3. Aktivitäten. Beschreibung von Abläufen, Aktionen und Kontrollflüssen

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1 3. Aktivitäten Beschreibung von Abläufen, Aktionen und Kontrollflüssen 1

2 Verwendung Analyse Phase Aktivitätsdiagramme erlauben es, sehr komplexe Abläufe mit Ausnahmen, verschiedenen Varianten, Sprüngen und Wiederholungen einfach darzustellen. Es bietet sich darum an, für solche Zwecke ein Aktivitätsdiagramm zu zeichnen. In der Analyse Phase werden Aktivitäten verwendet, um (mit dem Stakeholder) komplexe Abläufe zu erfassen. Die visuelle Darstellung erlaubt es oft auch, Prozesse zu vereinfachen und zu optimieren. Hier steht normalerweise eher die Anwendersicht im Vordergrund. Aktivitäten 2

3 Verwendung Design Phase Modellieren interner System- Prozesse oder interner Abläufe Aufzeichnen komplexer Algorithmen Grundlage für die Entwickler Grundlage für Testfälle In der Design Phase werden Aktivitäten verwendet, um komplexe interne System- Prozesse oder Abläufe zu beschreiben. Diese können vom Entwickler als Grundlage für die Umsetzung/Implementierung verwendet werden. Das Beispiel stammt aus der Bank Applikation und zeigt dem Ablauf «Kunde will von einem Konto Geld abheben». Aktivitäten 3

4 Definition Eine Aktivität (activity) modelliert das Verhalten eines Systems. Sie beschreibt, wie elementare Aktionen mit Hilfe von Kontroll- und Datenflüssen zu komplexen Abläufen kombiniert werden. Ein Aktivitätsdiagramm dient zum Darstellen einer Aktivität. Es ordnet Aktionen (executable Node) als elementare Verhaltensbausteine in einem Netzwerk aus Knoten und Pfeilen an. Einen einzelner Ablaufschritt bezeichnet man als Aktion. Der gesamte Ablauf wird als Aktivität bezeichnet. Die Darstellung davon ist das Aktivitätsdiagramm. Aktivitäten 4

5 Arten von Aktivitätsknoten Es gibt drei Typen von Aktivitätsknoten: Aktionen sind die elementaren Verhaltensbausteine Objektknoten sind Hilfsknoten, die verwendet werden, um den Fluss von Objekten durch das Netzwerk zu spezifizieren Kontrollknoten steuern den Kontroll- oder Objektfluss in einer Aktivität Aktionen Eine Aktion ist ein abstraktes Modellelement, das einen elementaren Baustein für die Spezifikation des Verhaltens eines Systems repräsentiert. Eine Aktion kann eine Tätigkeit sein, ein Operationsaufruf oder das Empfangen eines Signals. Eine Aktion kann Objekte oder Objekt-Beziehungen manipulieren, usw. Es gibt verschiedene Arten von Kontrollknoten: Startknoten (start), Endknoten (end), Parallelisierungsknoten (fork), Synchronisationsknoten (join) und Verzweigungsknoten (merge). Aktivitäten 5

6 Aktionen/Unteraktionen Einzelne Aktionen können weiter aufgeschlüsselt werden Diese Aktion kann dann als gesamtes in ein anderes Diagramm eingesetzt werden Eine Aktion ist entweder eine elementare (atomare, nicht unterbrechbare) Aktion oder sie besitzt weitere Unteraktionen. Sie kann also selber wieder verschachtelt sein und eine Aktivität enthalten. Solche Aktionen mit Unteraktionen werden durch ein kleines Gabelsymbol gekennzeichnet. Aktionen haben normalerweise einen Eingang (eingehenden Kontrollfluss-Pfeil) und einen Ausgang (ausgehenden Pfeil). Eine Aktion kann aber auch mehrere Ein- und Ausgänge haben. In verschachtelten Aktionen (Aktionen mit Unteraktionen) werden die Parameter als Objektknoten auf den Rahmen der Aktion gelegt. Aktivitäten 6

7 Beispiel Bancomat Die Aktion Bezahlvorgang kann weiter aufgeschlüsselt werden. und dann als gesamtes in ein anderes Diagramm eingesetzt werden Aktivitäten 7

