I diagrammi di attività e stato

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I diagrammi di attività e stato

Angelo Di Iorio

(dal materiale di Gian Piero Favini)

A.A. 2010-2011

Ingegneria del Software () I diagrammi di attività e stato A.A. 2010-2011 1 / 53

Tassonomia dei diagrammi UML 2

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Cosa sono e a cosa servono

I diagrammi di attività (activity diagram) e stato (state machine diagram) sono diagrammi che descrivono comportamento.

Il diagramma di attività modella un comportamento (che riguarda una o più entità) come un insieme di azioni organizzate secondo un flusso.

Il diagramma di stato modella il comportamento

(generalmente di una sola entità) come variazioni del suo stato interno.

Un passo indietro: Interazione vs. Macchina a stati

Interazione: un insieme di oggetti che si scambiano messaggi per raggiungere un dato obiettivo

: Person : Person

1: saluta

2: rispondi

Macchina a stati: descrive la sequenza di stati in cui si trova un oggetto durante il suo ciclo di vita e in risposta a eventi

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Macchine a stati in UML

Qualunque classificatore UML può essere associato a una macchina a stati che descrive il funzionamento delle sue istanze.

Uno stato è una condizione o situazione nella vita di un oggetto in cui esso:

� soddisfa una condizione,

� esegue un’attività o

� aspetta un evento

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Semantica

La macchina a stati riceve occorrenze di eventi che vengono salvati su una coda ed estratti uno alla volta.

La semantica di questi eventi è di tipo run-to-completion:

l’occorrenza di un evento viene estratta solo dopo che la macchina a stati ha finito di processare quella precedente.

Se ci sono più transizioni eseguibili in un dato momento (es.

2 transizioni dallo stesso stato con lo stesso evento e due condizioni diverse, entrambe vere), solo una viene eseguita.

Transizioni

Ogni transizione, oltre allo stato origine e destinazione, può specificare:

� Event: un ‘trigger’ che attiva il passaggio di stato

� Guard: una condizione che, se vera, permette il passaggio di stato

� Action: un’azione che risulta dal combio di stato Sintassi: event[guard]/action

La transizione avviene come risposta a uno degli eventi (quando la guardia è vera), e al momento della transizione il contesto esegue l’azione specificata

Sono tutti opzionali

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Un esempio completo (1)

Un esempio completo (2)

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(pseudo)stati iniziali e finali

Gli esempi precedenti mostrano due pseudo-stati, per avviare e bloccare la macchina a stati:

� Il disco nero marca l’inizio dell’esecuzione. Non è uno stato vero e proprio ma un marcatore che punta allo stato da cui partire.

� Il disco nero bordato (nodo finale), indica che l’esecuzione è terminata.

Possono comparire in qualunque numero all’interno di un diagramma (o di uno stato composito, che vedremo in seguito).

Azioni interne

Uno stato può reagire ad eventi (e verificare condizioni) anche senza una transizione ad uno stato diverso

Le internal activities sono mostrate nel secondo slot e seguono la stessa sintassi delle transizioni

Simile ad una self-transition

Esempio: riempimento di un campo di testo in un form

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Entry, Exit, Do

All’interno di uno stato si possono usare alcune azioni speciali, indicate tramite keyword:

� entry: eseguita quando l’oggetto entra nello stato

� exit: eseguita quando l’oggetto esce dallo stato

� do (do-activity): eseguita mentre l’oggetto è nello stato Una self-transition attiva sempre le entry ed exit, le internal activities invece no

Una do-activity non è ‘istantanea’ ma può durare per un intervallo di tempo ed essere interrotta (da altri eventi)

do-activity: esempio

Modelliamo la ricerca di nuovo hardware da installare su un sistema operativo.

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Stati compositi

CompositeState

State2 State1

UML Superstructure Specification, v2.1 581

Examples

Figure 15.33 - Composite state with two states

Figure 15.34 - Composite State with hidden decomposition indicator icon Start

entry/ start dial tone

Partial Dial

entry/number.append(n) digit(n)

digit(n)

[number.isValid()] Dialing

exit/ stop dial tone

entry / start dial tone exit / stop dial tone

HiddenComposite entry / start dial tone exit / stop dial tone

HiddenComposite

Permettono di suddividere la complessità del modello:

dall’esterno si vede un macro-stato, al cui interno vi sono altri stati.

Si può anche creare uno stato che fa riferimento ad un’altro diagramma di macchina a stati (submachine state).

Si può usare un’icona per rappresentare uno stato

composito il cui comportamento interno non è mostrato.

Stati compositi: esempio

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Stati compositi e transizioni

Si possono definire transizioni da uno stato interno verso stati esterni

Transizioni in uscita dal bordo dello stato composito e legate ad un evento sono ereditate da tutti gli stati all’interno.

History pseudostate

Un history pseudostate indica il più recente stato interno attivo di uno stato composito

Utile per ripristinare stati precedenti

Esempio: alla ri-accensione di una radio/CD si seleziona radio o CD in base alla scelta attiva allo spegnimento

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Stati compositi e concorrenza

Gli stati compositi sono utili per modellare la concorrenza.

