tai jokin muu osa

31. Komponenttikaavio (jatkoa)
 Yleisesti UML:n komponentti on lähes mikä tahansa
ohjelmistojärjestelmästä selkeästi erotettavissa ja
korvattavissa oleva osa (”fyysinen”, ei vain käsitteellinen)
 Voidaan käsitellä kaavioissa luokan tavoin (assosiaatiot,
yleistyssuhteet, attribuutit, ...)

32. Komponenttikaavio - Esimerkki
toteuttaa
käyttää
GUI
Auton-
Vuokraus
VuokrausToiminta
Tietokanta-
liittymä
KohdeKanta

33. Sijoittelukaavio
 Sijoittelukaavio (deployment diagram) kuvaa prosessointia
suorittavat laiteyksiköt, niiden yhteydet ja ohjelmistojen osien
sijoittumisen niihin
 Tarvitaan vain silloin kun järjestelmään liittyy useita laiteyksiköitä
 Prosessointiyksiköt (node) esitetään kuutioina ja niiden väliset
suhteet assosiaatioina
 Prosessointiyksiköille voidaan antaa luokkien tapaan
yleistyssuhteita, niillä voi olla attribuutteja ja ilmentymiä ja ne
voivat olla osallistujina vuorovaikutuskaavioissa

34. Sijoittelukaavio - Esimerkki
Huomaa: prosessointiyksikön ilmentymä =
tietty laite, ei laitetyyppi
asiakaspiste: Asiakas ajoneuvorekisteri: Palvelin
: XTietokanta-
: GUI
liittymä
<<TCP/IP>>
: Auton-
Vuokraus : XTietokanta
komponentin ilmentymä olio

35. Kaavioille yhteisiä piirteitä
 Pakkaukset
 Laajennosmekanismit, joilla voidaan määritellä
lisäominaisuuksia UML:n perusosille
 Stereotyypit (stereotype)
 Lisätietomääreet (tagged value)
 Rajoitteet (constraint)

36. Pakkaus
 Pakkaus (package) on UML:n yleinen ryhmittely- ja
kokoamisväline, jota voidaan käyttää kaikissa kaaviotyypeissä.
 Piirretään suorakaiteena, jonka ylälaidassa on nimiuloke
 Voi kuvata loogisen kokonaisuuden, alijärjestelmän, ...
 Hakemiston vastine, voi sisältää myös toisia pakkauksia
 Pakkaus edustaa nimiavaruutta
 Pakkauksen elementtien näkyvyys ulospäin voidaan kuvata Java-
kielen tavoin

37. Pakkaukset - Esimerkki
Ohjain
Kohteet Tuki 1
Kohde 1
Varasto
palauta() hallinnoi KohdeHallinto
varaa() * 1
otaKäyttöön() palautaKohde(Kohde, Varasto)
varaaKohde(Kohde)
otaKäyttöönKohde(Kohde)
HenkilöAuto
rekisterinumero ParkkiAlue
huolla(int km)
palauta()

38. Pakkaukset suljetussa muodossa
<<import>>
Tuki
Tuki Tietokanta
Tietokanta

39. Stereotyypit
 Stereotyypillä varustetulla perusosalla on oma laajennettu
merkitys
 Täysin epäformaali tai esimerkiksi rajoitteilla määritelty
 Stereotyypille voidaan antaa oma kuvake, joka esiintyy perusosan
symbolin yhteydessä tai korvaa sen
 Hyödyllisiä hyvin yleisten UML-symbolien kohdalla: varsinkin
komponentit ja prosessointiyksiköt
 Mekanismi sovelluskohtaisten notaatioiden tekemiseen

40. Stereotyypit - Esimerkki

41. Lisätietomääreet
 Lisätietomääre on UML:n perusosaan liitettävä määre, joka
koostuu nimestä ja arvosta
 Määreen avulla mallin tiettyyn osaan voidaan liittää mielivaltaista
käyttäjän haluamaa informaatiota
 Ei muuta mallin merkitystä, vaan liittyy enemmän mallin hallintaan
ja prosessointiin

