Dinamikus modell: állapotdiagram, szekvencia diagram

Programozási technológia I. Szendrei Rudolf

Programozási technológia I. Dinamikus modell: állapotdiagram, szekvencia diagram Dinamikus modell Állapotdiagram Alapfogalmak Állapot informális definíciója Állapot leírása Esemény informális definíciója Esemény leírása Állapotdiagram definíciója Esemény, akció, az esemény fázisai Állapotok általánosítása Állapotok aggregációja Állapot általános fogalma

Szekvenciadiagram Osztályszerep, osztályszerep életvonala Osztályszerep aktivációs életvonala Objektum aktivációja Üzenettípusok

Szendrei Rudolf Informatikai Kar Eötvös Loránd Tudományegyetem

Példák

1

Programozási technológia I.

Tartalom

Szendrei Rudolf

1 Dinamikus modell 2 Állapotdiagram

Dinamikus modell Állapotdiagram Alapfogalmak Állapot informális definíciója Állapot leírása Esemény informális definíciója Esemény leírása Állapotdiagram definíciója Esemény, akció, az esemény fázisai Állapotok általánosítása Állapotok aggregációja

Alapfogalmak Állapot informális definíciója Állapot leírása Esemény informális definíciója Esemény leírása Állapotdiagram definíciója Esemény, akció, az esemény fázisai Állapotok általánosítása Állapotok aggregációja Állapot általános fogalma

Állapot általános fogalma

3 Szekvenciadiagram

Szekvenciadiagram Osztályszerep, osztályszerep életvonala

Osztályszerep, osztályszerep életvonala Osztályszerep aktivációs életvonala Objektum aktivációja Üzenettípusok Példák

Osztályszerep aktivációs életvonala Objektum aktivációja Üzenettípusok Példák

2


Dinamikus modell

Szendrei Rudolf

Bevezeto˝ Dinamikus modell

Dinamikus modell

Állapotdiagram Alapfogalmak Állapot informális definíciója Állapot leírása Esemény informális definíciója Esemény leírása Állapotdiagram definíciója

Interakciós

Állapot

Tevékenység

Esemény, akció, az esemény fázisai Állapotok általánosítása Állapotok aggregációja Állapot általános fogalma

Szekvencia

Szekvenciadiagram Osztályszerep, osztályszerep életvonala Osztályszerep aktivációs életvonala Objektum aktivációja Üzenettípusok Példák

3

Együttmuködési ˝


Állapotdiagram

Szendrei Rudolf

Alapfogalmak • Állapot:

Az objektum állapotát az attribútumok konkrét értékeinek n-esével jellemezzük. (Például pont esetén annak koordinátái)

Dinamikus modell Állapotdiagram Alapfogalmak Állapot informális definíciója

• Esemény:

Eseménynek nevezzük azt a tevékenységet, történést, amely valamely objektum állapotát megváltoztatja.

Állapot leírása Esemény informális definíciója Esemény leírása Állapotdiagram definíciója

(Egy pont esetén például annak eltolása)

Esemény, akció, az esemény fázisai Állapotok általánosítása Állapotok aggregációja

Állapot



t

Osztályszerep aktivációs életvonala

˝ o˝ események megeloz (pre-events)

Objektum aktivációja Üzenettípusok Példák

4

rákövetkezo˝ események (post-events)


Állapotdiagram

Szendrei Rudolf

Állapot informális definíciója

Az állapot a következo˝ tulajdonságokkal rendelkezik: 1

˝ Az állapotnak van azonosítója, így megkülönböztethetok egymástól, például van nevük (pl.: veremnél: „normál”, „tele”, ...). Az azonosító lehet egy vagy több attribútumának értéke is, illetve ezen értékeket meghatározó állítás, állapotinvariáns.

2

Az állapot általában esemény, eseménysorozat hatására jön létre. Speciális állapot a kezdo˝ állapot.

3

Az állapot addig marad fenn, amíg az objektumok attribútumainak értékei kielégítik az állapothoz rendelt invariánst (vagyis a belso˝ átmenetek nem változtatják meg az objektum állapotát).

Dinamikus modell Állapotdiagram Alapfogalmak Állapot informális definíciója Állapot leírása Esemény informális definíciója Esemény leírása Állapotdiagram definíciója Esemény, akció, az esemény fázisai Állapotok általánosítása Állapotok aggregációja Állapot általános fogalma

Szekvenciadiagram Osztályszerep, osztályszerep életvonala Osztályszerep aktivációs életvonala

belso˝ átmenet


Állapot 5


Állapotdiagram

Szendrei Rudolf

Állapot informális definíciója – (folyt.) 4

Az állapotokat gyakran a belso˝ tevékenység, muvelet ˝ nevével azonosítjuk.

