Übung 6 "Objektorientierter Entwurf"

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1 Universität Stuttgart Institut für Automatisierungstechnik und Softwaresysteme Prof. Dr.-Ing. M. Weyrich Übung 6 "Objektorientierter Entwurf" Aufgabe 6.1: Putzroboter die Zweite Die Analysephase für den Putzroboter der Firma PutzMatic wurde abgeschlossen. Nun soll die Software für den Putzroboter im Entwurf verfeinert werden. Hierzu ergaben sich weitere Ergebnisse in der Analysephase, die nun im Entwurf berücksichtigt werden müssen. Die Hardwarebauteile sollen über eine Selbsttestfunktionalität verfügen, mit der ein Defekt des jeweiligen Bauteils festgestellt werden kann. Die ganzzahlig codierten Kommandos der Infrarotschnittstelle werden zur besseren Lesbarkeit des Codes, ebenso wie die Richtungsangaben für die Steuerung, als Zeichenketten verarbeitet. Der Ultraschallsensor liefert eine Position bestehend aus x- und y-koordinate und einem Drehwinkel phi. Die Drehgeschwindigkeit der Motoren wird als Fließkommazahl angegeben. a) Klassendiagramm Verfeinern Sie das Klassendiagramm aus Übung 5. Geben Sie bei allen Methoden und Attributen die Sichtbarkeit an. Ergänzen Sie gegebenenfalls fehlende Klassen und Methoden. Geben Sie die Typen aller Parameter und Rückgabewerte an. b) Zustandsübergangsdiagramm Ersetzen Sie die Aktionen und Übergangsbedingungen im Zustandsübergangsdiagramm aus Übung 5 durch die im Klassendiagramm modellierten Methoden. Zur Vereinfachung wird angenommen, dass alle Taster bzw. Motoren durch ein einziges Objekt der jeweiligen Klasse verwaltet werden und dass notwendige Richtungsangaben für Fahrbefehle anderweitig ermittelt werden. c) Pseudocode Schreiben Sie für den Zustandsautomat aus b) den Pseudocode. Benutzen Sie hierfür folgende Grundstruktur: Start DO END WHILE true //solange Roboter eingeschaltet

2 Softwaretechnik I Übung 6: Objektorientierter Entwurf 2 Es gelten die Vereinfachungen aus b). Die Rangiermethode kehrt nach Aufruf erst zurück, wenn das Rangieren beendet ist. Außerdem wurden alle notwendigen Objekte schon erzeugt. Aufgabe 6.2: Anrufbeantworter Sie arbeiten als Entwicklungsleiter in einem Telekommunikationsunternehmen, das neben einer Reihe von anderen Produkten auch Anrufbeantworter entwickelt. Folgende Anforderungen sollen der Anrufbeantworter erfüllen: Der Benutzer muss die Möglichkeit haben, eine neue Ansage auf den Anrufbeantworter aufsprechen zu können. Die Anrufer sollen die Ansage hören, sobald der Anrufbeantworter den Anruf entgegen nimmt. Der Anrufbeantworter muss die Nachrichten von Anrufern aufzeichnen und speichern können. Zusammen mit den Nachrichten sollen stets auch das Datum (= Tag, Monat, Jahr) und die Uhrzeit (= Stunde, Minute) des Anrufs gespeichert werden. Zu diesem Zweck wird der Anrufbeantworter mit einer internen Echtzeituhr ausgestattet. Der Benutzer muss die gespeicherten Nachrichten abfragen können. Gleichzeitig sollen auch Datum und Uhrzeit vom Zeitpunkt des Nachrichteneingangs mit angesagt werden. In einem ersten Schritt wurde bereits das Kontextdiagramm sowie das dazugehörige Datenlexikon der strukturierten Analyse erstellt. Aufgenommenes Datum & Zeit Benutzer.0 Anrufbeantworter Aufgenommene Nachricht Neue Nachricht Neue Ansage aufgenommene Ansage Anrufer Abbildung 1: Kontextdiagramm Datenlexikon Neue Nachricht = Nachricht Aufgenommene Nachricht = Nachricht Nachricht mit Zeitstempel = Nachricht + Datum & Uhrzeit Nachricht = /* Gesprochene Information vom Anrufer */ Aufgenommenes Datum & Uhrzeit = Datum & Uhrzeit Datum & Uhrzeit = Jahr + Monat + Tag + Stunden + Minute Neue Ansage = Ansage

3 Softwaretechnik I Übung 6: Objektorientierter Entwurf 3 Aufgenommene Ansage = Ansage Ansage = /* Gesprochene Information des Benutzers */ a) Strukturierte Analyse Erstellen Sie die erste Verfeinerungsebene DFD0 des oben abgebildeten Kontextdiagramms. b) Modularer Entwurf Erstellen Sie ein MD-Diagramm, des zu entwickelnden System auf Basis von sogenannten abstrakten Datenobjekten. Berücksichtigen Sie dabei die Ergebnisse der strukturierten Analyse. c) Vergleich SA/SD(MD) und OOA/OOD Vergleichen Sie die Methoden SA / SD(MD) und OOA / OOD. Was sind die Gemeinsamkeiten? Was sind die Unterschiede? Was sind die Vorteile der Objektorientierung?