42. Lisätietomääreitä
luokkaan liitettyinä
MyClass
{version = 1.2
author = KK}

43. Rajoitteet
 Rajoitteet antavat mahdollisuuden määritellä lisävaatimuksia,
jotka mallin toteuttavan järjestelmän tulee täyttää
 Kirjoitetaan aaltosulkujen sisään
 Voi olla joko nimetty standardirajoite, OCL-kielellä kirjoitettu
ilmaus tai täysin epäformaali tekstinä annettu ehto
 OCL on UML-määrittelyyn sisältyvä formaali rajoitekieli, jolla
voidaan antaa merkitykseltään täsmällisiä, analysointi- ja
suorituskelpoisia kuvauksia

44. Rajoitteita - Esimerkki
OCL-rajoite
* omistaa 1
Yritys Henkilö {(self.aviomies->size=1 implies
aviomies self.aviomies.sukupuoli = mies) and
{xor} 0..1 sukupuoli (self.vaimo->size=1 implies
0..1 self.vaimo.sukupuoli = nainen) and
vaimo not(self.vaimo->size=1 and
self.aviomies->size=1)}
Ministeriö 0..1 johtaa 1

45. Staattinen mallintaminen
 Luokkakaavio (class diagram) kuvaa järjestelmään kuuluvia
luokkia ja niiden välisiä suhteita
 Tärkein järjestelmän staattisen rakenteen mallinnusväline

46. Luokkakaavio - Esimerkki
Ohjain
1
Kohde 1
Varasto
palauta() hallinnoi KohdeHallinto
varaa() * 1
otaKäyttöön() palautaKohde(Kohde, Varasto)
varaaKohde(Kohde)
otaKäyttöönKohde(Kohde)
HenkilöAuto
rekisterinumero ParkkiAlue
Talleta huolto-
informaatio
huolla(int km)
(palauta kutsuu)
palauta()

47. Luokkasymbolin osat
 Luokkasymbolin osat:
 Attribuutit
{näkyvyysmääre} nimi {[kertautuminen]}
{: tyyppi} {= alkuarvo} {lisätietomääreet}
 Näkyvyysmääreet: public +, protected #, private –
 Attribuutit primitiivityyppejä, eivät mallissa olevia luokkia (nämä
kuvataan assosiaatioina)
 Staattinen attribuutti alleviivattuna
 Vakiot merkitään lisätiedolla {const}

48. Luokkasymbolin osat (jatkoa)
 Luokkasymbolin osat:
 Operaatiot
{näkyvyysmääre} nimi {parametrilista}
{: palautustyyppi} {lisätietomääreluettelo}
 Parametreista annetaan tiedonvälityksen suunta (in, out, inout), nimi,
tyyppi sekä mahdollinen oletusarvo
 Staattinen operaatio alleviivattuna
 Avoin virtuaalioperaatio kursiivilla tai lisätiedolla {abstract}
 Toteutus operaation kommenttina (esim. pseudokielellä), jos halutaan

49. Luokkalaatikko
Henkilö
Henkilö
nimi: String
nimi: String
ikä: Integer = 0
ikä: Integer = 0
ristiminen(n: String)
ristiminen(n: String) ikä++
tervehdi()
tervehdi()
vanhene()
vanhene()

50. Assosiaatiot
 Assosiaatioilla (association) kuvataan luokkien väliset suhteet
 Edustaa jotain sellaista luokkien välistä suhdetta, jolla on tietty
pysyvyys
 Sellaiset hetkelliset suhteet, jotka kestävät vain tietyn operaation
suoritusajan, eivät yleensä ole edustettuna assosiaatiolla
 Assosiaation ajoaikainen ilmentymä on linkki (link), joka vallitsee
kahden olion välillä

51. Assosiaation perusrakenne
 Assosiaatiolla on yleensä nimi
 Nimen yhteyteen voidaan merkitä nuolisymboli, joka kuvaa
nimen lukusuunnan
0..1 owns *
Person Car

52. Roolit
 Assosiaation pää on nimeltään rooli, jolla voi olla nimi
 Jos assosiaatio liittyy molemmissa päissään samaan luokkaan,
molemmilla rooleilla on syytä olla nimi
 Roolin yhteydessä voidaan myös ilmoittaa rajapinta muodossa
roolinimi:rajapintanimi
 Roolin ilmentymä = olioliitos

