基礎情報技術ー第 3 日目ー

平成 26 年 4 月 25 日（金）担当：亀田

ウォームアップ問題

• “ オブジェクト指向”という言葉を見ると何が思い浮かびますか？　思い浮かんだものを順に５つ書き下しなさい。

1. ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿2. ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿3. ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿4. ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿5. ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

2

それでは始めましょう

3

これまでのポイント ( 確認 )

• IT のプロになるためには何が必要か？これを考えるための素材をお話しました。

4

ちょっとしつこくて

御免なさい！

これまでのポイント ( 確認 2)

• SE の仕事はプログラミングだけではない• ソフトウェアのライフサイクル• オブジェクト指向• モデリング言語 UML 　など

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今日の内容

• UML の概説• Java プログラミング　など

• 今日の課題（課題番号 No １）

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UML の歴史

• （前回資料参照）

• とにかく、いいプログラムはいい設計が大切、という観点から、さまざまな開発手法が考えられてきた。

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それでわかったこと

• 要求仕様の明確化• それに基づくきちんとした設計

– プラットフォームに依存しない「機能やサービス」のレベル

– プラットフォームに依存する「実装」レベル

• 設計にきちんと基づく「実装」• 要求仕様に対応した検証　　が大切

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• これらのレベルごとに、当該システムをモデル化することが大切。

• その際、モデルを記述する表現（言語）が必要。

　＝＞　 UML の登場！

UML はモデル記述のための言語（図で標記）

9

UML 各種ダイアグラムの紹介

– ユースケース図– クラス図– その他の UML 図

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UML とは（ソフトウェア工学的観点から）

• UML （ Unified 　 Modeling 　 Language ）– システム開発の分野で現在最も注目されてい

るツール（仕様等の記述言語）の１つ。– システムの構想をビジュアルに表現できる。

(visual language)– 誰とでも誤解なく意思疎通できる。

（ communication tool ） 何を作るのかは、明確にしておかなければ…

何を作るのかは、明確にしておかなければ…

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UML とは（言語論的観点から）

• UML は言語 の１つ– 言語

• 音声言語 (Spoken Language): – 所謂話し言葉– 若者語 etc.

• 文字言語 (Written Language) ：– 書き言葉– 法律文 etc.

• 視覚言語 (Visual Language) ： – 手話　 (sign language)– ダイヤグラム（ Flowchart, UML etc. ） etc.

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ちょっと雑談 (1)

• 言語とは– 思考のための道具– 知識を記述し蓄えるための道具– 意思疎通のための道具

上記のことを意識しておくことが大切！

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ちょっと雑談 (2)

• UML とは– 思考のための道具– 知識を記述し蓄えるための道具– 意思疎通のための道具

通常はこの点のみが強調されている

UML も１つの言語UML も

１つの言語

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ちょっと雑談 (3)

• Syntax v.s. Semantics

( 統語論 v.s. 意味論 )

• 表現形式　 v.s. 　意味内容

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ちょっと雑談 (4)

• Syntax v.s. Semantics

( 統語論 v.s. 意味論 )

• 表現形式　 v.s. 　意味内容

今日はこちらに重点を置く

こちらの理解が本質

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参考情報• 思考と言語について

– ヴィゴツキー：“思考と言語 ,” 柴田義松（訳） ,新読書社 (2001).

– 柴田義松：“ヴィゴツキー入門 ,”寺小屋新書（ 2006 ） .

– 思考と言語研究会 (電子情報通信学会 )( http://www.ieice.org/~tl/what.html )

• 意味への取り組みについて– Semantic Web （ http://www.w3.org/2001/sw/）– Semantic Computing(http://www.instsec.org/)– Web2.0，Web3.0

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推薦図書

• Sterling & Taveter,The Art of Agent-Oriented Modeling,MIT Press (2009).

