Risoluzione problemi con UML

Ing. R. Turco

Introduzione

Gli esempi che esamineremo saranno organizzati nel seguente modo:

Titolo del sistema
Descrizione del problema
Requirements Model

Il Requirements Model descrive che cosa fa il sistema. I requisiti funzionali vengono espressi attraverso gli use case e gli attori. Possono essere espressi anche i requisiti non funzionali. Con gli use case si ha una vista comportamentale, mentre con le relazioni tra use case si ha una vista strutturale.

Use case
Descrizione testuale degli use case

La descrizione testuale è efficace quando sono molti i dettagli in gioco in un use case. La scrittura testuale di uno use case con molti dettagli permette una riduzione del rischio di incomprensione o di omissione di informazioni. Può essere omessa solo nel caso di problemi semplici. La descrizione testuale di uno use case aiuta a capire ed organizzare bene lo scenario d’uso.

Analysis Model

L’Analysis Model tende a comprendere il sistema, identifica gli oggetti del dominio, le informazioni passate.

Static Modeling

ü Diagramma delle classi

Il Diagramma delle classi può essere studiato usando una miscela di metodi diversi:

§ Use Case Driven;

§ Schede CRC;

§ Metodo del linguaggio verbale, individuando nomi concreti, nomi astratti, verbi, specializzazioni (“E’ un”), contenimenti o aggregazioni (“Ha un” etc);

§ Metodo dei colori di Coad;

o Object Strutturing

Determina gli oggetti in ogni use case e la loro organizzazione strutturale (package e dipendenze);

L’Object Structuring identifica e categorizza gli oggetti software.

L’identificazione avviene da use case e dal modello delle classi; mentre la categorizzazione si basa su:

§ Oggetti d’interfaccia o di confine (boundary): device, user, system;

§ Entità Object: oggetti che memorizzano informazioni;

§ Control Object: oggetti che fanno coordinamento (coordinatori, timer, state-dependent);

§ Application logic objects: oggetti algoritmici, busines logic object.

o Dynamic modeling:

Gli use case sono raffinati per mostrare l’interazione tra oggetti per ogni use case (diagramma delle sequenze, diagramma delle attività, diagramma degli stati).

o Customizing, Collapsing, Design Refactoring, Riuso

Strategia per il modeling

Se il problema è semplice, oltre al Requirements Modeling e allo Static Modeling, non necessariamente occorre usare anche gli altri modelli. Vanno utilizzati tutti quei modelli che permettono una vista chiarificatrice alla soluzione del problema.

In ogni caso, grazie all’astrazione, dal modello del dominio del problema di partenza si arriva al modello del dominio della soluzione.

Se gli use case sono molti una strategia è quella di riportarli su più “fogli”, cercando di mettere sullo stesso foglio gli use case e gli attori correlati da <<include>> ed <<extend>>. Questa strategia permette anche una parallelizzazione di analisi con più persone.

Inoltre per gli use case testuali il consiglio è di compilare i template degli use case e di quelli che da cui i primi hanno una dipendenza dovuta agli <<include>> e <<extend>>.

La suddivisione del lavoro per il modello delle classi, i diagrammi delle attività, i diagrammi degli stati e delle sequenze segue la strategia adottata per gli use case: ogni persona modella la parte che gli discende dagli use case fatti.

Sistema bancomat

Esaminiamo il problema di gestione di un sistema ATM (bancomat) di una banca.

Descrizione del problema

q Una banca ha diversi sportelli ATM (bancomat).

q Gli ATM sono connessi via WAN ad un server.

q Il generico ATM ha un reader, un display/tastiera, una stampante.

q L’uso dell’ATM permette: prelevare soldi da un account, chiedere l’estratto conto, trasferire fondi.

q La carta bancomat è caratterizzata da: card#, data di start, data di scadenza.

Sistema:

ü Valida la carta bancomat: controlla se scaduto, controlla il PIN, controlla se la carta è stata persa o rubata

ü Permette tre tentativi d’inserimento PIN: al terzo fallimento ritira la carta

ü Per semplicità si suppone che presenta un menù solo tre scelte: prelievo, estratto conto, trasferimento fondi.

Prelievo:

· Controlla se esistono sufficienti fondi sul conto, se esistono contanti nell’ATM

· Controlla se esiste sufficiente contante nell’ATM

· Controlla se esiste carta per la stampa delle ricevute

· Termina fornendo i soldi, la carta e la ricevuta della situazione dell’account

Trasferimento fondi:

· Verifica se nel primo account esistono sufficienti fondi

· Controlla se esiste sufficiente contante nell’ATM

· Controlla se esiste carta per la stampa delle ricevute

· Effettua il trasferimento dei fondi

· Fornisce la ricevuta della situazione del primo account

· Restituisce la carta bancomat

Estratto conto:

· Controlla se esiste carta per la stampa delle ricevute;

· Stampa il bilancio dell’account richiesto

· Fornisce la ricevuta della situazione dell’account

· Restituisce la carta bancomat

Cliente:

ü Cancella una transazione per volta;

ü La transazione termina e ritira la carta

ü Il cliente ha un account (conto deposito) su cui ha dei soldi;

Server:

ü dati cliente, dati account, registrazione addebito sulla carta

Operatore ATM:

ü attiva/disattiva l’ATM per rifornirlo di contanti e per manutenzione.