53. Roolinimet assosiaatiossa
0..1 *
Yritys Henkilö
työnantaja työntekijä
:IWorker
rajapinta

54. Assosiaation kertautuminen
 Rooli ilmaisee myös assosiaation kertautumisen
 Kertautuminen ilmoitetaan listalla kokonaislukuvälejä
 * tarkoittaa mielivaltaisen monta
 0..1 tarkoittaa kertautumista "yksi tai ei yhtään”
 0..* voidaan antaa lyhyesti *
 i..i voidaan lyhentää i
 Jos kertautumista ei ole merkitty, se on määrittelemätön (eikä siis
esimerkiksi 1
 Jos olioliitoksilla on mallin kannalta olennainen keskinäinen järjestys,
rajoite "{ordered}" voidaan liittää rooliin

55. Moninkertainen assosiaatio
 Jos assosiaation kertautuminen on suurempi kuin 1,
kutsumme assosiaatiota moninkertaiseksi
Kurssi * 1..* Opettaja

56. Assosiaatioluokka
 Joskus assosiaatioon liittyy muutakin tietoa ja/tai
toiminnallisuutta, joka halutaan esittää luokkakaaviossa
 Tällöin assosiaatioon voi liittää oman luokan, jossa annetaan
normaaliin tapaan attribuutteja ja operaatioita
 Linkit ovat assosiaatioluokan ilmentymiä
 Assosiaatioluokkaan voi liittyä puolestaan muita assosiaatioita
kuten mihin hyvänsä luokkaan
 Assosiaatioluokalle ei tarvitse antaa nimeä, jos assosiaatiolla on
sellainen. Assosiaatioluokka liitetään itse assosiaatioon
katkoviivalla.

57. Assosiaatioluokka
* työskentelee *
Yritys
Yritys Henkilö
Henkilö
työnantaja työntekijä
nimi
nimi nimi
nimi päällikkö
osoite
osoite sosturvatunnus
sosturvatunnus
osoite
osoite 0..1
työsopimus
työsopimus
aika
aika
palkka
palkka johtaa

58. Yksilöinti
 Jos assosiaatioon liittyy tieto, joka määrää assosiaation ilmentymien
toisessa päässä olevien olioiden joukon, tämä tieto voidaan esittää
nk. yksilöintinä (qualification)
 Yksilöinti liittyy siis aina moninkertaiseen assosiaatioon
 Tavallisesti yksilöinti muuttaa kertautuvan pään kertautumisen "1":ksi
(tai "0..1":ksi); tällöin yksilöinti määrää linkin toisessa päässä olevan
olion yksiselitteisesti
 Yksilöinti merkitään luokkasymboliin liittyvänä pienenä laatikkona, jonka
sisään kirjoitetaan linkin yksilöivä tieto; yksilöinti tarkentaa olion
vastakkaisessa päässä
 Usein yksilöivä tieto on vastakkaisella puolella olevan luokan attribuutti

59. Yksilöinti
Kirjasto
Kirjasto Henkilö
Henkilö
lainaa
lainaaja nro
lainaaja nro
kokoelma
kokoelma * 1 nimi
nimi
sijainti
sijainti osoite
osoite

60. Navigointi
 Assosiaatioon voidaan liittää myös tieto siitä, että toteutuksen
on varmistettava navigoitavuus, ts. että assosiaation
ilmentymää voidaan käyttää helposti siirtymiseen oliosta
toiseen
 Tämä tehdään piirtämällä nuolen kärki assosiaation päähän;
tällöin edellytetään, että navigointi on mahdollista toisesta
päästä tähän päähän

61. Kooste
 Kooste (aggregation) on erityinen assosiaatiolaji
 Kooste esittää suhteen "on-osa" tai "kuuluu" luokkien (ilmentymien)
välillä
 Koska tämä suhde on merkittävä erikoistapaus, sille on oma symbolinsa:
pieni vinoneliö sisältävässä päässä (siis suhteen "A on-osa B:tä" B-
päässä)
 Tämä symboli korvaa tavallisesti assosiaation ja roolien nimet.
Koosteeseen voidaan soveltaa normaaliin tapaan kertautumista ja
yksilöintiä
 Koostesuhteen tulisi aina olla luonteeltaan transitiivinen ja asymmetrinen

