Softwaretechnik (Allgemeine Informatik) Überblick

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1 Softwaretechnik (Allgemeine Informatik) Überblick 1 Einführung und Überblick 2 Abstraktion 3 Objektorientiertes Vorgehensmodell 4 Methoden der Anforderungs- und Problembereichsanalyse 5 UML-Diagramme 6 Objektorientiertes Design 7 Test 8 Dokumentation und Wartung 9 Projektmanagement und -organisation Prof. Dr. Björn Dreher Softwaretechnik (Allgemeine Informatik) 43 Softwaretechnik (Allgemeine Informatik) Überblick: Prof. Dr. Björn Dreher Softwaretechnik (Allgemeine Informatik) 44

2 Softwaresysteme auf Rechnern sind immer Abstraktionen realer Dinge Stellen Modelle der Wirklichkeit dar Zwei Abstraktionsbereiche: Aktionen und Daten Aktivitäten im System: Folge von Aktionen Daten sind Simulationen von konkreten oder abstrakten Dingen der Realität, über die Informationen gespeichert werden müssen Beide Arten der Abstraktion müssen in der Implementierungsumgebung abgebildet werden Prof. Dr. Björn Dreher Softwaretechnik (Allgemeine Informatik) 45 Abstraktion heißt immer Verallgemeinerung, Absehen vom Besonderen, Modellbildung Man unterscheidet grob Funktionale Abstraktion und Datenabstraktion Prof. Dr. Björn Dreher Softwaretechnik (Allgemeine Informatik) 46

3 Softwaretechnik (Allgemeine Informatik) Überblick: Prof. Dr. Björn Dreher Softwaretechnik (Allgemeine Informatik) 47 Versucht man ein mittelgroßes Programm zu schreiben, so hat wohl jeder Schwierigkeiten, das Programm in seiner Ganzheit in jedem Detail zu überblicken Sukzessive Zerlegung der Gesamtfunktion eines Programms in Teilaufgaben (Top-Down Design) Die Zerlegung ist beendet, wenn die verbleibende Teilaufgabe leicht zu implementieren ist (Konkretisierung) Abstrakte Funktionen (Dienstleister) Man definiert abstrakte Funktionen quasi als Dienstleister Jede Ebene verlässt sich auf die Dienstleistungen der niedrigeren Ebene Prof. Dr. Björn Dreher Softwaretechnik (Allgemeine Informatik) 48

4 Beispiel Bestimmung des Medianwerts einer Reihe von Messresultaten: Finde den Median Lies Meßwerte in Array Sortiere Array Bestimme mittleres Element des Arrays Lies Wert von Eingabe Speichere in Array Jedes Kästchen enthält eine Funktion mit starkem inneren Zusammenhalt: Eine genau definierte Aktion. Untereinander sind die Kästchen nur lose gekoppelt. Bis auf Schnittstellen. Führt jedes der Kästchen seine Aufgabe durch, so muss der Aufrufer nichts über dessen Details wissen. Prof. Dr. Björn Dreher Softwaretechnik (Allgemeine Informatik) 49 Finde den Median Beispiel (fortgesetzt) Lies Meßwerte in Array Sortiere Array Bestimme mittleres Element des Arrays Lies Wert von Eingabe Speichere in Array Man beginnt mit einer sog. Black Box, die nur dadurch beschrieben wird, WAS sie leisten soll Diese wird schrittweise verfeinert in weitere Black Boxes, bis das Problem soweit zerlegt ist, dass jede Einheit leicht als Funktion implementiert werden kann Zweck: Benutzung von Funktionen durch Angabe ihres Namens, ohne interne Details kennen zu müssen Funktionale Abstraktion trennt die Aufgaben einer Funktion von ihrer Implementierung. Prof. Dr. Björn Dreher Softwaretechnik (Allgemeine Informatik) 50

5 Hierarchie von Abstraktionen Prof. Dr. Björn Dreher Softwaretechnik (Allgemeine Informatik) 51 Entwurfsphase Beim Entwurf müssen Abstraktion und ihr Gebrauch in der Definition genau beschrieben werden Bei Anwendung der Abstraktion erfolgt Informationsaustausch mit der Umgebung über Ein- und Ausgabe-Parameter Wie die Abstraktionen implementiert sind, ist für den Nutzer nicht wesentlich Dadurch wird die Komplexität der funktionalen Teile der Systembeschreibung reduziert Top-Down: Definition abstrakter Funktionen unter Berücksichtigung der Abstraktionsebene nach inhaltlich vernünftigen Gesichtspunkten Bottom-Up: Zusammenfassung bereits vorhandener Funktionen zu neuen, abstrakteren Funktionen Prof. Dr. Björn Dreher Softwaretechnik (Allgemeine Informatik) 52