Si divide lo stato composito in (sotto-)diagrammi ortogonali eseguiti in mutua esclusione

Il diagramma sarebbe molto meno chiaro senza questo approccio (bisogna considerare tutte le possibilità)

Esempio: una radiosveglia che o mostra l’orario o fa ascoltare musica

Stati compositi e sincronizzazione

Gli stati compositi sono inoltre utili per modellare la sincronizzazione. Si divide lo stato composito in

(sotto-)diagrammi e si usano gli operatori di fork e join (che vedremo tra poco)

Esempio: le attività e prove che uno studente deve superare per concludere un corso

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Transizioni di completamento

Si tratta di transizioni che non hanno un evento associato (ma possono avere una guardia).

Nel caso di uno stato semplice, una transizione di

completamento è eseguita al termine dell’attività di quello stato (fine azioni do).

Nel caso di uno stato composito o submachine state una transizione di completamento è eseguita quando si giunge in uno stato finale oppure un exit point.

Completamento ed entry/exit points

Examples

Issue 8415 - replace ‘sub state machine’ with ‘submachine state’

The diagram in Figure 15.36 shows a fragment from a state machine diagram in which a submachine state (the FailureSubmachine) is referenced. The actual sub state machine is defined in some enclosing or imported name space.

In the above example, the transition triggered by event “error1” will terminate on entry point “sub1” of the FailureSubmachine state machine. The “error3” transition implies taking of the default transition of the FailureSubmachine.

The transition emanating from the “subEnd” exit point of the submachine will execute the “fixed1” behavior in addition to what is executed within the HandleFailure state machine. This transition must have been triggered within the HandleFailure state machine. Finally, the transition emanating from the edge of the submachine state is taken as a result of the completion event generated when the FailureSubmachine reaches its final state.

Note that the same notation would apply to composite states with the exception that there would be no reference to a state machine in the state name.

Figure 15.36 - Submachine State HandleFailure:

sub1

subEnd error1/

error3/

/fixed1 FailureSubmachine

L’evento error3 fa partire l’esecuzione dallo stato iniziale dello stato composito.

L’evento error1 fa partire l’esecuzione dall’entry point sub1.

Se l’esecuzione termina nell’exit point subEnd si esegue la transizione di completamento che genera il comportamento fixed1.

Se l’esecuzione termina nello stato finale si segue la transizione sulla destra.

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Entry/exit points (2)

Connessione entry

errore

Autenticazione

nonAutenticato

tuttoOK

erroreConnessione

connesso

nonRiconosciuto ok Inizializzazione

Inizializzazione entry

erroreConnessione

Funzionante

nonAutenticato tuttoOK

dopo(60 secondi) Esempio

Forniscono un modo per entrare ed uscire dalle macchine a stati in diversi punti (simili a entry/exit points interni)

Si possono usare in combinazione con i nodi iniziali e finali.

Un esempio completo

Examples

Figure 15.41 is an example statemachine diagram for the state machine for simple telephone object. In addition to the initial state, the state machine has an entry point called activeEntry, and in addition to the final state, it has an exit point called aborted.

Figure 15.41 - State machine diagram representing a state machine DialTone

Dialing

Talking Ringing

Busy dial digit(n)

connected

callee answers Idle

busy liftreceiver

caller hangs up

callee hangs up Active

dial digit(n)

/get dial tone

do/ play busy tone

do/ play ringing tone /enable speech

/disconnect

do/ play dial tone

Pinned

callee answers

Connecting

dial digit(n)[valid]

Time-out do/ play message

dial digit(n)[invalid]

/connect Invalid

do/ play message

[incomplete]

after (15 sec.)

after (15 sec.) activeEntry

aborted

abort terminate

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Comportamento vs. Protocollo

Una macchina a stati può essere o del comportamento o di protocollo (la distinzione è sottile).

Una macchina a stati del comportamento specifica un comportamento del contesto che va modellato: il modo in cui reagisce agli eventi.

Una macchina a stati di protocollo specifica quali operazioni possono essere eseguite sul contesto in ogni momento, e può essere associata ad oggetti senza comportamento e perfino non istanziabili (es. interfacce).

Un classificatore può avere al massimo una m.s. di comportamento e un qualunque numero di m.s. di protocollo.

Esempio: m.s. di comportamento

Examples

Figure 15.33 - Composite state with two states

Figure 15.34 - Composite State with hidden decomposition indicator icon Start

entry/ start dial tone

Partial Dial entry/number.append(n) digit(n)

digit(n)

[number.isValid()]

Dialing

exit/ stop dial tone

entry / start dial tone exit / stop dial tone

HiddenComposite entry / start dial tone exit / stop dial tone

HiddenComposite

In una m.s. di comportamento, gli stati possono contenere azioni intraprese all’entrata (entry), all’interno (do) e

all’uscita (exit) dello stato.

Finora abbiamo visto soprattutto questo tipo di diagramma, che è il più comune

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Esempio: m.s. di protocollo

2. Executable protocol state machines, that specify all events that an object may receive and handle, together with the transitions that are implied. In this case, the legal transitions for operations will exactly be the triggered transitions.

The call trigger specifies the effect action, which is the call of the associated operation.

The representation for both interpretations is the same, the only difference being the direct dynamic implication that the interpretation 2 provides.