4 Softwaretechnik I Übung 6: Objektorientierter Entwurf 4 Aufgabe 6.3: Bibliotheksverwaltungssystem Die Universitätsbibliothek entscheidet sich aufgrund der Vielzahl an neuartigen elektronischen Medien ihr bisheriges Angebot zu erweitern. Dazu soll das bisherige Medienverwaltungssystem (MVS) grundlegend neu entworfen werden. Es bestehen die folgenden Anforderungen an das System: 1. Alle Medien- und Nutzerinformationen werden in einer Datenbank abgelegt. 2. Für die elektronischen Medien gibt es einen Fileserver von dem die Medien heruntergeladen werden können. 3. Die gesamte Geschäftslogik, d. h. Medien-, Bibliotheksmitarbeiter - und Bibliotheksnutzerverwaltung sowie der Zugriff auf die Medieninformationen für die klassische Ausleihe und den Download der elektronischen Medien werden in einer Webanwendung umgesetzt. 4. Bibliotheksmitarbeiter und Bibliotheksnutzer können über die Webanwendung auf dem Webserver der Bibliothek auf die Informationen zugreifen, wobei die Bibliotheksmitarbeiter im Gegensatz zu den Nutzern über entsprechende Rechte zur Modifikation der Inhalte verfügen. 5. Für den Zugriff auf die Webanwendung stehen in der Bibliothek geeignete Rechner zur Verfügung. Die Mitarbeiterfunktionalitäten stehen nur innerhalb des Bibliotheksnetzwerks zur Verfügung. Die Zugriff auf die Funktionalitäten für die Bibliotheksnutzer soll aber auch von außerhalb über das Internet möglich sein. 6. Es muss möglich sein neue Medientypen in das System zu integrieren, die außer der Download-Funktionalität über weitere Funktionalitäten oder auch andere Eigenschaften und Kenndaten verfügen. 7. Das System verfügt über ein Postfach für jeden Bibliotheksnutzer über das ihm Ausleihe- und Systeminformationen gesandt werden können. 8. Die Ausleihe wird, wie in einem Online-Shop, mit einem virtuellen Warenkorb realisiert, der aber auf dem Rechner des Nutzers abgelegt ist. Der Nutzer soll die gewünschten Medien einfach per Drag&Drop in den Warenkorb ziehen können. a) Grundlegende Architektur Entwerfen Sie eine geeignete grundlegende Architektur auf Basis der aus der Vorlesung bekannten Entwurfsmuster. b) Datenbank In der Datenbank werden Informationen über Medien und Nutzer abgelegt. Ein Medium hat einen bestimmten Titel, eine Kurzfassung und Schlüsselwörter, die dem Nutzer die Informationssuche erleichtern sollen. Die Bibliothek hat ein oder mehrere Exemplare eines Mediums. Ein Medium kann in unterschiedlichen Formen (z. B. Buch, Audio, Film) vorliegen. Diese Information wird neben Standort (Adresse oder Weblink) beim jeweiligen Exemplar abgelegt. Außerdem verfügt jedes Exemplar über einen Entleihstatus, zur Abwicklung eventueller Regressansprüche, Informationen über den letzten Entleiher (Nutzer) und falls entliehen über Informationen bezüglich des aktuellen Entleihers. Über die Nutzer sind neben den Personalien die Nutzernummer und Informationen bezüglich der aktuell entliehenen Exemplare abgelegt, wobei jeder Nutzer maximal zehn Exemplare entleihen darf. Es ist weiter vorgesehen, dass mehrere Nutzer je einen Mitarbeiter als Ansprechpartner zugewiesen bekommen. Für jeden Mitarbeiter werden Personalien, die