6 Softwaretechnik (Allgemeine Informatik) Überblick: Prof. Dr. Björn Dreher Softwaretechnik (Allgemeine Informatik) 53 Objekte sind Gegenstand der Datenabstraktion. Daten werden in Strukturen abgebildet und können durch bestimmte Operationen manipuliert werden Schwerpunkt der Datenabstraktion sind die Operationen, die auf die Daten angewendet werden sollen Details der Implementierung (der innerer Aufbau der Strukturen) bleiben wieder verborgen Die Daten sind gekapselt. Datenkapsel, Abstrakter Datentyp Unter beiden Begriffen versteht man eine Ansammlung von Daten und ein Satz von Operationen, die diese Daten manipulieren Nach außen sind die erlaubten Operationen für die Daten bekannt, aber nicht die interne Struktur der Daten und ebenfalls nicht die Art der Implementierung der Operationen. Prof. Dr. Björn Dreher Softwaretechnik (Allgemeine Informatik) 54

7 Datenkapsel Prof. Dr. Björn Dreher Softwaretechnik (Allgemeine Informatik) 55 Eine Datenabstraktion kann mehrere funktionale Abstraktionen enthalten (für die Operationen) Logischer Zusammenhang ist die gemeinsame Datenstruktur, die durch abstrakte Operationen manipuliert wird Besitzt ein Internes Gedächtnis Sowohl die funktionale Abstraktion als auch die Datenabstraktion kommen selten alleine vor Beide haben die Gemeinsamkeit, dass sie bestimmte Details vor der Öffentlichkeit verbergen (Geheimnisprinzip, Information Hiding), aber auch schützen. Das wiederum hilft, selbst bei komplexen Softwaresystemen den Überblick zu bewahren Prof. Dr. Björn Dreher Softwaretechnik (Allgemeine Informatik) 56

8 Softwaretechnik (Allgemeine Informatik) Überblick: Prof. Dr. Björn Dreher Softwaretechnik (Allgemeine Informatik) 57 Ganzheitliche Sichtweise Keine Trennung von Daten und Operationen, sondern Vereinheitlichung in Klassen Bessere Abstraktionsmöglichkeiten Modellierung ist näher an dem Problembereich Objekte der Anwendungsdomäne Methodische Durchgängigkeit Dieselben Konzepte (Klassen, Objekte, Beziehungen,...) bei Analyse, Design, Implementierung Kein Wechsel der Modellrepräsentation Nachteil(?): Keine ganz scharfe Trennung zwischen einzelnen Phasen Evolutionäre Entwicklung Komplexe Systeme entwickeln sich schrittweise Wasserfallmodell nicht geeignet Zwischenstand muss sich stabilisieren, bevor Entwicklung weitergeht Prof. Dr. Björn Dreher Softwaretechnik (Allgemeine Informatik) 58

9 Durchgängige Modellrepräsentation Am Anfang eines Entwicklungsprozesses steht vielleicht der folgende Dialog: Entwickler: Anwender: Entwickler: Anwender: Was ist Euch wichtig? Der Kunde Was ist denn ein Kunde? Welche Merkmale sind für Euch relevant? Der Kunde hat einen Namen, eine Anschrift und eine Bonität, die wir überprüfen. Daraus resultiert ein UML Klassendiagramm: Kunde name anschrift bonitaet bonitaetpruefen(): int Prof. Dr. Björn Dreher Softwaretechnik (Allgemeine Informatik) 59 Durchgängige Modellrepräsentation (fortgesetzt) Am Ende des Prozesses steht eine C++ Klassendefinition: class Kunde { protected: String name; String anschrift; Bonitaet bonitaet; public: int bonitaetpruefen(); } Prof. Dr. Björn Dreher Softwaretechnik (Allgemeine Informatik) 60

10 Prof. Dr. Björn Dreher Softwaretechnik (Allgemeine Informatik) 61

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