Objektorientierte Analyse (OOA) Logischer Aufbau (statische Sicht)

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1 Inhalte Klassen(-Diagramm) Objekte Assoziation Multiplizität Aggregation Vererbung Logischer Aufbau (statische Sicht) OOA-Muster Model-View-Controller Konzept (MVC) - noch in Arbeit Seite 1 Klassen Eine Klasse ist eine Abstraktion einer Gruppe von Objekten mit strukturell gleichen Eigenschaften (Attribute), gleichen Fähigkeiten (Operationen/Methoden), gleichem Verhalten und gleichen Beziehungen zu anderen Objekten. Sie enthält gewissermaßen die Konstruktionsbeschreibung für Objekte, die mit ihr erzeugt werden. Zusätzlich zu den Eigenschaften und Fähigkeiten kann eine Klasse auch Definitionen von Zusicherungen, Merkmalen und Stereotypen enthalten. Notation: Klassen werden durch Rechtecke dargestellt, Klassenname, Attribute und Operationen werden durch horizontale Linien getrennt. <<stereotyp>> Klassenname {Zusicherung} Attribute: Was muß sich das Objekt merken können? Methoden: Welche Fähigkeiten soll es haben? Beispiel für eine Klasse PKW Farbe Leistung Geschwindigkeit Beschleunigen Bremsen Lenken Beispiel für ein Objekt W5977: PKW Rot 50km/h Seite 2

2 Notation (ff): Ein Klassenname steht im Singular und beginnt mit einem Großbuchstaben, Attribut- und Operationsname beginnen mit einem Kleinbuchstaben Attribute und Operationen werden mindestens mit ihrem Namen aufgeführt im objektorientierten Design (OOD) wie sie zusätzlich beschrieben durch Angabe eines Typs (bei Attributen), von Parametern (bei Operationen) und von Initialwerten und Zusicherungen: Attribut: Sichtbarkeit Name : Typ = Initialwert {Zusicherungen} Operation: Sichtbarkeit Name ( Parameterliste) : Rückgabetyp {Zusicherungen} Sichtbarkeit (s.a. OOD, public, protected, privat): +, #, - Parameterliste (durch Kommata getrennt) : Richtung Name : Typ = Initialwert Richtung: in, out, inout Seite 3 Gültigkeitsbereich von Methoden und Attributen: klassen- oder objektbezogen Eine Klassenmethode kann auch aufgerufen werden, ohne daß ein Objekt dieser Klasse existiert; wird später im Java-Code durch den Modifikator static realisiert! Klassenattribute und -operationen werden unterstrichen Im Innovator bedeutet instance = Objekt-/Instanz- und classifier = Klassenmethode Beispiel für ein Objekt Aufgabe (Dampfer): Kennzeichnen Sie die Klassenvariablen/-attribute und die Klassenmethoden in der Klasse Dampfer durch einen Unterstrich (das ist die übliche Kennzeichnung); die Instanzmethoden und Instanzvariablen bekommen keine Kennzeichnung: Seite 4

3 Objekt: Ein Objekt ist ein aktives, konkret vorhandenes Modellelement in einem laufenden System. Es ist ein Exemplar einer Klasse, gekennzeichnet durch eine Anzahl von Attributen, deren Struktur durch die Klasse, der das Objekt entstammt, definiert ist, deren Werte jedoch bei jedem Objekt individuell sein können. Notation: Objekte werden durch Rechtecke visualisiert. Diese beinhalten den Namen des Objekts und eventuell zusätzlich den Namen der Klasse des Objekte. Namen sind unterstrichen. Teilt man das Rechteck in zwei Teile, können im unteren Teil die Attribute stehen. objekt objekt : Klasse objekt : Klasse Attribute: :Klasse Seite 5 Assoziationen zwischen Klassen modellieren mögliche Objektbeziehungen (links) zwischen Instanzen der Klassen. Varianten der Assoziation sind Aggregation und Komposition Notation: Assoziationen werden durch eine Linie zwischen den beteiligten Klassen dargestellt. Pfeilspitzen an den Linien geben die Navigation an. Die Linie wird mit einem Namen versehen (kursiv) - daneben kann ein kleines ausgefülltes Dreieck stehen, dessen Spitze die Leserichtung angibt -, der beschreibt, worin und warum diese Beziehung besteht. Eine Assoziation kann durch Zusicherungen, Merkmale und Stereotypen genauer beschrieben werden. An den Enden der Verbindungslinie kann ein Rollenname und die Multiplizität (s. Kasten) der Beziehung angegeben werden: Seite 6

