はじめに
UML（統合モデル化言語）のタイミング図は、時間の経過に伴うオブジェクトの振る舞いをモデル化するために使用される相互作用図の一種です。リアルタイムシステムにおいて、タイミング制約やライフラインが重要な場合に特に有用です。本ガイドでは、タイミング図の2つの形式、すなわち状態／条件ライフラインと一般値ライフラインについて説明します。主要な概念を検討し、例を提示し、2つの形式を比較します。
主要な概念
ライフライン
ライフラインは、相互作用における個別の参加者を表します。時間の経過に伴うオブジェクトの存在を示す垂直線として描かれます。
状態／条件
状態または条件は、オブジェクトが取り得る異なるモードや状況を指します。これらはライフライン上の水平なセグメントとして表されます。
期間制約
期間制約は、特定の状態や遷移にかかる時間の長さを指定します。時間の範囲を示す注釈付きの水平線として描かれます。
時間メッセージ
時間メッセージは、特定の時刻に発生するライフライン間の相互作用を表します。ライフラインを結ぶ水平な矢印として表現されます。
タイミングフレーム
タイミングフレームは、全体のタイミング図を囲む長方形のボックスであり、タイミング制約や相互作用の文脈を提供します。
状態／条件ライフライン
説明
状態／条件ライフライン表記では、関連する参加者に隣接して状態をリスト形式で示します。参加者が特定の時刻にどの状態にあるかを示すために、状態線が必要です。この形式は、状態数が限られているシステムに適しています。
タイミング図の例
フルビューとコンパクトビュー
説明
- 参加者1:
- 状態／条件1：初期状態。
- 状態／条件2：1秒後に遷移。
- 状態／条件3：さらに1秒後に遷移。
- 状態／条件4：期間制約前の最終状態。
- 参加者2:
- 状態/条件1: 初期状態。
- 状態/条件2: 受信後の遷移
メッセージ1. - 状態/条件3: 最終状態。
- 期間制約: 全ての相互作用は5秒以内に完了しなければならない。
- 時間メッセージ:
メッセージ1は参加者1から参加者2に送信される。
利点
- 明確さ: 状態が少ないシステムでは理解しやすい。
- 正確性: 時間の経過に伴う状態の順序を明確に示す。
欠点
- 空間: 状態の数が増えるほど、より多くの空間を必要とする。
- 複雑さ: 参加者や状態が多数になると複雑になる可能性がある。
一般値ライフライン
説明
一般値ライフライン表記法は、参加者がその状態にある瞬間、その参加者の状態を直接その時刻に配置する。この形式により、状態線の必要がなくなり、すべての状態を図全体にわたって1本の線上に配置できる。
例
説明
- 参加者1:
- 状態/条件4: 初期状態。
- 状態/条件3: 1秒後の遷移。
- 状態/条件2: もう1秒後の遷移。
- 状態/条件1: 時間制約前の最終状態。
- 参加者2:
- 状態/条件1: 初期状態。
- 状態/条件2: 受信後の遷移
メッセージ1. - 状態/条件3: 最終状態。
- 時間制約: 全体のやり取りは5秒以内に完了しなければならない。
- 時間メッセージ:
メッセージ1は参加者1から参加者2へ送信される。
利点
- 空間効率: 特に多数の状態がある場合、より少ない空間を必要とする。
- 単純さ: 複雑なシステムでは管理が容易である。
欠点
- 可読性: 時間図に慣れていない人にとっては直感的でない可能性がある。
- 詳細さ: 時間の経過に伴う状態の遷移を詳細に示さない。
比較
空間効率
- 状態／条件ライフライン: 状態の数が増えるほど、より多くの空間を必要とする。
- 一般値ライフライン: 特に状態が多い場合、空間効率が良い。
可読性
- 状態／条件ライフライン: 状態が少ないシステムでは理解しやすい。
- 一般値ライフライン: 直感的でない可能性があるが、複雑なシステムでは管理しやすい。
複雑さ
- 状態／条件ライフライン: 参加者が多く、状態が多いと複雑になる可能性がある。
- 一般値ライフライン: 複雑なシステムでは管理が簡単である。
正確さ
- 状態／条件ライフライン: 時間の経過に伴う状態の遷移を明確に示す。
- 一般値ライフライン: 状態の遷移の順序を詳細に示さない。
以下は、UML時間図における状態／条件ライフラインと一般値ライフラインの比較を要約した表である。
| 特徴 | 状態／条件ライフライン | 一般値ライフライン |
|---|---|---|
| 状態の表現 | 状態は、参加者に隣接して状態ラインとともにリストされている。 | 状態は、単一のライン上での時間の点に直接配置されている。 |