Issue 8407 - fix hyphenation

Elaborated forms of state machine modeling such as compound transitions, sub-state machines, composite states, and concurrent regions can also be used for protocol state machines. For example, concurrent regions make it possible to express protocol where an instance can have several active states simultaneously. sub state machines and compound transitions are used as in behavioral state machines for factorizing complex protocol state machines.

A classifier may have several protocol state machines. This happens frequently, for example, when a class inherits several parent classes having protocol state machine, when the protocols are orthogonal. An alternative to multiple protocol state machines can always be found by having one protocol state machine, with sub state machines in concurrent regions.

Notation

The notation for protocol state machine is very similar to the one of behavioral state machines. The keyword {protocol}

placed close to the name of the state machine differentiates graphically protocol state machine diagrams.

15.3.7 ProtocolTransition (from ProtocolStateMachines)

Generalizations

• “Transition (from BehaviorStateMachines)” on page 594 Description

A protocol transition (transition as specialized in the ProtocolStateMachines package) specifies a legal transition for an operation. Transitions of protocol state machines have the following information: a pre condition (guard), on trigger, and a post condition. Every protocol transition is associated to zero or one operation (referred BehavioralFeature) that belongs to the context classifier of the protocol state machine.

Figure 15.12 - Protocol state machine

opened closed

[doorW ay -> isE m pty] C lose/

locked lock/

unlock/

open/

create/

D oor {protocol}

opened closed

[doorW ay -> isE m pty] C lose/

locked lock/

unlock/

open/

create/

D oor {protocol}

In una m.s. di protocollo, gli eventi nelle transizioni sono generalmente operazioni del classificatore di contesto (in questo caso Door)

Il diagramma mostra le operazioni legali in ogni momento del suo ciclo di vita.

L’ordine è particolarmente importante

m.s. di protocollo: DBConnector

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Il diagramma di attività

Modella un’attività relativa ad un qualsiasi oggetto, ad esempio:

� classi

� casi d’uso

� interfacce

� componenti

� interfacce

� operazioni di classe

Alcuni usi dei diagrammi di attività:

� modellare il flusso di un caso d’uso (analisi)

� modellare il funzionamento di un’operazione di classe (progettazione)

� modellare un algoritmo (progettazione)

Attività: ingredienti

^NotationThe notations for activity nodes are illustrated below. There are three kinds of nodes: action node, object node, and control node. See these classes for more information.

Examples

This figure illustrates the following kinds of activity node: action nodes (e.g., Receive Order, Fill Order), object nodes (Invoice), and control nodes (the initial node before Receive Order, the decision node after Receive Order, and the fork node and Join node around Ship Order, merge node before Close Order, and activity final after Close Order).

Rationale

Activity nodes are introduced to provide a general class for nodes connected by activity edges.

Changes from previous UML

ActivityNode replaces the use of StateVertex and its children for activity modeling in UML 1.5.

Figure 12.50 - Activity node notation

Figure 12.51 - Activity node example (where the arrowed lines are only the non-activity node symbols)

Action node Object node Control nodes

Receive Fill

Order

Ship Order Order

Close Order

Send Invoice

Make Payment

Accept Payment [order

accepted]

[order rejected]

Invoice

Nodi azione: specificano unità di comportamento.

Nodi oggetto: specificano oggetti usati come input e output di azioni.

Nodi controllo: specificano il flusso dell’attività.

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Nodi azione

326 UML Superstructure Specification, v2.1

Package CompleteActivities

Local pre- and postconditions are shown as notes attached to the invocation with the keywords «localPrecondition» and

«localPostcondition», respectively.

Examples

Examples of actions are illustrated below. These perform behaviors called Send Payment and Accept Payment.

Below is an example of an action expressed in an application-dependent action language:

The example below illustrates local pre- and postconditions for the action of a drink-dispensing machine. This is considered “local” because a drink-dispensing machine is constrained to operate under these conditions for this particular action. For a machine technician scenario, the situation would be different. Here, a machine technician would have a key to open up the machine, and therefore no money need be inserted to dispense the drink, nor change need be given. In such a situation, the global pre- and postconditions would be all that is required. (Global conditions are described in Activity specification, in the next subsection.) For example, a global precondition for a Dispense Drink activity could be “A drink is selected that the vending machine dispenses.” The postcondition, then, would be “The vending machine dispensed the drink that was selected.” In other words, there is no global requirement for money and correct change.

Figure 12.29 - Local pre- and postconditions

Figure 12.30 - Examples of actions

Figure 12.31 - Example of action with tool-dependent action language

«localPrecondition»

constraint

name

«localPostcondition»

constraint

Accept Payment Send

Payment

FOR every Employee calculate salary print check ENDFOR

Local pre- and postconditions are shown as notes attached to the invocation with the keywords «localPrecondition» and

«localPostcondition», respectively.

Examples

Examples of actions are illustrated below. These perform behaviors called Send Payment and Accept Payment.