62. Kooste (ja navigoitavuus)
3..*
Monikulmio
Monikulmio Piste
Piste
{ordered}
pinta-ala
pinta-ala x-koord
x-koord
y-koord
y-koord

63. Aito kooste
 Aito kooste (composition) tarkoittaa koostesuhdetta, jossa
osaolio riippuu isäntäoliostaan kahdella tavalla:
 Osa ei voi olemassa ilman isäntäänsä, ja
 Osa voi olla vain yhden isännän osa
 Tällöin isännän tulee yleensä huolehtia osan luonnista ja
hävittämisestä
 Aito kooste merkitään kuten kooste, mutta vinoneliö on musta

64. Aito kooste
1..*
Ministeri Valtioneuvosto

65. Periytyminen
 Periytyminen kuvaa erikoistus/yleistys-suhteen kahden luokan
(yliluokan ja aliluokan) välillä
 Suhde piirretään kolmiokärkisenä yliluokkaan osoittavana nuolena
 Jos luokalla on useita aliluokkia, nuolet voidaan piirtää joko
erikseen tai yhdistettynä samaan kärkeen
 Moniperiytyminen on sallittua

66. Rajapinnan toteutus
 Rajapinta esitetään joko stereotyypillä <<interface>>
varustetulla luokkasymbolilla tai pyöreällä rajapintasymbolilla
 Jos luokka toteuttaa rajapinnan, piirretään edellisessä
tapauksessa toteutussuhdetta kuvaava nuoli (kuten periytyminen,
mutta katkoviivalla) luokasta rajapintaan
 Jälkimmäisessä tapauksessa rajapintaympyrä yhdistetään
yksinkertaisella viivalla luokkasymboliin
 Luokkasymbolin käyttäminen rajapinnan kuvaukseen on
hyödyllistä silloin, kun halutaan näkyville rajapinnan tarjoamat
operaatiot

67. Periytymis- ja toteutussuhde
Car Vehicle
Car <<interface>>
Vehicle

68. Aktivinen luokka
 Jos luokan ilmentymät ovat oman prosessin omaavia aktiivisia
olioita, kutsumme myös luokkaa aktiiviseksi
 Aktiivinen luokka kuvataan luokkasymbolilla, jonka rajaviivat ovat
paksunnettuja
 Vastaavasti aktiivisen luokan ilmentymä kuvataan
paksureunaisella oliosymbolilla
 Aktiiviselle luokalle voidaan antaa ylimääräinen lohko, jossa
luetellaan signaalit, joihin luokan ilmentymät reagoivat

69. Aktiivinen luokka
<<controller>>
DeviceController
currentConfiguration
Signals
deviceInterrupt
userInterrupt
seriousFlaw
paksu reuna

70. Dynaaminen mallintaminen
 Dynaaminen malli kuvaa sovelluksen käyttäytymisen
suorituksen aikana
 Sekvenssikaaviot (sequence diagram)
 Kuvaavat, miten joukko olioita toimii yhteistoiminnassa
 Korostavat olioiden välistä vuorovaikutusta
 Tilakaaviot (statechart diagram)
 Kuvaavat yhden olioluokan täydellisen käyttäytymisen
 Korostavat yhden olion reagoimista ulkoa tuleviin tapahtumiin

71. Sekvenssikaavio
 Sekvenssikaavio (sequence diagram) koostuu tiettyyn
vuorovaikutukseen liittyvistä olioista ja niiden välisistä
sanomista (message)
 Sekvenssikaaviota käytetään kuvaamaan oliojoukon välistä
vuorovaikutusta tietyssä tilanteessa
 Aika kulkee ylhäältä alas
 Vuorovaikutustapahtumat ovat vaakasuuntaisia nuolia
 Osallistujat kuvataan pystyviivoina
 Kuvaa usein olioiden vuorovaikutuksen tietyn käyttötapauksen
yhteydessä

