JP4678770B2 - シーケンス図作成方法及びその装置 - Google Patents

Description

本発明は、開発済みのコンピュータソフトウェア（以下、単にソフトウェアと略す。）の資産を再利用して、新たなソフトウェアの開発を行う技術に関する。

＜ソフトウェア開発の説明＞
まず、ソフトウェアの開発について説明する。一般的に、ソフトウェアの開発は、要求分析、設計、実装、テスト、移行などのフェーズに分類される。ソフトウェアの開発者は、それぞれのフェーズにおいて、開発対象のソフトウェアをそれぞれの役割に分かれて開発する。本発明は、特に要求分析及び設計のフェーズで利用される。

要求分析とは、ソフトウェアを作りたいと考えている者（要求者）の考えを汲み取り、その要求を満たすためには、ソフトウェアがどのような機能を備えるべきか分析する。また、設計では、分析して導き出された機能を実現するには、ソフトウェアがどのような構成をしていて、どのようにふるまう必要があるのかを検討する。

上記の要求分析／設計では、文章だけではなく、図を用いてソフトウェアの静的な側面と動的な側面を表現するモデリングという手法が用いられている。そのモデリングのための言語として、ＵＭＬ（Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ Ｌａｎｇｕａｇｅ）が提案されている。

＜ＵＭＬモデリング＞
ＵＭＬでは、クラス図、オブジェクト図、パッケージ図、ユースケース図、コラボレーション図、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、配置図の９種類の図を定義している。その中で、ソフトウェア開発で使われる頻度が高い図は、クラス図とシーケンス図の二つである。

クラス図は、ソフトウェアが管理対象とする情報である管理情報を、当該ソフトウェアに関わるシステムに含まれるオブジェクトの一つ一つやオブジェクト同士の関係として表現する。また、シーケンス図は、ソフトウェアに関わるシステム全体の振る舞い（動作）を、当該システムに含まれるオブジェクト間の時系列的なメッセージ、特にどのような動作を行うかを示すメッセージ名及びその動作を行う時に必要な管理情報からなるメッセージのやりとりで表現する。

＜従来技術＞
前述したＵＭＬモデルを作成する方法として、発明者らは、その作成の過程を変更履歴として記録し、その変更履歴から次に変更が起こる箇所を推測することにより、ＵＭＬモデルの作成を支援する方法を提案した（非特許文献１参照）。
佐藤正崇、井上貴司、松雪康巳、山村哲哉「変更履歴を用いたＵＭＬモデル作成支援方法の検討」２００５年電子情報通信学会総合大会、Ｂ−１４−１３

＜ソフトウェア開発の課題＞
品質の高いソフトウェアを開発するには、当該ソフトウェアが備える機能の全てを正確にモデリングすることが有効である。しかし、一つのソフトウェアが備える機能は多く、また、ソフトウェアの規模が大きくなるほど、ソフトウェアが備える機能は多くなるため、実際にそれを行うには時間がかかる。そのため、ソフトウェア開発が長期間化／高コスト化し、短期間に品質の高いソフトウェアを開発することが困難になっている。

そこで、全ての機能をモデリングするのではなく、過去にソフトウェアを開発した時にモデリングしたモデルを再利用することが考えられる。過去のモデルを再利用できれば、その部分を新たにモデリングする必要が無くなり、短期間に開発が可能となる。この時、問題となるのは、過去に作成したモデルを実際に再利用できるかということである。

一般的に、同じ分野のソフトウェア（通信システム同士、会計システム同士など）は、類似した機能を備えている場合が多いという性質がある。同じ機能を実現するシステムの動作は同じであるはずなので、その動作を記述したシーケンス図は、開発済みソフトウェアのものも新規開発ソフトウェアのものも、類似したものになることが推測できる。

しかし、同じ動作を記述したシーケンス図であっても、通常、ソフトウェア毎に差異があり、完全には一致しない。

なぜなら、シーケンス図は「そのソフトウェアが“どのような情報（管理情報）”を用いて、“どのような動作”を行うか」ということをメッセージで記述しているが、ソフトウェア毎に管理情報が異なり、その影響でシーケンス図もソフトウェア毎に異なってしまうからである。つまり、ソフトウェアの動作を表すシーケンス図とソフトウェアの管理情報を表すクラス図との間には依存関係が存在することになる。