8 Objektknoten, Objektfluss Objektknoten werden als eingehende oder als ausgehende Parameter einer Aktion verwendet. Sie können auch als kleines Rechteck (Pin) an die Aktion geheftet werden. Ein Objektknoten kann eine vorgegebene Anzahl Token (1..n) zwischenspeichern, bevor er sie an eine ausgehende Aktivitätskante weiterreicht. Die Objekte, die in einem Objektknoten zwischengespeichert sind, unterliegen einer bestimmten Ordnung, welche angibt, in welcher Reihenfolge die eintreffende Objekte den Objektknoten wieder verlassen. Übliche Ordnungen sind FIFO oder LIFO, ungeordnet ist aber ebenfalls möglich. Der Objektfluss gibt an, dass die nachfolgende Aktion diese Parameter benötigt, bzw. dass die vorgehende Aktion diese Objekte erzeugt oder verändert hat. Objekte können einen Zustand haben welcher sich während des Ablaufs verändert. Dieser Zustand kann im Objekt oder als Beschriftung beim Pin abgelegt (hier im Beispiel [Request]) notiert werden. Aktivitäten 8

9 Objekte spezifizieren Mehrere Objektknoten können auf der Eingabe oder auf der Ausgabeseite zu Parametergruppen zusammengefasst werden. Die Aktion «Eintrag anlegen» kann erst starten, wenn alle Eingabeparameter der Gruppe (Datum, Ort, Dauer, ) für die jeweiligen Eintrag vorhanden sind. Aktivitäten 9

10 Objekte spezifizieren Objekte können einen Zustand haben, hier zum Beispiel [in Scheiben] oder [ungebacken] Im Objektfluss kann die benötigte Anzahl Eingabe-Objekte angegeben werden ({weight =2}). Aktivitäten 10

11 Kontrollknoten Es gibt verschiedene Arten von Kontrollknoten Startknoten Endknoten Ablaufende Verzweigung (Entscheidung) Zusammenführung Teilung Synchronisation Der Startknoten zeigt den Startpunkt (Anfang) des Ablaufs, der Endknoten beendet den gesamten Ablauf (alle Aktionen und Kontrollflüsse). Mehrere Startknoten starten einen parallelen Ablauf. Ein Ablaufende beendet einen einzelnen Objekt- oder Kontrollfluss. Eine Verzweigung hat mehrere Ausgänge. Die angegebenen Bedingungen (Guard) entscheiden, welche Flüsse fortgesetzt werden. Die Zusammenführung ist eine Oder-Verknüpfung. Jeder eingehende Objekt- oder Kontrollfluss führt sofort zum ausgehenden Kontrollfluss (keine Synchronisation!) Eine Teilung (Splitting) teilt den Kontrollfluss (ohne Bedingung) in mehrere nebenläufige Kontrollflüsse auf. Die Synchronisation ist eine Und-Verknüpfung. Bevor weitergefahren werden darf, muss hier gewartet werden bis alle Objekt- und Kontrollflüsse eingegangen sind. Aktivitäten 11

12 Aktivitätskanten Aktivitätskanten eingeteilt: werden folgendermassen Ein Kontrollfluss ist eine Aktivitätskante, über die kein Objekt-Parameter fliesst Ein Objektfluss ist eine Aktivitätskante, über die Objekte von einem Knoten zum nächsten fliessen Objektfluss Ein Kontrollfluss verbindet Aktionen und Kontrollknoten. Kontrollflüsse transportieren keine Werte (Objekte), sondern nur ein Token um damit die nächste Aktion anzustossen. Ein Kontrollfluss kann mit einer Guard ([unknown user], [wrong password], ) versehen werden, also einem booleschen Ausdruck, der ausgewertet wird sobald die produzierende Aktion dem Kontrollfluss ein Kontrolltoken anbietet. Das Kontrolltoken wird nur dann weitergereicht, wenn der boolesche Ausdruck zu wahr evaluiert. Aktivitäten 12