Below is an example of an action expressed in an application-dependent action language:

The example below illustrates local pre- and postconditions for the action of a drink-dispensing machine. This is considered “local” because a drink-dispensing machine is constrained to operate under these conditions for this particular action. For a machine technician scenario, the situation would be different. Here, a machine technician would have a key to open up the machine, and therefore no money need be inserted to dispense the drink, nor change need be given. In such a situation, the global pre- and postconditions would be all that is required. (Global conditions are described in Activity specification, in the next subsection.) For example, a global precondition for a Dispense Drink activity could be “A drink is selected that the vending machine dispenses.” The postcondition, then, would be “The vending machine dispensed the drink that was selected.” In other words, there is no global requirement for money and correct change.

«localPrecondition»

constraint

name

«localPostcondition»

constraint

Accept Payment Send

Payment

FOR every Employee calculate salary print check ENDFOR

Un’azione può invocare un’attività, un comportamento o un’operazione.

Come gli altri elementi di UML, anche le azioni accettano livelli di dettaglio e linguaggi differenti.

Al contrario dei messaggi nei diagrammi di interazione, le azioni non costringono il modellatore a definire tutte le entità in gioco.

Le transizioni (frecce) tra azioni possono avere una guardia.

Transizioni e token

Per capire la semantica dei diagrammi di attività, bisogna immaginare delle entità, dette token, che viaggiano lungo il diagramma.

Il flusso dei token definisce il flusso dell’attività.

I token possono rimanere fermi in un nodo azione/oggetto in attesa che si avveri una condizione su una freccia,

oppure una precondizione o postcondizione su un nodo.

Il movimento di un token è atomico.

Un nodo azione viene eseguito quando sono presenti token su tutti gli archi in entrata, e tutte le precondizioni sono

soddisfatte.

Al termine di un’azione, sono generati control token su tutti gli archi in uscita.

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Precondizioni e postcondizioni

Local pre- and postconditions are shown as notes attached to the invocation with the keywords «localPrecondition» and

«localPostcondition», respectively.

Examples

Examples of actions are illustrated below. These perform behaviors called Send Payment and Accept Payment.

Below is an example of an action expressed in an application-dependent action language:

The example below illustrates local pre- and postconditions for the action of a drink-dispensing machine. This is

considered “local” because a drink-dispensing machine is constrained to operate under these conditions for this particular action. For a machine technician scenario, the situation would be different. Here, a machine technician would have a key to open up the machine, and therefore no money need be inserted to dispense the drink, nor change need be given. In such a situation, the global pre- and postconditions would be all that is required. (Global conditions are described in Activity specification, in the next subsection.) For example, a global precondition for a Dispense Drink activity could be “A drink is selected that the vending machine dispenses.” The postcondition, then, would be “The vending machine dispensed the drink that was selected.” In other words, there is no global requirement for money and correct change.

«localPrecondition»

constraint

name

«localPostcondition»

constraint

Accept Payment Payment Send

FOR every Employee calculate salary

print check ENDFOR

Si tratta di condizioni, espresse in qualunque modo, che devono essere soddisfatte per far iniziare o terminare l’azione

(permettere a un token di entrare o uscire).

Nodi iniziali e finali

Realizza progetto Supera scritto

Il disco nero marca l’inizio dell’attività (genera token).

Quando un token raggiunge un disco nero bordato (nodo finale), l’attività ha termine.

Possono comparire in qualunque numero all’interno di un’attività (ogni nodo iniziale fa partire un flusso di esecuzione, il primo nodo finale raggiunto ferma tutti i flussi).

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Nodi decisione e fusione

Action1 Action2

[x<0]

[x=0]

[x>0]

Action3

I nodi decisione hanno un input e vari output mutuamente esclusivi: copiano i token in entrata su uno degli output.

I nodi fusione hanno vari input e un solo output, sul quale vengono indirizzati tutti i token in ingresso.

Nodi fork/join

Action1

Action2

I nodi fork hanno un ingresso e varie uscite: i token in ingresso sono duplicati su tutte le uscite.

I nodi join hanno vari ingressi e una sola uscita: quando sono presenti token su tutti gli ingressi, viene prodotto almeno un token in uscita.

I nodi fork dividono un’esecuzione in più flussi concorrenti, i nodi join sincronizzano e riuniscono i flussi.

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Nodi finali di flusso

Action1

Action2

Action3

Quando raggiunti da un token, causano la terminazione solo del flusso che li ha toccati.

Il raggiungimento di un nodo finale di attività causa comunque la terminazione di tutti i flussi.

Un esempio completo

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Nodi oggetto

Sostieni scritto

Crea progetto Progetto

Studia

Servono per modellare gli oggetti in input e output delle azioni

I token in uscita da questi nodi sono object token, e sono diversi dai control token prodotti dai nodi azione:

rappresentano veri e propri oggetti.

Gli archi in entrata e uscita dai nodi oggetto sono object flow anziché control flow, e ci sono regole che limitano il loro uso (es: gli archi che entrano ed escono dai nodi decisione e fusione devono essere o tutti object o tutti control)

Pin

Crea progetto

progetto

Consegna progetto

Si agganciano ai nodi azione per definire un input oppure un output di quell’azione.

Questa notazione è equivalente a quella di un nodo oggetto tra i due nodi azione.

I pin aiutano a mostrare i parametri e valori di ritorno di un’azione.

