I diagrammi di attività e stato - A.A. 2010-2011 Laboratorio di Ingegneria del Software Prof. Paolo Ciancarini Dott. Sara Zuppiroli
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I diagrammi di attività e stato
Laboratorio di Ingegneria del Software
Prof. Paolo Ciancarini
Dott. Sara Zuppiroli
A.A. 2010-2011
Lab. di Ingegneria del Software () I diagrammi di attività e stato A.A. 2010-2011 1 / 35Cosa sono e a cosa servono
I diagrammi di attività (activity diagram) e stato (state
machine diagram) sono diagrammi che descrivono un
processo.
Il diagramma di attività modella un processo. Organizza più
entità in un insieme di azioni secondo un determinato
flusso.
Il diagramma di stato identifica le variazioni di stato al
verificarsi di alcune condizioni legate ad una o più entità.
Lab. di Ingegneria del Software () I diagrammi di attività e stato A.A. 2010-2011 2 / 35Attività vs. Stato
In UML 1.x, i due diagrammi delle attività sono un
particolare diagramma di stato.
In UML 2 definisce e separa la semantica:
I diagrammi di attività si basano sulle reti di Petri
I diagrammi di stato sulla ricerca di Harel.
Lab. di Ingegneria del Software () I diagrammi di attività e stato A.A. 2010-2011 3 / 35Il diagramma di attività
Modella un’attività relativa ad un qualsiasi elemento di
modellazione, ad esempio:
I classi
I casi d’uso
I interfacce
I componenti
I interfacce
I operazioni di classe
Si usano ad esempio per:
I modellare il flusso di un caso d’uso (analisi)
I modellare il funzionamento di un’operazione (progettazione)
I modellare un algoritmo (progettazione)
Lab. di Ingegneria del Software () I diagrammi di attività e stato A.A. 2010-2011 4 / 35The notations for activity nodes are illustrated below. There are three kinds of nodes: action
Attività: ingredienti
control node. See these classes for more information.
Action node Object node Control nodes
Figure
Nodi12.50 - Activityspecificano
azione: node notation unità atomiche, non interrompibili
e istantanee di comportamento.
Examples
Nodi di inizio e di fine: sono nodi speciali che indicano
This figure illustrates the following kinds of activity node: action nodes (e.g., Receive Orde
l’inizioande control
(Invoice), la fine del(the
nodes flusso.
initial node before Receive Order, the decision node after
node and Join
Nodi node around
oggetto: sono Shipoggetti
Order, merge node before Close importanti
particolarmente Order, and activity
usatifinal a
come input e output di azioni.
Nodi controllo: descrivono il flusso dell’attività.
[order
rejected]
Lab. di Ingegneria del Software () I diagrammi di attività e stato A.A. 2010-2011 5 / 35Transizioni 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.
Lab. di Ingegneria del Software () I diagrammi di attività e stato A.A. 2010-2011 6 / 35«localPostcondition», respectively.
Precondizioni e postcondizioni
«localPrecondition»
constraint
name
«localPostcondition»
constraint
Figureespresse
Si tratta di condizioni, 12.29 - Local pre- andmodo,
in qualunque postconditions
che devono
essere soddisfatte per far iniziare o terminare l’azione
(permettere a unExamples
token di entrare o uscire).
Lab. di Ingegneria del Software () I diagrammi di attività e stato A.A. 2010-2011 7 / 35Nodi 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).
Lab. di Ingegneria del Software () I diagrammi di attività e stato A.A. 2010-2011 8 / 35Nodi decisione
[x0]
Action3
I nodi decisione: specificano percorsi alternativi, hanno un
solo input e vari output sotto una condizione mutualmente
esculsiva.
I nodi fusione: hanno vari input e un solo output, sul quale
vengono indirizzati tutti i token in ingresso.
Lab. di Ingegneria del Software () I diagrammi di attività e stato A.A. 2010-2011 9 / 35Nodi 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.
Lab. di Ingegneria del Software () I diagrammi di attività e stato A.A. 2010-2011 10 / 35Nodi 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.
Lab. di Ingegneria del Software () I diagrammi di attività e stato A.A. 2010-2011 11 / 35Esercizio n.1 Descrivere con un diagramma delle attività il comportamento di uno studente che vuole superare l’esame di laboratorio di ingegneria del software. Individuare le attività, gli oggetti, i nodi di decisione, e le biforcazioni. Lab. di Ingegneria del Software () I diagrammi di attività e stato A.A. 2010-2011 12 / 35
Nodi oggetto
Crea progetto Progetto
Sostieni scritto
Studia
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.
Per esempio, gli archi che entrano ed escono dai nodi
decisione e fusione devono essere o tutti object o tutti
control.
Lab. di Ingegneria del Software () I diagrammi di attività e stato A.A. 2010-2011 13 / 35Stato degli oggetti
Progetto
Crea progetto [valutato]
Progetto
Consegna progetto
[finito]
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.