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Contents of the book

I. Models1. Introduction

2. Concepts

3. Models

4. Quality

5. Agent Programming Platforms and Languages

6. Viewpoint Framework

II. Applications7. Agent-Oriented

Management Systems

8. Industry-Related Applications

9. Intelligent Lifestyle Applications

10. An E-Learning Application

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要求分析の練習

1. As_is 分析– 現状業務はどうなっているのか？–人・モノ・お金・情報などの流れ–業務手順– サービスの現状　など

2. 改善点，問題点の洗い出し3. To_be 分析

– 理想の業務形態はこれだ！

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さて、…

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UML とは

• これから作ろうとしているシステム（ソフトウェア）の概念をさまざまな側面から切り出し、表現する図（ダイアグラム）群のこと。

作りたいと思っているもの　 →　概念　 →　仕様　 →　実装完成したシステム（ソフトウェア）

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UML2.0 で使用する図

1. ユースケース図2. クラス図3. オブジェクト図4. シーケンス図5. ステートマシン図

（ステートチャート図）

6. アクティビティ図7. コンポーネント図

8. コミュニケーション図（コラボレーション図）

9. 配置図10.合成構成図11.タイミング図12.相互作用概念図13.パッケージ図

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各図の概要

• クラス図– 分析、設計領域の静的な構造を明確化

• オブジェクト図–複数のオブジェクトの状態を表現

• パッケージ図–複数のパッケージ間の関係を表現

• 合成構造図– クラスなどの内部構造を表現

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各図の概要（２）

• コンポーネント図– ソフトウェアコンポーネントの構成を表現

• 配置図– システムのハードウェア構成を表現

• ユースケース図–外部から見たときのシステムの機能を表現

• アクティビティ図–処理の流れを汎用的に表現

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各図の概要（３）

• シーケンス図– ライフライン相互のメッセージのやり取りを時間の流れに着目して表現

• コミュニケーション図– ライフライン相互のメッセージのやり取りを

、オブジェクトに着目しつつ表現• 相互作用概念図

–複数の相互作用の関係を一段上の目線で表現

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各図の概要（４）

• タイミング図– ライフラインの状態変化を時間の経過順に表

現• ステートマシン図

–時間の経過とともに変化するオブジェクトの状態を表現

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以下、重要なものを取り上げ一つずつ説明します。

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ユースケース図

• 定義：– システムの機能・要件（ユースケース）を

ユーザ等（アクター ）の視点で示した図– システムの使われ方（要求・機能）を記述す

るための図

要件（ユースケース）やアクターを具体例で示す。

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( 参考 ) ユースケース

• ユースケースを図示する方法がユースケース図である。

• ユースケース（システム要求機能）の記述方法は、場合によってはテキストでも良い。– ユースケースシナリオ– ユースケース記述

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ユースケースの参考図書

・ Alistair Cockburn: Writing Effective Use Cases, Addison-Wesley, ISBN 0201702258 (2000)

・ユースケース実践ガイドー効果的なユースケースの書き方：アリスターコーバーン，翔泳社 , ISBN 4798101273(2001)

講義では飛ばしました。 By KAMEDA31

システムの具体例

• 例：–講習会予約システム–缶ジュースの自動販売機– トランプゲーム (BlackJack)– お風呂温度・水量設定システム– スケジュール閲覧システム–チャットシステム

32

講習会予約システム

　　

33

講習会予約システム

• 申込みをしている風景　　

Model: Chiaki KUBOMURA 協力：山野美容芸術短期大学

タンジブルソフトウェア入門と人工知能特論コースを取ろうかなぁ…

講習受講希望者

34

講習会予約システム

• 事務処理をしている風景

Model: Chiaki KUBOMURA 協力：山野美容芸術短期大学

タンジブルソフトウェアは空いているけど、人工知能特論はどうかなぁ…

受講登録事務員

35

講習会予約システム

• 要件（要求される機能）：–申込み– キャンセル–領収書発行　など

• アクター：–受講者–経理担当–顧客管理システム

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缶ジュースの自動販売機

• 要件：–コイン投入待ち– 金額計算–販売可能商品の表示–購入希望商品の選定–商品の出力–釣銭の出力

• アクター：–購入者

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トランプゲーム (BlackJack)

• 要件：–カードシャッフル–カード要求–持ち札の把握–勝敗の判定–勝敗結果の表示

• アクター：– プレイヤ

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講習会予約システム（再）

• 要件（要求される機能）：–申込み– キャンセル–領収書発行　など

• アクター：–受講者–経理担当–顧客管理システム

39

講習会予約システムー ユースケース図 ー

40

講習会予約システム

アクター

ユースケース

関連システム境界 41

ユースケース図の用語 (1)

• アクター：– システムと相互作用する利用者や外部システムの役割

– ユースケースを駆動する。–人間（利用者）、外部システム、ハードウェ

ア

Stickman とも言う

42

ユースケース図の用語 (2)

• ユースケース：– システムが提供する機能（振る舞い）– アクターとシステムとの対話をモデル化– ユースケースにより、システムの用途が網羅

ユースケース名

43

ユースケース図の用語 (3)

