UML tevékenységdiagram

Ahogy már említettem, az elmúlt hetekben inkább tervezéssel, mint Java programozással foglalkoztam. A logikai rendszerterv elkészítéséhez az UML-t használatuk modellező nyelvként.

Az alkalmazás statikus szerkezetének leírására leggyakrabban az osztálydiagramot (class diagram), dinamikus viselkedésének leírásához a tevékenységdiagramot (activity diagram) használtuk.

Az első és legfontosabb kérdés az volt, hogy a folyamatokat milyen részletességgel (milyen granularitással) akarjuk modellezni.

Ez a kérdés a használati eseteknél is felmerült, az ott elmondottak igazak a tevékenységdiagramokra is. Általános nézet szerint a használati eseteket két szintre lehet bontani, egyrészt az üzleti használati esetek (business level), valamint a rendszer szintű használati esetek (system level). Az előbbire példa lehet pl. egy kereskedelmi rendszer esetén egy teljes megrendelési folyamat, a második az eladó részéről a megrendelés jóváhagyása. A kettő közötti különbség, hogy míg az első egy teljes folyamatot ír le akár több aktor (akár humán, akár rendszer) szereplésével, addig a második egy konkrét aktor célját megvalósító lépéssorozatot, amelynek időtartama kb. 2 perctől fél óráig terjedhet. Alistair Cockburn szerint a használati eseteknek több szintje is lehetséges. A javasolt szint a tenger szintje (sea level), mely megfelel a rendszer szintű használati esetnek. Ez a RUP-ban is definiált szint. Egy aktor célját megvalósító felhasználói eset ez. Ennél részletesebb a halak szintje (fish level), ezekre oszthatóak fel, és újrafelhasználhatóak az előző szint felhasználói esetei által. Gyakran nevezik alfunkciónak is. Gyakran ezt is elemi lépésekre osztják fel, ez a kagylók szintje (clamp level). Ezt már nem javasolt felhasználói esetként kezelni, mert túl részletes. Ez megegyezik Eric J. Naiburg, Robert A. Maksimchuc UML for Database Design című könyvében definiált WAVE próbának, melyet ugyanazon írók által írt, magyar nyelven is megjelent, az UML földi halandóknak című könyvben MISZHAT próbának fordítottak. E szerint egy használati esetre igaznak kell lennie:

  • Azt írja le, hogy mit kell csinálni, és nem azt, hogy hogyan?
  • A szereplő (aktor) nézőpontjából lett az eset leírva?
  • Az eset hasznos-e az aktor számára?
  • Teljes-e a használati eset?

Amennyiben nem a részletekbe megyünk bele, hanem egy általános képet írunk le, használjuk a sárkány szintű (kite level) és a felhő szintű (cloud level) használati eseteket. Cockburn szerint az ideális szintek a tenger és halak szint, ami tökéletes a követelmények felmérésére, a becslésre, tervezésre, kódgenerálásra és tesztelésre.

Véleményem szerint amennyiben egy dokumentumot vezetők, döntéshozók számára készítjük el, javasolt használni a sárkány szintet is, mely egy teljes üzleti folyamatot ír le, melyben több humán aktor is részt vehet, és több rendszeren is átnyúlhat.