5 Softwaretechnik I Übung 6: Objektorientierter Entwurf 5 Mitarbeiternummer, die ihm zugewiesenen Rechte und die Liste mit zugewiesenen Nutzern gespeichert. Entwerfen Sie die Grundstruktur der Datenbank in einem ER-Diagramm. Für den Einsatz in einer Datenbank müssen alle Entitäten eindeutig identifizierbar sein. Berücksichtigen Sie dies indem Sie jeweils ein Attribut als sogenannten Primärschlüssel vorsehen und dieses durch Unterstreichung kennzeichnen. c) Virtueller Warenkorb Der virtuelle Warenkorb ist in eine Nutzer-Client-Anwendung integriert, über den der Nutzer mit dem Warenkorb interagiert. Die Funktionalität des virtuellen Warenkorbs setzt sich aus den Klassen CartModel, CartView und CartControl zusammen, die nach dem Model-View-Control-Architekturmuster entworfen werden sollen. Die Klassen haben im einzelnen die folgenden Funktionalitäten: CartControl: Initialisiert den Warenkorb. Übernimmt die Kommunikation für die Entleihfunktion mit dem Webserver Stellt die zentrale Kontrollinstanz für Veränderungen der Warenkorbinhalte dar. CartModel: CartView: Verwaltet einen Array von 10 Objekten der Klasse Medium (muss nicht modelliert werden). Man kann Medien einzeln hinzufügen, einzelne Medien über deren Index löschen, den gesamten Warenkorb leeren oder den Warenkorbinhalt abfragen. Kann Objekte, die das Interface ModelListener implementieren über Modelländerungen informieren. Stellt den aktuellen Warenkorbinhalt grafisch dar. Implementiert das Interface GUIListener, über das eine Klasse GUI, die beim Client-Start initialisiert wird, das Drop eines Mediums und das Drücken der Entleihschaltfläche meldet. Kann einen Hinweistext in der grafischen Darstellung des Warenkorbs anzeigen. Entwerfen Sie ein Klassendiagramm für den virtuellen Warenkorb und zeichnen Sie ein Interaktionsdiagramm für die Erzeugung der Objekte der Klassen des Warenkorbs. d) Ausleihe und funktion Es soll nun der folgende Fall betrachtet werden: Zwei Nutzer, Ernie und Bert, greifen auf den Webserver der Universitätsbibliothek (BibSrv) zu. Ernie will ein Medium ausleihen. Dazu muss er sich erst beim System anmelden.

6 Softwaretechnik I Übung 6: Objektorientierter Entwurf 6 Nach Anmeldeanfrage, sendet der Webserver die aktuelle Anmelde-Webseite. Ernie gibt seine Anmeldedaten (Name und Passwort) ein und sendet sie an den Webserver, der nach Authentifizierung die Startseite des Bibliotheksportals sendet. Ernie fügt seinem Warenkorb (ErniesCart) ein Medium hinzu. Der aktualisierte Warenkorbinhalt wird an Ernie gesendet Ernie leiht die Medien aus seinem Warenkorb aus. Bei der Verfügbarkeitsüberprüfung durch den Webserver wird festgestellt, dass das Medium aktuell von Bert ausgeliehen ist. Ernie wird ein Texthinweis zugesandt und angezeigt, dass Bert zur Rückgabe aufgefordert wird und danach der Warenkorb geleert. Der Webserver sendet an Bert s Mailbox (BertsBox) eine Rückgabeerinnerung. Bert fragt seine Mailbox über den Webserver ab. Nehmen Sie an das Bert schon angemeldet ist. Der Webserver fragt die s von Bert ab. Die Mailbox sendet den Nachrichtentext der ersten Nachricht über den Webserver an Bert. Nehmen Sie an er hat nur die Rückgabeerinnerung Entwerfen Sie ein Interaktionsdiagramm für das beschriebene Szenario. Stellen Sie für das hinzufügen eines Medium zum virtuellen Warenkorb nur die Interaktion zwischen Nutzer-Client und der Klasse CartControl des virtuellen Warenkorbs dar. Die Nutzereingaben von Ernie und Bert müssen ebenfalls nicht modelliert werden. Welche Architekturmuster können Sie hierfür einsetzen? e) Neue Medientypen Das Medienverwaltungssystem soll neben der Verwaltung der bei der Entwicklung bekannten Medientypen auf neue heute noch unbekannte Medientypen unterstützen. Daher soll das ganze System in einer Umgebung realisiert werden, die die sogenannte Reflexion unterstützt. Dabei muss es möglich sein neue Klassen für die unbekannten Medientypen nachträglich ins System zu integrieren. Ein allgemeiner Mechanismus sieht hierfür eine generische Klasse Class vor, die die nötigen Metainformationen zum Laden und Einbetten einer Klasse beinhaltet. Bestimmen Sie die nötigen Metainformationen und stellen Sie diese, als Attribute der Klasse Class, in einer Baumstruktur dar. Verzweigen Sie dabei soweit, dass die Blätter des Baumes entweder einen primitive Datentypen (z. B. String oder int) haben oder wieder vom Typ Class sind.