Per semplicità facciamo alcune assunzioni:

1. il sistema che apre/chiude account esiste già, le operazioni di create/update/delete dei dati del cliente vengono fatti da esso.

2. gli scoperti (bilanci negativi sull’account) non vengono conteggiati come interessi

3. il numero di transazioni superiori a 12 non determina un pagamento alla banca

4. un prelievo con bancomat ad uno sportello di banca diversa non determina un pagamento alla banca

Requirements and Analysis Model

Use Case

Figura 1

In figura 1 gli <<extend>> sono dovuti a:

v Un Trasferimento da un primo account ad un secondo provoca l’accredito al secondo account e l’addebito sul primo account ma non varia la quantità di contante caricata sull’ATM;

v Un Prelievo provoca l’addebito sull’account del cliente e una diminuzione del contante caricato sull’ATM da parte dell’operatore.

In figura 1 gli <<include>> sono dovuti a:

v Verifica del PIN inserito (il codice)

v Verifica se il bancomat fa parte di una lista di persi, rubati, scaduti

v Verifica se l’account ha i soldi richiesti per il prelievo o per il trasferimento

v Verifica se la somma richiesta supera il Limite di carta

v Stampa della ricevuta per Prelievo, Trasferimento, Estratto conto

In figura 1 le generalizzazioni sono dovute alle alternative di comportamento rispetto allo use case base. Ad esempio ValidaPIN ha tre alternative, mentre VerificaSoldiAccount ne ha due.

Descrizione testuale degli Use Case

Riportiamo solo gli use case di maggior interesse. Gli altri dovrebbero essere riportati in analogo modo.

USE CASE: Trasferimento
Attore che lo attiva	Cliente ATM
Precondizione	ATM idle con messaggio di benvenuto
Dipendenze	Include ValidaPIN, VerificaAccount, VerificaLimiteCarta, StampadiRicevuta
Descrizione	1. Il cliente chiede il trasferimento di una quantità di fondi da un primo account ad un secondo 2. il sistema verifica che il primo account deve avere sufficienti fondi per trasferirli 3. il sistema addebita sul primo account 4. il sistema accredita sul secondo account 5. il sistema stampa la ricevuta 6. il sistema restituisce la carta
Alternative	1. carta rigettata: fondi insufficienti 2. carta rigettata, per errore del PIN 3. carta con limite inferiore alla somma 4. carta sequestrata 5. annullamento della transazione 6. annullamento accesso 7. riimposta somma
PostCondizione	Il trasferimento fondi è avvenuto
Invariante
Note

USE CASE: ValidaPIN
Attore che lo attiva	-
Precondizione	ATM idle e mostra un messaggio di benvenuto
Dipendenze	Include RiinserimentoPIN, AnnullaAccesso, CartaSequestrata
Descrizione	1. il cliente inserisce la carta bancomat nel lettore 2. se la carta è valida (non rubata, persa, scaduta) mostra la form per il PIN 3. il cliente inserisce il PIN 4. Verifica che il PIN è corretto
Alternative	1.Se la carta è scaduta, rubata, persa il sistema sequestra la carta. 2. Se il PIN è errato esce di nuovo il form del PIN col messaggio 3. Se il PIN è errato per 3 inserimenti la carta è sequestrata
PostCondizione	Il PIN è valicato
Invariante
Note

USE CASE: Prelievo
Attore che lo attiva	Cliente ATM
Precondizione	ATM idle con messaggio di benvenuto
Dipendenze	Include ValidaPIN, VerificaAccount, VerificaLimiteCarta, StampadiRicevuta
Descrizione	§ Il cliente chiede una certa quantità di soldi in base a varie scelte impostate a video § il sistema verifica che l’account ha sufficienti soldi per darli § il sistema addebita sull’ account § il sistema stampa la ricevuta
Alternative	1. carta rigettata: fondi insufficienti 2. carta rigettata, per errore del PIN 3. carta con limite inferiore alla somma 4. carta sequestrata 5. annullamento della transazione 6. annullamento accesso 7. riimposta somma
PostCondizione	Il prelievo è avvenuto
Invariante
Note

Nelle note è possibile inserire requisiti non funzionali o altri particolari.

Diagramma delle classi

Vediamo una prima versione del modello.