72. Sekvenssikaavio: Palautus
alijärjestelmä
UI : KohdeHallinto auto: HenkilöAuto parkki: ParkkiAlue
palauta(auto, parkki)
palauta()
varastoi(auto)

73. Skenaariot
 Skenaario kuvaa yhden mahdollisen tapahtumasarjan
sovelluksen suorituksen aikana. Skenaariokuvaus keskittyy
olioiden vuorovaikutuksen esittämiseen.
 Yleensä haarautumaton tapahtumajono
 Voidaan kuvata tavallisena tekstinä
 Käyttötapaus voidaan kuvata skenaariona
 Kuvaa myös sovelluksen sisäistä toimintaa

74. Skenaariokaaviot
 Skenaariokaavio (sequence diagram, event trace diagram,
interaction diagram, scenario diagram) on skenaarion formaali
kuvaus
 UML:ssä käytetään sekvenssikaavioita
 Käytöltään hyvin saman tapaisia (käytännössä samoja) kuin
sekvenssikaaviot, mutta skenaariokaavioilla on notaatiosta
riippuen erilaisia ominaisuuksia ja ulkoasuja

75. Sekvenssikaavion merkinnät
 Usein sekvenssikaavio kuvaa olioiden välisiä operaatiokutsuja
 Kontrollin omistus voidaan esittää paksunnettuna jaksona,
aktivaatiopalkkina, olioviivassa:
 Oliolla on kontrolli, jos sen operaatiota on kutsuttu eikä
operaatiosta ole vielä poistuttu
 Operaatioiden paluut voidaan haluttaessa esittää
katkoviivanuolina, joskin aktivaatiopalkki ilmaisee myös paluun

76. Sekvenssikaavion merkinnät
 Paluunuoleen voidaan liittää mahdollinen paluuarvo,
vastaavasti kuin kutsunuoleen voidaan liittää kutsun todelliset
parametrit
 Olio voi kutsua myös omaa operaatiotaan; tällöin kutsunuoli
tekee 180 asteen käännöksen
 Kun olio kutsuu omaa operaatiotaan, sisemmän kutsun
aktivaatiopalkki siirtyy hieman oikealle

77. Olion luominen ja hävitys sekvenssikaaviossa
 Olion luominen kuvataan sekvenssikaaviossa sanomana, joka
suuntautuu itse oliolaatikkoon
 Vastaavasti olion hävittäminen kuvataan sanomana, joka
suuntautuu olioviivan lopussa olevaan vinoristiin
 Vinoristi esittää olion häviämistä

78. Olion luominen ja hävitys sekvenssikaaviossa
x: C1
: C2
op1(x)
op2()
true

79. Käyttäjä sekvenssikaaviossa
 Järjestelmän ulkoinen toimija (kuten esimerkiksi käyttäjä) voi
olla myös osallistujana sekvenssikaaviossa
 Käyttäjällä on oma ikoninsa, tikku-ukko
 Käyttäjän toimenpiteet kuvataan sanomina käyttäjältä jollekin
järjestelmään kuuluvalle oliolle
 Esimerkiksi käyttöliittymän kautta tapahtuvat valinnat, napin
painallukset ym.
 Käyttäjälle annettava informaatio kuvataan sanomina joltain
järjestelmän oliolta käyttäjälle
 Esimerkiksi ilmoitukset, dialogit, kyselyn tulokset ym.

80. Sanomat ja signaalit
 Olioiden välinen sanoma sekvenssikaaviossa voi edustaa
synkronista operaatiokutsua tai asynkronista signaalin
lähettämistä
 Aktiiviset, rinnakkaisia prosesseja edustavat oliot kommunikoivat
tyypillisesti signaalein pikemmin kuin operaatiokutsuin
 Asynkroniselle signaalille voidaan haluttaessa käyttää omaa
nuolisymbolia, mutta yleensä tämä ei ole tarpeen: asia käy ilmi
yhteydestä

