Диаграмма вариантов использования (Use Case Diagram)

Что такое диаграмма вариантов использования?

Диаграмма вариантов использования или диаграмма прецедентов (англ. use case diagram) — это графический инструмент универсального языка моделирования (UML), который используется для описания функциональных требований к системе, ее возможных сценариев использования и взаимодействия системы с внешними сущностями (акторами).

Диаграмма прецедентов представляет собой графическое изображение вариантов использования (use case) системы, акторов (actors) и их взаимодействия в виде эллипсов и прямоугольников. Варианты использования описывают функциональность системы с точки зрения ее пользователей, а акторы представляют внешние сущности, которые используют систему.

Суть диаграммы вариантов использования заключается в том, что она помогает лучше понять требования к системе и определить ее функциональные возможности. Она используется для определения сценариев использования системы и для выявления потенциальных проблем взаимодействия между пользователями и системой. Диаграмма вариантов использования является основным инструментом для описания поведения системы на ранней стадии ее проектирования.

Элементы диаграммы вариантов использования

Вариант использования

На диаграмме прецедентов варианты использования (Use Case) представляют собой эллипсы, которые отображают функциональные возможности системы или ее части. Они описывают конкретные задачи, которые система должна выполнять для достижения цели, и представляют собой сценарии использования системы с точки зрения ее пользователей.

Как составить правильный Use Case?

Каждый вариант использования может иметь свои варианты выполнения (Alternate Flows). Они описывают возможные варианты поведения в определенных условиях, таких как ошибки ввода или некорректные данные. Эти варианты выполнения отображаются на диаграмме прецедентов в виде ветвей, которые выходят из основного эллипса варианта использования.

Кроме того, на диаграмме прецедентов варианты использования связываются с акторами (Actors), которые представляют внешние сущности, взаимодействующие с системой. Связи между вариантами использования и акторами показывают, какие действия могут выполнять акторы и как система должна на них реагировать.

Акторы

Актор (Actor) на диаграмме прецедентов представляет внешнюю сущность, которая взаимодействует с системой. Актором может быть любым человеком, группой людей, другой системой или даже другим компонентом системы.

Акторы могут инициировать варианты использования, т.е. задачи, которые система должна выполнить для достижения цели. Например, это может быть пользователь, который хочет купить продукт в интернет-магазине, и вариантом использования — процесс покупки товара.

На диаграмме вариантов использования акторы обычно изображаются в виде символа человека или некоторого другого объекта. Акторы связываются с вариантами использования системы, которые они могут инициировать. Связь между актором и вариантом использования показывает, что актор может выполнять определенные действия, которые система должна обрабатывать.

Extension points

«Extension points» (точки расширения) — это особый элемент на диаграмме вариантов использования (use case diagram), который позволяет представить возможность расширения функциональности системы путем внедрения дополнительных вариантов использования (use cases) без изменения основной логики приложения.

Точки расширения используются для определения мест где система расширяется новыми вариантами использования. Когда происходит такое расширение, новый вариант использования встраивается в основной вариант использования в точке расширения.

Таким образом, использование «Extension points» позволяет лучше структурировать функциональность системы и уменьшить сложность ее разработки, позволяя добавлять новые варианты использования без внесения изменений в существующий код.

Отношения (связи)

Связи на диаграмме вариантов использования нужны для соединения элементов диаграммы между собой. Например для связи вариантов использования и акторов. Они показывают, как элементы взаимодействуют друг с другом и как они связаны с системой в целом.

Существует несколько типов отношений на диаграмме вариантов использования:

Отношение «ассоциации» (association) — используется для связи между прецедентами и акторами. Оно показывает, что актор взаимодействует с прецедентом. Отношение ассоциации связывает прецеденты с акторами и показывает, какой актор использует данный прецедент.

Отношение «включение» (include) — используется, когда один вариант использования использует функциональность другого варианта использования. Это отношение показывает, что один вариант использования является составной частью другого варианта использования.

Отношение «расширение» (extend) — используется, когда один вариант использования может быть расширен другим вариантом использования, если возникают определенные условия. Это отношение показывает, что расширенный вариант использования является необязательным и может быть выполнен только при определенных условиях.