13 Beispiel eines Aktivitätsdiagramms Ein Aktivitätsdiagramm hat einen (oder mehrere) Startknoten und einen oder mehrere Endknoten. Der Startknoten hat nur ausgehende Pfeile, die Endknoten nur eingehende. Der Ablauf wird durch die verschiedenen Knoten, welche durch Pfeile (Kontroll- /Objektflüsse) verbunden sind, beschrieben. Die Aktionsknoten bilden dabei den Hauptbestandteil des Diagramms. Kontrollknoten verzweigen den Kontrollfluss in mehrere Stränge (ev. mehrere Tokens), oder führen mehrere Stränge zusammen. Mit den Objektknoten werden die Parameter einer Aktion angegeben. Jeder Endknoten führt zur sofortigen Beendigung aller Aktionen im gesamten Diagramm. Aktivitäten 13

14 Partitionen Partitionen beschreiben, wer jeweils für welche Aktion zuständig ist. Man spricht auch von Verantwortungs-Bereichen oder Swimlanes. Aktivitätsdiagramme können in Partitionen unterteilt werden, mit denen die Knoten einem Verantwortungsbereich zugeordnet werden. In was für Bereiche die Aktivität unterteilt wird, ist frei wählbar. Es kann damit zum Beispiel auch ausgedrückt werden, zu welcher Organisationseinheit oder zu welcher Komponente ein Aktivitätsknoten gehört. Aktivitäten 14

15 Partitionen: Getränkeautomat Mit Hilfe von Partitionen kann auch definiert werden, welche Abteilung, welche Komponente oder welches Subsystem wofür zuständig ist. Aktivitäten 15

16 Ausnahmen (Exception) Falls beim Ausführen einer Aktion ein Fehler auftritt, dann wird der Ablauf abgebrochen und eine Ausnahmebehandlung ausgeführt. Diese wird durch das Zeichen mit der Aktion verbunden. Der normale Ablauf wird abgebrochen, die abgebrochene Aktion liefert kein Resultat. Aktivitäten 16

17 Ausnahmen (Exception) Im Code führt dies zu einer Ausnahme-Behandlung (try-catch) Aktivitäten 17

18 Signale, Events Während eines Ablaufs können Signale gesendet oder empfangen werden. Damit können nebenläufige Prozesse synchronisiert und auf äussere Ereignisse (Events) reagiert werden. Zeitereignis empfangen (Timer) Das Symbol für das Zeitereignis soll eine Sanduhr darstellen. Es kann bedeuten dass der Ablauf an einer Stelle für eine gewisse Zeit warten und erst nach Ablauf der Wartefrist weiter fahren darf. Aktivitäten 18

19 Beispiel Die Rollen Guest und Cook bekommen hier die Möglichkeit ein Signal zu senden. Der Waiter reagiert auf die Signale mit den vorgegebenen Aktionen. Aktivitäten 19

20 Unterbrechbarer Bereich Knoten, welche innerhalb eines unterbrechbaren Bereichs liegen, werden durch ein Signal sofort unterbrochen. Der Kontrollfluss wird dann an anderer Stelle fortgesetzt. Sobald das Signal eintrifft, wird der aktuell bearbeitete Ablaufknoten der Aktivität (im unterbrechbaren Bereich) sofort gestoppt. Der Ausgang des Signals zeigt, wo der Kontrollfluss weiterfahren soll. Wichtig ist hier die Entscheidung, welche Schritte zum unterbrechbaren Bereich gehören sollen, oder ab wann ein Unterbruch nicht mehr sinnvoll ist (Bestellung bereits ausgeliefert, Account eröffnet, Transaktion ist beendet, ). Aktivitäten 20

21 Beispiel: Bancomat 3. Aktivitäten 21

22 Beispiel: Bestellvorgang Aktivitäten 22

23 Beispiel: Bank Zweiter Schritt: Aktivitätsdiagramme 23

24 Neukunde Geld einzahlen Die Person XXX will Kunde werden und den Betrag YYY auf sein Privatkonto einzahlen. Es können die Fälle auftreten: - Die Person wird Neukunde (und erhält ein Konto) - Die Person war bereits Kunde, hat aber keine Konten mehr (inaktiver Kunde) - Die Person ist bereits Kunde und hat ein bereits ein Konto. Aktivitäten 24

25 Geld vom Konto abheben Die Person mit Identifikation cid will den Betrag amount vom Konto mit Nummer aid abheben. Es können die Fälle auftreten: - Die Person ist kein Kunde. - Die Person hat kein Konto mit Nummer aid. - Der Betrag ist zu gross oder ungültig (negativ) und kann nicht abgehoben werden. Aktivitäten 25