81. Sanomat ja signaalit
 Myös käyttäjä edustaa omaa rinnakkaista prosessiaan, joka
kommunikoi järjestelmän kanssa signaalein
 Aktiivisten olioiden tapauksessa aktivaatiopylväät eivät
useinkaan tuo uutta informaatiota, koska oliot ovat
periaatteessa jatkuvasti aktiivisia; tällöin pylväät kattavat olion
koko eliniän

82. Aikamerkinnät
 Sekvenssikaavion aikaskaalalle (tiettyyn kohtaan kuviteltua
pystyssä olevaa aikajanaa) voidaan asettaa aikamerkkejä
(timing mark), jotka edustavat kyseistä ajanhetkeä
 Näitä aikamerkkejä voidaan käyttää esimerkiksi rajoitteissa
kuvaamaan tiettyjä reaaliaikavaatimuksia
 Myös sanoman lähettämisen viemää aikaa (esimerkiksi
maksimiaikaa) voidaan tällä tavoin spesifioida
 Jos sanoman lähettämisen viemä aika on olennaista mallissa,
sanomanuoli piirretään vinoon alaspäin

83. Suorituslogiikka
 Sekvenssikaavion pääasiallinen tarkoitus on kuvata yhtä
mahdollista tapahtumasarjaa järjestelmän toiminnassa eikä
määritellä tietyn toiminnan tai operaation yleistä
suorituslogiikkaa
 Niinpä algoritmiset ilmaisut kuten ehdollisuus ja toisto eivät ole
periaatteessa välttämättömiä sekvenssikaavioissa
 Silti tällaiset ilmaisut voivat olla joskus hyödyllisiä
lyhennysmerkintöjä: niiden avulla voidaan samalla
sekvenssikaaviolla kuvata useita mahdollisia tapahtumasarjoja
 Tästä syystä myös UML:ssä on sekvenssikaavioihin otettu
mukaan ilmaisut ehdollisuudelle ja toistolle

84. Suorituslogiikka
 Ehdollisuus kuvataan sanomana, joka haarautuu
lähtökohdastaan
 Kumpaankin haaraan voidaan liittää hakasuluissa ehto, jonka
vallitessa tämä haara valitaan
 Kukin haara edustaa omaa erillistä alisekvenssikaaviota haarojen
yhdistymiskohtaan saakka
 Toisto kuvataan liittämällä sanoman nimen eteen toistomääre
muodossa *[...], missä hakasulkujen sisällä annetaan
mielivaltainen toistoa kuvaava ilmaus (esimerkiksi i = 1..n)

85. Herätyskellon sekvenssikaavio
SET M
0 9 3 0
ALARM H
: Ohjaus : SoittoYks : Valo
:User Näytä aika
Paina ALARM
sytytä
{t = soittoaika} aloita soitto
t
Paina ALARM
lopeta soitto
Paina ALARM
sammuta

86. Sekvenssikaavion ja
luokkakaavion yhteys
 Vaikka sekvenssikaavio ja luokkakaavio kuvaavat varsin
erilaisia näkökulmia ohjelmistoon, niillä on myös yhtymäkohtia:
 Jos sekvenssikaaviossa luokan A ilmentymä lähettää sanoman s
luokan B ilmentymälle, on s:n oltava joko B-luokan operaatio tai
jos B on aktiivinen luokka, B:n tunnistama signaali
 Kummassakin tapauksessa s:n tulee esiintyä B:n yhteydessä
luokkakaaviossa ja mahdollisten todellisten parametrien tulee
täsmätä operaation kutsumuodon kanssa
 Luokkien A ja B välillä on myös todennäköisesti oltava
assosiaatio, koska sanoman lähettäminen viittaa suhteeseen
näiden luokkien välillä
 Jos A-olio kommunikoi usean eri B-olion kanssa
sekvenssikaavioissa, tulee assosiaation olla moninkertainen

87. Dynaaminen mallintaminen: Tilakaavio
 Tilakaavio (statechart diagram) kuvaa tietyn luokan
ilmentymien reagoimisen ulkoisiin tapahtumiin (message)

88. Tilakaavio
alkutila
palauta/
Käytettävissä lopeta ajan lasku Käytössä
otaKäyttöön/
valmis huolla
aloita ajan lasku
Huollossa
exit/huoltoilmoitus Varattu
varaa