そこで、シーケンス図の再利用を考える場合、ソフトウェア毎に異なる管理情報の差をシーケンス図に反映させないように、クラス図とシーケンス図との間の依存関係を排除することが課題になる。

本発明は、従来技術のようにＵＭＬモデルの作成を支援するのではなく、開発済みソフトウェアのＵＭＬモデル、特にシーケンス図を再利用し易くすることにより、新規開発ソフトウェアのシーケンス図を短期間／低コストで作成可能とする方法及びその装置を提供することを目的とする。

＜シーケンス図とクラス図との依存関係＞
前述したように、シーケンス図上でのシステムの動作は、オブジェクト同士のメッセージのやりとりで表される。図１はシーケンス図の一例を示すもので、オブジェクト１からオブジェクト２へのメッセージは、メッセージ名（メッセージ１）及び引数（情報１，情報２）から構成される。

ここで、メッセージ名は、ソフトウェアがどのような動作を行うかを示している。引数は、その動作を行う時に必要な情報（管理情報）を示している。同じ動作を行うソフトウェアのシーケンス図であっても、この引数部分に記述する管理情報がソフトウェア毎に異なる。そして、この引数部分に記述する管理情報（情報１，情報２）は、クラス図に記述されている。図１のシーケンス図に対応するクラス図を図２に示す。

以上により、クラス図に記述している内容をシーケンス図に記述していることから、シーケンス図とクラス図との間に依存関係が生まれている。

＜依存関係の排除＞
本発明では、クラス図に記述するソフトウェアの管理情報を抽象化した概念を導入することにより、クラス図に記述される管理情報がシーケンス図中に直接現れることを防ぎ、依存関係を排除する。即ち、図３に示すように、メッセージ中の管理情報を抽象概念に書き換え、抽象概念付シーケンス図を作成する。なお、ここでは単に「抽象概念」と記述したが、実際には「前記『情報１，情報２』の内容に対応する抽象概念」を記述する。

一方、抽象概念付シーケンス図とクラス図とを間接的に結びつけるために、図４に示すように、クラス図中の管理情報に抽象概念を対応付け、抽象概念付クラス図を作成する。なお、クラス図中の管理情報に対応付けする「抽象概念」としても、前記同様に、「クラス図中の管理情報の内容に対応する抽象概念」を採用する。

また、クラス図中の管理情報と対応付けた抽象概念は、別ファイルとして図５に示すような形式で記述する。このファイル中の「Ａ」には対象とするソフトウェアの名前を記述する。同様に、「Ｂ」には対応付けた抽象概念、「Ｃ」にはその抽象概念と対応付けする管理情報（クラス名）を記述する。

既存手法と本発明の手法を比較すると、図６に示すようになる。既存手法では、クラス図に記述される管理情報がシーケンス図に存在するのに対し、本発明手法では、クラス図に記述される管理情報がシーケンス図に存在しないため、依存関係が排除できている。

＜抽象概念を用いたシーケンス図とクラス図の結合＞
図７に示すように、抽象概念で間接的に関係する抽象概念付シーケンス図と抽象概念付クラス図を結合、即ち共通する抽象概念を有する抽象概念付シーケンス図と抽象概念付クラス図を抽出し、抽象概念付シーケンス図中のメッセージの管理情報を、抽象概念付クラス図中の管理情報に書き換えることにより、直接的な関係を有するシーケンス図を作成する。

既存の手法では、開発済みソフトウェアのシーケンス図中に当該開発済みソフトウェア固有の情報が含まれていて、そのままでは新規開発のソフトウェアのシーケンス図として再利用することができなかった。

本発明手法によれば、開発済みソフトウェアのシーケンス図中から当該開発済みソフトウェア固有の情報を排除することができ、これによって新規開発のソフトウェアのシーケンス図として再利用することが可能となり、開発の効率化を図れる効果がある。

＜シーケンス図作成装置＞
図８は本発明の実施の形態にかかるシーケンス図作成装置、ここでは周知のコンピュータ上に実現した例を示すもので、図中、１はＵＭＬモデル保存部、２は入力部、３は表示部、４はＵＭＬモデル作成部である。

