静的モデル(2) 【クラウドアプリケーションのためのオブジェクト指向分析設計講座 第5回】
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MaruLaboの浅海ゼミでの口座のスライドです。 https://www.marulabo.net/docs/asami05/ オブジェクト指向分析設計の静的モデルについて、コンポーネント、制約を中心に取り上げます。
![第1部 基本編の構成
• 概論 [第1回]
• 開発プロセス [第2回]
• 基本モデル [第3回]
• 静的モデル(1) [第4回]
• 静的モデル(2) [第5回]
• 動的モデル [第6回]
• 協調モデル [第7回]
• 関数モデル [第8回]
• 物理モデル [第9回]
• 作業分野 [第10回]
• ビジネス・モデリング [第11回]
• 要求 [第12回]
• 分析 [第13回]
• 設計 [第14回]
• 作業分野
• 実装 [第15回]
• テスト [第16回]
• アプリケーション・アーキテクチャ [第17回]
• ドメイン・モデル [第18回]
• アプリケーション・モデル [第19回]
• プレゼンテーション・モデル [第20回]
• ケーススタディ[第21回]
• 要求モデル [第22回]
• 分析モデル [第23回]
• 設計モデル [第24回]
• 実装 [第25回]
• テスト [第26回]](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
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- 2. 第1部 基本編の構成 • 概論 [第1回] • 開発プロセス [第2回] • 基本モデル [第3回] • 静的モデル(1) [第4回] • 静的モデル(2) [第5回] • 動的モデル [第6回] • 協調モデル [第7回] • 関数モデル [第8回] • 物理モデル [第9回] • 作業分野 [第10回] • ビジネス・モデリング [第11回] • 要求 [第12回] • 分析 [第13回] • 設計 [第14回] • 作業分野 • 実装 [第15回] • テスト [第16回] • アプリケーション・アーキテクチャ [第17回] • ドメイン・モデル [第18回] • アプリケーション・モデル [第19回] • プレゼンテーション・モデル [第20回] • ケーススタディ[第21回] • 要求モデル [第22回] • 分析モデル [第23回] • 設計モデル [第24回] • 実装 [第25回] • テスト [第26回]
- 3. SimpleModeling2021 • オブジェクト指向分析設計での共通範囲 • UML/UP • 本講座で使⽤するUMLプロファイル • プロファイル：SimpleModeling2021 (SM2021) • オブジェクト指向分析設計の基本からの拡張部を明確化 • アジャイル開発 • Communication • Embrace Change • Travel Light • Scaling • クラウド・アプリケーション • モデル駆動開発 SM2021 Travel Light Embrace Change Cloud Model-Driven Scaling
- 4. 内容 • 静的モデルの概要 • モデル要素 • 分類⼦ • 関係 • データ型 • コンポーネント • 制約 • ダイアグラム
- 5. 基本モデル • 本講座で使⽤する基本モデル • UMLの論理モデル(構造、動的)+αを以下の4種類に分類 • 静的モデル (Static Model) • 動的モデル (Dynamic Model) • 協調モデル (Collaboration Model) • 関数モデル (Functional Model) • 物理モデル • 実装ビュー • 配備ビュー • プロセス・ビュー SM2021
- 6. 静的モデル (Static Model) • アプリケーションの静的構造をモデル化 • ドメイン・モデル • クラス図 • アプリケーション・モデル • コンポーネント図 • 補助的に使⽤ • オブジェクト図 • 合成構造図
- 7. UML基本定義
- 10. 第9回 物理モデル
- 14. UP (Unified Process) • 『The Unified Software Development Process』 • 1990年代に乱⽴したオブジェクト指向開発プロセスを統⼀ • UMLが前提とするリファレン・スモデル • CBD (Component-Based Development) • アーキテクチャ • ユースケース駆動 (use-case driven) • 反復漸進 (iterative/incremental) • アーキテクチャ中⼼ (architecture centric) • ⼯程管理⽅式 • 計画駆動 • ⽂書中⼼ 第2回 開発プロセス
- 16. コンポーネント/内部構造/構成