Dinamikus modell

A

Állapotdiagram Alapfogalmak

do / <muvelet ˝ neve>

Állapot informális definíciója Állapot leírása Esemény informális definíciója Esemény leírása Állapotdiagram definíciója

5

Esemény, akció, az esemény fázisai

Az állapot megszunése ˝ esemény hatására következik be, ilyenkor egy másik állapotba kerül az objektum.

Állapotok általánosítása Állapotok aggregációja Állapot általános fogalma

A

Szekvenciadiagram

Állapotátmenet

B

Osztályszerep, osztályszerep életvonala Osztályszerep aktivációs életvonala

6


6

Az objektum megszunése ˝ szintén állapotátmenet hatására következik be. Ekkor egy rendszeren kívüli befejezo˝ állapotba kerül.


Állapotdiagram

Szendrei Rudolf

Állapot leírása • state: ;


• comment: ;

Állapot leírása Esemény informális definíciója

• pre-events:
Esemény leírása Állapotdiagram definíciója

azonosítói>;


• invariant: ;


• post-events:
Szekvenciadiagram

események>

Osztályszerep, osztályszerep életvonala Osztályszerep aktivációs életvonala Objektum aktivációja Üzenettípusok Példák

7


Állapotdiagram

Szendrei Rudolf

Állapot leírása – példa (ébreszto˝ óra „csengetés” állapota) • state:

ébreszto˝ csengetés; • comment:


˝ ˝ amikor az elozetesen beállított idopont bekövetkezik, a csengo˝ megszólal, és 10 mp-ig csörög;


• pre-events:

Esemény leírása Állapotdiagram definíciója Esemény, akció, az esemény fázisai Állapotok általánosítása Állapotok aggregációja

˝ ido˝ beállítás (ébresztési ido); minden más esemény, ami nem „ido˝ beállítás törlés”; ˝ aktuális ido˝ = ébresztési ido;


• invariant:


ido˝ beállítás bekapcsolva és ébresztési ido˝ ≤ aktuális ido˝ ≤ ébresztési ido˝ + 10mp;

Osztályszerep aktivációs életvonala Objektum aktivációja Üzenettípusok

• post-events:

Példák

aktuális ido˝ = ébresztési ido˝ + 10 mp → visszaállítás ˝ (ébresztési ido). 8


Állapotdiagram

Szendrei Rudolf

Esemény informális definíciója

Az eseményeket a következo˝ tulajdonságok jellemzik: Dinamikus modell Állapotdiagram

1

lehet paraméter nélküli (például az „enter” gomb megnyomása);

2

lehet paraméteres (például vermek esetén a push(s,e));

3

az események között sorrendiség állhat fenn, azaz beszélhetünk

Alapfogalmak Állapot informális definíciója Állapot leírása Esemény informális definíciója Esemény leírása Állapotdiagram definíciója Esemény, akció, az esemény fázisai Állapotok általánosítása

• megeloz ˝ o˝ eseményrol, ˝ illetve • rákövetkezo˝ eseményrol; ˝

Állapotok aggregációja Állapot általános fogalma


4


9

˝ az eseménynek elofeltétele is lehet.


Állapotdiagram

Szendrei Rudolf

Esemény leírása Dinamikus modell

• event: <esemény neve, azonosítója>;

Állapotdiagram Alapfogalmak Állapot informális definíciója Állapot leírása Esemény informális definíciója

• comment: ; • parameters: ;

Esemény leírása Állapotdiagram definíciója Esemény, akció, az esemény fázisai

• precondition:
Állapotok általánosítása

˝ o˝ állítás>; megeloz


• preevents: .


10


Állapotdiagram

Szendrei Rudolf

Az állapotdiagram definíciója

Az állapotdiagram egy egyszeresen összefüggo˝ irányított gráf, amelynek csomópontjaihoz az állapotokat, éleihez pedig az eseményeket rendeljük. Dinamikus modell Állapotdiagram

Jelölések

Alapfogalmak Állapot informális definíciója Állapot leírása Esemény informális definíciója Esemény leírása Állapotdiagram definíciója

• Állapot


Szekvenciadiagram Osztályszerep, osztályszerep életvonala Osztályszerep aktivációs életvonala Objektum aktivációja

• Állapotátmenetet

okozó esemény • Kezdo˝ állapot

Üzenettípusok Példák

• Befejezo˝ állapot 11

Állapot neve


Állapotdiagram

Szendrei Rudolf

Esemény és akció • Sokszor az esemény végrehajtása idobe ˝ telik, ezért

célszeru˝ megkülönböztetni az akciótól. • Ekkor az akció az, ami egy idopillanathoz ˝ ˝ kötodik.

