Язык UML: что это такое и для чего он нужен

Валерия Доротенко

1

6 минут

14.04.25

Сложные системы не кажутся запутанными, если знаете UML. Этот язык помогает визуализировать процессы и структуры так, чтобы их мог понять каждый. В статье подробно объясним, что такое язык UML, где он применяется, обсудим его сильные и слабые стороны, а еще научим создавать свои схемы.

Что такое язык UML

UML — это стандартный графический язык. Он помогает описывать процессы и структуры с помощью диаграмм и схем. Изначально его использовали только в объектно-ориентированном программировании (ООП), но потом начали применять в других сферах.

Слово «унифицированный» подчеркивает особенность UML: схемы, созданные на этом языке, легко понять любому, кто хотя бы немного с ним знаком.

Чтобы лучше понять, о каких процессах, явлениях идет речь, рассмотрим пример.

Визуально схема будет выглядеть так:

Для чего использовать язык UML

Язык UML помогает нарисовать сложные концепции так, чтобы они стали понятными. Это обычный принцип, который используют в разных областях:

• Программирование — для наглядного отображения связей между классами, модулями или компонентами приложения. Также он помогает создавать карты поведения пользователей на платформах.
• Дизайн — для проектирования интерфейсов, анализа того, как пользователи будут взаимодействовать с продуктом.
• Бизнес — для визуализации процессов: например, чтобы визуализировать цепочку поставок или как функционирует система поддержки клиентов.

Цель языка UML — графически описать любую модель, будь то полная архитектура программы, структура системы или даже абстрактный план достижения бизнес-целей.

Преимущества языка UML

Универсальность. Каждый элемент всегда имеет одно значение, где бы не использовался. Если вы научились основам UML, вам будет легко понять диаграмму или model любого уровня. Это как математические формулы: они понятны всем, независимо от того, кто их применяет.

Простота восприятия благодаря визуализации. Люди лучше воспринимают данные, если видят их в виде картинок или схем. Язык UML делает акцент именно на этом: диаграммы состоят из знакомых всем фигур, линий, стрелок. Даже если вы не эксперт в UML, такие схемы помогут быстро понять общую структуру системы или процесса, посмотрев на изображение схемы.

Распространенность. UML — это простой и удобный язык, поэтому его применяют в разных областях: от IT до инженерии и управления проектами. При этом диаграммы, созданные для одной сферы, можно понять в другой.

Автоматизация. Язык UML настолько распространенный, что есть много программ для автоматизации процессов с его участием. Например, есть программы, которые могут автоматически создавать программный код на основе UML-схем.

Снижение риска ошибки. Часто ошибки происходят из-за человеческого фактора — кто-то невнимательно описал систему или разработчик написал код с опечатками. Но UML позволяет избежать таких проблем. Благодаря наглядным диаграммам ошибок становится меньше.

Недостатки языка UML

Много обозначений. В UML много символов — кружки, стрелки, прямоугольники и другие фигуры, которые что-то означают. Например, стрелка может показывать связь между двумя объектами, а прямоугольник — класс в программе. Чтобы правильно рисовать диаграммы вручную, нужно запомнить около сотни таких значков. Но если использовать специализированное приложение, то оно само подставит нужные символы.

Сложность освоения. Некоторые инструменты для работы с UML могут быть сложными для новичков. Часто интерфейс таких сервисов перегружен функциями, которые трудно понять без подготовки.

Не подходит для маленьких проектов. Язык UML создан для сложных систем, например, для разработки банковского приложения или системы управления аэропортом. Если вы разрабатываете что-то простое, например, приложение для заметок или личный блог, UML окажется пустой тратой времени.

UML-диаграммы — что это такое

UML-диаграмма — это схема, нарисованная по определенным правилам языка UML. Она состоит из основных элементов, их связей, дополнительных деталей, которые помогают сделать ее более понятной.

Диаграмма может описывать что угодно: модули программы, разделы приложения, этапы работы или даже офисы в бизнес-центре.

Структура диаграммы UML

UML-схема состоит из простых элементов — это фигуры, линии, тексты, контейнеры. Каждый элемент имеет свое значение: одни обозначают объекты или процессы, другие показывают связи между ними. Рассмотрим те, что встречаются чаще всего.

Класс (Class). Представляет объект или тип данных в программе. Например, «Класс» может быть «Автомобиль», а его атрибуты — марка, модель, год выпуска, цвет.

Интерфейс (Interface). Определяет набор методов, которые должны реализовать другие классы. Например, интерфейс «Музыкальный плеер» может содержать методы «Воспроизвести», «Поставить на паузу».