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Stato degli oggetti

Crea progetto

Progetto

Consegna progetto Progetto

[finito]

[valutato]

Spesso risulta conveniente aggiungere lo stato di un oggetto per mostrarne l’evoluzione durante l’attività.

Gli stati devono essere coerenti con la macchina a stati associata all’oggetto.

Questo è l’anello di congiunzione tra diagrammi di attività e stato.

Segnali ed eventi (1)

Accetta evento temporale

Manda segnale Accetta evento

Ci sono alcuni nodi azione specializzati che gestiscono l’invio e la ricezione di segnali.

L’invio di segnali è asincrono e non blocca l’attività.

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Segnali ed eventi (2)

Notifica consegna Crea progetto

Ricevi valutazione

Data scritto

Sostieni scritto Studia

Inizio corso

Segui lezioni

Ricevi specifiche

I nodi ricezione sono attivi quando hanno token su tutti gli archi in entrata (se ne hanno) oppure durante l’intera vita dell’attività (se non ne hanno); generano token alla

ricezione.

La ricezione di eventi temporali funziona nello stesso modo, i token sono generati in base ad un’espressione temporale.

Attività: esempio

Issue 8208 - add explanatory paragraph

Figure 12.37shows another example activity for a process to resolve a trouble ticket.

Below is an example of using class notation to show the class features of an activity. Associations and state machines can also be shown.

Rationale

Activities are introduced to flow models that coordinate other behaviors, including other flow models. It supports class features to model control and monitoring of executing processes, and relating them to other objects (for example, in an organization model).

Figure 12.37 - Workflow example

Figure 12.38 - Activity class with attributes and operations

Record Reproduce

Problem

Correct Problem Problem

Audit and Record Verify

Resolution

Communicate Results [else]

[recorded]

Trouble Ticket

ID Problem Resolutionand

[cannot reproduce problem]

[problem not solved]

[canreproduce

problem] [duplication of another problem]

[known problem and solution]

[not recorded]

[problem statement rectified]

«activity»

Fill Order costSoFar : USD

timeToComplete : Integer

suspend () resume ()

Un’attività è costituita da un flusso di azioni che ne sono i mattoni. In effetti un’azione può invocare un’altra attività.

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Attività: esempio (2)

Attività: parametri e valori di ritorno

In the example below, production materials are streaming in to feed the ongoing printed circuit board fabrication. At the end of the activity, computers are quality checked. Computers that do not pass the test are exceptions. See Parameter for semantics of streaming and exception parameters.

Rationale

Activity parameter nodes are introduced to model parameters of activities in a way that integrates easily with the rest of the flow model.

ActivityParameterNode is new in UML 2.0.

12.3.10 ActivityPartition (from IntermediateActivities)

An activity partition is a kind of activity group for identifying actions that have some characteristic in common.

Figure 12.55 - Example of activity parameters.nodes

Figure 12.56 - Example of activity parameter nodes for streaming and exceptions Produce

Printed-Circuit Boards

Printed- Circuit Boards Production

Materials

Assemble Computers

Assembled Computers

Test Computers

Accepted Computers

Rejected Computers

{stream}

Produce Printed-Circuit

Boards

Printed- Circuit Boards Production

Materials

Assemble Computers

Assembled Computers

Test Computers

Accepted Computers

Rejected Computers

Parametri e valori di ritorno, se esistono, si rappresentano come nodi oggetto sul bordo dell’attività.

(24)

Partizioni (swimlanes)

Progetto

Progetto Valuta progetto Docente

Supera scritto Crea progetto Studente

Valuta progetto Progetto

Valuta progetto

Progetto [finito]

[valutato]

Suddividono il flusso dell’attività, ma non ne modificano il significato.

La suddivisione può essere orizzontale, verticale o multidimensionale.

Partizioni (2)

The example below depicts multidimensional swim lanes. The Receive Order and Fill Order behaviors are performed by an instance of the Order Processor class, situated in Seattle, but not necessarily the same instance for both behaviors.

Even though the Make Payment is contained within the Seattle/Accounting Clerk swim cell, its performer and location are not specified by the containing partition, because it has an overriding partition.

Figure 12.60 - Activity partition using annotation example

Figure 12.61 - Activity partition using multidimensional swimlane example (Accounting

Department) (Accounting

Department) (Order

Department)

(Order Department)

(Order

Department) (Order

Department) [order

accepted]

Invoice

«external»

Receive Order

Fill Order Ship Order

Close Order

Send Invoice Make

Payment Accept

Payment (Customer)

Order ProcessorAccounting Clerk

Receive Fill

Order Ship

Order Order

Send

Invoice Accept

Payment

Invoice

Close Order

Make Payment [order

accepted]

Seattle Reno

«attribute» performingLocation:Location

«external»

(Customer)

«class»«class»

Le partizioni sono generalmente suddivise secondo uno di questi criteri:

classificatori le cui istanze eseguono le varie parti istanze che eseguono le varie parti

ruoli/parti del sistema che eseguono le varie parti attributi o valori relativi alle varie parti

(25)

Regioni interrompibili (1)

Si usano per specificare una reazione che può avvenire in qualunque momento e comporta l’interruzione dell’attività.

