Use Cases. Zi Chen, Nils Burdin. 23. Juli Zi Chen, Nils Burdin () Use Cases 23. Juli / 44

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1 Use Cases Zi Chen, Nils Burdin 23. Juli 2007 Zi Chen, Nils Burdin () Use Cases 23. Juli / 44

2 Agenda 1 Motivation 2 Allgemeines zu Use Cases 3 Use Case Dokumentation 4 Weiterverwendung von Use Cases 5 Zusammenfassung 6 Diskussion/Übung 7 Literatur Zi Chen, Nils Burdin () Use Cases 23. Juli / 44

3 Motivation (1/3) Große Komplexität Abbildung: Zunehmende Komplexität im Automotive Software Engineering [Helke, Steffen, (2007)] Zi Chen, Nils Burdin () Use Cases 23. Juli / 44

4 Motivation (2/3) Vielzahl an Stakeholdern Abbildung: Beteiligte Stakeholder im Automotive Software Engineering [Weber, Matthias, (2007)] Zi Chen, Nils Burdin () Use Cases 23. Juli / 44

5 Motivation (3/3) Hohe Fehlerkosten Abbildung: Kosten von Fehlern je Projektphase [Weber, Matthias, (2007)] Zi Chen, Nils Burdin () Use Cases 23. Juli / 44

6 Definitionen Definition 1 Anwendungsfalldiagramme modellieren Anwendungsfälle eines Systems aus der Sicht externer Akteure. [UML 2.0, (2007)] Zi Chen, Nils Burdin () Use Cases 23. Juli / 44

7 Definitionen Definition 1 Anwendungsfalldiagramme modellieren Anwendungsfälle eines Systems aus der Sicht externer Akteure. [UML 2.0, (2007)] Definition 2 A Use Case is composed of a collection of scenarios describing: (i) alternative ways of achieving a goal, (ii) unwanted endings, and (iii) the reaction to potential exceptions that could arise at different times during otherwise normal scenarios. [Alexander, Ian, (2004)] Zi Chen, Nils Burdin () Use Cases 23. Juli / 44

8 Definitionen Definition 1 Anwendungsfalldiagramme modellieren Anwendungsfälle eines Systems aus der Sicht externer Akteure. [UML 2.0, (2007)] Definition 2 A Use Case is composed of a collection of scenarios describing: (i) alternative ways of achieving a goal, (ii) unwanted endings, and (iii) the reaction to potential exceptions that could arise at different times during otherwise normal scenarios. [Alexander, Ian, (2004)] Was ein Use Case nicht ist: Beschreibung, wie eine Funktionalität vom System umgesetzt wird. Zi Chen, Nils Burdin () Use Cases 23. Juli / 44

9 Einordnung in den Entwicklungsprozess Sichtweise Black-Box-Sicht auf System-Funktionalität. Nutzung von System-Diensten für Nutzer-Ziele. Nur Anwendungsfälle, die für Akteure wahrnehmbar sind. Beschreibung der Beziehung von Anwendungsfällen und Akteuren. Beziehungen über Diagramme beschreibbar. Zi Chen, Nils Burdin () Use Cases 23. Juli / 44

10 Einordnung in den Entwicklungsprozess Sichtweise Black-Box-Sicht auf System-Funktionalität. Nutzung von System-Diensten für Nutzer-Ziele. Nur Anwendungsfälle, die für Akteure wahrnehmbar sind. Beschreibung der Beziehung von Anwendungsfällen und Akteuren. Beziehungen über Diagramme beschreibbar. Als Ausgangsdokumente für weiter Phasen wie: Unterstützung des Projektmanagements. Unterstützung der Systemanalyse und des Designs. Ableiten von Testfällen. Hilfe im Dokumentationsprozess. Zi Chen, Nils Burdin () Use Cases 23. Juli / 44

11 Use Cases Bilden formalen Überbau Aggregieren Szenarien Zi Chen, Nils Burdin () Use Cases 23. Juli / 44

12 Use Cases Bilden formalen Überbau Aggregieren Szenarien Ein Use Case beinhaltet: Kontextinformationen Hauptszenario Alternativszenarien Ausnahmeszenarien Zi Chen, Nils Burdin () Use Cases 23. Juli / 44