- 18. コンポーネント (Component) • 再利⽤可能な部品 • 明確な外部インタフェースを定め実装を隠蔽 • 新規開発を抑えることで開発期間短縮、品質向上を図る • 再利⽤性の⾼い部品化は⾃然にできることではないので、コストを掛けて積極的に狙い に⾏く • 論理モデルと物理モデルの両⽅の性質を兼ね備える • 配備の単位 • 物理的な側⾯ ⇒ モジュール • オブジェクト指向分析設計による開発の様々な側⾯を集約してパッケージ化 • モデリングとプログラミングの結節点 • モデリングはコンポーネントまで。コンポーネントの実現はプログラミングで。 • 再利⽤可能な部品にするための仕掛けが必要 • コンポーネント・フレームワーク • 実⾏コンテキスト Travel Light Travel Light
- 19. オブジェクト指向分析設計の様々の側⾯ をコンポーネントに集約 • 機能の単位 • 機能を凝集(coherent)して実現 • 開発の単位 • コンポーネント単位で開発の管理を ⾏う • 開発⼯程、担当者など • モデリングの単位 • コンポーネントの実現はプログラミ ングで • 運⽤の単位 • 配備の単位 • バージョン管理 • 仕様書・マニュアルの単位 • 外部仕様、マニュアルの作成 • テストの単位 • テスト仕様の作成単位 • テストの進捗管理の単位 • 障害調査の単位 • 障害発⽣箇所の特定 • 障害調査マニュアルの作成 • 販売・課⾦の単位 • 再利⽤可能な商品 Scaling
- 20. コンポーネント設計のポイント • 凝集(highly coherent)と疎結合(loosely coupled) • コンポーネントに機能を集約 • コンポーネント間の依存関係はできるだけ避ける • 共通情報などは実⾏コンテキストに集約 • 提供インタフェース(Provided Interface) • 外部に提供するインタフェースを定義 • 要求インタフェース(Provided Interface) • 使⽤する外部コンポーネントのインタフェースを定義 • イベント • サービス・バスを使ったイベント駆動 • 拡張点 (Extension point) • コンポーネントの機能拡張を外部プログラムで⾏うメカニズム • 要求インタフェースなどを使⽤ • 変化点 (Variation point) • コンポーネントを異なった要件で使⽤できるようにするためメカニズム • プロパティ・ファイルなどで実現 第14回 設計モデル Cloud 第9回 動的モデル
- 21. コンポーネント・フレームワーク (Component Framework) • コンポーネントの実⾏基盤 • メカニズム • DI (Dependency Injection) • 拡張点 • 変化点 • 実⾏コンテキスト • 配備 • ライブラリ管理 • モニタリング • 機能 • ログ • セキュリティ • 認証、認可、監査 • 機能(続き) • イベント駆動 • イベント • サービス・バス • 状態機械 • ジョブ管理 • ⾮同期実⾏ • バッチ実⾏ • 国際化 • RPC • データストア⼊出⼒ • キャッシュ • ⾮同期書き込み • データ整列化 • エラー体系 第14回 設計モデル Cloud
- 22. 実⾏コンテキスト (Execution Context) • コンポーネントの実⾏⽂脈を切り替えるメカニズム • コンポーネントのユニットテストにも必要 • スコープ • セッション・コンテキスト • アプリケーション・コンテキスト • システム・コンテキスト • 機能 • 認証済みプリンシパル • トランザクション • UnitOfWork • 時間 • ⽇時、タイムゾーン • 国際化 • ロケール、メッセージ、通貨 第14回 設計モデル
- 23. モジュール (Module) • UMLのコンポーネントは元々、論理モデルの粒度＝物理モデル の粒度という設定 • 実際の運⽤では論理モデルの粒度≠物理モデル粒度 • ⼀つのJARファイルに⼀つのコンポーネントしか実現できないのは⾮ 現実的 • コンポーネントは物理モデルを意識しつつも、論理モデルのモ デルとして使⽤したい • モジュールを導⼊ • コンポーネントを束ねた物理モデルを表現するモデル • 1つのモジュールで複数のコンポーネントを束ねる • Javaで実現する場合は、JAR、WARなどに相当 SM2021 第9回 物理モデル
- 24. サービス (Service) • コンポーネントの⼀種 • 副作⽤を起こすというより値 を返す、状態を持たない (stateless)、関数的な (functional)コンポーネント • 実⽤的にはサービスそのものは 状態を持たないが、サービスか ら呼び出されるコンポーネント での副作⽤は発⽣する、という 解釈でよさそう
- 25. サブシステム (Subsystem) • コンポーネントの⼀種 • システムを分割した⼤きな単 位 • システム規模が⼤きい場合に サブシステムに分割して開 発・管理 • 『コンポーネントに集約』で 説明したコンポーネントの各 種性質を⼤きな単位で管理す る
- 26. システム (System) • サブシステムの⼀種 • コンポーネントの⼀種 • UMLでは⼀番外側のサブシス テムをシステムと考える、と いう定義
- 27. 制約 (Constraint)
- 28. 制約 (Constraint) • テキストで表された⾃然⾔語または特定のフォーマル⾔語による意味的な 条件または制限 • OCL (Object Constraint Language) • オブジェクト制約記述⾔語 • ⼀種の関数型⾔語 • 契約による設計 (Design by Contract) • 不変条件 (invariant) : オブジェクトで常に真となる条件 • 事前条件 (pre-condition) : オペレーションの実⾏の前提となる条件 • 事後条件 (post-condition) : オペレーションの実⾏完了の前提となる条件 • 制約を重視する理由 • 散逸しがちな要件を確実に記録して実装につなげる • 要件と実装の距離が短い分野なので効果抜群 • できるだけ上流のモデルで実装に直結する精度の仕様を確⽴しておきたい