Esempi: eccezioni, interrupt, segnali, situazioni di errore dall’esterno.

La notazione impiegata è quella di un’attività con i bordi tratteggiati. Uno o più archi di interrupt (a zigzag) partono da nodi interni e puntano verso nodi esterni.

L’interrupt è generato quando un arco di interrupt è attraversato da un token: tutti gli altri token e

comportamenti nella regione sono terminati.

La ricezione di eventi all’interno della regione funziona solo se ci sono token al suo interno.

Regioni interrompibili (2)

Examples

The first figure below illustrates that when an order cancellation request is made—only while receiving, filling, or shipping) orders—the Cancel Order behavior is invoked.

Rationale

Interruptible regions are introduced to support more flexible non-local termination of flow.

Interruptible regions in activity modeling are new to UML 2.0.

12.3.34 JoinNode (from CompleteActivities, IntermediateActivities) A join node is a control node that synchronizes multiple flows.

Generalizations

• “ControlNode (from BasicActivities)” on page 371

Description

A join node has multiple incoming edges and one outgoing edge.

Issue 8509 - capitalize ‘boolean’ and add package header

Join nodes have a Boolean value specification using the names of the incoming edges to specify the conditions under which the join will emit a token.

Figure 12.100 - InterruptibleActivityRegion example

Receive Fill

Order Ship

Order

Order Close

Order

Send

Invoice Make

Payment Accept

Payment [order

accepted]

[order rejected]

Invoice

Cancel Order Order

cancel request

L’ordine è cancellato solo se un token si trova all’interno della regione al momento della ricezione del segnale.

(26)

Attività vs. Stato

In UML 1.x, i due diagrammi sono in pratica la stessa cosa, ma usata in due modi diversi (i diagrammi di attività sono diagrammi di stato in cui gli stati sono azioni).

UML 2 (qui utilizzato) ridefinisce e separa la semantica dei due diagrammi: quelli di attività si basano sulle reti di Petri, quelli di stato sulla ricerca di Harel.

Dal punto di vista del modellatore, in UML 1.x entrambi i diagrammi sono diagrammi di stato privi di alcune

funzionalità introdotte con UML 2.

Attività vs. Stato (2)

Uno stato al contrario di un’azione dei diagrammi di attività è solitamente rappresentato con aggettivi e nomi piuttosto che verbi.

Nei diagrammi di stato non si usano token; le transizioni sono effettuate quando avviene l’evento corrispondente.

Lo stato iniziale e quello finale si rappresentano allo stesso modo in entrambi i diagrammi (cerchio nero e cerchio

bordato).

Altri elementi di notazione in comune con i diagrammi di attività sono i nodi decisione (decidono lo stato di

destinazione in base a una guardia) e i nodi fork/join, che permettono al sistema di trovarsi in vari stati ortogonali (paralleli) allo stesso tempo.

(27)

Conclusioni

I diagrammi di attività descrivono un flusso di azioni che realizzano un certo comportamento specifico. L’enfasi non è sullo scambio di messaggi ma sui blocchi di

comportamento.

I diagrammi di macchina a stati si concentrano su un solo classificatore di contesto e modellano il suo stato interno in relazione al suo comportamento o alle operazioni che

possono eseguite sulle sue istanze.

Come tutti i diagrammi UML, possono essere usati sia a livello di analisi che di progettazione.

I diagrammi di interazione

Angelo Di Iorio

(dal materiale di Gian Piero Favini e Sara Zuppiroli)

A.A. 2010-2011

Ingegneria del Software () I diagrammi di interazione A.A. 2010-2011 1 / 47

(28)

Tassonomia dei diagrammi UML 2

Structure diagrams show the static structure of the objects in a system. That is, they depict those elements in a specification that are irrespective of time. The elements in a structure diagram represent the meaningful concepts of an application, and may include abstract, real-world and implementation concepts. For example, a structure diagram for an airline reservation system might include classifiers that represent seat assignment algorithms, tickets, and a credit authorization service. Structure diagrams do not show the details of dynamic behavior, which are illustrated by behavioral diagrams. However, they may show relationships to the behaviors of the classifiers exhibited in the structure diagrams.

Behavior diagrams show the dynamic behavior of the objects in a system, including their methods, collaborations, activities, and state histories. The dynamic behavior of a system can be described as a series of changes to the system over time. Behavior diagrams can be further classified into several other kinds as illustrated in Figure A.5.

Please note that this taxonomy provides a logical organization for the various major kinds of diagrams. However, it does not preclude mixing different kinds of diagram types, as one might do when one combines structural and behavioral elements (e.g., showing a state machine nested inside an internal structure). Consequently, the boundaries between the various kinds of diagram types are not strictly enforced.

The constructs contained in each of the thirteen UML diagrams is described in the Superstructure chapters as indicated below.

• Activity Diagram - “Activities” on page 307

• Class Diagram - “Classes” on page 21

• Communication Diagram - “Interactions” on page 477

• Component Diagram - “Components” on page 147

• Composite Structure Diagram - “Composite Structures” on page 167

• Deployment diagram - “Deployments” on page 201

Cosa sono e a cosa servono

Sono diagrammi di comportamento che modellano le interazioni tra varie entità di un sistema.