Amennyiben pl. SOA architektúrát használunk, abban az esetben ezek a sárkány szintű használati esetek írják le egy folyamatirányító (business process management) feladatait (több rendszer vezérlése - orchestration), míg a tenger szintű használati esetek írhatják le a különböző szolgáltatást nyújtó rendszerekben a web szolgáltatások mögötti üzleti folyamatokat. Nézzük, hogy miért esett a választás a dinamikus működés leírására a tevékenységdiagramokra. Ez nem azt jelenti, hogy a többi, viselkedést leíró diagramot (pl. állapotdiagram - state diagram, sorrenddiargram - sequence diagram, stb.) nem használtuk, hanem azokat kevesebb mértékben. Az okok tehát:
  • Mivel a folyamatábrákból alakult ki, és emiatt nagyon hasonlít ahhoz, átlátható és könnyen tanulható olyanok számára is, akik nem annyira ismerik az UML nyelvet.
  • Megfelelően képesek ábrázolni az elágazást és ciklust.
  • Képesek ábrázolni a párhuzamosságot.
  • Rekeszekkel (partition) képesek ábrázolni a felelősségi összefüggéseket, azaz hogy melyik műveletet (action) melyik aktor végzi.
  • Képesek ábrázolni az érintett adatköröket is, és a paraméterek átgondolására ösztönöz, ha kötelezővé tesszük ezeknek a jelölését.
  • Képesek ábrázolni más rendszerekből érkező, vagy annak továbbítandó jelzést (signal), valamint a timeout-ot.

Viszonylag hamar bevethetőek a sorrenddiagramok is, de az már komolyabb objektumorientált ismereteket feltételez, emiatt kezdő UML-esek számára nehezebben érthetőek, valamint szerintem nem olyan látványosan ábrázolják az elágazásokat és ciklusokat.

Nézzük is meg, egy példa üzleti folyamaton, hogy mindezt hogy is teszi. Egy előző projektben egy külön modulként kellett megvalósítaniegy SMS-es fizetést is lehető tévő fizetési modult (, hasonlóan az autópálya matrica vásárlásához). A következő tevékenységdiagram egy SMS-es fizetést ír le.

SMS-es fizetés tevékenységdiagramja

Az ügyfél a kereskedelmi rendszer honlapján kiválaszt egy terméket, a kosárba teszi, majd fizetni próbál. A termék fő adatai átkerülnek a fizetési modulba, miközben a felhasználót a telefonszámának a megadására kéri. A telefonszám formai ellenőrzésre kerül, ha helyes, akkor az adatok átküldésre kerülnek az SMS-es fizetést biztosító szolgáltatónak, ami kiküldi az SMS-t az ügyfélnek. Amennyiben az ügyfél rossz telefonszámot adott meg, újra bekéri azt. Az ügyfél ekkor egy válasz SMS-t küld, melyről a szolgáltató értesíti a fizetési modult, amely értesíti az ügyfelet e-mailben, és a kereskedelmi rendszert. Amennyiben az ügyfél 3 percig nem ad meg telefonszámot, vagy 5 percig nem küld válasz SMS-t, a vásárlást meg kell szakítani, és erről értesíteni kell a kereskedelmi rendszert is.

Látható, hogy a folyamat egy kezdőponttal (initial node) indul és egy végponttal zárul (activity final node). Ezek között lekerekített sarkú téglalapok a műveletek (action - ezek neve az UML 1.x-ben tevékenység - activity - volt). A műveletek közötti nyilak/élek a vezérlési folyamélek (control flow). A nyilak közötti téglalapok a paraméterek, adatfolyam csomópontok (dataflow node). A tevékenységdiagramon látható ezen kívül rombusszal jelölve elágazás esetválasztó csomópontokkal (conditional node), valamint vastag vízszintes vagy függőleges vonallal vezérlés elválasztó csomópont (fork node) is, párhuzamosság ábrázolására. Ezek ellentéte az összeolvasztó csomópont (fork node). A két csúcsával egymáshoz illesztett háromszög a timeout-ot jelöl, a téglalap, jobb oldalán egy háromszöggel pedig jelzés küldését (send signal). A négy nagy téglalap a rekesz (partition), mely arra való, hogy leírja, mely aktorhoz mely művelet tartozik (ezek az 1.x-ben úszósávok voltak).

A tevékenységdiagramok ennél jóval több mindent képesek ábrázolni, ezeket a részletes UML dokumentációk és könyvek írják le. Ilyenek pl. a egy tevékenység kifejtését biztosító altevékenységek (subactivity), expansion region, kivételek, tokenek, kapcsoló élek (connector), pin és transzformáció, stb.