4 Übungen für den Zusammenhang zwischen Objekt- und. a) Entwickeln Sie ein aus folgendem Objektdiagramm (INNOVATOR- Darstellung): b) Entwickeln Sie ein aus nebenstehendem Objektdiagramm. Welche Zahl von Punkten ist mindestens erforderlich, um ein Polygon zu konstruieren? c) Entwickeln Sie entsprechend ihrem ein Objektdiagramm für zwei Dreiecke, die eine gemeinsame Seite besitzen. Seite 7 Übungen für den Zusammenhang zwischen Objekt- und. Sind die Objektdiagramme jeweils richtig? Seite 8

5 Beispiel für ein (aus der Literatur) mit Kommentar, Komposition, Navigation,... PKW ist nur fahrtüchtig mit: Räder, Karosserie,... PKW 0..* verwendet 1 besteht aus Motor * Einzelteil Karosserie... Fahrzeughalter besteht aus 4 Zylinder Seite 9 Übung (Multiplizität): Gegeben sei das nebenstehende zur Modellierung eines Quaders. Vervollständigen Sie die Spezifikation der Assoziationen durch Multiplizitäten (Angabe einer Zahl statt * ) und Rollennamen (z.b. Eckpunkt)! Die im Diagramm enthaltenen Assoziationen besitzen alle die Semantik "ist zugeordnet" bzw. hat. Übung (Verwandschaftsbeziehungen): Entwickeln Sie ein zur Modellierung von den Verwandtschaftsbeziehungen: Vater-Mutter- Kind-Ehepartner; Minimieren Sie dabei die Anzahl der Klassen. Welche Attribute sind unbedingt notwendig? Seite 10

6 Aggregation/Komposition Eine Aggregation/Komposition ist eine Assoziation, deren beteiligte Klassen eine Ganzes- Teile-Hierarchie darstellen. Bei der Komposition sind die Teile existenzabhängig. Notation: Die Assoziationslinie ist zusätzlich mit einer Raute (bei der Komposition ist die Raute schwarz ausgefüllt) auf der Seite des Aggregats (Ganzen) zu versehen. Fehlt die Muliplizität bei der Raute, wird 1 angenommen. Beispiel PC: Seite 11 Übung (Fahrzeug): Bilden Sie einen (unvollständigen) Aggregationsbaum für folgende Komponentengruppen eines Autos (Klassen) incl. der Multiplizität: Seite 12

7 Vererbung Durch Vererbung (Generalisierung bzw. Spezialisierung) werden die Klassen (keine Objekte) aufgrund ihrer strukturellen Gemeinsamkeiten und ihrer Unterschiede hierarchisch gegliedert: Oberklasse vererbt Eigenschaften Unterklasse erbt Eigenschaften (Attribute, Operationen, Assoziationen/Aggregationen) und ergänzt diese typischerweise um eigene Eigenschaften Verkehrsmittel Passagiere Geschwindigkeit Energieverbrauch Unfallrisiko Umweltverträglichkeit beschleunigen bremsen Notation: Die Vererbung wird mit einem nicht ausgefüllten Pfeil, der von der Unterklasse zur Oberklasse zeigt, dargestellt. Flugzeug Flughöhe Schub landen Richtung wechseln starten Eisenbahn Zuglänge Leistungsaufnahme Auto Hubraum Leistung Richtung wechseln Seite 13 Übung (Beziehungstypen): Geben Sie jeweils an, ob es sich bei den folgenden Relationen um eine Generalisierung, eine Aggregation/Komposition oder eine Assoziation handelt. a. Ein Land hat eine Hauptstadt. b. Eine Datei ist eine normale Datei oder eine Verzeichnisdatei. c. Dateien enthalten Datensätze. d. Ein Polygon ist durch eine geordnete Menge von Punkten definiert. e. Eine Person verwendet eine Programmiersprache für ein Projekt. f. Objektklassen können mehrere Attribute haben. g. Ein Grafikobjekt ist Text, ein geometrisches Objekt oder eine Gruppe. Seite 14

