Введение

Я?—?системный аналитик, и моя работа заключается в том, чтобы проектировать автоматизированные информационные системы. Впрочем, нет, она заключается в том, чтобы писать и писать документы. Третий раз слово «писать» повторять не буду?—?все-таки, не «Илиада». Но занудность формы чем-то определенно роднит проектную документацию с древнегреческой поэмой, особенно если речь идет о работе с государственным заказчиком.

Диаграммы?—?глоток творчества в этом море текста. О диаграммах и пойдет речь в данной статье. Если точнее?—?о PlantUML?—?с моей точки зрения, наиболее адекватном инструменте их создания на текущий момент.

Уверен, многие слышали о PlantUML, по крайней пере, на GitHub у него стоит больше тысячи звезд. Смысл этого инструмента исключительно прост, он всего лишь позволяет задавать диаграммы (по большей части в нотации UML) в виде текста, описывающего элементы и связи между ними. Графический вид создается автоматически. Далее приведен пример диаграммы деятельности.

start
:Вывалить мысли
в текст;
if (Бред?) then (Возможно)
    :Дать посмотреть коллеге;
    if (Сойдет?) then (Да)
    else (Нет)
        :Помедитировать над текстом;
    endif
    :Разместить на //Хабре//;
else (Точно)
    stop
endif
stop

Несмотря на популярность, на Хабре очень мало статей, рассказывающих о практическом применении этого инструмента. Как мне кажется, PlantUML такого недостатка внимания не заслуживает.

В начале я расскажу, почему выбрал его в качестве основного инструмента визуального моделирования, а в конце приведу ряд рекомендаций, которые бы мне самому очень хотелось услышать, когда начал использовать данный инструмент.

Почему PlantUML

С моей точки зрения при создании диаграмм имеет смысл ориентироваться на следующие критерии: (1) диаграмма должна быть более менее небольшой, (2) диаграмма должна использовать более менее стандартную нотацию и (3) диаграмма должна быть более менее удобной с точки зрения управления проектной документацией.

Во всех трех случаях использовалось слово «более менее», потому что все эти критерии в конкретных ситуациях можно нарушать без ущерба для дела. Есть много больших диаграмм, созданных в самодельной нотации и доведенных до совершенства (та же карта метрополитена). Другой вопрос, что создание таких диаграмм?—?проекты, на которые потрачены серьезные ресурсы. Далеко не всегда (читай, никогда) такие ресурсы выделяются на создание автоматизированных информационных систем. Заказчику нужна совершенная система, а не совершенная диаграмма системы.

Тем не менее для меня эти критерии являются точкой отсчета, от которого начинаешь придумывать диаграмму. Дальше…? как сложится.

Очень долгое время золотым сечением для себя я считал использование Microsoft Visio и рисовал там диаграммы, стараясь быть разумно близким к UML. При этом использовался стандартный набор компонентов, поскольку он дает больше свободы, чем специализированный stencil для UML. Также некоторые диаграммы для показа на проекторе рисовались в Microsoft PowerPoint.

Да, управлять такими диаграммами нельзя. Если поменялось название какой-либо сущности, открываем каждую диаграмму и меняем ее. Зато получается почти красиво. И есть определенная гибкость в формулировании мысли.

Также пробовал специализированные инструменты бизнес-моделирования: Rational Rose, Aris, Enterpise Architect (Sparx Systems),?—?в наибольшей степени Rational Rose. Проблема в том, что конечный результат моей работы?—?это документы. И в этом смысле, если что-то серьезное меняется в требованиях, все равно необходимо вручную проходить по всем проекту и заново вставлять диаграммы в нужные места текста. Что-то придумывать, возможно, автоматизировать в этой части мне показалось слишком сложным и не стоящим усилий.

С появлением PlantUML ситуация в корне изменилась.

1. Раз диаграммы создаются в виде текста, значит в любом текстовом редакторе (мне нравятся Atom и Notepad++) можно найти требуемый текст в наборе файлов и даже заменить его. Рефакторинг проекта вполне удобен. Также текстовый формат дает возможность легко организовывать групповую работу и осуществлять отслеживание изменений в системе контроля версий.

   
   

2. В PlantUML создавать диаграммы быстрее, чем в любых визуальных редакторах (по крайней мере, для меня). На этот счет есть и другие мнения, например, здесь говорится, что создание диаграммы в PlantUML дольше, чем, скажем в Enterpise Architect (Sparx Systems). Думаю, это скорее вопрос вкуса и привычки.

   
   

   У меня был даже вполне успешный опыт, когда PlantUML использовался вместо доски (не было ее рядом), причем с людьми, весьма далекими от информационных технологий.

   
   

3. PlantUML достаточно гибко подходит к нотации UML. Поддерживая все основные ее элементы, он дает пользователю множество возможностей для их свободного использования в диаграмме. Например, очень удобной является поддержка использования вики-разметки в содержимом элементов.