Dinamikus modell Állapotdiagram Alapfogalmak Állapot informális definíciója Állapot leírása

A

esemény/akció

B

Esemény informális definíciója Esemény leírása Állapotdiagram definíciója Esemény, akció, az esemény fázisai

Az események fázisai



• entry – a belépés akciója, amely elindítja az állapotot

létrehozó eseményt / eseménysorozatot • event – az állapothoz kötod ˝ o˝ belso˝ események sorozata, ˝ o˝ belso˝ állapotokat jelenti amely az adott állapothoz kötod

Objektum aktivációja

• exit – az az exit akció, amely az esemény befejezését, az


állapotból való kilépést eredményezi. 12


Állapotdiagram

Szendrei Rudolf

Az események fázisai (folyt.) A entry / event / exit /

• Az esemény

fázisainak jelölése Dinamikus modell Állapotdiagram Alapfogalmak Állapot informális definíciója Állapot leírása Esemény informális definíciója Esemény leírása Állapotdiagram definíciója

• Az esemény

<esemény neve>

folyamatosságának szemléltetése

entry A

exit

Esemény, akció, az esemény fázisai Állapotok általánosítása

˝ Példa – repülojárat-nyilvántartás leegyszerusített ˝ modellje



do / repül felszáll.entry regisztráció.entry

Példák

13

felszáll.exit regisztráció.exit do / felszállásra vár


Állapotdiagram

Szendrei Rudolf

Az állapotdiagram bonyolultsága Dinamikus modell Állapotdiagram

• Az állapotdiagram egyszeru˝ esetekben is

Alapfogalmak Állapot informális definíciója Állapot leírása Esemény informális definíciója Esemény leírása Állapotdiagram definíciója Esemény, akció, az esemény fázisai Állapotok általánosítása Állapotok aggregációja Állapot általános fogalma


14

áttekinthetetlenné válhat (pl. adott 5 állapot, ahol ˝ van átmenet mindegyikbe) mindegyikbol • A bonyolultság csökkentésére két általános módszer létezik: • az állapotok általánosítása és • az állapotok aggregációja.


Állapotdiagram

Szendrei Rudolf

Állapotok általánosítása 1 Dinamikus modell

2

Állapotdiagram Alapfogalmak Állapot informális definíciója

• attribútumait (állapotjellemzoit); ˝ • eseményeit, akcióit.

Állapot leírása Esemény informális definíciója Esemény leírása Állapotdiagram definíciója

3

Az általánosított állapot állapotinvaránsa a részállapotok állapotinvariánsainak diszjunkciója (azaz az objektum az általánosított állapotban mindig valamelyik részállapotban van).

4

A részállapotokhoz az az állapotdiagram tartozik, amelyben szereplo˝ állapotátmenetek az általánosított állapotot nem változtatják meg.

5

A részállapotok lehetnek általánosított állapotok is.



Az általánosított állapot véges számú részállapot összessége A részállapotok örökölhetik az általánosított állapot tulajdonságait:


15


Állapotdiagram

Szendrei Rudolf

Állapotok általánosítása (folyt.) 6

Az állapotdiagramban kell lennie olyan részállapotnak, amely az általánosított állapot „entry” akcióját örökli.

7

Az állapotdiagramban kell lennie olyan részállapotnak, amely az általánosított állapot „exit” akcióját örökli. Az általánosított állapot megfelelo˝ objektuma az „entry” akció hatására létrejön, a megfelelo˝ objektum pedig az állapotdiagram „exit” akciójának hatására semmisül meg.

Dinamikus modell Állapotdiagram Alapfogalmak Állapot informális definíciója Állapot leírása Esemény informális definíciója

8

Esemény leírása Állapotdiagram definíciója Esemény, akció, az esemény fázisai Állapotok általánosítása Állapotok aggregációja Állapot általános fogalma


16

<állapotdiagram>


Állapotdiagram

Szendrei Rudolf

Állapotok aggregációja

Dinamikus modell

1

Az aggregációval létrejövo˝ állapot egymástól független részállapotok egy véges halmaza.

2

A részállapotok lehetnek általánosított állapotok is, amelyekhez tehát állapotdiagramok tartoznak.

