Wprowadzenie

Jest to dia­gram, któ­ry na rów­ni z Diagramem Klas, budzi bar­dzo czę­sto ogrom­ne pro­ble­my inter­pre­ta­cyj­ne (patrz: Diagram klas…). Bardzo wie­lu auto­rów przy­pi­su­je temu dia­gra­mo­wi role, któ­rych on nie peł­ni, a nie raz pre­zen­to­wa­ne w sie­ci i lite­ra­tu­rze przy­kła­dy są nie­po­praw­ne. Znakomita więk­szość auto­rów tych dia­gra­mów uży­wa ich jako ​„zbio­ru moż­li­wych klik­nięć” co jest cał­ko­wi­tym nie­zro­zu­mie­niem celu uży­cia i idei tego dia­gra­mu. Nawet jeże­li ktoś potrze­bu­je takiej mapy kli­ka­nia, to są do tego lep­szych narzę­dzia i meto­dy (przy­kład: Mapa ekra­nów apli­ka­cji ? pod­sta­wa dobre­go UX/UI design). Tworzenie nie­zgod­nych z nota­cją dia­gra­mów przy­pad­ków uży­cia po pro­stu psu­je struk­tu­rę pro­jek­tu w narzę­dziach CASE, czy­niąc ją prak­tycz­nie bez­u­ży­tecz­ną w pro­jek­to­wa­nia archi­tek­tu­ry sys­te­mu. Alistair Cockburn, zwa­ny ojcem opi­so­wych przy­pad­ków uży­cia , napi­sał pięć lat później: 

„A com­mon mista­ke is to wri­te use cases to con­ta­in inti­ma­te know­led­ge of the tech­no­lo­gy sit­ting out­si­de each port. These use cases have ear­ned a justi­fia­bly bad name in the indu­stry for being long, hard-to-read, boring, brit­tle, and expen­si­ve to maintain.”

Tym razem naj­pierw opi­szę krót­ko dia­gram przy­pad­ków uży­cia posłu­gu­jąc sie cyta­ta­mi z ory­gi­nal­nej spe­cy­fi­ka­cji. Później opi­szę typo­we, nadal popeł­nia­ne, błędy. 

Czym jest Diagram Przypadków Użycia

Kluczowe są tu wyja­śnie­nia wstę­pu do roz­dzia­łu UseCases Specyfikacji UML :

18 UseCases
18.1 Use Cases
18.1.1 Summary
UseCases are a means to cap­tu­re the requ­ire­ments of sys­tems, i.e., what sys­tems are sup­po­sed to do. The key con­cepts spe­ci­fied in this clau­se are Actors, UseCases, and sub­jects. Each UseCase?s sub­ject repre­sents a sys­tem under con­si­de­ra­tion to which the UseCase applies. Users and any other sys­tems that may inte­ract with a sub­ject are repre­sen­ted as Actors.
[…]
18.1.3 Semantics
18.1.3.1 Use Cases and Actors
A UseCase may apply to any num­ber of sub­jects. When a UseCase applies to a sub­ject, it spe­ci­fies a set of beha­viors per­for­med by that sub­ject, which yields an obse­rva­ble result that is of value for Actors or other sta­ke­hol­ders of the sub­ject. A UseCase is a kind of BehavioredClassifier that repre­sents a dec­la­ra­tion of a set of offe­red Behaviors. Each UseCase spe­ci­fies some beha­vior that a sub­ject can per­form in col­la­bo­ra­tion with one or more Actors. UseCases defi­ne the offe­red Behaviors of the sub­ject witho­ut refe­ren­ce to its inter­nal structure.

Powyższe wytłusz­cze­nia zebra­łem poni­żej, uwa­gi ozna­czo­ne „[…]” są moje:

1. Przypadki uży­cia są spo­so­bem na uchwy­ce­nie [wska­za­nie] wyma­gań sta­wia­nych sys­te­mom, tzn. tego, co sys­te­my mają robić [powo­dy, dla któ­rych one powsta­ną, co będą reali­zo­wa­ły na rzecz i na żąda­nie Aktora].
2. Każdy Przypadek Użycia repre­zen­tu­je okre­ślo­ny cel (powód), dla któ­re­go System jest projektowany. 
3. Przypadek Użycia jest rodza­jem kla­sy­fi­ka­to­ra beha­wio­ral­ne­go, któ­ry repre­zen­tu­je dekla­ra­cję zbio­ru ofe­ro­wa­nych zacho­wań. [to zna­czy, że gru­pu­je okre­ślo­ny kon­tek­sto­wo powią­za­ny zbiór zacho­wań, są to alter­na­tyw­ne sce­na­riu­sze tego same­go przy­pad­ku użycia].
4. Przypadki Użycia defi­niu­ją ofe­ro­wa­ne zacho­wa­nia [mode­lo­wa­ne­go] sys­te­mu bez odwo­ły­wa­nia się do jego wewnętrz­nej struktury. (!)