| 空間効率 | 状態の数が増えるほど、より多くの空間を必要とする。 | 特に多くの状態がある場合、より空間効率が良い。 |
| 可読性 | 少数の状態を持つシステムでは、理解しやすい。 | 直感的でない場合もあるが、複雑なシステムではより管理しやすい。 |
| 複雑さの管理 | 多くの参加者や状態があると、複雑になる可能性がある。 | 複雑なシステムでは、管理がより簡単である。 |
| 正確性 | 時間の経過に伴う状態の順序を明確に示す。 | 状態の順序を示す際に詳細が少ない。 |
| 使用例 | 状態の数が限られたシステムに適している。 | 多くの状態と複雑な相互作用を持つシステムに適している。 |
| 視覚的明確さ | 状態遷移の明確な視覚的順序を提供する。 | 時間の経過に伴う状態のコンパクトな視覚的表現を提供する。 |
| 注釈 | 各状態遷移に対して注釈が必要である。 | 注釈の数が少なく、重要な相互作用に焦点を当てる。 |
| スケーラビリティ | 状態の数が増えるにつれて、スケーラビリティが低下する。 | 状態の数が増えるにつれて、よりスケーラブルである。 |
この表は、UMLタイミング図における各タイプのライフラインの主な違いや使用例を理解するための迅速な参照を提供する。
ヒントとテクニック
- 明確さ: 図が明確で理解しやすいことを確認してください。一貫した記法とラベルを使用してください。
- 正確さ: 持続時間の制約や時間メッセージについて正確に記述してください。正確なタイミングや条件を指定するために注釈を使用してください。
- 簡潔さ: 図を簡潔に保ってください。シナリオに関連する重要な相互作用や状態に注目してください。
- 一貫性: プロジェクト内の他のUML図と一貫性を保ってください。同じ命名規則とスタイルを使用してください。
- 検証: ステークホルダーと協議してタイミング図を検証し、システムの動作を正確に表現していることを確認してください。
結論
UMLタイミング図は、リアルタイムシステムの動作をモデル化するための強力なツールです。状態／条件ライフラインと一般値ライフラインの主な概念と違いを理解することで、複雑なシステムの設計および検証に役立つ効果的なタイミング図を作成できます。システムの複雑さと必要な詳細度に最も適した形式を選択してください。
参考文献
- タイミング図とは何か？
- Visual Paradigm. (n.d.).タイミング図とは何か？ .
- 12. タイミング図 – Visual Paradigm Community Circle
- Visual Paradigm Community Circle. (2018年5月11日).タイミング図 – Visual Paradigm Community Circle .
- タイミング図の描き方
- Visual Paradigm. (n.d.).タイミング図の描き方 .
- 時間制約付きタイミング図 – UML – Visual Paradigmについて議論
- Visual Paradigmフォーラム. (2019年7月19日).時間制約付きタイミング図 – UML – Visual Paradigmについて議論 .
- Visual ParadigmにおけるUML図の紹介 – ArchiMetric
- ArchiMetric. (2024年8月23日). Visual ParadigmにおけるUML図の紹介 – ArchiMetric .
- タイミング図、UML図の例：状態／条件のタイムライン – Visual Paradigm Community Circle
- Visual Paradigm Community Circle. (2018年9月24日). タイミング図、UML図の例：状態／条件のタイムライン – Visual Paradigm Community Circle .
- UML実践ガイド – UMLモデリングについて知っておくべきすべて
- Visual Paradigm. (n.d.). UML実践ガイド – UMLモデリングについて知っておくべきすべて .
- タイミング図 – UML 2 図 – UMLモデリングツール
- Visual Paradigm. (n.d.). タイミング図 – UML 2 図 – UMLモデリングツール .
- タイミング図 – Visual Paradigm Community Circle
- Visual Paradigm Community Circle. (n.d.). タイミング図 – Visual Paradigm Community Circle .