ＵＭＬモデル保存部１は、コンピュータにおけるハードディスク等の記憶装置からなり、開発済みソフトウェアのシーケンス図を少なくとも１つ記憶している外、ＵＭＬモデル作成部４において作成されたシーケンス図やクラス図、その他の情報を記憶する。

入力部２は、キーボード、マウス等からなり、オペレータ（ユーザ）がＵＭＬモデル作成部４に情報や操作を入力するためのものである。表示部３は、液晶ディスプレイ、ＣＲＴ等の画像表示装置からなり、ＵＭＬモデル作成部４における処理結果をオペレータに提示するためのものである。

ＵＭＬモデル作成部４は、コンピュータにおけるＣＰＵ、メモリ等とともに所定のプログラムによって実現されるシーケンス図作成部５、クラス図作成部６及び抽象概念操作部７からなる。

シーケンス図作成部５は、入力部２から入力された操作に基づいてソフトウェアのシーケンス図を作成し、表示部３に表示し、必要に応じてＵＭＬモデル保存部１に記憶する。クラス図作成部６は、入力部２から入力された操作に基づいてソフトウェアのクラス図を作成し、表示部３に表示し、必要に応じてＵＭＬモデル保存部１に記憶する。このシーケンス図作成部５及びクラス図作成部６は、既存のＵＭＬモデル作成装置（システム）におけるものと基本的に同一であるから、そのプログラムや動作の詳細については省略する。

抽象概念操作部７は、管理情報書換手段７１、抽象概念対応付け手段７２、検索手段７３及び抽象概念書換手段７４を備え、これらは図９及び図１０にフローチャートで示すプログラムによって実現される。

管理情報書換手段７１は、ＵＭＬモデル保存部１から開発済みソフトウェアのシーケンス図をシーケンス図作成部５に読み込ませて表示部３に表示し、該シーケンス図に含まれるメッセージ中の管理情報を、入力部２から入力された抽象概念に書き換え、開発済みソフトウェアの抽象概念付シーケンス図としてＵＭＬモデル保存部１に記憶させる。

抽象概念対応付け手段７２は、クラス図作成部６で作成された新規開発ソフトウェアのクラス図中の管理情報と、入力部３から入力された抽象概念とを、入力部２から入力された対応付け操作に基づいて対応付け、新規開発ソフトウェアの抽象概念付クラス図を作成する。また、この際、抽象概念ファイルを作成する。

検索手段７３は、ＵＭＬモデル保存部１から、新規開発ソフトウェアの抽象概念付クラス図中の抽象概念と一致する抽象概念を含む開発済みソフトウェアの抽象概念付シーケンス図を検索する。

抽象概念書換手段７４は、ＵＭＬモデル保存部１から該当する開発済みソフトウェアの抽象概念付シーケンス図をシーケンス図作成部５に読み込ませて表示部３に表示し、その中の抽象概念を、新規開発ソフトウェアのクラス図、正確には新規開発ソフトウェアの抽象概念ファイル中の管理情報に書き換え、新規開発ソフトウェアのシーケンス図を作成し、ＵＭＬモデル保存部１に記憶させる。

＜シーケンス図作成方法＞
次に、本発明によるシーケンス図作成方法を、図８の装置構成図、図９及び図１０のフローチャートを用いて説明するが、本発明方法は、図１１に示すような事前作業と、図１２に示すような新規開発作業の２つに大きく分かれる。

事前作業について説明すると、抽象概念操作部７の管理情報書換手段７１は、ＵＭＬモデル保存部１からシーケンス図作成部５に開発済みソフトウェアのシーケンス図を読み込ませ、表示部３に表示させる（ｓ１）。この状態で、オペレータが入力部２から抽象概念を入力する（ｓ２）と、抽象概念操作部７の管理情報書換手段７１はシーケンス図作成部５に対し、シーケンス図に含まれるメッセージ中の管理情報を、前記入力された抽象概念に書き換えさせ（ｓ３）、書き換え後のシーケンス図をＵＭＬモデル保存部１に別のファイル、即ち開発済みソフトウェアの抽象概念付シーケンス図として記憶させる（ｓ４）。なお、シーケンス図中にメッセージが複数存在する場合は、抽象概念の入力に際して、書き換え対象のメッセージの指定を伴い、該指定されたメッセージ中の管理情報を入力された抽象概念で書き換えるようにすることはいうまでもない。