Są to pryn­cy­pia budo­wy tych diagramów.

Związki między Przypadkami Użycia

Extend

Specyfikacja UML:

An Extend is a rela­tion­ship from an exten­ding UseCase (the exten­sion) to an exten­ded UseCase (the extendedCase) that spe­ci­fies how and when the beha­vior defi­ned in the exten­ding UseCase can be inser­ted into the beha­vior defi­ned in the exten­ded UseCase. The exten­sion takes pla­ce at one or more spe­ci­fic exten­sion points defi­ned in the exten­ded UseCase. Extend is inten­ded to be used when the­re is some addi­tio­nal beha­vior that sho­uld be added, possi­bly con­di­tio­nal­ly, to the beha­vior defi­ned in one or more UseCases.

Związku «extend» moż­na użyć do poka­za­nia, że pew­ne ele­men­ty zacho­wa­nia Systemu reali­zo­wa­ne są warun­ko­wo. Te dodat­ko­we zacho­wa­nia są jed­nak z zasa­dy czę­ścią bazo­we­go Przypadku Użycia.

Autorzy spe­cy­fi­ka­cji UML jasno piszą, że: ​„Szczegółowy spo­sób okre­śla­nia poło­że­nia punk­tu roz­sze­rzeń jest celo­wo nie­okre­ślo­ny. Wynika to z fak­tu, że Przypadki uży­cia mogą być spe­cy­fi­ko­wa­ne w róż­nych for­ma­tach, takich jak język natu­ral­ny, tabe­le, drze­wa itp. […] Zazwyczaj, przy­pa­dek uży­cia z ExtensionPoints skła­da się z zesta­wu drob­no­ziar­ni­stych opi­sów frag­men­tów zacho­wa­nia (sce­na­riu­sze), któ­re są naj­czę­ściej wyko­ny­wa­ne w pew­nej sekwen­cji. Taka seg­men­to­wa struk­tu­ra tek­stu opi­su dane­go przy­pad­ku uży­cia pozwa­la na roz­sze­rze­nie pier­wot­ne­go opi­su zacho­wa­nia przez dołą­cza­nie dodat­ko­wych opi­sów, frag­men­tów zacho­wa­nia, w odpo­wied­nich punk­tach wsta­wia­ne pomię­dzy pier­wot­ne frag­men­ty (punk­ty roz­sze­rzeń). Tak więc, roz­sze­rze­nie UseCase skła­da się zwy­kle z jed­ne­go lub wię­cej opi­sów frag­men­tów zacho­wa­nia, któ­re mają być wsta­wio­ne w odpo­wied­nie miej­sca roz­sze­rza­ne­go przy­pad­ku uży­cia. Rozszerzenia są więc spe­cy­fi­ka­cją wszyst­kich róż­nych punk­tów roz­sze­rzeń w danym przy­pad­ku uży­cia, w któ­rych moż­na umie­ścić dodat­ko­we zachowania.”

Innymi sło­wy, for­mal­nie moż­na na Diagramie Przypadków Użycia poka­zać, to że sce­na­riusz przy­pad­ku uży­cia jest podzie­lo­ny na frag­men­ty, któ­re są wyko­ny­wa­ne warun­ko­wo. Jest to jed­nak mode­lo­wa­nie sce­na­riu­sza zawie­ra­ją­ce­go instruk­cje ​„if … then”. Tu przy­po­mnę więc klu­czo­wą zasa­dę, zapi­sa­ną w spe­cy­fi­ka­cji UML: ​„Przypadki Użycia defi­niu­ją ofe­ro­wa­ne zacho­wa­nia [mode­lo­wa­ne­go] przed­mio­tu bez odwo­ły­wa­nia się do jego wewnętrz­nej struk­tu­ry”. Dlatego wie­lu auto­rów zwra­ca uwa­gę na pew­ne, ​‚takie jak ta, nie­kon­se­kwen­cje w specyfikacji. 

