زبان مدلسازی یکنواخت

زبان مدلسازی یکنواخت:

زبان مدلسازی یکنواخت یا Unified Modeling Language (UML)، یک زبان مدلسازی است که برای تحلیل وطراحی سیستمهای شی‌گرا بکار می‌رود. UML اولین بار توسط شرکت Rational ارائه شد و پس از آن از طرف بسیاری از شرکت‌های کامپیوتری و مجامع صنعتی و نرم‌افزاری دنیا مورد حمایت قرار گرفت؛ به طوریکه تنها پس از یک سال، توسط گروه Object Management Group، به عنوان زبان مدلسازی استاندارد پذیرفته شد. UML تواناییها و خصوصیات بارز فراوانی دارد که می‌تواند به طور گسترده‌ای در تولید نرم‌افزار استفاده گردد. در ادامة این مقاله ابتدا به تاریخچة UML و در ادامه به معرفی، ویژگیها و نمودارهای آن پرداخته می‌شود و در پایان، روند حرکت به سمت UML و اهمیت آن برای ایران، بررسی خواهد شد.

تاریخچة UML :

دیدگاه شی‌گرایی (Object Oriented) از اواسط دهه 1970 تا اواخر دهه 1980 در حال مطرح شدن بود. در این دوران تلاشهای زیادی برای ایجاد روشهای تحلیل و طراحی شی‌گرا صورت پذیرفت. در نتیجة این تلاشها بود که در طول 5 سال یعنی 1989 تا 1994، تعداد متدولوژیهای شی‌گرا از کمتر از 10 متدولوژی به بیش از 50 متدولوژی رسید. تکثر متدولوژیها و زبانهای شی‌گرایی و رقابت بین اینها به حدی بود که این دوران به عنوان "جنگ متدولوژیها" لقب گرفت. از جمله متدولوژیهای پرکاربرد آن زمان می‌توان از Booch، OOSE، OMT، Fusion، Coad-Yourdan، Shlayer-Mellor وغیره نام برد. فراوانی و اشباع متدولوژیها و روشهای شی‌گرایی و نیز نبودن یک زبان مدلسازی استاندارد، باعث مشکلات فراوانی شده بود. از یک طرف کاربران از متدولوژیهای موجود خسته شده بودند، زیرا مجبور بودند از میان روشهای مختلف شبیه به هم که تفاوت کمی در قدرت و قابلیت داشتند یکی را انتخاب کنند. بسیاری از این روشها، مفاهیم مشترک شی‌گرایی را در قالبهای مختلف بیان می‌کردند که این واگرایی و نبودن توافق میان این زبانها، کاربران تازه‌کار را از دنیای شی‌گرایی زده می‌کرد و آنها را از این حیطه دور می‌ساخت. عدم وجود یک زبان استاندارد، برای فروشندگان محصولات نرم‌افزاری نیز مشکلات زیادی ایجاد کرده بود.

اولین تلاشهای استانداردسازی از اکتبر 1994 آغاز شد، زمانی که آقای Rumbaurgh صاحب متدولوژی OMT به آقای Booch در شرکت Rational پیوست و این دو با ترکیب متدولوژیهای خود، اولین محصول ترکیبی خود به نام "روش یکنواخت" را ارائه دادند. در سال 1995 بود که با اضافه شدن آقای Jacobson به این دو، روش یکنواخت ارائه شده با روش OOSE نیز ترکیب شد واین خود سبب ارائة UML نسخة 0.9 در سال 1996 گردید. سپس این محصول به شرکتهای مختلفی در سراسر جهان به صورت رایگان ارائه شد و استقبال شدید شرکت‌ها از این محصول و تبلیغات گسترده شرکت Rational، سبب آن شد که گروه OMG، نسخة 1.0 UML را به عنوان زبان مدلسازی استاندارد خود بپذیرد. تلاشهای تکمیلی UML استاندارد ادامه پیدا کرد و نسخة 1.1 آن در سال 1997 و نسخه 1.3 آن در سال 1999 ارائه گردید.