Lab. di Ingegneria del Software () I diagrammi di attività e stato A.A. 2010-2011 14 / 35Pin
progetto
Crea 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.
Lab. di Ingegneria del Software () I diagrammi di attività e stato A.A. 2010-2011 15 / 35Segnali ed eventi (1)
Manda segnale Accetta evento
Accetta evento temporale
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.
Lab. di Ingegneria del Software () I diagrammi di attività e stato A.A. 2010-2011 16 / 35Segnali ed eventi (2)
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Inizio corso Data scritto
Ricevi specifiche Ricevi valutazione
Crea progetto Notifica consegna
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.
Lab. di Ingegneria del Software () I diagrammi di attività e stato A.A. 2010-2011 17 / 35Attività: esempio
Issue 8208 - add explanatory paragraph
Figure 12.37shows another example activity for a process to resolve a trouble ticket.
Trouble Ticket
[problem statement rectified]
[cannot
reproduce
[recorded] problem]
Record Reproduce Correct
Problem Problem Problem
[not recorded]
[known
[can problem
reproduce [duplication and solution]
problem] of another
problem]
Communicate
ID Problem Verify Results
and Resolution
Resolution [else]
Audit and
Record
[problem not solved]
Figure 12.37 - Workflow example
Un’attività è costituita da un flusso di azioni che ne sono i
Below is an example of using class notation to show the class features of an activity. Associations and state machines can
mattoni.
also beSi può rappresentare graficamente con un rettangolo
shown.
arrotondato, come le azioni stesse (in effetti, un’azione può
«activity»
invocare un’altraFill Order attività).
costSoFar : USD
timeToComplete : Integer
Lab. di Ingegneria del Software () I diagrammi di attività e stato A.A. 2010-2011 18 / 35Attività: parametri e valori di ritorno
Rejected
Computers
Produce Assemble Test
Production
Printed-Circuit Computers Computers
Materials
Boards
Accepted
Printed- Computers
Assembled
Circuit
Computers
Boards
Figure 12.55 - Example of activity parameters.nodes
Parametri e valori
In the example below, di materials
production ritorno, se esistono,
are streaming in to feed thesi rappresentano
ongoing come At
printed circuit board fabrication.
end of the activity, computers are quality checked. Computers that do not pass the test are exceptions. See Parameter
nodi oggetto
semantics of streamingsul
and bordo dell’attività.
exception parameters.
{stream} Rejected
Lab. di Ingegneria del Software () I diagrammi di attività e stato A.A.Computers
2010-2011 19 / 35Partizioni (swimlanes)
Studente Docente
Progetto
Crea progetto Progetto
[finito] Valuta progetto
Progetto
Supera scritto Progetto
[valutato]
Suddividono il flusso dell’attività, ma non ne modificano il
significato.
La suddivisione può essere orizzontale, verticale o
multidimensionale.
Lab. di Ingegneria del Software () I diagrammi di attività e stato A.A. 2010-2011 20 / 35an 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
Partizioni (2) not specified by the containing partition, because it has an overriding partition.
«attribute» performingLocation:Location
Seattle Reno
Order Processor
«class» Receive Fill Ship Close
Order Order Order Order
[order
accepted]
Accounting Clerk
«external»
Send Accept
«class»
(Customer)
Invoice Make Payment Payment
Invoice
Figure 12.61 - Activity partition using multidimensional swimlane example
Le partizioni sono generalmente suddivise secondo uno 359
UML Superstructure Specification, v2.1 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
Lab. di Ingegneria del Software () I diagrammi di attività e stato A.A. 2010-2011 21 / 35Esercizio n.2 Descrivere con un diagramma delle attività il processo di sviluppo del software a cascata e iterativo, nelle sue fasi principali. Individuare le attività, gli oggetti, i nodi di decisione, e le biforcazioni. Lab. di Ingegneria del Software () I diagrammi di attività e stato A.A. 2010-2011 22 / 35
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.
Lab. di Ingegneria del Software () I diagrammi di attività e stato A.A. 2010-2011 23 / 35The first figure below illustrates that when an order cancellation request is made—only while receiving
shipping) orders—the Cancel Order behavior is invoked.
Regioni interrompibili (2)
Cancel
Order Order
cancel
request
[order
rejected]
Receive Fill Ship Close
Order Order Order Order
[order
accepted]
Send Make Accept
Invoice Payment Payment
Invoice
Figure 12.100 - InterruptibleActivityRegion example
L’ordine
Rationale
è cancellato solo se un token si trova all’interno della
regione al momento della ricezione del segnale.
Interruptible regions are introduced to support more flexible non-local termination of flow.
Lab. di Ingegneria del Software () I diagrammi di attività e stato A.A. 2010-2011 24 / 35Macchine a stati
Qualunque classificatore può essere associato a una
macchina a stati che descrive il funzionamento delle sue
istanze; si tratta del contesto della macchina a stati.