• 関連：– アクターとユースケースとの関係–関係があれば線で結ぶ

• システム境界：– システムの外部と内部とを区別する。

内部

外部

関連名

44

トランプゲームー ユースケース図 ー

（練習：各自で描いてみよう！）

• アクター：＿＿＿• ユースケース：＿＿＿

45

クラス図

• とても重要な図です。• 特に、 programmer にとっては。

プログラマにとっては、ソースコードの方もとても大切です。

46

クラス図

• 定義：– システムの静的な構造を表したもの– 問題領域やシステムの構造を、

論理的・静的に捉えるためのもの

47

クラス図の例

• 学生と学部

学生

-学生番号

-氏名

-住所

＋学生情報取得 ()

学部

- 学部名

-所在地

-電話番号

+ 入学手続き

+ 休学手続き

+ 転学部手続き

0..*　　　　　1

48

クラス図の例

• 学生と学部

学生

-学生番号

-氏名

-住所

＋学生情報取得 ()

学部

- 氏名

-住所

-電話番号

+ 入学手続き

+ 休学手続き

+ 転学部手続き

0..*　　　　　1

クラス名

属性

操作

関係

49

クラス図の例

• 学生と学部

学生

-学生番号

-氏名

-住所

＋学生情報取得 ()

学部

- 氏名

-住所

-電話番号

+ 入学手続き

+ 休学手続き

+ 転学部手続き

0..*　　　　　1

クラス名

属性

操作

多重度

50

クラス図の用語 (1)

• クラス：– 具体物 ( インスタンス ) を抽象化したもの–属性の操作（関数）をもつ– インスタンスの設計図に相当

クラス名

属　性

操　作51

クラス図の用語 (1)

• クラス：– 具体物 ( インスタンス ) を抽象化したもの–属性と属性の操作（関数）をもつ– インスタンスの設計図に相当

クラス名

属　性

操　作

後で参照するためのもの

属性のみ（属性値なし）

（属性に対する）関数

52

クラス図の用語 (2)

クラス A クラス B

•関係：クラス間の相互関係

関連

集約

汎化

依存

合成

53

クラス図の用語 (3-1)

• 多重度：– クラスから生成されるインスタンス（オブ

ジェクト）の個数などを表す。

Ｎ Ｍ

54

クラス図の用語 (3-2)

• 多重度の記述法：ｎ ｎのみ 通常は０や１が使わ

れる1.. １以上1..＊ １以上＊ 任意の数 他の数字と組合わせて使用1,3,7 １か３か７離散値を扱う場合に使用

例：　 3..＊　　３以上

55

クラス図の例（再）

• 学生と学部

学生

-学生番号

-氏名

-住所

＋学生情報取得 ()

学部

- 氏名

-住所

-電話番号

+ 入学手続き

+ 休学手続き

+ 転学部手続き

0..*　　　　1

クラス名

属性

操作

多重度

多重度１多重度０以上

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練習問題

• （クラス図の作成）

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クラスの例１

自動車クラス

レーシングカークラス

バスクラス

タクシークラス

is-a関係Racing car is a car.

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自動車のクラス階層 (1)

自動車

レーシングカー バス タクシー

59

自動車のクラス階層 (2)

自動車

レーシングカー バス タクシー

60

例：自動車とその部品 (1)

車　台 ボディ エンジン

窓ガラス

タイヤ ハンドル

61

例：自動車とその部品 (2)

車　台 ボディイ

エンジン

窓ガラス

タイヤ ハンドル

62

例：自動車とその部品 (3)

自動車

車　台 ボディ エンジン

63

例：自動車とその部品 (4)

• 自動車のクラス階層• 自動車とその部品

これらを区別する方法は…

形式が同じになっている！！

64

例：自動車のクラス階層

自動車

レーシングカー バス タクシー

汎化

特化

65

例：自動車とその部品 (3)