UML چیست؟

UML یا زبان مدلسازی یکنواخت، زبانی است برای مشخص کردن (Specify)، مصورسازی (Visualize)، ساخت (Construction) و مستندسازی (Documenting) سیستمهای نرم‌افزاری و غیر نرم‌افزاری و نیز برای مدلسازی سیستمهای تجاری. اما چرا مدل و مدلسازی؟

ایجاد یک مدل برای سیستمهای نرم‌افزاری قبل از ساخت یا بازساخت آن، به اندازه داشتن نقشه برای ساختن یک ساختمان ضروری و حیاتی است. بسیاری از شاخه‌های مهندسی، توصیف چگونگی محصولاتی که باید ساخته شوند را ترسیم می‌کنند و همچنین دقت زیادی می‌کنند که محصولاتشان طبق این مدلها و توصیفها ساخته شوند. مدلهای خوب و دقیق در برقراری یک ارتباط کامل بین افراد پروژه، نقش زیادی می‌توانند داشته باشند. شاید علت مدل کردن سیستمهای پیچیده این باشد که تمامی آن را نمی‌توان یکباره مجسم کرد، بنابراین برای فهم کامل سیستم و یافتن و نمایش ارتباط بین قسمتهای مختلف آن، به مدلسازی می‌پردازیم. UML زبانی است برای مدلسازی یا ایجاد نقشه تولید نرم‌افزار.

به عبارت دیگر، یک زبان، با ارائه یک فرهنگ لغات ویک مجموعه قواعد، امکان می‌دهد که با ترکیب کلمات این فرهنگ لغات و ساختن جملات، با یکدیگر ارتباط برقرار کنیم. یک زبان مدلسازی، زبانی است که فرهنگ لغات و قواعد آن بر نمایش فیزیکی و مفهومی آن سیستم متمرکزند. برای سیستمهای نرم‌افزاری نیاز به یک زبان مدلسازی داریم که بتواند دیدهای مختلف معماری سیستم را در طول چرخة تولید آن، مدل کند.

فرهنگ واژگان و قواعد زبانی مثل UML به شما می‌گویند که چگونه یک مدل را بسازید و یا چگونه یک مدل را بخوانید. اما به شما نمی‌گویند که در چه زمانی، چه مدلی را ایجاد کنید. یعنی UML فقط یک زبان نمادگذاری (Notation) است نه یک متدولوژی. یک زبان نمادگذاری شامل نحوة ایجاد و نحوة خواندن یک مدل می‌باشد، اما یک متدولوژی بیان می‌کند که چه محصولاتی باید در چه زمانی تولید شوند و چه کارهایی با چه ترتیبی توسط چه کسانی، با چه هزینه‌ای، در چه مدتی و با چه ریسکی انجام شوند.

ویژگیهای UML :

UML دارای ویژگیهای بارز فراوانی است که در این قسمت به آنها می‌پردازیم. UML یک زبان مدلسازی است اما چیزی فراتر از چند نماد گرافیکی است. بطوریکه در ورای این نمادها، یک سمانتیک (معناشناسی) قوی وجود دارد، بطوریکه یک تولیدکننده می‌تواند مدلهایی تولید کند که تولید‌کننده‌های دیگر و یا حتی یک ماشین آن را بخواند و بفهمد. بنابراین یکی دیگر از نقش‌های مهم UML "تسهیل ارتباط" بین اعضای پروژه و یا بین تولیدکنندگان مختلف می‌باشد. این ارتباط بسیار مهم است. شاید دلیل اصلی اینکه تولید نرم‌افزار به صورت فریبنده‌ای دشوار است، همین عدم ارتباط مناسب بین اعضای پروژه باشد و اگر در تولید نرم‌افزار، بین اعضای پروژه گزارشهای هفتگی و مداوم وجود داشته باشد، بسیاری از این دشواریها برطرف خواهد شد.