Visualizzano lo scambio di messaggi tra entità nel tempo.

Il loro scopo è mostrare come un certo comportamento viene realizzato dalla collaborazione delle entità in gioco.

La parola chiave è realizzare: questi diagrammi mostrano la realizzazione di un comportamento offerto.

In altri termini: il comportamento del sistema da una prospettiva interna

Come gli altri diagrammi, possono avere diversi livelli di astrazione.

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Come procedere

Un diagramma di interazione necessita di due cose:

Un comportamento da realizzare tratto da un classificatore (classificatore di contesto), ad esempio...

� un caso d’uso

� un’operazione di classe

Una serie di elementi che realizzano il comportamento, ad esempio...

� attori

� istanze di classe

Questi ingredienti provengono da diagrammi creati precedentemente.

I diagrammi

Ci sono 4 tipi di diagrammi di interazione, noi ci concentreremo sui primi 2.

Diagramma di sequenza: adatto a mostrare la sequenza temporale degli avvenimenti per ogni entità nel diagramma.

Diagramma di comunicazione: adatto a mostrare le

relazioni strutturali e i collegamenti tra le entità e i messaggi che vi transitano.

Diagramma di interazione generale: adatto a mostrare la costruzione di interazioni complesse a partire da interazioni più semplici.

Diagramma di temporizzazione: adatto a mostrare l’evoluzione dell’interazione in tempo reale.

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Elementi dei diagrammi d’interazione

Nei diagrammi di interazione generalmente non compaiono direttamente classificatori come le classi: al loro posto ci sono

Istanze di classificatori (oggetti, istanze di attori, etc.)

Linee di vita (lifeline) di classificatori (esprimono ruoli, non specifici oggetti)

La differenza tra istanze e linee di vita è sottile, ma in generale è preferibile usare le linee di vita.

Questi diagrammi includono anche (anzi, ne sono gli elementi principali) i messaggi, ossia i segnali che si scambiano le istanze di classificatori e/o le linee di vita

Istanze vs. linee di vita

Un’istanza:

� rappresenta uno specifico oggetto, e solo quello Una linea di vita:

� è più generale

� rappresenta un’istanza arbitraria di un classificatore

� fornisce modi per specificare come quest’istanza viene scelta

� esprime il ruolo giocato da un’istanza senza preoccuparsi della sua identità

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Istanze e linee di vita in UML

Jim : Person buyer : Person

Entrambe usano la notazione del loro classificatore, ma le linee di vita non sono sottolineate.

La notazione completa per una linea di vita è:

nome [selettore] : tipo

Il selettore è un’espressione booleana opzionale che permette di scegliere un particolare rappresentante del classificatore, ad es. [id=”1234”].

Senza selettore la linea di vita rappresenta un’arbitraria istanza.

I diagrammi di sequenza

Evidenziano l’ordine temporale delle invocazioni dei metodi Una linea verticale tratteggiata indica una sequenza

temporale.

Gli eventi hanno luogo nel loro ordine sulla linea; le distanze sono irrilevanti.

Più linee di vita interagiscono per realizzare il comportamento offerto, scambiandosi messaggi

buyer : Person

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Messaggi

Rappresentano comunicazioni tra linee di vita: segnali, chiamate di operazioni, creazione e distruzione di oggetti.

Sette tipi definiti:

� chiamata sincrona

� chiamata asincrona

� ritorno da chiamata

� creazione

� distruzione

� messaggio trovato

� messaggio perso

Tipi di messaggi: chiamata (1)

lifeline1 lifeline2

Asincrono

Sincrono

message(param)

message2(p1,p2)

Ritorno

Comunicazione sincrona vs. comunicazione asincrona.

I rettangoli di attivazione (indicano un focus di controllo) sono opzionali.

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Tipi di messaggi: chiamata (2)

I messaggi sincroni fanno bloccare chi li manda fino al messaggio di ritorno del destinatario.

Nei messaggi asincroni il mittente non si aspetta un messaggio di ritorno e prosegue immediatamente.

I messaggi di ritorno sono opzionali e in generale inclusi solo quando non ostacolano la leggibilità del diagramma oppure per segnalare valori di ritorno.

La distinzione tra messaggi sincroni e asincroni in genere emerge in fase di progettazione.

In fase di analisi, conviene indicare tutti i messaggi come sincroni (è il caso più vincolante).

Sintassi messaggi

In fase di analisi generalmente basta includere il nome del messaggio.

Se si desidera maggiore dettaglio, si include una lista di parametri tra parentesi.

Si possono anche usare guardie per verificare condizioni Si possono indicare i parametri formali, quelli attuali, o entrambi (in quest’ordine: getArea(shape=g)).

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Attivazioni annidate (1)

a : A b : B

Le linee di vita possono mandare messaggi a se stesse.

Si tratta di un caso frequente (es. invocazione di operazioni private).

Attivazioni annidate (2)

Figure 14.15 - Overlapping execution occurrences

14.3.11 Gate (from Fragments)

Generalizations

• “MessageEnd (from BasicInteractions)” on page 515 Description

A Gate is a connection point for relating a Message outside an InteractionFragment with a Message inside the InteractionFragment.

Gate is a specialization of MessageEnd.

