基礎情報技術 ー第3日目ー 平成23年4月29日（金） 担当：亀田.

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1 基礎情報技術 ー第3日目ー 平成23年4月29日（金） 担当：亀田

2 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。
“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。 ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

3 確認 授業で使用した資料は授業終了後に Web(kameken.clique.jp)にて公開します。
ノートにメモを取ってください。 （キーワードや図だけでも結構です。） 毎回レポート課題がでます?。 （前回のレポートは授業終了時に 回収します。）

4 それでは始めましょう

5 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。

6 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

7 授業概要 ITエンジニアのプロフェッショナルになるためには、プロとしての嗜み（たしなみ）と作法を身につけることも大切である。本授業では、今後プロとしてソフトウェアかかわる人たちにとって避けて通ることのできない嗜み・作法を簡単な演習を通じて紹介するとともに、学生の皆さんにそれらの必要性・重要性を身を持って理解してもらうことを目指す。 具体的には、ソフトウェア開発を上流工程から下流工程へ向けて実際に体験してもらいながら、UML(Unified Modeling Language)やプロジェクト管理等の紹介を行う。 ITシステム ≠ プログラミング であることや、ソフトウェア開発におけるコミュニケーションの意義、プロジェクト管理の重要性についてなど、多くのことを学生の皆さん自らが気づくことを期待する。

8 前回の復習 ソフトウェア工学とは UML入門（その１） ソフトウェア開発工程 ソフトウェアのライフサイクル UMLの歴史
何のために生まれたのか その後どうなったのか 現在の姿 これからの動向　など

9 ソフトウェア工学について 「ソフトウェアは実際にどのような作業工程を 経て作れば良いのか？」　ということ。

10 ソフトウェア開発プロセスの確立 これは未解決問題の１つです！

11 よいプログラムは どうやって作れば良いのか？
バグのない 動作効率のよい 開発コストがかからない メンテナンスがしやすい 急な修正・変更にも対応できる 拡張性のある 汎用性のある　などなど こんなプログラムってどうやって作る のだろうか？

12 ソフトウェアのライフサイクル（１） 要求分析 設計 プログラミング デバッグ 評価 運用 ⇒再び１へ戻る

13 ソフトウェアのライフサイクル（２） 何（どんなもの）を作ればいいの？ どう作ればいの？ 作成作業そのもの（デバッグもやりながら）
本当にちゃんとできたのかな？ 実際に使おう！ ちょっと変更したいな。

14 ソフトウェア開発モデル ウォーターフォール(water fall)モデル プロトタイピングによるソフトウェア開発
インクリメンタルモデルとイテラティブモデル スパイラルモデル データフローモデル アジャイルモデル モデル駆動型 ＝＞一長一短あり 自主問題： 　ウォーターフォールモデル ， スパイラルモデルおよび 　モデル駆動型アーキテクチャ(MDA)について調べよ。

15 ソフトウェア開発プロセスの確立 現時点では、経験的・体験的にtry！ 銀の弾丸はあるのだろうか？

16 銀の弾丸とは ソフトウェア開発の現場における諸問題に対して、あまねく通用する万能解決策のこと。
このような「万能な解決策（銀の弾丸）は存在しない」という表現で、ソフトウェア開発の難しさを表現することがある。

17 銀の弾丸はなくても… あきらめてはいけない！ その１つの提案が「モデリング」とそれを記述・表現するための「モデル記述言語」である。
　（以下、その話をしましょう）

18 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No１）

19 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。

20 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 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
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

21 UMLはモデル記述のための言語（図で標記）
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）

22 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

23 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…

24 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.

25 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！

26 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

27 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

28 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

29 参考情報 思考と言語について 意味への取り組みについて 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) ( ) 12月に工科大で開催 (参加料無料) 意味への取り組みについて Semantic Web（ Semantic Computing( Web2.0

30 推薦図書 Sterling & Taveter, The Art of Agent-Oriented Modeling, MIT Press (2009).

