Entwicklung eines Klassengraphen

Transkript

1 Vortrag zur Diplomarbeit von Carsten Stocklöw Fachbereich Biologie und Informatik Johann Wolfgang Goethe - Universität 1/39

2 Überblick Einleitung UML Stand der Technik Konzept Implementierung Demonstration Fazit 2/39

3 Einleitung Software wird zunehmend komplexer Es ist schwierig, den Überblick zu behalten Problem: Programmiersprachen sind als Sprachen linear orientiert Sind graphische Darstellungen besser geeignet zur Visualisierung von vernetzten Zusammenhängen wie Vererbungshierachien? 3/39

4 Einleitung Möglichkeiten zur graphischen Darstellung Änderung in der graphischen Darstellung führt zu veränderten Sourcecode Darstellung der vernetzten Strukturen Zielsprache: C++ Kernfrage: Können graphisch orientierte Tools die Programmierarbeit wesentlich beschleunigen? 4/39

5 Einleitung Reverse Engineering Extrahieren der Konstruktionselemente aus Sourcecode Forward Engineering Erstellen von Sourcecode anhand von Konstruktionselementen Roundtrip Engineering = Reverse Engineering + Veränderungen + Forward Engineering 5/39

6 Einleitung Refaktorisierung (Refactoring) Umbenennen Attribute kapseln Methoden extrahieren Schnittstelle extrahieren Subklasse extrahieren Variable für Ausdruck anlegen... 6/39

7 UML Unified Modelling Language Notation zur Visualisierung, Dokumentation, Konstruktion und Spezifikation von Software-Systemen Aktuelle Version: 1.5 Version 2.0 für Ende 2004 vorgesehen 7/39

8 UML UML Diagramme Struktur Verhalten Klassen Komponenten Objekte Aktivitäten Zustand Verteilung Packet Kompositionsstruktur Anwendungsfall Interaktion Interaktionsübersicht Sequenz Kommunikation Timing 8/39

9 UML - Klassendiagramm cd Klassen Window Haus size 1 Zimmer + size: Area = (100,100) # visibility: Boolean = true + defaultsize: Area Auto hat 4 Reifen + draw() Anbieter Schnittstelle Nutzer Button List Tree Anbieter Schnittstelle Nutzer 9/39

10 UML - Anwendungsfalldiagramm uc Online-Shop Online-Shop Produkt suchen Produkt versenden «include» Sachbearbeiter Kunde Produkt bestellen Bestellung bearbeiten Produkte verwalten Lagerist Mitarbeiter 10/39

11 Stand der Technik Betrachtete Programme: ClassBuilder 2.4 Alpha 1.7 Enterprise Architect 4.0 build 729 Jumli 1.4 Metamill v3.1 (build 556) ObjectDomain R3 (build 292) objectif 4.7 Rational Rose Enterprise Edition ( ) Select Component Factory 5.0 UMLStudio 7.1 (Build 746) WithClass 2000 Enterprise /39

12 Stand der Technik Gemeinsamkeiten: Unterstützung von UML Konstruktionselemente werden zusätzlich in einer Baumstruktur dargestellt Beziehungen werden durch Ziehen einer Linie erstellt 12/39

13 Stand der Technik Beispiel: Enterprise Architect 13/39

14 Stand der Technik Einschränkungen: Teilweise werden Methodenkörper nicht verarbeitet Nicht alle Beziehungen zwischen Klassen werden erkannt Fehler (z.b.: umbenennen resultiert in einem neuen Element) Klassen werden in separate Dateien ausgelagert Kommentare im Sourcecode werden nicht übernommen Sourcecode wird verändert 14/39

15 Stand der Technik Beispiel: Metamill // METHOD=mm:5120f0c8-ed84-11d fd458635e3a5 void AddParent(CDataContainer* cont); // METHOD=mm:5120f0ca-ed84-11d fd458635e3a5 void AddEnum(CDataEnum* item); // METHOD=mm:5120f0cc-ed84-11d fd458635e3a5 void AddVariable(CDataVariable* var); // METHOD=mm:5120f0ce-ed84-11d fd458635e3a5 void AddTypeReference(CDataVariable* data); 15/39

16 Stand der Technik Beispiel: WithClass 2000 struct stfilepos { CDataFile* File; long Line; long Col; }; Þ class stfilepos { CDataFile* File; long Line; long Col; CDataFile* File; public: }; 16/39

17 Konzept UML ist sehr vielseitig aber: viele Elemente können nicht in Sourcecode übersetzt aus Sourcecode gewonnen werden Þ automatisches Erstellen nicht möglich 17/39

18 Konzept Verschiedene Sichten mit unterschiedlichem Detailgrad Parallele Darstellung von Sourcecode und Graphik Design-Sicht 18/39