Figura 2 – Un primo diagramma delle classi

Customizing, Collapsing, Design Refactoring e Riuso

Nella fig. 2 sono state utilizzate un misto di tecniche: Use Case Driven (secondo RUP), il metodo del linguaggio formale, il metodo a colori di Coad [DR4].

Inoltre si è già guardato ad un’estensione dei comandi dell’ATM con il Pattern Command per gli eventuali ed ulteriori comandi necessari: ricarica telefonino, pagamento bollette, etc. [DR6][DR7].

Il modello delle classi di fig. 2 non è ancora soddisfacente, almeno in termini di contesto e di Collapsing e di individuazione di archetipi [DR4].

Occorre eliminare ciò che non interessa al dominio del problema e stare attenti alla differenza tra classe ed attributo.

Nel nostro caso è inutile tener conto che l’ATM abbia una stampante e un dispositivo per inserire contante.

Nel caso reale, invece, sarebbe utile considerarlo e far uso anche di classi astratte in modo da scrivere driver sostituibili.

E’ necessario, invece, sapere se l’ATM è in manutenzione, se dispone di contante e che sia in grado di leggere la carta bancomat.

In particolare leggiBancomat() accetta il PIN digitato dall’utente, ha la routine di lettura della banda magnetica del bancomat e ritorna un oggetto CartaBancomat valorizzato.

Il metodo getAtm() restituisce un boolean. Esso indica se lo sportello ATM è Busy (false) o disponibile (true).

Lo sportello ATM può essere busy per uno di due motivi: in manutenzione o c’è già un cliente con carta bancomat che lo sta usando.

Per cui setAtm(false) va usato sia nel caso di ATM in manutenzione per inserimento contante, sia per cliente che lo sta utilizzando. Mentre setAtm(true) fa sì che lo sportello ATM presenti il messaggio di benvenuto.

Sono state fatte delle assunzioni: il contante presente sull’ATM iniziale è di 1.000.000 di euro e che il limite di prelievo di una carta è di 1.000 euro.

Per il contesto ha poco interesse la Banca come Party, viste le assunzioni iniziali del problema; difatti la Banca entrerebbe in gioco nel momento che maturasse interessi sugli scoperti, incassasse soldi sul numero di transazioni maggiori di 12 sull’account.

Nel modello sono stati poi introdotti dei metodi assegnando le giuste responsabilità (Pattern GRASP) [DR7].

Bisogna anche ricordare di introdurre un Pattern Singleton sul bilancio (soldi sull’account del cliente) per gestire la concorrenza di accessi ad esso.

Se non lo si fa si avrà che mentre avvengono due decrementi di 1000 euro contemporaneamente, l’account ne conterà solo uno.

La concorrenza sullo stesso account è possibile metterla in evidenza con un diagramma delle attività.

Il diagramma delle classi diventa quello di fig. 3

Figura 3 – Il raffinamento del primo modello

Object Structuring

Il package complessivo sarà ATM. Al suo interno avrà i package: Boundary, Control, Entity, DatabaseDAO, DataBaseInterf.

Nel Package Boundary vanno messe tutte le classi che stanno a cavallo del confine tra attore e sistema. Per cui è facile immaginare che nel Boundary vadano Cliente e Operatore che serviranno da GUI. Nel Boundary rientrerebbe anche la Banca eventualmente se non esistessero le assunzioni iniziali fatte.

Nel Package Control vanno le classi di controllo come ATMCommand e le sue derivate.

Nel Package Entity andranno tutte le altri classi che hanno necessità di persistenza sul DB.

Nel Package DataBaseDAO le classi che permettono una separazione (Pattern DAO) tra Entità e Database e il Package DataBaseInterf che effettua il collegamento, le chiamate SQL verso il DB.

Figura 4 – Struttura organizzativa

Dynamic Modeling

Oltre ai diagrammi visti conviene almeno vedere dei sequence diagram. Col Sequenze Diagram si ha anche un ritorno sulla sufficienza dei metodi in gioco.

Figura 5 – Un Sequence Diagram

Sistema controllo ascensori

Deve essere installato un prodotto software per il controllo delle ascensori in un edificio.

Descrizione del problema

Il software deve muovere degli ascensori da un piano all’altro dell’edificio obbedendo ai seguenti costraints:

Ogni ascensore ha m pulsanti interni, uno per ogni piano. Questi s’illuminano se premuti e provocano che l’ascensore vada al piano corrispondente ed apre le porte. L’illuminazione del bottone interno si spegne all’arrivo dell’ascensore al piano corrispondente.
Ogni piano, eccetto il primo e l’ultimo piano, hanno due bottoni esterni: uno per salire ed un altro per scendere. Quando questi pulsanti sono premuti si accendono per prenotare l’ascensore. L’illuminazione si spegne quando l’ascensore arriva al piano, apre le porte, e muove nella stessa direzione del pulsante.
Quando un’ascensore non viene prenotato rimane al piano con le porte chiuse.