   
   

   Более того, разработчки PlantUML, видимо, ничего плохого в нарушении нотации не видят. И это большое достоинство данного инструмента. В конечном счете, клиент не должен знать, UML это или не UML?—?он должен понимать смысл диаграммы. Все, что ведет к улучшению восприятия смысла, хорошо.

   
   

   И тем не менее PlantUML?—?это UML, т.е. общепринятая нотация, стандарт, а значит для документации, особенно в государственных проектах, очень подходит.

   
   

4. PlantUML не позволяет создавать больших диаграмм. Он распределяет элементы самостоятельно и, естественно, при большом количестве элементов результат начинает быть сомнительным. Но это не совсем ограничение. Обычно, когда PlantUML начинает выдавать неадекватный результат, понимаешь, что не PlantUML плохой, а диаграмма плохая, и лучше ее разделить или уменьшить количество несущественных деталей.

   
   

5. Диаграммы PlantUML можно генерировать автоматически. Пример такого использования приведен в здесь.

   
   

   Мы используем PlantUML для автоматической генерации схемы базы данных. Функция такой генерации встроена в используемый нами инструмент управления структурой баз данных ?—?2bass. Таким образом, при сборке документации диаграмма классов со структурой БД находится всегда в актуальном состоянии. На следующем рисунке показан кусок описания структуры базы данных и автоматически созданная диаграмма.

   
   
   

Советы по использованию PlantUML

Мне кажется, многие не используют PlantUML, поскольку сталкиваются с определенными сложностями на начальном этапе, которые считают принципиально непреодолимыми. Многих отпугивает использование текста, ведь все привыкли к графическим редакторам. В этой части статьи приведены рекомендации, которые, надеюсь, позволят Вам быстро начать использовать PlantUML в боевых задачах.

Где создавать диаграммы?

Для начала хотелось бы упомянуть PlantUML Web Server?—?часть проекта PlantUML, на котором диаграммы можно создавать онлайн и делиться ими с коллегами. Это очень удобная возможность, но, конечно же, не при создании диаграмм для проектной документации.

Часто PlantUML используется в вики-движках. Здесь редактирование происходит стандартным образом: пишется текст, сохраняется, и на странице мы получаем картинку. Но все-таки, в большинстве случаев удобно, чтобы на диаграмме сразу отображался результат: например, в левом окне пишется спецификация диаграммы, в правом?—?отображается ее внешний вид. Готовый текст уже можно вставить в wiki.

На сайте PlantUML приведено много редакторов. Подозреваю, что среди них больше половины не пригодны для работы. Мне больше всего нравится создавать PlantUML-диаграммы с помощью plug-in'а PlantUML Preview в редакторе Atom. На самом деле таких plugin'ов несколько. PlantUML Preview мне понравился тем, что он не только показывает результат, но сразу (или в момент сохранения?—?в зависимости от настроек) создает графический файл, имя которого соответствует файлу со спецификацией диаграммы.

Поскольку мы всю документацию давно делаем с помощью Asciidoctor (удивительно, насколько отказ от Microsoft Word может облегчить работу, но это тема отдельной статьи), то картинки вставляем через ссылки. Для изменения картинки при такой технологии работы достаточно открыть текстовое описание, изменить его и сохранить. Делать операции экспорта или копирования через буфер обмена при этом не нужно.

Обратите внимание, что plug-in PlantUML Preview в своих настройках требует указания местонахождения файла planuml.jar, а сам PlantUML не будет работать, если не установлен GraphViz, оба приложения можно скачать с соответствующих сайтов. В последних версиях PlantUML идет последовательный отказ от использования Graphviz, поэтому в ближайшее время данный продукт станет более автономным. Это упростит его использование в системах автоматической сборки программной документации.

Подготовка диаграмм для печати

Для качественной печати на лазерном принтере необходимо указать параметр skinparam dpi 300. Разрешение в 300 dpi обеспечивает качественный рисунок для печати на лазерном принтере. В противном случае картинки создаются с экранным разрешением и выглядят растрированными. В PlantUML есть также возможность использовать svg (векторный формат). Но данный формат поддерживается гораздо меньше, чем png, и проблем с ним гораздо больше. Я использовал svg, если необходимо было немного довести картинку до ума векторным редактором (например, с использованием Inkscape). Но это, конечно же, крайне редкий вариант использования PlantUML.

Для убирания теней, которые обычно тоже портят печатный вид, используется параметр skinparam shadowing false.