3

Minden állapotdiagram kell lennie olyan részállapotnak, amelybe az aggregátum „entry” esemény hatására kerül, ˝ kilépéskor az „exit” esemény és olyannak, amelybol hatására szunik ˝ meg.

4

Az aggregációval létrejött állapot invaránsa a részállapotok invariánsainak konjunkciója, azaz az aggregációs állapot objektuma az aggregációt alkotó részállapotokban egyidejuleg ˝ létezik. Az állapotok aggregációja az állapoton belüli állapotdiagramok közötti párhuzamosság egy megjelenési formája.

Állapotdiagram Alapfogalmak Állapot informális definíciója Állapot leírása Esemény informális definíciója Esemény leírása Állapotdiagram definíciója Esemény, akció, az esemény fázisai Állapotok általánosítása Állapotok aggregációja Állapot általános fogalma


5


17


Állapotdiagram

Szendrei Rudolf

Állapotok aggregációja <Állapot neve>

Dinamikus modell Állapotdiagram Alapfogalmak Állapot informális definíciója Állapot leírása Esemény informális definíciója Esemény leírása Állapotdiagram definíciója Esemény, akció, az esemény fázisai

Példa – Gépkocsi


Szekvenciadiagram

Modellezzünk egy leegyszerusített ˝ gépkocsit, ami a következo˝ ˝ áll: fék, indító, sebességváltó. egységekbol

Osztályszerep, osztályszerep életvonala Osztályszerep aktivációs életvonala

gépkocsi


fék 18

indító

sebváltó


Állapotdiagram – Gépkocsi példa

Szendrei Rudolf

gépkocsi állapotok fék állapot

Dinamikus modell

indító állapot

fék állapot behúz

sebváltó állapot

be

ki kienged


indító állapot

Állapot leírása

sebváltó állapot


üres

Esemény leírása

üres

hátramenet

Állapotdiagram definíciója

gyújtás [sebváltó in üres]


˝ menet elore


leállítás


indítás

E


kulcs elengedés


19

menet

egyes

H

E kettes

H

hármas


Állapotdiagram

Szendrei Rudolf

Az állapot általános fogalma 1

Az állapotnak van azonosítója.

Dinamikus modell

2

Állapotdiagram

3

Esemény hatására következik be. Mindaddig fennmarad, amíg az objektumok attribútumai az állapot invariánsát kielégítik. ˝ Az állapot megszunéséhez ˝ eseménysorozat kötodik.

Alapfogalmak Állapot informális definíciója Állapot leírása

4

Esemény informális definíciója Esemény leírása Állapotdiagram definíciója

5

Az állapot lehet részállapotok általánosítása. Ilyenkor az állapothoz állapotdiagram is tartozik.

6

Az állapot lehet más állapotok aggregációja. Az állapot lehet pszeudoállapot:


7


• Kezdéskor a külso˝ állapot. • Befejezéskor a külso˝ állapot. • Hisztorizációs állapot, melyhez hisztorizációs indikátor

társul.

Példák

20


Szekvenciadiagram

Szendrei Rudolf

Dinamikus modell

A szekvenciadiagram alapfogalmai, komponensei

Állapotdiagram Alapfogalmak Állapot informális definíciója Állapot leírása Esemény informális definíciója

• Osztályszerep • Osztályszerep életvonala


• Aktivációs életvonal • Üzenet



21


Szekvenciadiagram

Szendrei Rudolf

Osztályszerep • Az osztály szerepét az osztályok közötti üzenetben

megtestesítheti az osztály egy vagy több objektuma, amelyek az üzenetküldés szempontjából konform módon járnak el.

Dinamikus modell Állapotdiagram Alapfogalmak Állapot informális definíciója Állapot leírása Esemény informális definíciója

• Az osztályszerep megnyilvánulhat az osztályok egy

˝ halmazának megtestesítojeként is (pl. generic form). • Jelölése:


<szerep neve> :


Osztályszerep életvonala


• Az életvonal az

Objektum aktivációja Üzenettípusok

˝ osztályszerep idoben való létezését jelenti.