89. Tilakaavio
 Tilakaavio on suunnattu verkko, joka koostuu tiloista (states) ja
niitä yhdistävistä siirtymistä (transitions) eli tapahtumista
 Tilakaavio kuvaa systeemin tilamuutokset nykyisen tilan ja
tapahtuman funktiona
Tila1 laukaisin Tila2
Tila3

90. Tilasuuntautuneet luokat
 Tilakaavio on mielekäs vain tilasuuntautuneille luokille, eli
luokille, joiden ilmentymät ovat selvästi identifioitavissa tiloissa
elinaikanaan
 Usein vain harvat sovellukset luokat ovat tilasuuntautuneita
 Tyypillisesti aktiiviset luokat ja sovelluksen kontrollia ohjaavat
luokat
 Ohjausolioita ovat mm. pelisovelluksen kontrolliolio ja graafisen
käyttöliittymän tapahtumankäsittelystä vastaava olio
 Joskus paikallaan muidenkin luokkien kohdalla, jos on tarpeen
ymmärtää luokan dynaamista toimintaa

91. Alku- ja lopputilat
 Alkutila = pieni musta ympyrä
 Jos olion ylimmän tason tilakaaviolla on alkutila, olio on tässä
tilassa syntyessään (enintään yksi alkutila)
 Ei alkutilaa: olion tila on aluksi määrittelemätön
 Lopputila = kehän sisällä oleva musta ympyrä
 Jos olion ylimmän tason tilakaaviolla on lopputila, ja olio joutuu
siihen, se lakkaa olemasta
Salasanan luku
help / nayta avuste
do / nayta kehote
entry / kaiutus pois
exit / kaiutus päälle

92. Tilasymbolin osat
 Tilaan voi liittyä:
SalasanaSyöttö
 Nimi
entry/kaiutus pois
 Toimia (action) exit/kaiutus päälle
do/näytä kehote
 Aktiviteetteja (activity) help/näytä avuste
funktionäppäin/defer
 Sisäisiä siirtymiä (internal transition)
 Viivästettyjä tapahtumia (deferred event)
 Alitiloja
 Mikä tahansa näistä voi myös puuttua

93. Tilasymbolin osat
 Toimet
 Mallin kannalta hetkellisiä, keskeytymättömiä toimintoja, joiden ei
ajatella kuluttavan aikaa
 Tulotoimen muoto: entry/toimi
 Jättötoimen muoto: exit/toimi
 Aktiviteetti
 Mallin kannalta aikaa kuluttava toiminta, jota suoritetaan tilassa
ollessa
 Aktiviteetin muoto: do/aktiviteetti SalasanaSyöttö
entry/kaiutus pois
exit/kaiutus päälle
do/näytä kehote
help/näytä avuste
funktionäppäin/defer

94. Tilasymbolin osat
SalasanaSyöttö
 Sisäiset siirtymät
entry/kaiutus pois
 Sallivat reagoimisen tiettyyn exit/kaiutus päälle
do/näytä kehote
tapahtumaan jättämättä kyseistä tilaa
help/näytä avuste
 Eroavat tilaan palaavasta tavallisesta siirtymästä funktionäppäin/defer
(ei jättö- ja tulotoimia)
 Sisäisen siirtymän muoto:
tapahtuma {(parametrit)}} {[ehto]} {/toimet}
 Viivästetyt tapahtumat
 Tapahtumaa ei käsitellä kyseisessä tilassa, mutta se säilytetään
tapahtumapuskurissa
 Viivästetyn tapahtuman muoto: tapahtuma/defer
 Tuntemattomat tapahtumat sivuutetaan

95. Yhteenveto määrittelyistä
 Tilaan liittyvät toiminnot voivat olla:
 Aktiviteetteja, jotka kuvaavat tilan toimintaa do/aktiviteetti
 Tulotoimia, jotka suoritetaan tilaan siirryttäessä entry/tulotoimet
 Jättötoimia, jotka suoritetaan tilasta poistuttaessa exit/jättötoimet
 Tilan sisäisiä siirtymiä, joissa sanoma liitetään tilan toimintoon
tapahtuma/toimet
 Viivästettyjä toimia
tapahtuma/defer