13 Beispiel Hauptszenario Fahrerassistenzsystem: Navigation zum Zielort 1. Fahrer schaltet das Navigationssystem ein. 2. Das Navigationssystem ermittelt den aktuellen Standort des Fahrzeugs. 3. Navigationssystem erfragt den gewünschten Zielort. 4. Der Fahrer gibt den Zielort über die Tastatur des Navigationsgeräts ein. 5. Das Navigationssystem zeigt die Karte des Zielgebiets am Bildschirm [aus Pohl, Klaus, (2007)] Zi Chen, Nils Burdin () Use Cases 23. Juli / 44

14 Beispiel Alternativszenarien Fahrerassistenzsystem: Navigation zum Zielort 4a Der Fahrer markiert den Zielort am Display. 4a.1. Der Fahrer sucht den Zielort in den elektronischen Karten. 4a.2. Der Fahrer markiert den Zielort in den elektronischen Karten. 4a.3. Das Navigationssystem ermittelt die Daten des Zielortes. 4a.4. Das Navigationssystem zeigt eine Detailkarte vom Zielort. 4a [aus Pohl, Klaus, (2007)] Zi Chen, Nils Burdin () Use Cases 23. Juli / 44

15 Beispiel Ausnahmeszenarien Fahrerassistenzsystem: Navigation zum Zielort 5a Das Navigationssystem kann den eingegebenen Zielort nicht finden. 5a.1. Das Navigationssystem informiert den Fahrer, dass der eingegebene Zielort nicht bekannt ist. 5a.2. Das Navigationssystem bittet den Fahrer, einen anderen Zielort zu wählen. [aus Pohl, Klaus, (2007)] Zi Chen, Nils Burdin () Use Cases 23. Juli / 44

16 Use-Case-Szenario Gültige Interaktionsfolge Use-Case-Szenario Bestandteile eines Use Case Abbildung: Schematische Use Case Darstellung [Pohl, Klaus, (2007)] Zi Chen, Nils Burdin () Use Cases 23. Juli / 44

17 Use Case Erstellung Dokumentation erfolgt textuell Tabellarische Strukturierung ist möglich Stakeholder-Vorwissen berücksichtigen Attributierung zur Informationsanreicherung Referenzschablonen als Erfolgsfaktor Beziehungen von Use Cases modellbasiert Zi Chen, Nils Burdin () Use Cases 23. Juli / 44

18 Textbasierte Dokumentation (1/2) Verwendung einer Referenzschablone erlaubt: Rückgriff auf Expertenwissen bezüglich Dokumentation Firmen- oder projektspezifische Strukturierung Erhöhte Änderbarkeit und Lesbarkeit Schnelle Einarbeitung Einfache Überprüfbarkeit auf Vollständigkeit Konzentration auf die Inhalte Werkzeugunterstützung Zi Chen, Nils Burdin () Use Cases 23. Juli / 44

19 Textbasierte Dokumentation (2/2) Bestandteile einer Referenzschablone Attribute zur Identifikation von Use Cases Managementattribute Attribute zur Dokumentation des Kontextbezugs Eine Kurzbeschreibung des Use Case Spezifische Use-Case-Attribute [Pohl, Klaus, (2007)] Beispiel einer Referenzschablone Siehe Referenzschablone in Ausarbeitung. Zi Chen, Nils Burdin () Use Cases 23. Juli / 44

20 Modellbasierte Dokumentation Modellierung der Beziehung von Use Cases und Akteuren. Verkürzende Modelleigenschaften bieten gute Übersichtsgrundlage. Selektion: Abbilden bestimmter Aspekte im Modell aus dem Gegenstandsbereich. Verdichtung: Zusammenfassen von Aspekten im abzubildenden Gegenstandsbereich. Zusammenhänge sind schnell und einfach zu erfassen. Gemeinsames Modellverständniss ist zwingend erforderlich. Use Case Diagramme können aufgrund weniger Notationselemente sehr einfach gehalten werden. Zi Chen, Nils Burdin () Use Cases 23. Juli / 44

21 Notationselemente (1/7) Systemgrenze Abbildung: Systemgrenze [nach Kecher, Christoph, Pohl, Klaus, (2007)] Zi Chen, Nils Burdin () Use Cases 23. Juli / 44

22 Notationselemente (2/7) Akteure Abbildung: Akteure Nutzer und System [UML 2.0, (2007)] Zi Chen, Nils Burdin () Use Cases 23. Juli / 44