抽象概念操作部７の管理情報書換手段７１は、以上の動作を、ＵＭＬモデル保存部１に記憶されている開発済みソフトウェアのシーケンス図の全てに対して実行するか、オペレータから作業中止の指示が入力されるまで繰り返し、事前作業を終了する（ｓ５）。

次に、新規開発作業について説明する。

まず、クラス図作成部６により、入力部２を用いたオペレータの操作に基づいて新規開発ソフトウェアのクラス図を作成し、表示部３に表示し、ＵＭＬモデル保存部１に記憶する（ｓ１１）。なお、この動作は前述したように既存のＵＭＬモデル作成装置における動作と同一である。

次に、抽象概念操作部７の抽象概念対応付け手段７２は、表示部３に表示された新規開発ソフトウェアのクラス図に対し、オペレータが入力部２から抽象概念を入力し、さらに該入力した抽象概念とクラス図中の管理情報とを対応付ける操作を入力する（ｓ１２）と、新規開発ソフトウェアのクラス図中の管理情報と入力された抽象概念とを前記対応付け操作に基づいて対応付けたクラス図、即ち新規開発ソフトウェアの抽象概念付クラス図を作成し、ＵＭＬモデル保存部１に記憶する（ｓ１３）。なお、クラス図中の管理情報に対応付けるべき抽象概念が複数存在する場合は、抽象概念毎にその入力及び対応付け操作が行われ、クラス図上での対応付けが行われることはいうまでもない。また、この際、抽象概念操作部７の抽象概念対応付け手段７２は、抽象概念ファイルを作成し、ＵＭＬモデル保存部１に記憶する（ｓ１４）。

次に、抽象概念操作部７の検索手段７３は、ＵＭＬモデル保存部１から、抽象概念対応付け手段７２で作成された新規開発ソフトウェアの抽象概念付クラス図中の抽象概念、正確には抽象概念ファイル中の抽象概念と一致する抽象概念を含む開発済みソフトウェアの抽象概念付シーケンス図を検索する（ｓ１５）。ここで、該当する抽象概念付シーケンス図がない（ｓ１６）場合は、作業を終了させる（もしくは例外処理として通常のシーケンス図作成作業に移行させる。）。

最後に、抽象概念操作部７の抽象概念書換手段７４は、ＵＭＬモデル保存部１からシーケンス図作成部５に検索手段７３で検索された開発済みソフトウェアの抽象概念付シーケンス図を読み込ませ（ｓ１７）、当該開発済みソフトウェアの抽象概念付シーケンス図中の抽象概念を、抽象概念対応付け手段７２で作成された新規開発ソフトウェアのクラス図中の管理情報、正確には抽象概念ファイル中の管理情報に書き換えさせ、表示部３に表示させ（ｓ１８）、書き換え後のシーケンス図をＵＭＬモデル保存部１に新規開発ソフトウェアのシーケンス図として記憶させる（ｓ１９）。

なお、検索された開発済みソフトウェアの抽象概念付シーケンス図が複数ある場合は、表示部３にその全てを同時もしくはオペレータの操作に応じて順次表示させ、その中の１つをオペレータに選択させるようにすれば良い。

以上により、新たにソフトウェアを開発する時には、そのクラス図を記述するのみで、シーケンス図も生成することが可能となる。これにより過去に開発したソフトウェアのシーケンス図の再利用を図れる。

以下、本発明によるシーケンス図作成について、具体なソフトウェア、ここでは「装置を登録するソフトウェア」を例に挙げて説明する。

＜事前作業＞
図１３に示すシーケンス図は、開発済みの「装置を登録するソフトウェア」に対応するものである。その動作は、オブジェクト「クライアント」とオブジェクト「サーバ」との間の２つのメッセージとして記述されている。

［メッセージ１］：クライアントからサーバへの「装置登録を開始する」メッセージ
［メッセージ２］：サーバからクライアントへの「装置登録を完了する」メッセージ
この時、これらのメッセージと一緒にクラス図で記述した管理情報を送っている。メッセージ１は「ビル名，フロア名，装置種別」であり、メッセージ２は「完了通知ＩＤ」である。前記開発済みソフトウェアのクラス図を図１４に示す（但し、このクラス図は本発明では使用されない。）。