البته این را هم باید در نظر گرفت که UML کمی پیچیده است و این به خاطر آن است که سعی شده است نمودارهایی فراهم شود که در هر موقعیتی و با هر ترتیبی قابل استفاده باشند. دلیل دیگر پیچیدگی از آنجا ناشی می‌شود که UML ترکیبی است از زبانهای مختلف، که برای حفظ سازگاری و جمع کردن خصوصیات مثبت آنها، ناگزیر از پذیرش این پیچیدگی می‌باشد.

UML موفقیت طرح را تضمین نمی‌کند، اما در عین حال خیلی چیزها را بهبود می‌بخشد. به عنوان مثال استفاده از UML، تا حد زیادی، هزینه‌های ثابتی نظیر آموزش و استفاده مجدد از ابزارها را در هنگام ایجاد تغییر در سازمان و طرحها کاهش می‌دهد.

مساله دیگر اینکه، UML یک زبان برنامه‌نویسی بصری (visual) نیست، اما مدلهای آن را می‌توان مستقیماً به انواع زبانهای مختلف ارتباط داد. یعنی امکان نگاشت از مدلهای UML به کد زبانهای برنامه‌نویسی مثل Java و VC++ وجود دارد که به این عمل "مهندسی روبه‌جلو" می‌گویند. عکس این عمل نیز ممکن است؛ یعنی این امکان وجود دارد که شما بتوانید از کد یک برنامه زبانی شی‌گرا، مدلهای UML معادل آن را بدست آورید. به این عمل "مهندسی معکوس" می‌گویند. مهندسی روبه‌جلو و معکوس از مهمترین قابلیتهای UML به شمار می‌روند، البته نیاز به ابزار Case مناسبی دارید که از این مفاهیم پشتیبانی‌کنند.

اگر با زبانهای مدلسازی دیگر کار کرده باشید، برای کار با UML مشکل چندانی نخواهید داشت. اما برای شروع کار با UML به عنوان اولین زبان مدلسازی، بهتر است فقط با نمودارهای خاصی کار کنید. برای این کار بهتر است ابتدا با نمودارهای مورد کاربرد و تعامل کار کنید و پس از مدتی کار و آشنا شدن با ویژگیهای اولیة آن، به یادگیری و استفاده از نمودارها واجزای دیگر بپردازید. در مقایسه با زبانهای مدلسازی دیگر مثلER و زبان فلوچارتی DR، زبان UML نمودارهای قویتر و قابل‌فهمتری را ارائه می‌دهدکه شامل تمامی مراحل چرخة حیات تولید نرم‌افزار (تحلیل، طراحی، پیاده‌سازی و تست) می‌شود.

یکی دیگر از ویژگیهای مهم UML این است که مستقل از متدولوژی یا فرایند تولید نرم‌افزار می‌باشد و این بدان معنی است که شما برای استفاده از UML، نیاز به استفاده از یک متدولوژی خاص ندارید و می‌توانید طبق متدولوژی‌های قبلی خود عمل کنید با این تفاوت که مدلهایتان را با UML نمایش می‌دهید. البته مستقل‌بودن از متدولوژی و فرایند تولید، یک مزیت برای UML می‌باشد؛ زیرا بسیاری از انواع پروژه‌ها و سیستمها نیاز به متدولوژی خاص خود دارند. اگر UML در پی پیاده کردن همة اینها بر می‌آمد، یا بسیار پیچیده می‌شد و یا استفاده خود را محدود می‌کرد. البته متدولوژیهایی براساس UML در حال شکل‌گیری می‌باشند.

از دیگر ویژگیهای UML می‌توان به پشتیبانی از مفاهیم سطح بالای شی‌گرایی مثل Collaboration، Framework، Pattern و Component اشاره کرد. همچنین UML با استفاده از یک سری مکانیزمهای گسترش‌پذیر امکان می‌دهد که بتوان زبانهای مدلسازی جدیدتری (با گسترش مفاهیم پایه‌ای موجود) ایجادکرد.