Include

Specyfikacja UML:

The Include rela­tion­ship is inten­ded to be used when the­re are com­mon parts of the beha­vior of two or more UseCases. This com­mon part is then extrac­ted to a sepa­ra­te UseCase, to be inc­lu­ded by all the base UseCases having this part in com­mon. As the pri­ma­ry use of the Include rela­tion­ship is for reu­se of com­mon parts, what is left in a base UseCase is usu­al­ly not com­ple­te in itself but depen­dent on the inc­lu­ded parts to be meaning­ful. This is reflec­ted in the direc­tion of the rela­tion­ship, indi­ca­ting that the base UseCase depends on the addi­tion but not vice versa.

Innymi sło­wy: jeże­li dwa Przypadki Użycia mają pew­ne wspól­ne frag­men­ty zacho­wa­nia, moż­na taki frag­ment ​„wyjąć przed nawias”, ten frag­ment jest na dia­gra­mie repre­zen­to­wa­ny tak­że jako Przypadek Użycia, jed­nak jest to nie­sa­mo­dziel­ny frag­ment, sta­no­wią­cy część wspól­ną co naj­mniej dwóch PU bazo­wych i on sam z sie­bie nie repre­zen­tu­je samo­dziel­ne­go zacho­wa­nia. Ten wspól­ny, wyłą­czo­ny frag­ment, łączy­my z PU bazo­wy­mi związ­kiem «inc­lu­de».

Tak więc związ­ki «inc­lu­de» i «extend» owszem nadal są w spe­cy­fi­ka­cji UML, jed­nak ​„Wynika to z fak­tu, że Przypadki uży­cia mogą być spe­cy­fi­ko­wa­ne w róż­nych for­ma­tach, takich jak język natu­ral­ny, tabe­le, drze­wa itp.” i ktoś może chcieć taki tek­sto­wy for­mat zobra­zo­wać na Diagramie.

Konsekwencje

Diagram Przypadków uży­cia ma rodo­wód w meto­dy­ce struk­tu­ral­nej (sto­so­wa­nie instruk­cji ​„go to” i ​„sub­ro­uti­ne” w pro­gra­mo­wa­niu struk­tu­ral­nym). Związki «extend» i «inc­lu­de» mają wła­śnie taki rodo­wód i nadal są w nota­cji UML, gdyż Diagram Przypadków Użycia jest nadal popu­lar­nym narzę­dziem w meto­dach struk­tu­ral­nych. Jest też nie­kon­se­kwen­cją spe­cy­fi­ka­cji UML, co widać w jej tre­ści, gdzie na począt­ku roz­dzia­łu auto­rzy spe­cy­fi­ka­cji UML zwra­ca­ją jed­nak uwa­gę, że ​„Przypadki Użycia defi­niu­ją ofe­ro­wa­ne zacho­wa­nia przed­mio­tu bez odwo­ły­wa­nia się do jego wewnętrz­nej struk­tu­ry”. Więc sto­so­wa­nie powyż­szych związ­ków jest relik­tem metod struk­tu­ral­nych, i nie nale­ży ich sto­so­wać w pro­jek­tach zorien­to­wa­nych obiek­to­wo, tym bar­dziej, że jest to łama­nie pod­sta­wo­wej zasa­dy para­dyg­ma­tu obiek­to­we­go jaką jest hermetyzacja. 

Autorzy spe­cy­fi­ka­cji nota­cji UML, takim oto przy­kła­dem pod­su­mo­wu­ją roz­dział 18. Przypadki Użycia:

Jak widać celem pro­jek­to­wa­nia ban­ko­ma­tu są: Wypłata, Wpłata, Przelew, a tak­że: Rejestrowanie ban­ko­ma­tu (w sie­ci) i Udostępnianie listy trans­ak­cji. Detale tych dzia­łań i kolej­ność ich reali­za­cji nie są przed­mio­tem tego mode­lu, nie ma tu związ­ków «inc­lu­de» ani «extend», mimo, że np. trzy klu­czo­we ope­ra­cje wyma­ga­ją uży­cia kar­ty płat­ni­czej i kodu PIN (owszem, wspól­na część, ale są to jed­nak deta­le sce­na­riu­szy a nie osob­ne PU).