次に、図１３のシーケンス図に対し、管理情報を抽象概念、ここではメッセージ１の管理情報を「アドレス情報」に、また、メッセージ２の管理情報を「完了情報」に書き換え、図１５に示すような抽象概念付シーケンス図を作成する。

ここまでで、前述した開発済みソフトウェアのシーケンス図を再利用するための準備が整った。

＜新規開発作業＞
新たに別の「装置を登録する」という機能を持つソフトウェアを開発しようとしたとする。まず、そのソフトウェアの管理する情報を表現するクラス図を、図１６に示すように作成する。

図１６のクラス図中の管理情報に対して、別途入力した抽象概念、ここでは「アドレス情報」及び「完了情報」を対応付け、図１７に示すように、新規開発ソフトウェアの抽象概念付クラス図を作成する。また、この際、抽象概念は別ファイルとして、図１８に示すように記述する。

抽象概念が一致する図１５と図１７とを結合し、図１５中の抽象概念を図１８中の対応する管理情報に書き換えることにより、図１９に示すような新規開発ソフトウェアのシーケンス図を生成することができる。

以上により、開発済みソフトウェアのシーケンス図を再利用して、新規開発ソフトウェアのシーケンス図を生成することができる。

なお、本例では、オブジェクトがクライアント／サーバの２つしか存在しないが、本発明はこれに限られるものではない。また、メッセージも２つしか存在しないが、これに限られるものではない。

シーケンス図の一例を示す図 クラス図の一例を示す図 抽象概念付シーケンス図の一例を示す図 抽象概念付クラス図の一例を示す図 抽象概念ファイルの一例を示す図 既存手法と本発明の手法とを比較して示す図 抽象概念を用いたシーケンス図とクラス図との結合を示す図 本発明の実施の形態にかかるシーケンス図作成装置の構成図 本発明の実施の形態にかかるシーケンス図作成方法のプログラムに対応するフローチャート（事前作業） 本発明の実施の形態にかかるシーケンス図作成方法のプログラムに対応するフローチャート（新規開発作業） 事前作業のようすを示す図 新規開発作業のようすを示す図 開発済みソフトウェアのシーケンス図の一例を示す図 開発済みソフトウェアのクラス図の一例を示す図 開発済みソフトウェアの抽象概念付シーケンス図の一例を示す図 新規開発ソフトウェアのクラス図の一例を示す図 新規開発ソフトウェアの抽象概念付クラス図の一例を示す図 新規開発ソフトウェアの抽象概念ファイルの一例を示す図 新規開発ソフトウェアのシーケンス図の一例を示す図

符号の説明

１：ＵＭＬモデル保存部、２：入力部、３：表示部、４：ＵＭＬモデル作成部、５：シーケンス図作成部、６：クラス図作成部、７：抽象概念操作部、７１：管理情報書換手段、７２：抽象概念対応付け手段、７３：検索手段、７４：抽象概念書換手段。

Claims (2)