Юзкейс (Use Case). Отображает действия, которые система способна выполнять. Например, юзкейс «Покупка товара» описывает этапы покупки.

Связь (Connect). Показывает какие объекты взаимосвязаны.

Компонент (Component). Представляет крупную часть системы, например, библиотеку или модуль программы.

Узел (Node). Большая часть системы, которая включает в себя разные компоненты. Например, один узел может содержать несколько баз данных или библиотек.

Взаимодействие (Message). Стрелкой показывают как разные элементы взаимодействуют между собой.

Зависимость (Dependency). Отражает ситуацию, когда изменение одного элемента влияет на другой.

Состояние (State). Представляет состояние объекта в определенный момент времени. Например, состояние «Включено» или «Выключено» для электрического устройства.

Пакет (Package). Группирует несколько элементов диаграммы по определенному критерию. Например, пакет «Бизнес-логика» может содержать классы, связанные с бизнес-процессами.

Заметка (Note). Добавляет комментарий или дополнительную информацию к другим элементам.

Виды UML-схем

Все UTM-схемы делятся на две основные группы.

Структурные — показывают как устроена система. Они отображают объекты, их свойства и связи между ними. Структурные схемы не объясняют, как система работает, когда что-то меняется — например, как она реагирует на действия или изменения условий.

Поведенческие (или динамические) — это схемы, которые описывают, как система работает в действии. Они фокусируются на процессах, изменениях, последовательности действий.

Построение UML-диаграммы

Чтобы быстро создать диаграмму на языке UML, нужно выполнить несколько шагов:

• Разберитесь с основами языка. Освоить базовые элементы и понять, что они означают. Это как изучение алфавита перед написанием слов.
• Посмотрите примеры готовых диаграмм. Это поможет увидеть, как все устроено, понять логику их создания, визуальный стиль.
• Начните рисовать самостоятельно. Для этого можно используйте простые графические редакторы или специальные сервисы. Второй вариант удобнее, так как в сервисах уже есть готовые элементы, которые можно просто перетаскивать, соединять между собой.

Давайте разберем, как строится поведенческая диаграмма на языке UML, на примере бизнес-процесса.

Шаг №1. Определяем цель диаграммы.

Мы хотим показать, как происходит согласование документа внутри организации. Это динамический процесс, где участвуют несколько участников: сотрудник, руководитель отдела, юридический отдел и архив.

Шаг №2. Выделяем основные объекты.

На диаграмме будут такие участники (объекты):

• Сотрудник — человек, который создает и отправляет документ на согласование.
• Руководитель отдела — проверяет документ.
• Юридический отдел — проверяет документ с точки зрения законодательства.
• Архив — место, где хранятся согласованные документы.

Шаг №3. Обозначаем оси взаимодействия.

В диаграмме последовательности объекты изображаются вертикальными линиями, а их взаимодействие — горизонтальными стрелками. Каждая стрелка обозначает сообщение или конкретную активность, которая передается от одного участника к другому.

Шаг №4. Прописываем шаги взаимодействия

Теперь расписываем, как происходит процесс:

• Сотрудник создает документ, отправляет запрос руководителю: «Проверить документ».
• Руководитель проверяет содержание документа, отправляет сотруднику ответ: «Документ принят» или «Необходимы изменения».
• Если документ одобрен руководителем, он отправляется в юридический отдел. В нем юристы проверяют документ на соответствие законодательству.
• Отправка в архив. После успешной проверки документ отправляется в архив для хранения. Архив подтверждает получение документа.
• Уведомление сотрудника. Сотрудник получает уведомление: «Документ согласован, отправлен в архив».

Шаг №5. Визуализируем схему

Строим диаграмму. Она будет выглядеть так.

Что запомнить

UML — это универсальный графический язык для описания процессов и структур.

Основные отрасли применения языка UML: программирование, дизайн интерфейсов, бизнес-процессы, управление проектами.

Преимущества языка UML: универсальность обозначений, простота восприятия благодаря визуализации, широкое распространение и возможность автоматизации процессов.

Существует два основных типа UML-диаграмм (diagrams): структурные (описывают устройство системы) и поведенческие/динамические (показывают работу системы в действии).

Несмотря на преимущества, язык UML имеет недостатки: большое количество обозначений, сложность освоения и непрактичность для маленьких проектов.

Создавая UML-диаграммы нужно сначала определить цель, выделить основные объекты, прописать шаги взаимодействия и только потом визуализировать схему.