Diagram komponentów

Celem tego wpisu jest przedstawienie technik projektowych związanych z prezentacją komponentów w systemach informatycznych. Skupię się na diagramie komponentów, jego definicji, zastosowaniu oraz kluczowych elementach notacji.

Diagram komponentów – definicja i zastosowanie

Diagram komponentów (ang. component diagram) to narzędzie służące do ilustrowania organizacji i zależności pomiędzy komponentami systemu. Charakteryzuje się następującymi cechami:

1. Przedstawia system na wyższym poziomie abstrakcji niż diagram klas.
2. Każdy komponent może być implementacją jednej lub większej liczby klas.
3. Służy do określania szczegółów niezbędnych do budowy systemu.
4. Pomaga w zrozumieniu struktury systemu i relacji między jego częściami.

Diagram komponentów – notacja i semantyka

Komponent

Komponent (ang. component) to modularny – logiczny bądź fizyczny – fragment systemu. Charakteryzuje się następującymi cechami:

• Zapewnia bardziej zwięzły opis zachowania systemu niż jego szczegółowa implementacja.
• Może być stosowany w dwóch aspektach: a) Definiowanie zewnętrznego oblicza systemu. b) Implementacja funkcjonalności systemu.
• Służy jako agregat dla podsystemów na wszystkich poziomach systemu.
• Użyty ze stereotypem <<subsystem>>, oznacza agregat dla komponentów dużej skali.

Komponent zazwyczaj reprezentuje aplikację, moduł aplikacji, albo każdy inny element grup logiczny bądź fizyczny – fragment systemu

Interfejs

Interfejs (ang. interface) to zestaw operacji definiujących usługi oferowane przez komponent (lub klasę). Kluczowe cechy interfejsu:

• Służy do prezentowania komunikacji pomiędzy komponentami.
• Określa kontrakt, który komponent musi spełnić.
• Umożliwia luźne powiązanie między komponentami, promując modularność i elastyczność systemu.

Powiazania i relacje na diagramach komponentów

Powyższy rysunek przedstawia trzy różne warianty (A, B i C) ilustrujące sposoby reprezentacji powiązań między komponentami w diagramie komponentów UML. Oto szczegółowy opis każdego wariantu:

Wariant A:

• Pokazuje dwa komponenty: Komponent A i Komponent B.
• Między nimi znajduje się element oznaczony jako <<interface>> Interfejs.
• Komponent A dostarcza (realizuje/wystawa) interfejs.
• Komponent B połączony jest z interfejsem za pomocą relacji zależności (ang. dependency), która świadczy o tym, że korzysta z tego interfejsu.
• Ten wariant jasno pokazuje, że interfejs jest oddzielnym bytem, z którego korzystają oba komponenty.

Wariant B:

• Przedstawia bezpośrednie połączenie między Komponentem A i Komponentem B.
• Połączenie to jest reprezentowane przez ciągłą linię z okrągłym symbolem (przypominającym „lizak”) po stronie Komponentu A. Jest to relacja Assembly.
• Ten symbol oznacza, że Komponent A udostępnia interfejs, z którego korzysta Komponent B.
• Jest to bardziej zwięzła reprezentacja relacji interfejsu, bez jawnego pokazywania elementu interfejsu.

Wariant C:

• Podobnie jak w wariancie B, pokazuje bezpośrednie połączenie między Komponentem A i Komponentem B.
• Tym razem używa symbolu „gniazda” (półokrąg) po stronie Komponentu B i symbolu „lizak” po stronie Komponentu A.
• Symbol „lollipop” oznacza dostarczany interfejs (Komponent A dostarcza interfejs).
• Symbol „gniazda” oznacza wymagany interfejs (Komponent B wymaga interfejsu).
• Połączenie jest reprezentowane przez przerywaną linię – zależność (ang. dependency).
• Ta notacja jasno pokazuje, który komponent wymaga interfejsu, a który go dostarcza.

Powiązania:

1. We wszystkich wariantach Komponent A jest powiązany z Komponentem B poprzez interfejs.
2. Wariant A pokazuje to powiązanie explicite poprzez osobny element interfejsu.
3. Warianty B i C przedstawiają to powiązanie w bardziej zwięzły sposób, bez osobnego elementu interfejsu.
4. We wszystkich przypadkach idea jest taka sama: Komponent B korzysta z interfejsu dostarczanego przez Komponent A.

Te trzy warianty ilustrują różne sposoby reprezentacji tej samej koncepcji w diagramach komponentów UML, pozwalając na wybór najbardziej odpowiedniej notacji w zależności od potrzeb diagramu i preferencji projektanta. Przez wiele lat stosowałem wariant C. Dziś oręduję za uproszeniem notacji Wariant B to mój ulubiony wariant, gdzie w nazwie relacji Assembly wpisuję nazwę interfejsu a w stereotypie jego typ. Należy także pamiętać, ze jest stosowana jest odmiana diagramu komponentów, gdzie jest użyta relacja flow. Jego celem jest pokazanie przepływu danych.

Diagram komponentów – przykład

Poniższy rysunek przedstawia diagram komponentów dla systemu wynajmu (Rental) i jego interakcji z zewnętrznymi usługami. Oto szczegółowy opis:

1. System Rental – wspiera wynajem pojazdów
2. Bramka płatności – umożliwi płatności kartą kredytową za wynajem
3. Serwer SMTP:
   • Trzeci komponent na diagramie, oznaczony jako „Serwer SMTP”.
   • Również posiada symbol komponentu.

Połączenia i interfejsy na rysunku to:

a) Między System Rental a Bramką płatności:

• Połączenie oznaczone jako „IBP” („Interfejs Bramki Płatności”).
• Używa notacji „lizak” (kółko na końcu linii) po stronie Bramki płatności, co oznacza, że Bramka płatności dostarcza ten interfejs.
• Połączenie opisane jako «REST API», co wskazuje na typ komunikacji między tymi komponentami.

b) Między System Rental a Serwerem SMTP:

• • Połączenie oznaczone jako „IMAIL”.
  • Używa notacji „lizak” po stronie Serwera SMTP, co oznacza, że Serwer SMTP dostarcza ten interfejs.
  • Połączenie opisane jako «SMTP», co wskazuje na protokół używany do komunikacji.

Diagram ten ilustruje architekturę komponentową systemu wynajmu, pokazując jak główny system integruje się z zewnętrznymi usługami płatności i wysyłki e-maili. Wykorzystanie interfejsów (IBP i IMAIL) oraz określenie protokołów komunikacji (REST API i SMTP) jasno definiuje sposób interakcji między komponentami. Taka reprezentacja jest typowa dla diagramów komponentów w UML, pokazując strukturę systemu na wyższym poziomie abstrakcji i koncentrując się na głównych elementach oraz ich wzajemnych zależnościach.

Podsumowanie

Diagram komponentów jest cennym narzędziem w procesie projektowania i rozwoju systemów informatycznych. Pozwala na wizualizację struktury systemu na poziomie komponentów, co jest szczególnie użyteczne w przypadku dużych i złożonych projektów.

Pozostałe diagramy UML:

• diagram przypadków użycia,
• diagram klas,
• diagram aktywności,
• diagram sekwencji,
• diagram komponentów,
• diagram wdrożenia.