Példák

22

<szerep neve> :


Szekvenciadiagram

Szendrei Rudolf

Az osztályszerep aktivációs életvonala • Az aktivációs életvonal az Dinamikus modell Állapotdiagram Alapfogalmak Állapot informális definíciója Állapot leírása Esemény informális definíciója

osztályszerepnek azt az állapotát jelöli, amelyben az osztályszerep ˝ muveletet megtestesítoi ˝ hajtanak végre, és más objektumok vezérlése alatt állnak.

objektum : osztály


Objektum létrehozása és megsemmisítése



23

• Egy objektum létrejöhet egy

másik objektum létrehozó üzenetének a hatására és megsemmisülhet, ha a másik objektum egy törlést jelento˝ üzenetet ad ki.

obj : C 1

1

<üzenet1 >

obj : C 2

<üzenet2 >

2


Szekvenciadiagram

Szendrei Rudolf

Az objektum aktivációja • Életvonala során az Dinamikus modell Állapotdiagram Alapfogalmak Állapot informális definíciója Állapot leírása Esemény informális definíciója Esemény leírása Állapotdiagram definíciója Esemény, akció, az esemény fázisai Állapotok általánosítása

objektum aktív módon viselkedhet, amíg valamilyen tevékenységet végez. ˝ Ezt eloidézheti, de meg is szüntetheti egy másik objektum.

obj : C 1

1

obj : C 2

2

<üzenet1> <üzenet2>



24

objektum : osztály

• Az objektum saját magát is

aktiválhatja (rekurzív aktiváció).


Szekvenciadiagram

Szendrei Rudolf

Az objektum aktivációja (folyt.) Dinamikus modell

A : aktor

Állapotdiagram

• Az aktiváció centrális, ha

Alapfogalmak Állapot informális definíciója Állapot leírása Esemény informális definíciója

: C1

minden objektumot egy aktor objektum aktivizál.

Esemény leírása Állapotdiagram definíciója Esemény, akció, az esemény fázisai Állapotok általánosítása Állapotok aggregációja Állapot általános fogalma


25

• Az aktor egy másik jelölése A : aktor

: C2


Szekvenciadiagram

Szendrei Rudolf

Üzenettípusok • Aszinkron üzenet

Egy aktív objektum üzenetet küld egy passzív objektumnak és folytatja a munkáját

Dinamikus modell Állapotdiagram

küldo˝

Alapfogalmak

fogadó

Állapot informális definíciója Állapot leírása

• Válasz üzenet

Esemény informális definíciója Esemény leírása Állapotdiagram definíciója Esemény, akció, az esemény fázisai

A küldo˝ válasz üzenetet kap egy korábbi aszinkron üzenetére.


küldo˝


fogadó



• Szinkronizációs üzenet

Az üzenet elküldésekor a küldo˝ blokkolt állapotba kerül, amíg a fogadó nem válaszol az üzenetre.


küldo˝

26

fogadó


Szekvenciadiagram

Szendrei Rudolf

Üzenettípusok (folyt.) • Létrehozó üzenet


A küldo˝ objektum létrehozza egy új objektumot.

Alapfogalmak Állapot informális definíciója Állapot leírása

küldo˝


fogadó


• Megsemmisíto˝ üzenet

A küldo˝ objektum megsemmisíti a fogadó objektumot.



27

fogadó küldo˝


Szekvenciadiagram

Szendrei Rudolf

Üzenettípusok (példák) • Adott egy nyomtató, amit többen is szeretnének használni • A nyomtatóhoz, mint eroforráshoz ˝ kölcsönös kizárással

lehet, amit szinkronizációs üzenettel oldjuk meg

Dinamikus modell

• A kölcsönös kizárás osztálydiagramja


kölcsönös kizárás rendszere


*


folyamat


˝ eroforrás használ


• A kölcsönös kizárás két folyamat esetén


író : folyamat

író : folyamat

1

2

szöveg

1

Üzenettípusok

szöveg

Példák

˝ nyomtató : eroforrás 28

2


Szekvenciadiagram

Szendrei Rudolf

Üzenettípusok (példák) • Szemléltessük az ATM készülék muködését ˝ • Most elegendo˝ csak az üzenetek idoben ˝ lejátszódó

sorrendjét szemléltetni


: ügyfél

: ATM

Alapfogalmak Állapot informális definíciója

: konzorcium

: bank

kártya be


jelszó?

Esemény leírása

jelszó

Állapotdiagram definíciója

˝ ellenorzés

Esemény, akció, az esemény fázisai Állapotok általánosítása

kérés típusa?


rendben

˝ ellenorzés rendben


típus


összeg?

Osztályszerep aktivációs életvonala

összeg

Objektum aktivációja

tranzakció

tranzakció


• (A feladat egyben példa a decentralizáltan vezérelt

rendszerre.) 29

Dinamikus modell: állapotdiagram, szekvencia diagram

Recommend Documents