- 29. 制約の使⽤例
- 30. 制約の使い所 • データ型/値域 • データ型の不変表明として定義 • 画⾯⼊⼒、データ移⼊のパラメタ/データ検証 • 画⾯⼊⼒の⼊⼒補助 • クラス/不変表明 • バグの検出に有効 • オペレーション/事前条件 • 画⾯⼊⼒、データ移⼊のパラメタ/データ検証 • 画⾯⼊⼒の⼊⼒補助 • オペレーション/事後条件 • バグの検出に有効 • データ破壊を未然に防ぐ効果
- 32. 制約の運⽤ • 問題点 • OCLをプログラミング⾔語内で直接使⽤することが困難 • モデル上で作成したOCLをプログラムに翻訳しなければならない • 検討項⽬ • プログラミング⾔語での実現⽅法 • データ型の値域、不変表明、事前条件、事後条件 • モデルとプログラミング⾔語の連携⽅式 • OCL問題の解決策 • 制約の実⾏(検査)タイミング • コンパイル時 • プログラム実⾏時 • 開発中 • 常時
- 33. 本講座の制約の運⽤ • 制約の記述にScalaを⽤いる • 本講座の想定する開発⾔語 • 制約の記述に関数型⾔語が向いている • モデルで定義した式をそのままプログラムで使える • Scala制約で問題になりそうなポイント • 関連ナビゲーション • allInstances() • @pre • oclIsNew() • implies演算⼦ SM2021 第15回 実装 第14回 設計モデル
- 34. Embrace Change & Travel Light Travel Light 第2回 開発プロセス Model-Driven
- 35. ダイアグラム
- 37. クラス図 • オブジェクトによる静的構造を 記述 • 主要⽤途 • ドメイン・モデル • エンティティ・モデルを記述 • 活⽤のポイント • アプリケーションの構造を記述す るのには使⽤しないのが効率的 • 直接オブジェクト指向⾔語でプロ グラミングして⼗分 • 粒度の⼤きい構造はコンポーネン ト図で Travel Light
- 38. オブジェクト図 • クラス図を実体化した図 • オブジェクト(クラスのインス タンス)とリンク(関連のイン スタンス)から構成される • 実例を記述することができる • 主要⽤途 • 実例を記述したい時 • 活⽤のポイント • 特に重要なモデルの説明など、 必要に応じて使⽤する Travel Light
- 39. コンポーネント図 • コンポーネントとコンポーネ ント間の関係を記述 • 主要⽤途 • アプリケーション・モデル • アプリケーションの全体構造 • コンポーネントの仕様 • 活⽤のポイント • コンポーネント図の実現はプロ グラミングで⾏うのが効率的 Travel Light
- 40. 合成構造図(Composite Structure Diagram) • クラス、コンポーネント、協 調の内部構造を記述 • 主要⽤途 • 内部構造を記述したい時 • 活⽤のポイント • 特に重要なモデルの説明など、 必要に応じて使⽤する Travel Light
- 41. まとめ • オブジェクト指向分析設計はコンポーネントが鍵 • 制約を活⽤したい • ドメイン・モデル • クラス図 • アプリケーション・モデル • コンポーネント図 • 必要に応じて活⽤ • オブジェクト図、合成構造図
- 42. 参考⽂献 • The Unified Modeling Language Reference Manual, 2nd (Rumbaugh他, 2004) • The Unified Modeling Language User Guide, 2nd (Booch他, 2004) • The Unified Software Development Process (Jacobson他, 1999) 【UMLによる統⼀ソ フトウェア開発プロセスーオブジェクト指向開発⽅法論】 • UML 2 and the Unified Process: Practical Object-Oriented Analysis and Design (Arlow 他, 2005) • OMG Unified Modeling Language Version 2.5 (OMG, 2015) • Object Constraint Language 2.4 (OMG, 2014) • Software Reuse: Architecture, Process and Organization for Business Success (Jacobson他, 1997) • Component Software 2nd. Beyond Object-Oriented Programming (Szyperski他, 2002) • Patterns of Enterprise Application Architecture (Fowler他, 2002) • Domain-Driven Design: Tracking Complexity in the Heart of Software (Evans, 2003)