Javasolt először az adatfolyam nélkül elkészíteni a tevékenységdiagramot, majd később kötelezően bejelölni a paramétereket is, ezzel átgondoljuk, hogy az egyik művelet a másiknak milyen paramétereket ad át, így akár új egyedekre is lelhetünk.

Érdekes felfedezés volt ugyanakkor, hogy az UML nem definiál semmilyen diagramot un. page flow-ra, azaz az alkalmazás képernyői közötti navigáció modellezésére. Több cikket is olvastam, ahol megpróbálják ezt állapotdiagramal, osztálydiagramal, de mind sántított. Javasolt egy egyszerű diagram használata, ahol a téglalapok a képernyők, a köztük lévő elnevezett nyilak pedig a navigációs útvonalak (pl. webes alkalmazás esetén a linkek).

Az UML megértéséhez javasolt a magyarul is megjelent Eric J. Naiburg, Robert A. Maksimchuc: UML földi halandóknak könyv, mely egy nagyszerű bevezető irodalom. Talán egy kicsit a végére elfogyott a lelkesedés, az UML használatáról kevésbé ír az implementáció során, valamint olyan hirtelen lett befejezve. A másik magyarul is megjelent a Harald Störrle UML 2 Unified Modeling Language című könyv, ami egy nagyon részletes, de emiatt nagyon száraz referencia jellegű könyv, ami ugyan végigvezet egy légitársaság rendszerének fejlesztésén, azonban sok UML fogalom meg van említve, de nincs példán keresztül megmagyarázva. Csak azoknak javaslom, akik már egy érthetőbb, olvasmányosabb könyv elolvasásával megismerkedtek az UML alapjaival. Magasan a legjobb könyv azonban, melyet mindenkinek ajánlok, Martin Fowler (akinek nevét a refactoring, tervezési minták, agilis módszertanok, continuous integration témakörökkel kapcsolatban is sokat halljuk) UML Distilled: A Brief Guide to the Standard Object Modeling Language című könyve, mely már a harmadik kiadásnál tart. Előnye, hogy olvasmányos, humoros, és az UML csak azon kis részét írja le, melyet legtöbbször használunk. A könyv borítója egy rövid referenciát is tartalmaz.

Nagy problémánk volt azonban az eszköz kiválasztásával kapcsolatban is. Mivel UML-t főleg nagyvállalati projektekben alkalmaznak, ezért kidolgozott, jól működő, megbízható és gyors, ingyenes eszköz kevés van. Azonban rátaláltam az UMLet nevű ingyenes, nyílt forráskódú, Java-ban implementált eszközre (ami Eclipse pluginként is működik), mely teljesen levett a lábamról. Az első eszközt, amit kipróbáltunk, a NetBeans UML plugin-jét alapban übereli, hiszen a NetBeans-ben nincs undo művelet (tragédia). Én egy agilis UML eszköznek nevezném. Ne várjatok tőle csodát, kód generálást, stb., feladata kizárólag a rajzolás (a poszt diagramja is ezzel készült). Előnye, hogy nem egy bonyolult popup ablakon kell a különböző elemek tulajdonságait beírni, hanem jobb oldalon van egy egyszerű szövegmező, ahova az adott elem minden tulajdonságát be lehet írni, név - érték párokkal (legerősebb tulajdonsága, hogy ide Java kódot is be lehet írni, így gyakorlatilag a lehetőségek végtelenek). A teljes eszköz a gyors szerkesztésre van kihegyezve, jó példája, hogy egy elem másolása egy dupla-klikk, valamint minden diagramot egy külön, saját formátumú XML fájlba helyez el, nincs közös projekt, és elem repository. Egyszerű Java kóddal tetszőleges saját elemeket is definiálhatunk, amit aztán kitehetünk a többi előre definiált elem közé, és bármelyik diagramban használhatjuk. Érdemes kipróbálni.