Gates are connected through Messages. A Gate is actually a representative of an OccurrenceSpecification that is not in the same scope as the Gate.

Gates play different roles: we have formal gates on Interactions, actual gates on InteractionUses, expression gates on CombinedFragments.

Constraints

[1] The message leading to/from an actualGate of an InteractionUse must correspond to the message leading from/to the formalGate with the same name of the Interaction referenced by the InteractionUse.

[2] The message leading to/from an (expression) Gate within a CombinedFragment must correspond to the message leading from/to the CombinedFragment on its outside.

Semantics

The gates are named either explicitly or implicitly. Gates may be identified either by name (if specified), or by a

constructed identifier formed by concatenating the direction of the message and the message name (e.g., out_CardOut).

The gates and the messages between gates have one purpose, namely to establish the concrete sender and receiver for every message.

Notation

Gates are just points on the frame, the ends of the messages. They may have an explicit name (see Figure 14.19).

The same gate may appear several times in the same or different diagrams.

sd overlap

cc:C aa:A

oper1() callback()

Le attivazioni possono generare altre attivazioni sulla linea di vita chiamante (es. callback).

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Esempio completo: ATM machine

Tipi di messaggi: creazione/distruzione (1)

b : B

<<create>>

<<destroy>>

a : A a : A

b : B

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Tipi di messaggi: creazione/distruzione (2)

Nel messaggio di creazione lo stereotipo può essere seguito dal nome di un’operazione e relativi parametri (costruttore).

Questo si rende necessario nel caso si lavori con linguaggi di programmazione senza costruttori espliciti.

Differenti linguaggi di programmazione OO gestiscono la distruzione in modi diversi (esplicita, garbage collector).

In fase di analisi, basta immaginare che dopo la distruzione, l’oggetto non è più accessibile

Tipi di messaggi: trovati/persi (1)

a : A b : B

foundMsg

sendData

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Tipi di messaggi: trovati/persi (2)

Raramente usati in fase di analisi.

I messaggi trovati indicano situazioni in cui il mittente è sconosciuto al momento della ricezione, proviene

dall’esterno del diagramma o i dettagli della provenienza non interessano.

I messaggi persi permettono di visualizzare il

comportamento nel caso un messaggio non giunga a destinazione (situazione di errore).

Stati (1)

Uno stato è definito come una condizione o situazione durante la vita di un oggetto in cui esso soddisfa una condizione, esegue un’attività o aspetta un evento.

Ogni oggetto in UML può avere una macchina a stati associata che ne descrive gli stati possibili.

I diagrammi di stato (state machine diagram) sono i più adatti a rappresentare gli stati e loro transizioni, ma può essere conveniente mostrare alcuni cambiamenti di stato nei diagrammi di sequenza.

Generalmente, ci si limita agli stati principali all’oggetto, mettendo in risalto i messaggi che provocano un

cambiamento di stato.

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Stati (2)

: User

: Lamp

switch()

Off

On

In UML, gli stati si rappresentano con rettangoli arrotondati.

I cambiamenti di stato sono generalmente la conseguenza di uno o più messaggi.

Realizzare i casi d’uso

Le primitive introdotte fin qui permettono di rappresentare sequenze di eventi senza ramificazioni; tuttavia, per

realizzare i casi d’uso è necessario poter descrivere sequenze più complesse.

Le sequenze degli eventi in un caso d’uso contengono parole chiave come if, then, else, for e while.

I diagrammi di sequenza permettono di tradurre questi costrutti ed inserirli nel diagramma.

Si ricorre ai frammenti combinati.

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Frammenti combinati (1)

Un frammento combinato è una sottoarea di un diagramma di sequenza che racchiude una parte dell’interazione e le modalità della sua esecuzione.

Gli elementi di un frammento combinato sono:

� un operatore, che specifica come il frammento viene eseguito

� uno o più operandi, sottoaree del diagramma di sequenza che possono essere eseguite

� zero o più condizioni di guardia, espressioni che determinano quali operandi sono eseguiti.

Frammenti combinati (2)

La sintassi UML per un frammento combinato è la seguente:

� un rettangolo con il nome dell’operatore in alto a sinistra racchiuso nel simbolo di diagramma (rettangolo con angolo

‘tagliato’)

� gli operandi seguono come strisce orizzontali in sequenza, separati da linee tratteggiate

� la guardia, se presente, compare dopo l’operatore oppure nella parte alta di un operando tra parentesi quadre

Il rettangolo del frammento combinato si estende

orizzontalmente per includere le linee di vita interessate dall’interazione.

La guardia può includere qualunque tipo di condizione booleana, incluso OCL.

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Frammenti combinati: esempio

alt

[buyerSatisfied]

buyer seller lawyer

[buyerNotSatisfied]

pay

giveItem

handshake

sue(seller)

Operatori

L’operatore determina la semantica dell’esecuzione del frammento.

UML specifica parecchi tipi di operatori, ma solo alcuni sono usati frequentemente (quelli che corrispondono alle primitive di controllo del flusso definite dai linguaggi di programmazione).

I più usati:

� opt corrisponde a if/then

� alt corrisponde a case/select

� loop corrisponde a for/while

� break corrisponde a break