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.
Un evento è la specifica di un’occorrenza che ha una
collocazione nel tempo e nello spazio.
Una transizione è il passaggio da uno stato a un altro in
risposta ad un evento.
Lab. di Ingegneria del Software () I diagrammi di attività e stato A.A. 2010-2011 25 / 35Notazione
Uno stato si rappresenta con un rettangolo arrotondato, ma
al contrario di un’azione dei diagrammi di attività è
solitamente rappresentato con aggettivi e nomi piuttosto
che verbi.
Le transizioni da uno stato ad un altro avvengono nel
momento in cui si verifica un evento.
Lo stato iniziale e quello finale si rappresentano come nei
diagrammi di attività.
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.
Lab. di Ingegneria del Software () I diagrammi di attività e stato A.A. 2010-2011 26 / 35Transizioni
Le transizioni in una macchina a stati di comportamento
hanno la seguente sintassi:
event1, event2, ... [guard] / behavior,
ma nessuna delle tre parti è obbligatoria. Significa che la
transizione avviene come risposta a uno degli eventi
(quando la guardia è vera), e al momento della transizione il
contesto esegue un comportamento.
Lab. di Ingegneria del Software () I diagrammi di attività e stato A.A. 2010-2011 27 / 35Esempio:
Examples m.s. di comportamento
Dialing
Start digit(n) Partial Dial [number.isValid()]
entry/ start dial tone entry/number.append(n)
exit/ stop dial tone
digit(n)
Figure 15.33 - Composite state with two states
In una m.s. di comportamento, gli stati possono contenere
azioni intraprese all’entrata (entry), all’interno (do) e
HiddenComposite
all’uscita (exit) dello stato.
entry / start dial tone
’Dialing’
exit è uno stato composito che contiene altri stati.
/ stop dial tone
Lab. di Ingegneria
Figure del Software State
15.34 - Composite () I diagrammi
with hidden di attività indicator
decomposition e stato icon A.A. 2010-2011 28 / 35Esercizio n.3 Descrivere con un diagramma di stato della classe libro di una biblioteca. Individuare gli stati, le transizioni e gli eventi. Lab. di Ingegneria del Software () I diagrammi di attività e stato A.A. 2010-2011 29 / 35
Esercizio n.4 Descrivere con un diagramma di stato della classe libretto. Individuare gli stati, le transizioni e gli eventi. Lab. di Ingegneria del Software () I diagrammi di attività e stato A.A. 2010-2011 30 / 35
Stati compositi
CompositeState HiddenComposite
entry / start dial tone
State1 State2
exit / stop dial tone
Figure 15.34 - Composite State with hid
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.
Transizioni in uscita dal bordo dello stato composito e legate
ad un evento sono ereditate da tutti gli stati all’interno.
Lab. di Ingegneria del Software () I diagrammi di attività e stato A.A. 2010-2011 31 / 35Transizioni 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.
Lab. di Ingegneria del Software () I diagrammi di attività e stato A.A. 2010-2011 32 / 35Figure 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
Stati compositi ed entry/exit points (1)
called aborted.
activeEntry Active
Time-out
do/ play message
dial digit(n)
after (15 sec.) [incomplete]
after (15 sec.)
DialTone dial digit(n)
Dialing
do/ play dial tone
lift dial digit(n)[invalid]
receiver dial digit(n)[valid]
/get dial tone /connect
Invalid
do/ play message Connecting
Idle
busy
Pinned connected
Busy
callee do/ play busy
callee hangs up tone
caller answers
hangs up
/disconnect Ringing
Talking
callee answers do/ play ringing
/enable speech tone
abort terminate
aborted
Notare entry ed exit points (cerchi e cerchi con croce). Possono
Figure 15.41 - State machine diagram representing a state machine
essere posti sulla cornice del diagramma, se visibile.
Lab. di Ingegneria del Software () I diagrammi di attività e stato A.A. 2010-2011 33 / 35Issue 8415 - replace ‘sub state machine’ with ‘submachine state’
Entry/exit points (2) 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.
HandleFailure:
FailureSubmachine
error1/
sub1
error3/
subEnd
/fixed1
Figure 15.36 - Submachine State
L’evento error3 fa partire l’esecuzione dallo stato iniziale
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.
della submachine o stato composito.
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
L’evento error1 fa partire l’esecuzione dall’entry point sub1.
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.
Se l’esecuzione termina nell’exit point subEnd si esegue la
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.
transizione di completamento che genera il comportamento
fixed1.
Se l’esecuzione termina nello stato finale si segue la
transizione di completamento sulla destra.
Lab. di Ingegneria del Software () I diagrammi di attività e stato A.A. 2010-2011 34 / 35Conclusioni
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.
Lab. di Ingegneria del Software () I diagrammi di attività e stato A.A. 2010-2011 35 / 35Puoi anche leggere