23 Notationselemente (3/7) Anwendungsfälle Abbildung: Anwendungsfall [nach Kecher, Christoph, Pohl, Klaus, (2007)] Zi Chen, Nils Burdin () Use Cases 23. Juli / 44

24 Notationselemente (4/7) Assoziationen Abbildung: Assoziation [nach Kecher, Christoph, Pohl, Klaus, (2007)] Zi Chen, Nils Burdin () Use Cases 23. Juli / 44

25 Notationselemente (5/7) Generalisierung Abbildung: Generalisierung [nach Kecher, Christoph, Pohl, Klaus, (2007)] Zi Chen, Nils Burdin () Use Cases 23. Juli / 44

26 Notationselemente (6/7) Include-Beziehung Abbildung: Include-Beziehung [nach Kecher, Christoph, Pohl, Klaus, (2007)] Zi Chen, Nils Burdin () Use Cases 23. Juli / 44

27 Notationselemente (7/7) Extend-Beziehung Abbildung: Extend-Beziehung [nach Kecher, Christoph, Pohl, Klaus, (2007)] Zi Chen, Nils Burdin () Use Cases 23. Juli / 44

28 Use Case Beispiel Zusammenwirken der Modellierungskonstrukte Abbildung: Fahrerassistenzsystem [Pohl, Klaus, (2007)] Zi Chen, Nils Burdin () Use Cases 23. Juli / 44

29 Ableiten von Testfällen (1/2) V-Modell Abbildung: V-Modell [Alexander, Ian, (2004)] Zi Chen, Nils Burdin () Use Cases 23. Juli / 44

30 Ableiten von Testfällen (2/2) Gut geeignet Black Box Tests Neue Systeme ohne Erfahrungswerte in Nutzung Test aller nach außen sichtbaren Pfade Exception-Handling Testen von funktionalen Anforderungen Zi Chen, Nils Burdin () Use Cases 23. Juli / 44

31 Ableiten von Testfällen (2/2) Gut geeignet Black Box Tests Neue Systeme ohne Erfahrungswerte in Nutzung Test aller nach außen sichtbaren Pfade Exception-Handling Testen von funktionalen Anforderungen Einschränkungen White Box Tests Happy Day Tests bei unzureichender Komplexität Beziehungen zwischen Use Cases Testen von nicht funktionalen Anforderungen Zi Chen, Nils Burdin () Use Cases 23. Juli / 44

32 Vom Use Case zum Test Case (1/5) Anforderungen Ableiten schwierig bei hoher Komplexität Viele Pfade bei vielen Alternativen Werkzeugunterstützung wünschenswert Zi Chen, Nils Burdin () Use Cases 23. Juli / 44

33 Vom Use Case zum Test Case (1/5) Anforderungen Lösung Ableiten schwierig bei hoher Komplexität Viele Pfade bei vielen Alternativen Werkzeugunterstützung wünschenswert Stärkere Formalisierung bei Use Case Erstellung Überführen in formalere Modelle ablauforientierte Prozesse Aktivitätsdiagramme reaktive Prozesse Zustandsdiagramme Verfeinerung der Zustandsdiagramme Komposition der Zustandsdiagramme Selektion der Testpfade Zi Chen, Nils Burdin () Use Cases 23. Juli / 44

34 Vom Use Case zum Test Case (2/5) Use Case Abbildung: Use Case [Rupp, Chris, (2003)] Zi Chen, Nils Burdin () Use Cases 23. Juli / 44

35 Vom Use Case zum Test Case (3/5) Zustandsdiagramm Abbildung: Use Case [Rupp, Chris, (2003)] Zi Chen, Nils Burdin () Use Cases 23. Juli / 44

36 Vom Use Case zum Test Case (4/5) Test-Pfade Abbildung: Test-Pfade [Rupp, Chris, (2003)] Zi Chen, Nils Burdin () Use Cases 23. Juli / 44

37 Vom Use Case zum Test Case (5/5) Probleme Keine automatisierte Formalisierung möglich Vollständige Pfadabdeckung Vollständiger Test Vorgehen entspricht konventionellem Ansatz Weitere Formalisierung der Use Case zwecks Automatisierung Zi Chen, Nils Burdin () Use Cases 23. Juli / 44