96. Siirtymiin liittyvät määreet
 Siirtymä laukeaa (fire), kun
 olio on sen lähtötilassa, ja
 siirtymään liittyvä laukaisin aktivoituu
 Tällöin olio:
 suorittaa lähtötilan jättötoimet,
 siirtyy siirtymän kohdetilaan,
 suorittaa kohdetilan tulotoimet,
 suorittaa tilan varsinaiset (tavalliset) toimet, sekä
 jää odottamaan seuraavan siirtymän laukeamista

97. Siirtymiin liittyvät määreet
 Siirtymän laukaisin on yleisesti muotoa:
{nimi:} {tapahtuma {(parametrit)}} {[ehto]} {/toimet}
 Mikä hyvänsä laukaisimen osa voi puuttua
 Laukaisin aktivoituu, kun
 Olio saa laukaisimessa annetun tapahtuman, ja
 Ehto joko puuttuu tai on tosi
 Siirtymätoimet ovat hetkellisiä toimia, jotka suoritetaan, kun
siirtymä laukeaa

98. Siirtymän laukaisimen merkinnöistä
 Laukaisimessa voi esiintyä seuraavia määreitä:
 sanoma(parametrit)
 [ehto]
 ^sanoman_oheislähetys
 /siirtymätoimi

99. Tapahtumat
 Tapahtumat:
 Tapahtuvat tiettyinä aikana
 Hetkellisiä
 Jaksottavat systeemin toiminnan tiloihin

100. Liikennevalojen ohjaimen tilakaavio
after(30s)
[on vas. E-P] do/Vihreä valo
do/Vihreä valo
do/Vihreä valo
do/Vihreä valo E-P suunnassa
E-P suunnassa
E-P suunnalle
E-P suunnalle
after(30s) vasemmalle
vasemmalle
[ei vas. I-L]
after(30s) after(30s) after(30s)
[ei vas. E-P]
do/Vihreä valo
do/Vihreä valo do/Vihreä valo
do/Vihreä valo
I-L suunnassa
I-L suunnassa
after(30s) I-L suunnalle
I-L suunnalle
vasemmalle
vasemmalle [on vas. I-L]

101. Haarautumissymbolin käyttö
after(30s) [on vas. E-P] do/Vihreä valo
do/Vihreä valo
do/Vihreä valo
do/Vihreä valo E-P suunnassa
E-P suunnassa
E-P suunnalle
E-P suunnalle vasemmalle
vasemmalle
[ei vas. I-L] [ei vas. E-P]
after(30s) after(30s)
do/Vihreä valo
do/Vihreä valo
I-L suunnassa do/Vihreä valo
do/Vihreä valo
I-L suunnassa
vasemmalle I-L suunnalle
I-L suunnalle
vasemmalle [on vas. I-L] after(30s)

102. Koostetilan käyttö yhteisten siirtymien
yhdistelyyn
Aktiivinen
entry/lue kortti
kortti exit/poista kortti
syötetty
Vapaa Tarkistus
Tarkistus
[jatka]
peruuta
huolto
Valinta
Valinta Prosessointi
Prosessointi
Huollossa
Huollossa
[lopeta]
Kuitin
Kuitin
tulostus
tulostus

103. Rinnakkaistettu koostetila
Huolto
Testaus
Komponenttien
Itsetesti
testaus
Käyttövalmis
huolla
Komentotila
näppäin(n)
Komennon
Komennon
Odotus
Odotus suoritus
suoritus
[ei lopetus] [lopetus]

104. Herätyskellon ohjausyksikön tilakaavio
Soitto
[aika=soittoaika]
do/soita /tee alkuasetukset
ALARM/sammuta valo
ALARM Soittovalmis Perustila
do/näytä aika
do/näytä aika ALARM/sytytä valo
SET SET
painetaan M/ajan minuutti- painetaan
Herätysasetus lisäys
Aika-asetus
do/näytä
M/soittoajan soittoaika H/soittoajan do/näytä aika
minuuttilisäys tuntilisäys H/ajan tunti-
lisäys
SET
vapautetaan SET
vapautetaan