1. ソフトウェアに関わるシステム全体の動作を、どのような動作を行うかを示すメッセージ名及びその動作を行う時に必要な管理情報からなるメッセージの当該システムに含まれるオブジェクト間における時系列的なやりとりで表現したシーケンス図に関し、ソフトウェアが管理対象とする管理情報を、当該ソフトウェアに関わるシステムに含まれるオブジェクトの一つ一つやオブジェクト同士の関係として表現したクラス図を用いて、開発済みソフトウェアのシーケンス図の中から新規開発ソフトウェアのシーケンス図に類似すると推測されるシーケンス図を抽出し、これを利用して新規開発ソフトウェアのシーケンス図を作成する方法であって、
   開発済みソフトウェアのシーケンス図を少なくとも１つ記憶している記憶手段と、入力手段と、表示手段とを備えたコンピュータを用い、
   当該コンピュータは、
   記憶手段から開発済みソフトウェアのシーケンス図を読み込み、表示手段に表示し、該シーケンス図に含まれるメッセージ中の１または複数の管理情報を、入力手段から入力された抽象概念に書き換え、開発済みソフトウェアの抽象概念付シーケンス図として記憶手段に記憶する第１のステップと、
   入力手段から入力された操作に基づいて新規開発ソフトウェアのクラス図を作成し、表示手段に表示する第２のステップと、
   新規開発ソフトウェアのクラス図中の１または複数の管理情報と、入力手段から入力された抽象概念とを、入力手段から入力された対応付け操作に基づいて対応付け、新規開発ソフトウェアの抽象概念付クラス図を作成する第３のステップと、
   記憶手段から新規開発ソフトウェアの抽象概念付クラス図中の抽象概念と全て一致する抽象概念を含む開発済みソフトウェアの抽象概念付シーケンス図を検索する第４のステップと、
   該当する開発済みソフトウェアの抽象概念付シーケンス図が１つであれば当該１つの開発済みソフトウェアの抽象概念付シーケンス図中の抽象概念を、また、該当する開発済みソフトウェアの抽象概念付シーケンス図が複数であれば、入力手段から入力された操作に基づいて選択されたその中の１つの開発済みソフトウェアの抽象概念付シーケンス図中の抽象概念を、新規開発ソフトウェアの抽象概念付クラス図中の同一抽象概念に対応する１または複数の管理情報に書き換え、新規開発ソフトウェアのシーケンス図を作成する第５のステップとを実行する
   ことを特徴とするシーケンス図作成方法。
2. ソフトウェアに関わるシステム全体の動作を、どのような動作を行うかを示すメッセージ名及びその動作を行う時に必要な管理情報からなるメッセージの当該システムに含まれるオブジェクト間における時系列的なやりとりで表現したシーケンス図に関し、ソフトウェアが管理対象とする管理情報を、当該ソフトウェアに関わるシステムに含まれるオブジェクトの一つ一つやオブジェクト同士の関係として表現したクラス図を用いて、開発済みソフトウェアのシーケンス図の中から新規開発ソフトウェアのシーケンス図に類似すると推測されるシーケンス図を抽出し、これを利用して新規開発ソフトウェアのシーケンス図を作成する装置であって、
   開発済みソフトウェアのシーケンス図を少なくとも１つ記憶している記憶手段と、
   入力手段から入力された操作に基づいてソフトウェアのシーケンス図を作成するシーケンス図作成手段と、
   入力手段から入力された操作に基づいてソフトウェアのクラス図を作成するクラス図作成手段と、
   記憶手段から開発済みソフトウェアのシーケンス図をシーケンス図作成手段に読み込ませて表示手段に表示し、該シーケンス図に含まれるメッセージ中の１または複数の管理情報を、入力手段から入力された抽象概念に書き換え、開発済みソフトウェアの抽象概念付シーケンス図として記憶手段に記憶させる管理情報書換手段と、
   クラス図作成手段で作成された新規開発ソフトウェアのクラス図中の１または複数の管理情報と、入力手段から入力された抽象概念とを、入力手段から入力された対応付け操作に基づいて対応付け、新規開発ソフトウェアの抽象概念付クラス図を作成する抽象概念対応付け手段と、
   記憶手段から新規開発ソフトウェアの抽象概念付クラス図中の抽象概念と全て一致する抽象概念を含む開発済みソフトウェアの抽象概念付シーケンス図を検索する検索手段と、
   該当する開発済みソフトウェアの抽象概念付シーケンス図が１つであれば記憶手段から当該１つの開発済みソフトウェアの抽象概念付シーケンス図をシーケンス図作成手段に読み込ませて表示手段に表示し、その中の抽象概念を、新規開発ソフトウェアの抽象概念付クラス図中の同一抽象概念に対応する１または複数の管理情報に書き換え、また、該当する開発済みソフトウェアの抽象概念付シーケンス図が複数であれば記憶手段からその全てを同時にもしくは入力手段から入力された操作に基づいて順次、シーケンス図作成手段に読み込ませて表示手段に表示し、入力手段から入力された操作に基づいて選択されたその中の１つの開発済みソフトウェアの抽象概念付シーケンス図中の抽象概念を、新規開発ソフトウェアの抽象概念付クラス図中の同一抽象概念に対応する１または複数の管理情報に書き換え、新規開発ソフトウェアのシーケンス図を作成する抽象概念書換手段とを備えた
   ことを特徴とするシーケンス図作成装置。
   

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