Traktując więc PU zgod­nie z jego pod­sta­wo­wą, przy­to­czo­ną powy­żej defi­ni­cją, jako: ​„okre­ślo­ny cel (powód), dla któ­re­go System jest pro­jek­to­wa­ny”, uzna­je­my, że celem apli­ka­cji biz­ne­so­wej jest np. Rejestrowanie Zamówień czy Fakturowanie, a nie to, że ​„Drukujemy doku­ment”, ​„szu­ka­my fak­tu­ry” czy ​„wpro­wa­dza­my NIP kon­tra­hen­ta”. Pokazanie dru­ko­wa­nia jako wyłą­czo­nej czę­ści wspól­nej, lub roz­sze­rze­nia, PU Faktura i Zamówienie (sto­su­jąc zwią­zek «inc­lu­de» lub «extend»), czy też wydzie­la­nie na dia­gra­mie PU ​„Wybór klien­ta z listy kon­tra­hen­tów”, to pro­jek­to­wa­nie archi­tek­tu­ry i dro­ga do klę­ski tego dia­gra­mu. To, że kom­po­nent reali­zu­ją­cy dru­ko­wa­nie będzie osob­nym ele­men­tem archi­tek­tu­ry tego sys­te­mu zapew­ne jest praw­dą, ale Diagram PU, jak już wie­my, to nie jest model archi­tek­tu­ry sys­te­mu. Nie jest to tak­że spe­cy­fi­ka­cja pro­ce­su biznesowego.

Obiektowo-zorientowane modelowanie systemu

W arty­ku­le Use Case 2.0 opi­sy­wa­łem kon­cep­cję obiek­to­we­go podej­ścia w pro­jek­to­wa­niu zorien­to­wa­nym na Przypadki Użycia, opra­co­wa­ną przez jed­ne­go z współ­twór­ców UML: Ivara Jacobsona . W arty­ku­le Aplikacje webo­we i mikro­ser­wi­sy czy­li archi­tek­tu­ra sys­te­mów webo­wych opi­sa­łem pro­jek­to­wa­nie opro­gra­mo­wa­nia opar­te na obiek­to­wym para­dyg­ma­cie i wzor­cach pro­jek­to­wych takich jak mikro­ser­wi­sy. Cytowałem mię­dzy inny­mi ten diagram:

Po pra­wej stro­nie powyż­sze­go widzi­my archi­tek­tu­rę zorien­to­wa­ną na mikro­ser­wi­sy. Jest to typo­we i zna­ne od lat kom­po­nen­to­we podej­ście z her­me­ty­za­cją kom­po­nen­tów, reali­zu­ją­cych usłu­gi apli­ka­cji . Bloki [MS] (micro­se­rvi­ces) to nic inne­go jak kom­po­nen­ty reali­zu­ją­ce Przypadki Użycia tego sys­te­mu. Każdy PU ma wła­sną imple­men­ta­cję (i bazę danych, dane [DB] tak­że nie są współ­dzie­lo­ne mię­dzy przy­pad­ka­mi uży­cia). Komponent [UI] to zagre­go­wa­ne na jed­nym ekra­nie wywo­ła­nia usług, czy­li głów­ne menu sys­te­mu. Tak więc Diagram Przypadków Użycia, to model tego głów­ne­go menu sys­te­mu, a nie model imple­men­ta­cji usług (nie archi­tek­tu­ra kodu i nie pro­ces biznesowy).

Podsumowanie

Na poniż­szym dia­gra­mie po lewej stro­nie, poka­za­no for­mal­nie popraw­ny dia­gram przy­pad­ków uży­cia. Z per­spek­ty­wy pro­jek­to­wa­nia zorien­to­wa­ne­go na kom­po­nen­ty, oraz zacho­wa­nia zasa­dy mówią­cej, że ten dia­gram nie słu­ży do mode­lo­wa­nia wewnętrz­nej archi­tek­tu­ry sys­te­mu, popraw­na pro­jek­to­wo jest wer­sja poka­za­na po pra­wej stronie:

Warto też wie­dzieć, że w kon­se­kwen­cji powyż­sze­go, łącze­nie Aktora z wydzie­lo­ny­mi, nie­sa­mo­dziel­ny­mi, opi­sa­mi zacho­wań repre­zen­to­wa­ny­mi przez przy­pad­ki uży­cia 4 i 5, jest pozba­wio­ne logi­ki (podob­nie jak tyl­ko jeden PU połą­czo­ny związ­kiem «inc­lu­de»).