Отношение «общий актор» (generalization) — используется, когда несколько акторов имеют общие характеристики, но один актор является более общим, чем другой. Например, акторы «Клиент» и «Администратор» могут быть представлены более общим автором «Пользователь».

Отношения на диаграмме прецедентов описывают взаимодействие элементов системы и понять, как они связаны друг с другом. Это упрощает процесс разработки системы и помогает убедиться, что все требования к системе будут удовлетворены.

Системная граница

Граница системы — это прямоугольник, который описывает границы системы, для которого создается диаграмма прецедентов. Этот прямоугольник обозначает все функциональные возможности, которые предоставляет система и акторов, которые с ней  взаимодействуют.

Граница системы на диаграмме прецедентов определяет, какие функциональные возможности должны быть реализованы и какие акторы будут взаимодействовать с системой. Это также позволяет определить границы ответственности и ее зависимости от внешних факторов.

Граница системы на диаграмме прецедентов может быть физической или логической. Физическая граница отображает границы программного обеспечения, которое запущено на физическом устройстве, таком как компьютер или сервер. Логическая граница отображает границы функциональности, которые разработаны для системы, независимо от физического устройства.

Как построить диаграмму вариантов использования

В этом разделе рассмотрим построение диаграммы вариантов использования. В качестве примера для разбора будет выступать модуль авторизации в абстрактной системе.

Определить цели и задачи

Определение целей и задач помогает установить понимание того, что необходимо отражать на диаграмма вариантов использования. Это позволяет разработчикам программного обеспечения и пользователям понимать, как и когда использовать диаграмму вариантов использования. Также это помогает определить, какая функциональность должна быть включена в систему и выявить потенциальные проблемы и ограничения, связанные с дизайном и разработкой.

На примере модуля авторизации пользователя цели и задачи могут быть следующими:

Цель — описать, как пользователь может выполнить вход в систему.

Задачи:

1. Идентифицировать и описать все возможные варианты использования для авторизации пользователя.
2. Выявить действия, которые пользователь может выполнять на каждом этапе авторизации.
3. Идентифицировать все взаимодействия между пользователями и системой, связанные с авторизацией.
4. Предоставить четкое понимание, как система реагирует на каждое действие пользователя, связанное с авторизацией.
5. Помочь уточнить требования к системе по авторизации пользователя и выявить возможные проблемы и улучшения.

Определить акторов

Определение акторов на диаграмме прецедентов позволяет определить, кто именно будет использовать систему и каким образом. Акторы представляют собой роли, которые пользователи могут играть в системе. Они позволяют определить их потребности и требования к системе. Это помогает разработчикам и аналитикам понимать, какие функции системы будут наиболее важными для конечных пользователей, и какие функции могут быть необходимы для обеспечения эффективного взаимодействия между пользователями и системой. Определение акторов помогает при определении ограничений системы, принятии решений о дизайне и структуре системы.

На диаграмме прецедентов для модуля авторизации могут быть следующие акторы:

1. Клиент – пользователь, который использует систему для авторизации и входа в свой аккаунт.
2. Администратор – пользователь, который имеет права на управление настройками авторизации.

Определить основные варианты использования системы

Определение вариантов использования на диаграмме прецедентов позволит описать возможные сценарии взаимодействия акторов с системой.

Установить отношения (связи) между акторами и вариантами использования

Установление отношений (связей) на диаграмме вариантов использования помогает описать взаимодействие между акторами и системой в рамках конкретного сценария использования. Это позволяет более точно определить требования к системе. А также понять, как она должна взаимодействовать с пользователями, чтобы достичь поставленных целей.

Кроме того, установление отношений на диаграмме вариантов использования позволяет выявить потенциальные проблемы. Например, в интерфейсе системы или взаимодействии с пользователями, определить, что передавать между системой и пользователями.

Выявить расширенные варианты использования и установить связи с основными сценариями

Расширенные варианты использования описывают возможные варианты поведения системы, которые могут возникнуть при выполнении основных сценариев. Установление связей между расширенными вариантами использования и основными сценариями позволяет показать, какие дополнительные шаги могут быть выполнены в рамках основного сценария при возникновении определенных условий.