Кроме того, для печати диаграммы на черно-белом принтере желательно, чтобы она не имела полутонов. Цветовая схема, использующая коричневые и желтые цвета, для печати обычно не подходит. К счастью PlantUML позволяет задавать используемые цвета. Следующие параметры, например, обеспечивают отображение диаграммы компонентов в черно-белой палитре. Существует специальный параметр для монохромной генерации диаграммы (skinparam monochrome true), но он только убирает цвет, полутона остаются.

skinparam component {
  borderColor black
  backgroundColor white
  ArrowColor black
}

Перечень большинства параметров приведен здесь. Если хочется изучить все параметры, можно воспользоваться командой java -jar plantuml.jar -language.

Относительное расположение элементов

1. Параметр left to right direction делает так, чтобы элементы диаграммы отрисовывались слева направо. Не очень очевидно, но, например, для диаграммы компонентов это означает, что компоненты будут собраны в левой части, а интерфейсы?—?в правой.

   
   

   component "Компонент 1" as c1
   component "Компонент 2" as c2
   interface "Интерфейс 1" as i1
   c1 --() i1
   c2 --( i1

   
   
   

2. Группировка с помощью элементов более высокого уровня.

   
   

   На следующем рисунке PlantUML распределил компоненты таким образом, чтобы было меньше пересечений линий. Такой порядок компонентов может оказать нежелательным, если мы хотим, чтобы компоненты отображались по порядку.

   
   

   component "Компонент 1" as c1
   component "Компонент 2" as c2
   component "Компонент 3" as c3
   interface "Интерфейс 1" as i1
   c1 --() i1
   c2 --( i1
   interface "Интерфейс 2" as i2
   c1 --() i2
   c3 --( i2

   
   
   

   Если мы сгруппируем второй и третий компонент, то как раз и добьемся того, чтобы компоненты были расположены по порядку.

   
   

   component "Компонент 1" as c1
   component "Модуль 1" {
   component "Компонент 2" as c2
   component "Компонент 3" as c3
   }
   interface "Интерфейс 1" as i1
   c1 --() i1
   c2 --( i1
   interface "Интерфейс 2" as i2
   c1 --() i2
   c3 --( i2

   
   
   

3. Порядок задания компонентов. Довольно спорный подход, но работает. В следующем примере на рисунке сначала отображается Компонент 2, т.к. в спецификации он указан первым.

   
   

   component "Компонент 2" as c2
   component "Компонент 1" as c1
   interface "Интерфейс 1" as i1
   c1 --() i1
   c2 --( i1

   
   
   

В PlantUML есть еще возможность указывать направления стрелки. Например, чтобы указать, что стрелка идет из компонента 1 (c1) в интерфейс 1 (i1) слева направо, необходимо в спецификации стрелки указать букву «r»: c1 -r-() i1. В следующем примере явно указано, что стрелка из компонента 1 в интерфейс 1 идет слева направо, а из компонента два в этот же интерфейс справа налево.

component "Компонент 1" as c1
component "Компонент 2" as c2
interface "Интерфейс 1" as i1
c1 -r-() i1
c2 -l-( i1

Мне кажется, это вредная возможность. Она запутывает спецификацию диаграммы и особенность интерпретации направления PlantUML'ем может быть весьма экзотичной. Кроме того, при указании параметра left to right direction буква «r» начинает означать сверху вниз (из-за смещения по часовой стрелке), что совсем уж запутывает схему.

Надписи в элементах диаграммы

Многострочный текст и wiki-разметка

PlantUML содержит неплохие средства для форматирования текста в элементах.

При генерации элемента диаграммы PlantUML исходит из размера текста. Т.е. не текст перетекает в зависимости от размера элемента, а размер элемента подстраивается под текст.

Самый простой вариант создания большого текста?—?использование символа «\n». В этом случае можно также использовать символы форматирования текста (жирный, курсив и т.п.)

component "**Компонент 1** \n Не входит ни в один пакет \n //**Экспонирует**// \n* //Интерфейс// 1 \n* //Интерфейс 2//" as c1

Иногда других вариантов нет. Но в большинстве случаев поддерживается синтаксис, который позволяет задавать многострочный текст. Например, в предыдущем примере, можно использовать такой синтаксис.

component c1 [
    **Компонент 1**
    ====
    Не входит ни в один пакет
    ..//**Экспонирует**//..
    * //Интерфейс// 1
    * //Интерфейс 2//
]
note left
    Тот же текст в примечании
    ....
    **Компонент 1**
    ====
    Не входит ни в один пакет
    ..//**Экспонирует**//..
    * //Интерфейс// 1
    * //Интерфейс 2//
end note

Как мы видим, при использовании такого синтаксиса появляется возможность добавлять разделительные линии. Обратите внимание, здесь добавлено примечание, отображающее тот же текст, что и компонент. При этом в примечании список отображается, как список, а в компоненте,?как текст через символ «*». К сожалению, в компонентах списки и таблицы не работают. Хотя они, например, работают в элементах, отображающих деятельность (в диаграмме деятельности).

