Параллельное и распределенное программирование на С++ - Хьюз Камерон

Рис. 10.15. Общая структура состояния

Таблица 10.6. Составные части перехода

Исходное состояние Первоначальное состояние объекта; при осуществлении перехода объект выходит из исходного состояния

Целевое состояние Состояние, в которое объект входит после осуществления перехода

Событийный инициатор Событие, которое инициирует осуществление перехода. Переход может быть безусловным (т.е. не иметь инициатора), в эгом случае переход происходит сразу же после того, как объект завершит все свои действия (видыдеятельности) в исходном состоянии

Защитное условие Булево выражение, связанное с событийным инициатором, которое обеспечивает осуществление перехода только в случае, если при вычислении дает значение ИСТИНА

Действие Действие, выполняемое объектом при осуществлении перехода; оно может быть связано с событийным инициатором и/или защитным условием

Параллельные подсостояния

Подсостояние позволяет еще больше упростить описание модели поведения системы с параллелизмом . Подсостояние— это состояние, которое является составной частью другого состояния, именуемого суперсостоянием или составным состоянием. Такое представление означает, что состояние можно разбить на несколько подсостояний. Эти подсостояния могут существовать последовательно или параллельно. Параллелизм подсостояний означает, что один объект может быть занят в двух независимых поведенческих множествах. Это справедливо для нашего объекта «классной доски» (blackboard). При обработке каждого возможного расписания он должен обновлять соответствующие структуры и выполнять другие обслуживающие процедуры. Каждое подсостояние отображается в отдельном разделе. Подсостояния синхронизируются и объединяются перед выходо м из составного состояния. Когда одно подсостояние подходит к концу, оно ожидает, пока другие состояния подойдут к концу, после чего подсостояния снова соединяются в одно. На рис. 10.16 показана диаграмма состояний для объекта blackboard, который генерирует расписание для студентов.

Состояние Генерирование расписания (с м. рис. 10.16) яв л яется составны м. Его параллельные подсостояния называются Фильтрование и Обновление. Подсостояния отделяются пунктирной линией и представляются собственными конечными автоматами, причем каждый конечный автомат имеет свои начальное и конечное состояния. В подсостояний Фильтрование объект последовательно проходит через следующие состояния: Фильтрование временных конфликтов, Балансировка и Персонификация. В под-состоянии Поддержка объект проходит только через одно состояние: Обновление. Ко г да оба подсостояния Фильтрование и Поддержка (вернее, соответствую щ ие им конечные автоматы) достигают своих конечных состояний, то перед выходом из составного состояния Генерирование расписания происходит их объединение.

Рис. 10.16. Диаграмма состояний для объекта blackboard

Распределенные объекты

Распределенные объекты — это объекты, выполняющиеся на различных процессорах, принадлежащих различным компьютерам. Диаграмма развертывания используется для построения такой м одели системы, в которой отображаются физические отношения между ее программным и аппаратным компонентами. Диаграмма развертывания позволяет отобразить маршрутизацию компонентов и объектов в распределенной системе. Компоненты могут представлять собой выполняемые программы, библиотеки или базы данных. Поэтому весьма полезно четко представлять, где именно размещается в системе конкретный компонент или объект. Понять, как именно стоит распределить параллельные компоненты системы — задача непростая. Поэтому моделирование распределенных компонентов поможетвуправлении конфигурацией, функционированием и производительностью систе м ы.

Диаграмма развертывания состоит из узлов и объектов или компонентов, которые размещаются в этих узлах. Узел — это вычислительное устройство или блок оборудования, который оснащен средствами хранения и обработки данных (например, это может быть отдельное периферийное устройство, компьютер, универсальнал вычислительная машина или кластер компьютеров). Узлы этой диаграммы связаны между собой зависимостями. Эти зависимостями представляют, как компоненты взаимодействуют друг с другом. Направление зависимости означает, какой компонент осведомлен о существовании другого компонента. Даже если связь между узлами является двунаправленной, один компонент может не «знать» о том, с кем он связан.

Существует два способа смоделировать местоположение компонентов или объектов в UML-диаграмме развертывания: посредством вложения или использования тегированного значения.

Согласно первому способу компоненты, которые располагаются в узле, перечисляются внутри символьного обозначения узла. Второй способ предлагает отображать местоположение компонентов в символе компонента. Узлы являются частью диаграммы развертывания. В качестве символа узла используется куб. Куб может иметь два отдельных раздела: один будет содержать индикатор стереотипа, описывающий тип узла, а второй — список компонентов, относящихся к этому узлу (первый способ). При использовании символа компонента (второй способ) тегу location (местоположение) присваивается имя уала, в котором размещается данный компонент. Тег location имеет следующий формат: {location = имя узла}

Тег location может быть частью любой диаграммы, в которой местоположение компонентов является существенным фактором (например, в диаграммах сотрудничества, объектов или видов деятельности). На рис. 10.17 отображены два способа обозначения местоположения компонентов в распределенной системе. В части а этого рисунка показан символ узла, содержащий список компонентов, а в части б представлен символ активного объекта, в котором используется тег location.

Визуализация всей системы

Рис. 10.17. Способы отображения местоположения компонента в распределенной системе

Система состоит из множества элементов, включал подсистемы, которые сотрудничают между собой с целью выполнения конкретных задач. Сотрудничество — это агрегирование конструкций, соединяемых в процессе регулярного взаимодействия.

Рассмотренные в этой главе диаграммные методы позволяют разработчику взглянуть на систему с различных точек зрения, с различных уровней, как извне, так и изнутри. В этом разделе мы обсудим моделирование системы в целом. Это означает, что на самом высоком уровне моделирования следует отображать только основные компоненты или функциональные элементы. Диаграммные методы, предлагаемые для рассмотрения в этом разделе, используются для моделирования развертывания системы и ее архитектуры. И хотя этот раздел — последний в этой главе, моделирование и документирование системы в целом должно быть первым этапом ее проектирования и разработки.

Визуализация развертывания систем

Развертывание системы — последний этап в ее разработке. При развертывании системы имеет смысл смоделировать реальные физические компоненты исполняемой версии системы. Диаграмма развертывания отображает конфигурацию элементов оборудования и программных компонентов. Программные компоненты представляют собой такие реальные выполняемые модули, как активные объекты (процессы), библиотеки, базы данных и пр. Диаграмма развертывания состоит из узлов и компонентов. Компоненты - это экземпляры физической реализации логических элементов. Например, класс— это логический элемент, который может быть реализован в виде одного или нескольких компонентов. Класс можно разделить на процессы или потоки, и каждый процесс или поток в диаграмме развертывания может быть компонентом. Компоненты класса могут выполняться на различных узлах одного компьютера (потоки/процессы) или различных компьютерах (процессы).