Więc jak i gdzie poka­zać owe sce­na­riu­sze PU? Osobno na dia­gra­mach aktyw­no­ści (role kom­po­nen­tów) lub na dia­gra­mach sekwen­cji (wywo­ły­wa­ne ope­ra­cje inter­fej­sów). Polecam arty­kuł: Diagram aktyw­no­ści ? kie­dy oraz prak­tycz­ny pro­jekt poka­zu­ją­cy, że ma «extend» a jest wali­da­cja, udo­stęp­nio­ny na stro­nie: F.A.Q. czy­li jak zamo­de­lo­wać.

Powyższa for­ma (dia­gram po pra­wej stro­nie) ma tak­że prak­tycz­ną zale­tę: Zamawiający zro­zu­mie ten dia­gram. Diagram o po lewej, jest już prak­tycz­ną utra­tą komu­ni­ka­cji z Zamawiającym, bo mało któ­ry z nich stu­diu­je spe­cy­fi­ka­cję UML. Specyfikacja po lewej pro­wa­dzi tak­że do ogrom­ne­go zawy­ża­nia osza­co­wa­nia wycen, gdyż mia­ry opar­te na tak zwa­nych punk­tach funk­cyj­nych, trak­tu­ją każ­dy PU jako samo­dziel­ną, kom­plet­ną jed­ną jed­nost­kę kosztową. 

Typowe błędy

A co może­my zna­leźć w sie­ci? Poniżej kil­ka przy­kła­dów wraz ze źródłami: 

przykład 1

Błędy: w nota­cji UML nie ma i nigdy nie było poję­cia ​„biz­ne­so­wy przy­pa­dek uży­cia”, to poję­cie jest relik­tem meto­dy RUP, Rational Unified Process, z cza­sów gdy nie było nota­cji BPMN i BMM.

przykład 2

Błędy: «inc­lu­de» musi mieć co naj­mniej dwa PU bazo­we (bo jest czę­ścią wspól­ną), nie łączy­my akto­ra z PU włą­cza­nym «inc­lu­de».

przykład 3

Błędy: jak powy­żej, tu dwu­krot­nie (Checkout, View items). 

przykład 4

Błędy: PU Wyszukanie połą­czo­ny z akto­rem, dzie­dzi­cze­nie (nie ma w UML od 2015 roku), popraw­ne było by pod­łą­cze­nie akto­ra do kon­kret­nych rezer­wa­cji a poję­cie ogól­ne Rezerwacja ​„wyrzu­co­ne” do mode­lu poję­cio­we­go lub poka­za­ne tu jako abs­trak­cja (i nie połą­czo­ne z akto­rem). Asocjacje na dia­gra­mie PU nie są związ­ka­mi skie­ro­wa­ny­mi. Dla porów­na­nia do pobra­nia: Biblioteka.

przykład 5

Błąd: Tu jest kom­plet­na siecz­ka… poje­dyn­cze «inc­lu­de» łączo­ne z «extend», jeże­li cokol­wiek jest tu popraw­ne, to aktor i trzy PU z jaki­mi jest połączony. 

przykład 6

Błąd: kaska­do­we łącze­nie «inc­lu­de» i «extend», połą­cze­nie akto­ra z Potwierdź toż­sa­mość któ­ry jest PU «inc­lu­de», dzie­dzi­cze­nie (patrz poprzed­ni przykład)

przykład 7

Przypadek uży­cia to wyma­ga­na usłu­ga ofe­ro­wa­na przez sys­tem dla­te­go, 1. tu nie uży­wa­my dzie­dzi­cze­nia, 2. dzie­dzi­cze­nie usu­nię­to z UML w 2015 roku (nie ma dzie­dzi­cze­nia w UML, zaś gene­ra­li­za­cja to zwią­zek poję­cio­wy a nie architektoniczny).

___

Przykładowe roz­wią­za­nie pro­ble­mu ​„Jak poka­zać kil­ka przy­pad­ków uży­cia z roz­sze­rze­nia­mi?” znaj­dziesz na stro­nie F.A.Q. Czyli jak to zamo­de­lo­wać. Na koniec pole­cam też arty­kuł: Ile przy­pad­ków użycia?

Źródła