Использование иконок

PlantUML поддерживает несколько способов использования иконок. Все они обладают определенными ограничениями.

Наиболее востребованной, как мне кажется, стала технология использования так называемых спрайтов. Спрайт?—?это растровый рисунок, который задается при помощи текста. Самый большой плюс этой технологии заключается в том, что PlantUML позволяет создавать внешние библиотеки спрайтов. Таких библиотек несколько. Мне больше всего нравится библиотека PlantUML Icon-Font Sprites, т.к. она содержит графические изображения из Font Awesome.

Обратите внимание, что спрайты в PlantUML являются растровыми изображениями, т.е. у них есть ограничения по масштабированию. В данной конкретной библиотеке разрешение иконок составляет 48 на 48 точек. При использовании такого изображения для печати нежелательно масштабировать его до размеров более 5 миллиметров (что примерно соответствует разрешению 250 dpi). На многих интернет-ресурсах, описывающих использование спрайтов, это не учитывается и в примерах приводятся элементы диаграмм с крупными иконками. На экране такие диаграммы смотрятся отлично, но при печати выглядят растрированными.

Размер иконки в 4-5 миллиметров удобно использовать внутри подписей. Например, на следующем рисунке с помощью иконок показаны пользовательские роли, члены которых осуществляют перевод процесса из одного состояния в другое.

' Импорт иконок и создание удобных алиасов
!define ICONURL https://raw.githubusercontent.com/tupadr3/plantuml-icon-font-sprites/v2.0.0
!includeurl ICONURL/common.puml
!includeurl ICONURL/font-awesome-5/user_cog.puml
!includeurl ICONURL/font-awesome-5/user_check.puml
!define _CS scale=0.4
!define _user_cog <$user_cog{_CS}>
!define _user_check <$user_check{_CS}>

'Легенда
legend
  ..**Условные обозначения**..
  _user_cog — Сотрудник
  _user_check — Контролёр
endlegend

'Спецификация диаграммы состояний
state "Документ формируется" as prepare_doc
[*] --> prepare_doc

state "Документ на проверке" as check_doc
prepare_doc --> check_doc : _user_cog \n Передать \nна проверку
check_doc --> prepare_doc : _user_check \n Отправить \nна доработку

state "Документ проверен" as ready_doc
check_doc --> ready_doc: _user_check \n Установить отметку \n<U+00AB>Проверено<U+00BB>

Некоторые иконки встроены непосредственно в PlantUML, однако мне больше нравится использовать внешние библиотеки. В частности, иконки из данного примера содержатся в библиотеке Awesome v5, а в PlantUML на момент написания текущей статьи (версия 1.2018.08) встроена только библиотека Awesome v4.

Использование кавычек

Этот на первый взгляд простой вопрос оказался для меня чуть ли не блокирующим в использовании PlantUML. Отсутствие кавычек выглядит непрофессионально и смешно.

PlantUML поддерживает много способов использования кавычек. Но в результате поисков я нашел только один, который работает всегда, старый добрый лом: для открывающих русских кавычек?—?<U+00AB>, для закрывающих?—?<U+00BB>, для универсальных?—?<U+0022>.

Как не запутаться в диаграмме

В диаграмме деятельности синтаксис настолько удобен, что запутаться в нем сложно, т.к. он больше похож на описание алгоритма, чем на описание диаграммы. Но вот в других диаграммах: состояний, компонентов, развертывания, вариантов использования, классов и других,?—?запутаться вполне легко.

Мне помогают не запутаться два простых правила.

1. Вводите все элементы через ключевые слова (не использовать упрощенный синтаксис). Если элемент позволяет, задавать для него алиас.

   
   

2. Указывайте связь непосредственно за элементом (разумеется, если связанный элемент уже присутствует на диаграмме). Дело в том, что элемент всегда легко найти по тексту. А связь можно найти только по алиасу. Если же пользоваться данным правилом, то связь можно также быстро найти по тексту.

   
   

Заключение

1. PlantUML?—?не игрушка. Это качественный, универсальный инструмент, с помощью которого можно решать практически все задачи, связанные с описанием бизнес-процессов и архитектурных особенностей проектируемых систем.

   
   

2. У PlantUML есть психологический барьер входа: мы слишком привыкли к визуальным редакторам и использование текста кажется шагом назад. Но если благодаря этому шагу назад получается повысить эффективность своей работы, почему его не сделать?

   
   

3. У PlantUML есть дыры в реализации: некоторые функции работают только для части диаграмм или графических примитивов. Однако на практике подобные ограничения всегда можно обойти. PlantUML?—?зрелый и стабильно работающих продукт, на который вполне можно опираться в работе, не боясь, что он испортит диаграмму или искорежит шрифт или выкинет еще какую-нибудь проблему, которая приведет к бессонной ночи перед сдачей очередного этапа проекта.