31 Contents of the book Models Applications Introduction Concepts Quality
Agent Programming Platforms and Languages Viewpoint Framework Applications Agent-Oriented Management Systems Industry-Related Applications Intelligent Lifestyle Applications An E-Learning Application

32 さて、…

33 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）

34 UML2.0で使用する図 ユースケース図 クラス図 オブジェクト図 シーケンス図 ステートマシン図 （ステートチャート図） アクティビティ図
コンポーネント図 コミュニケーション図（コラボレーション図） 配置図 合成構成図 タイミング図 相互作用概念図 パッケージ図

35 各図の概要 クラス図 オブジェクト図 パッケージ図 合成構造図 分析、設計領域の静的な構造を明確化 複数のオブジェクトの状態を表現
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

36 各図の概要（２） コンポーネント図 配置図 ユースケース図 アクティビティ図 ソフトウェアコンポーネントの構成を表現
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

37 各図の概要（３） シーケンス図 コミュニケーション図 相互作用概念図 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
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

38 各図の概要（４） タイミング図 ステートマシン図 ライフラインの状態変化を時間の経過順に表現
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

39 以下、重要なものを取り上げ 一つずつ説明します。

40 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。

41 (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

42 ユースケースの参考図書 ・Alistair Cockburn: Writing Effective Use Cases, Addison-Wesley, ISBN (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 (2001) 講義では飛ばしました。By KAMEDA

43 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

44 講習会予約システム

45 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…
講習会予約システム 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… 申込みをしている風景　　 講習受講希望者 Model: Chiaki KUBOMURA 協力：山野美容芸術短期大学

46 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…
講習会予約システム 事務処理をしている風景 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 Model: Chiaki KUBOMURA 協力：山野美容芸術短期大学

47 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

48 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

49 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

50 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

51 講習会予約システム ー ユースケース図 ー

52 講習会予約システム ユースケース アクター 関連 システム境界

53 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

54 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

55 ユースケース図の用語(3) 関連： システム境界： 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 システムの外部と内部とを区別する。
関連名 内部 外部

56 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：＿＿＿

57 プログラマにとっては、ソースコードの方も
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。

58 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

59 クラス図の例 学生と学部 0..* 1 学生 学部 学生番号 氏名 - 学部名 住所 所在地 電話番号 ＋学生情報取得() + 入学手続き
0..* 1 学生 学部 学生番号 氏名 住所 - 学部名 所在地 電話番号 ＋学生情報取得() + 入学手続き + 休学手続き + 転学部手続き

60 クラス図の例 学生と学部 クラス名 関係 0..* 1 学生 学部 学生番号 氏名 - 氏名 住所 住所 電話番号 属性 ＋学生情報取得()
0..* 1 学生 学部 学生番号 氏名 住所 - 氏名 住所 電話番号 属性 ＋学生情報取得() + 入学手続き + 休学手続き + 転学部手続き 操作

61 クラス図の例 学生と学部 クラス名 多重度 0..* 1 学生 学部 学生番号 氏名 - 氏名 住所 住所 電話番号 属性
0..* 1 学生 学部 学生番号 氏名 住所 - 氏名 住所 電話番号 属性 ＋学生情報取得() + 入学手続き + 休学手続き + 転学部手続き 操作

62 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

63 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
後で参照するためのもの クラス名 属性のみ（属性値なし） 属　性 操　作 （属性に対する）関数

64 クラス図の用語(2) 関係：クラス間の相互関係 クラスA クラスB 関連 集約 合成 汎化 依存

65 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

66 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
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

67 クラス図の例（再） 学生と学部 多重度１ 多重度０以上 クラス名 多重度 0..* 1 学生 学部 学生番号 氏名 - 氏名 住所 住所
0..* 1 学生 学部 学生番号 氏名 住所 - 氏名 住所 電話番号 属性 ＋学生情報取得() + 入学手続き + 休学手続き + 転学部手続き 操作

