基礎情報技術
ー第3日目ー
平成24年5月11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
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。）
3
それでは始めましょう
4
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。
ちょっとしつこくて
御免なさい！
5
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
6
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。
7
前回の復習
• ソフトウェア工学とは
– 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入門（その１）
– 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
8
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。
9
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！
10
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？
11
ソフトウェアのライフサイクル（１）
1.
2.
3.
4.
5.
6.
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
12
ソフトウェアのライフサイクル（２）
1.
2.
3.
4.
5.
6.
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。
13
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。
14
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？
15
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。
16
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）
17
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）
18
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。
19
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
20
• 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）
21
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
22
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…
23
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.
24
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！
25
ちょっと雑談(2)
• UMLとは
UMLも
１つの言語
– 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
26
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
27
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
28
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
29
推薦図書
• Sterling & Taveter,
The Art of Agent-Oriented Modeling,
MIT Press (2009).
30
Contents of the book
I.
Models
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Introduction
Concepts
Models
Quality
Agent Programming
Platforms and
Languages
Viewpoint
Framework
II. Applications
7.
Agent-Oriented
Management
Systems
8. Industry-Related
Applications
9. Intelligent Lifestyle
Applications
10. An E-Learning
Application
31
さて、…
32
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）
33
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）
6. アクティビティ図
7. コンポーネント図
1.
2.
3.
4.
5.
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
34
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
35
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
36
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
37
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
38
以下、重要なものを取り上げ
一つずつ説明します。
39
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。
40
(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
41
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 KAMEDA42
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
43
講習会予約システム
44
講習会予約システム
• 申込みをしている風景
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
45
Model: Chiaki KUBOMURA 協力：山野美容芸術短期大学
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
46
Model: Chiaki KUBOMURA 協力：山野美容芸術短期大学
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
47
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
48
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
49
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
50
講習会予約システム
ー ユースケース図 ー
51
講習会予約システム
ユースケース
アクター
システム境界
関連
52
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
53
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
54
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
関連名
• 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
55
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：＿＿＿
56
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。
57
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
58
クラス図の例
• 学生と学部
0..*
1
学生
-学生番号
-氏名
-住所
学部
- 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
59
クラス図の例
クラス名
• 学生と学部
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()
+ 入学手続き
+ 休学手続き
+ 転学部手続き
操作
60
クラス図の例
クラス名
多重度
• 学生と学部
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()
+ 入学手続き
+ 休学手続き
+ 転学部手続き
操作
61
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
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
操 作
属性のみ（属性値なし）
（属性に対する）関数
63
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
64
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
65
クラス図の用語(3-2)
• 多重度の記述法：
ｎ
1..
1..＊
＊
1,3,7
ｎのみ
１以上
１以上
任意の数
１か３か７
例： 3..＊
通常は０や１が使われる
他の数字と組合わせて使用
離散値を扱う場合に使用
３以上
66
クラス図の例（再）
クラス名
多重度
• 学生と学部
多重度１
多重度０以上
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()
+ 入学手続き
+ 休学手続き
+ 転学部手続き
操作
67
練習問題
• （クラス図の作成）
68
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
69
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
70
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
71
例：自動車とその部品(1)
車 台
窓ガラス
ボディ
タイヤ
エンジン
ハンドル
72
例：自動車とその部品(2)
車 台
窓ガラス
ボディイ
タイヤ
エンジン
ハンドル
73
例：自動車とその部品(3)
自動車
車 台
ボディ
エンジン
74
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
形式が同じに
なっている！！
これらを区別する方法は…
75
例：自動車のクラス階層
自動車
汎化
特化
レーシングカー
バス
タクシー
76
例：自動車とその部品(3)
自動車
車 台
ボディ
エンジン
77
合成の関係の場合
自動車
車 台
ボディ
エンジン
78
集約の関係の場合
家 族
お父さん
お母さん
子供
79
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
80
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
CS
鈴木
：学生
佐藤
：学生
田中
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
CS
鈴木
オブジェクト名
：学生
リンク
佐藤
値
：学生
田中
82
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
83
シーケンス図の例
：obj1
：obj2
84
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。
85
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
86
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
87
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
商品選択
[120円以上]
コイン投入中
購入可
ジュース
販売
[１２０円未満]
コイン投入
88
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。）
89
アクティビティ図の例
アクター１
アクター２
90
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
91
UMLで使う図（再）
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
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.
92
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。
93
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
94
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
ユースケース図
アクティビティ図
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
95
配置ビュー
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
96
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
ユースケース図
アクティビティ図
シーケンス図
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
97
配置ビュー
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！）
98
• 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。）
99
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.
＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
100
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。
101
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！
102
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。
103
次は、…
• ちょっと話を変えて…
104
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）
105
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。
106
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();
}
}
107
練習問題
• 前述のプログラムを実際に実行してみなさい。
108
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）
109
次回までの課題
110
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。）
111
練習課題２
• 教科書の
– 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。）
112
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