自動車

　　　車　台

ボディ エンジン

66

合成の関係の場合

自動車

　　　車　台

ボディ エンジン

67

集約の関係の場合

家　族

　　お父さん

お母さん 子供

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オブジェクト図

• 定義：– クラス図に出てくるオブジェクトの相互関係

を示したもの

–静的構造を把握

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オブジェクト図の例

学部 学生

クラス図

オブジェクト図 ：学部

CS

：学生

：学生

：学生

鈴木

佐藤

田中70

オブジェクト図の例

学部 学生

クラス図

オブジェクト図 ：学部

CS

：学生

：学生

：学生

鈴木

佐藤

田中

リンク 値

オブジェクト名

71

シーケンス図

• 定義：– オブジェクト相互の協調またはメッセージを、

時間軸に着目して表示する図

72

シーケンス図の例

： obj1 ： obj2

73

コミュニケーション図

• 定義：– オブジェクト間のメッセージのやり取りを、接続関係に着目して記す図

– シーケンス図とほぼ同じ内容となる。着目点が異なる。

74

コミュニケーション図の例

:obj01

１：番号入力 ３：実行

２：確認ランプ

４：結果画面表示５：結果表

示

：検索コントロー

ラ

: 検索結果画面

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ステートマシン図

• 定義：– オブジェクトの状態の変化や、その変化が起

きるための条件を表す図

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ステートマシン図の例

• ジュースの自動販売機

待機中

コイン投入

キャンセル

[120円以上 ]コイン投入

中

コイン投入

[ １２０円未満 ]

購入可 ジュース販売

商品選択

77

アクティビティ図

• 定義：– システムの動的側面をフローチャートの要領

で表現する図。（並行処理を表現することができる。）

78

アクティビティ図の例アクター

１アクター２

79

その他の図

• コンポーネント図：– ソースファイルなど、システム開発に必要なコンポーネントとそれらの依存関係を表現する図

• 配置図：– システムを実行するハードウェアの配置やそ

れらの相互接続関係を表現する図

80

UML で使う図（再）

1. ユースケース図2. クラス図3. オブジェクト図4. シーケンス図5. ステートマシン図（ステートチャート）6. アクティビティ図7. コミュニケーション図8. 配置図 etc.

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UML での５つのビュー（１）

• システム開発を成功させるためには、開発するシステムを多様な視点（ビュー）から眺めることが大切。

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UML での５つのビュー（２）

• ユースケースビュー• 論理ビュー• 並行性ビュー• コンポーネントビュー• 配置ビュー

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UML での各種ビュー (3)

ユースケース図 アクティビティ図シーケンス図

コミュニケーション図（コラボレーション図）

ステートマシン図（ステートチャート）

クラス図

オブジェクト図

コンポーネント図

配置図

ユースケースビュー

論理ビュー

配置ビュー

並行性ビュー

コンポーネントビュー

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UML での５つのビュー（４）1. ユースケースビュー：　アクタの視点からシス

テムの機能を見る視点2. 論理ビュー：　システムの論理的構造をみる視

点（ビジネスロジックなど）3. 並行性ビュー：　処理の同期・非同期に着目す

る視点4. コンポーネントビュー：開発者のビュー。ソフ

トウェアコンポーネントの依存関係を見るビュー。

5. 配置ビュー：　物理的配置を見るためのビュー

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UML での各種ビュー (3)

ユースケース図 アクティビティ図シーケンス図

コラボレーション図

状態図

クラス図

オブジェクト図

コンポーネント図

配置図

ユースケースビュー

論理ビュー

配置ビュー

並行性ビュー

コンポーネントビュー

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ここまでのまとめ

• ソフトウェア開発は大変だ。いいプログラムなんかなかなかできない。だから、仕様をしっかり決めたり、きちんとした設計をすることは大切なんだね。その一助としてモデリング言語（ UML ）を用いてモデル化をしっかりやろう。　　　　　　　　　　　　　　　　（上流工程は重要だ！）

87

• UML の各ダイアグラムの使い方は、システム開発を実践しながら覚えていきましょう。

（ UML の話はまずはここまで。）

88

クールダウン問題

• プログラミングに関していま一番困っていることは何ですか？　５つ書き下してください。1. ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿2. ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿3. ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿4. ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿5. ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

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レポート課題 No. １

• 大学の掲示版として、「個人専用の掲示板」を作りたい。どんなものがいいのかを考え、以下の３点に関して作文しなさい。1. 表示画面のデザイン（外見のデザイン）2. 提供する情報・サービス（情報デザイン）3. サービスの利用形態（誰がいつ何をどのように

等） 仲間と相談してもいいよ。

これは最終回に提出してもらいます。これは最終回に提出してもらいます。90

次回の予告• 次回からソフトウェア開発に取り掛かります。• UML関連のツール（ astah と Eclipse ）の話も

します。　「弘法は筆を選ばず」といいますが、IT 技術者とりわけプロフェッショナル IT 技術者にとっては、ツール (tool, 道具）は重要です。具体的なツールの話をしますので、欠席をすると損をしますよ…

• PC とネットワークケーブルを持参してください。

　　　　　　　　　　　　　　　　それではまた次週！

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今日の内容（再）

• 要求仕様を作ってみよう

• ソフトウェア開発プロセス• UML の概説• Java プログラミング　など

• 今日の課題（課題番号 No １）

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