19 Fazit Beispiel: SourceCode to Flowchart 19/39

20 Konzept Methoden: Programmablaufpläne sort Start i = 1 2 sonst return i = 1; Button draw() 20/39

21 Konzept Klassen Symbole Button Window + draw() + draw() Button Window Methoden-Aufrufe Kontextdiagramm draw() draw() 21/39

22 Konzept Module und Komponenten Anhaltspunkte: Paket Model Unterverzeichnisse Klasse A Namensräume Klasse B Logische Aufteilung Subsystem Spezifikation Realisierung 22/39

23 Implementierung - Parser 1972: C 1980: C mit Klassen (ab 1983: C++) Probleme: Vorverarbeitung (Präprozessor) Eigene Datentypen C++ enthält C (Altlasten: Trigraph:??< Þ { ) Alternative Darstellungen ( <% Þ { ) 23/39

24 Implementierung - Parser Erstellung des Ableitungsbaums Problem: Konflikte in Grammatik Beispiel: dangling else Parsergenerator Bison meldet über 60 shift/reduce-konflikte und über 700 reduce/reduce-konflikte Prototypische Umsetzung verzichtet auf Erstellung des Ableitungsbaums 24/39

25 Implementierung - Layout Automatisches Layout Graphenalgorithmen Knoten: Klassen & Pakete Kanten: Beziehungen (Generalisierung, Aggregation,..) 25/39

26 Implementierung - Layout Ästhetikkriterien für automatisches Layout: Überschneidungen von Kanten Abstand zwischen Knoten Abstand zwischen Kanten bzw. zwischen Knoten und Kanten Länge der Kanten Anzahl der Kantenknicke Größe und Form des Diagramms Darstellung der Vererbungshierarchie 26/39

27 Implementierung - Layout Ästhetikkriterien für automatisches Layout: Überschneidungen von Kanten Abstand zwischen Knoten Abstand zwischen Kanten bzw. zwischen Knoten und Kanten Länge der Kanten Anzahl der Kantenknicke Größe und Form des Diagramms Darstellung der Vererbungshierarchie 27/39

28 Implementierung - Layout Ästhetikkriterien für automatisches Layout: Überschneidungen von Kanten Abstand zwischen Knoten Abstand zwischen Kanten bzw. zwischen Knoten und Kanten Länge der Kanten Anzahl der Kantenknicke Größe und Form des Diagramms Darstellung der Vererbungshierarchie 28/39

29 Implementierung - Layout Ästhetikkriterien für automatisches Layout: Überschneidungen von Kanten Abstand zwischen Knoten Abstand zwischen Kanten bzw. zwischen Knoten und Kanten Länge der Kanten Anzahl der Kantenknicke Größe und Form des Diagramms Darstellung der Vererbungshierarchie 29/39

30 Implementierung - Layout Ästhetikkriterien für automatisches Layout: Überschneidungen von Kanten Abstand zwischen Knoten Abstand zwischen Kanten bzw. zwischen Knoten und Kanten Länge der Kanten Anzahl der Kantenknicke Größe und Form des Diagramms Darstellung der Vererbungshierarchie 30/39

31 Implementierung - Layout Ästhetikkriterien für automatisches Layout: Überschneidungen von Kanten Abstand zwischen Knoten Abstand zwischen Kanten bzw. zwischen Knoten und Kanten Länge der Kanten Anzahl der Kantenknicke Größe und Form des Diagramms Darstellung der Vererbungshierarchie 31/39

32 Implementierung - Layout Ästhetikkriterien für automatisches Layout: Überschneidungen von Kanten Abstand zwischen Knoten Abstand zwischen Kanten bzw. zwischen Knoten und Kanten Länge der Kanten Anzahl der Kantenknicke Größe und Form des Diagramms Darstellung der Vererbungshierarchie 32/39

33 Implementierung - Layout Ansätze für Layoutalgorithmen: Der Topology-Shape-Metrics Ansatz Der Hierarchische Ansatz Der Sichtbarkeits Ansatz Der Vergrößerungs Ansatz Der Gerichtete-Kräfte Ansatz Der Divide and Conquer Ansatz 33/39

34 Implementierung - Layout Der Hierarchische Ansatz: Gerichtete azyklische Graphen Schritt 1: Ebenen-Zuweisung (layer assignment) Þ 34/39

35 Implementierung - Layout Der Hierarchische Ansatz: Gerichtete azyklische Graphen Schritt 2: Kreuzungs-Reduktion (crossing reduction) Þ 35/39

36 Implementierung - Layout Der Hierarchische Ansatz: Gerichtete azyklische Graphen Schritt 3: X-Koordinaten (x-coordinate assignment) Þ 36/39

37 Präsentation 37/39

38 Fazit Getestete Programme nützlich für: Design neuer Komponenten Dokumentation vorhandener Komponenten Sinnvoll: Erweiterung von Texteditoren um graphische Elemente Gleichzeitige Darstellung von Text und Graphik Bearbeitung im Text und in Graphik abwechselnd 38/39

39 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit 39/39