38 Misuse Cases (1/2) Interaktionen die nicht erlaubt sind Fokus auf security Identifikation fehlender Funktionalität textuell und modellbasiert Begegnung der Bedrohung durch Use Cases Gute Chance der Umsetzung Zi Chen, Nils Burdin () Use Cases 23. Juli / 44

39 Misuse Cases (2/2) Beispiel für Misuse Case Abbildung: Misuse Case nach [Alexander, Ian, (2004)] Zi Chen, Nils Burdin () Use Cases 23. Juli / 44

40 Weitere Anwendungsbereiche Unterstützung des Projektmanagements Ableiten von Meilensteinen Priorisierung von Anforderungen Priorisierung von Change Requests Steuerung der Entwicklungsaktivitäten Zi Chen, Nils Burdin () Use Cases 23. Juli / 44

41 Weitere Anwendungsbereiche Unterstützung des Projektmanagements Ableiten von Meilensteinen Priorisierung von Anforderungen Priorisierung von Change Requests Steuerung der Entwicklungsaktivitäten Unterstützung der Systemanalyse und des Designs Objektorientierte Analyse und Design Ableiten von User Interface Design Zi Chen, Nils Burdin () Use Cases 23. Juli / 44

42 Weitere Anwendungsbereiche Unterstützung des Projektmanagements Ableiten von Meilensteinen Priorisierung von Anforderungen Priorisierung von Change Requests Steuerung der Entwicklungsaktivitäten Unterstützung der Systemanalyse und des Designs Objektorientierte Analyse und Design Ableiten von User Interface Design Hilfe im Dokumentationsprozess Manuals basieren Zielen von Anwendern Tutorials beschreiben die Kern-Use-Cases Zi Chen, Nils Burdin () Use Cases 23. Juli / 44

43 Zusammenfassung Black Box Sicht auf System-Funktionalität. Alternativen und Ausnahmen können berücksichtigt werden. Schaffung von gemeinsamen Verständnis über Anforderungen aufgrund einfacher Notationselemente. Je nach Ausprägung für vielzahl von Stakeholdern anpassbar. Aufgrund formalerer Struktur ist eine weitere Verwendung in vielen Bereichen des Entwicklungsprozesses möglich. Durch Misuse Cases können security-aspekte berücksichtigt werden. Zi Chen, Nils Burdin () Use Cases 23. Juli / 44

44 Diskussion Wichtige Fragen Welche Stakeholder sind beteiligt? Welches Wissen kann angenommen werden? Wie viele Szenarien pro Use Case? Wie detailliert sollte die Beschreibung sein? Gibt es Stellen, die falsch interpretiert werden könnten? Welche Alternativen oder Ausnahmen gibt es?... Zi Chen, Nils Burdin () Use Cases 23. Juli / 44

45 Übung 1 Finden der Fehler im Use-Case-Diagramm Abbildung: Use-Case-Diagramm [nach Kecher, (2006)] Zi Chen, Nils Burdin () Use Cases 23. Juli / 44

46 Übung 2 Bestimmen von Use- und Misuse Cases London Bridge is broken down Build it up with silver and gold, my fair lady. Silver and gold will be stolen away, my fair lady. Set a man to watch all night, my fair lady. Suppose the man should fall asleep, my fair lady. Give him a pipe to smoke all night, my fair lady. Misuse Case [nach Alexander, (2004)] Zi Chen, Nils Burdin () Use Cases 23. Juli / 44

47 Übung 2 Bestimmen von Use- und Misuse Cases Abbildung: Misuse Case [nach Alexander, (2004)] Zi Chen, Nils Burdin () Use Cases 23. Juli / 44

52 Literatur Alexander, Ian, Maiden, Neil, (2004): Scenarios, Stories, UseCases. Through The System Development Life-Cycle, Wiley&Sons Pohl, Klaus, (2007): Requirements Engineering. Heidelberg: dpunkt.verlag GmbH Kecher, Christoph, (2006): UML 2.0. Das umfassende Handbuch, Bonn: Galileo Press Weber, Matthias, (2007): Requirements Management, Automotive Software Engineering Helke, Steffen, (2007): Softwarequalitätsmanagement im Automotive Software Engineering, Einführungsveranstaltung Queins, Stefan, Rupp, Chris (2003): Vom Use-Case zum Test-Case, Zugriff: Zi Chen, Nils Burdin () Use Cases 23. Juli / 44