68 練習問題 （クラス図の作成）

69 クラスの例１ 自動車クラス is-a関係 Racing car is a car. レーシング カークラス バスクラス タクシークラス

70 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

71 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

72 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

73 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

74 例：自動車とその部品(3) 自動車 車　台 ボディ エンジン

75 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！！

76 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

77 例：自動車とその部品(3) 自動車 　　　車　台 ボディ エンジン

78 合成の関係の場合 自動車 　　　車　台 ボディ エンジン

79 集約の関係の場合 家　族 　　お父さん お母さん 子供

80 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

81 オブジェクト図の例 クラス図 学部 学生 オブジェクト図 ：学部 ：学生 鈴木 CS ：学生 佐藤 ：学生 田中

82 オブジェクト図の例 クラス図 学部 学生 オブジェクト図 ：学部 ：学生 オブジェクト名 鈴木 CS ：学生 佐藤 リンク 値 ：学生 田中

83 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

84 シーケンス図の例 ：obj1 ：obj2

85 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。

86 コミュニケーション図の例 １：番号入力 ３：実行 ２：確認ランプ :obj01 ：検索コントローラ ４：結果画面表示 ５：結果表示
検索結果画面

87 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

88 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] 商品選択 ジュース販売 コイン投入中 購入可
[１２０円未満] コイン投入

89 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。）

90 アクティビティ図の例 アクター１ アクター２

91 その他の図 コンポーネント図： 配置図： 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
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

92 UMLで使う図（再） ユースケース図 クラス図 オブジェクト図 シーケンス図 ステートマシン図（ステートチャート） アクティビティ図
コミュニケーション図 配置図 etc.

93 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。

94 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

95 UMLでの各種ビュー(3) 論理ビュー ユースケースビュー クラス図 オブジェクト図 シーケンス図 アクティビティ図 ユースケース図
ステートマシン図 （ステートチャート） コミュニケーション図 （コラボレーション図） コンポーネント図 配置図 コンポーネントビュー 並行性ビュー 配置ビュー

96 UMLでの５つのビュー（４） 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
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 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） 並行性ビュー：　処理の同期・非同期に着目する視点 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。 配置ビュー：　物理的配置を見るためのビュー

97 UMLでの各種ビュー(3) 論理ビュー ユースケースビュー クラス図 オブジェクト図 シーケンス図 アクティビティ図 ユースケース図 状態図
コラボレーション図 コンポーネント図 配置図 コンポーネントビュー 並行性ビュー 配置ビュー

98 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！）

99 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。）

100 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。 ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

101 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。
表示画面のデザイン（外見のデザイン） 提供する情報・サービス（情報デザイン） 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。

102 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！

103 以下はおまけです。 時間のあるときにでも目を通してください。

104 次は、… ちょっと話を変えて…

105 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No１）

106 最後にはシステム（プログラム）を作らなければ面白くないので、 少しJavaの話をします。

107 Javaプログラムの例 import javax.swing.JFrame;
public class SimpleFrame extends JFrame{ public SimpleFrame(){ super(“Frame Title”); setSize(300,100); setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE); setVisible(true); } public static void main(String[] arguments){ SimpleFrame sf = new SimpleFrame();

108 練習問題 前述のプログラムを実際に実行してみなさい。

109 今日の内容（再） UMLの概説 Javaプログラミング　など 今日の課題（課題番号No１）

110 次回までの課題

111 練習課題１ 先ほどのJavaのプログラムを実際に実行させて見なさい。必要ならば、Javaの開発環境を整備しておくこと。 （JavacコマンドやJavaコマンドが使えればOK。エディターも必要ならばそろえておいてください。）

112 練習課題２ 教科書の の３つの図が読めるように、練習してください。 （図に描かれていることを自分なりに 口頭で説明できればOKです。）
図1・15 (p.122) 図2・16 (p.142) 図2・18 (p.144) の３つの図が読めるように、練習してください。 （図に描かれていることを自分なりに 　口頭で説明できればOKです。）