8 Übung (): Mehrere der nachfolgend aufgeführten Objektklassen besitzen Attribute, die eigentlich Referenzen auf andere Objektklassen darstellen und durch Assoziationen ersetzt werden können. Eine Person kann bis zu drei Firmen als Arbeitgeber haben. Jede Person hat eine ID. Einem Auto ist eine ID zugewiesen. Autos können sich im Besitz von Personen, Firmen und Banken befinden. Die ID eines Autobesitzers ist die ID der Person, Firma oder Bank, die das Auto besitzt. Mit dem Kauf eines Autos kann ein Autokredit verbunden sein. Seite 15 OOA-Muster (Architektur Pattern) Ein Pattern (Entwurfsmuster) ist ein Problem mit seiner Lösung in einem Kontext. Der Kontext enthält in der Regel Zielkonflikte, die der Designer lösen muss, z.b. Performance gegen Kosten oder Einfachheit gegen Wartbarkeit. Ein eigenes Design, das man einmal gemacht hat und das man in der Form von Patterns beschreibt, ist noch lange kein Pattern (es fehlen die sog. Known Uses) Eine Lösung zu einem häufig auftretenden Problem ist noch lange kein gut geschriebenes Pattern, wenn die Zielkonflikte und die Konsequenzen der Lösung nicht erläutert sind (es fehlen die sog. Forces und Consequences) Seite 16

9 OOA-Muster (Pattern): Liste (Container/Collection) Lagerliste Nummer 4 Störungsstatus OK X Koordinate Y Koordinate Belegt Status Regalseite Sperrkennzeichen frei kein A belegt kein A frei kein A Es liegt eine Komposition vor Ein Ganzes besteht aus gleichartigen Teilen, d.h. es gibt nur eine Teil-Klasse Teil-Objekte bleiben einem Aggregat-Objekt fest zugeordnet Sie können jedoch gelöscht werden, bevor das Ganze gelöscht wird Seite 17 OOA-Muster (Pattern): Exemplar (Typ-Objekt) Einfache Assoziation Einmal erstellte Objektverbindungen werden i. Allg. nicht verändert Sie werden nur gelöscht, wenn das betreffende Exemplar entfernt wird Der Name der neuen Klasse enthält oft Begriffe wie Typ, Gruppe, Beschreibung, Spezifikation Eine Beschreibung kann zeitweise unabhängig von konkreten Exemplaren existieren, deshalb 0..* Würde auf die neue Klasse verzichtet, so würde als Nachteil lediglich die redundante»speicherung«von Attributwerten auftreten. Seite 18

10 OOA-Muster (Pattern): Baugruppe Es handelt sich um physische Objekte Es liegt eine Komposition vor Objektverbindungen bestehen über eine längere Zeit Ein Teil-Objekt kann von seinem Aggregat-Objekt getrennt werden und einem anderen Ganzen zugeordnet werden Ein Ganzes kann aus unterschiedlichen Teilen bestehen. Seite 19 OOA-Muster (Pattern): Stückliste (Composit-Component) Es liegt eine Komposition vor Das Aggregat-Objekt und seine Teil-Objekte müssen sowohl als Einheit als auch einzeln behandelt werden können Teil-Objekte können anderen Aggregat-Objekten zugeordnet werden Die Kardinalität bei der Aggregat- Klasse ist 0..1 Ein Objekt der Art A kann sich aus mehreren Objekten der Arten A, B und C zusammensetzen Objekt-Diagramm: Seite 20

11 OOA-Muster (Pattern): Stückliste (Composit-Component) Der Sonderfall der Stückliste ist, dass ein Stück nicht aus Objekten unterschiedlicher Art, sondern nur aus einer einzigen Art besteht Seite 21 OOA-Muster (Pattern): Koordinator Es liegen einfache Assoziationen vor Koordination wird verwendet, wenn die Attribute einer m:n- Beziehung gespeichert werden müssen Die Koordinator-Klasse ersetzt eine n-äre (n >= 2) Assoziation durch binäre Assoziationen mit assoziativer Klasse Die Koordinator-Klasse besitzt kaum Attribute/Operationen, sondern mehrere Assoziationen zu anderen Klassen, i. Allg. zu genau einem Objekt jeder Klasse. Seite 22

12 Übung: Um welche OOA-Muster handelt es sich bei den folgenden en? Seite 23 OOA-Muster (Pattern): Rollen Objektmodell: Zwischen 2 Klassen existieren 2 oder mehrere einfache Assoziationen Ein Objekt kann zu einem Zeitpunkt in Bezug auf die Objekte der anderen Klasse verschiedene Rollen spielen Objekte, die verschiedene Rollen spielen können, besitzen unabhängig von der jeweiligen Rolle die gleichen Eigenschaften und ggf. gleiche Operationen. Seite 24

13 OOA-Muster (Pattern): Wechselnde Rollen Ein Objekt der realen Welt kann zu verschiedenen Zeiten verschiedene Rollen spielen In jeder Rolle kann es unterschiedliche Eigenschaften (Attribute, Assoziationen) und Operationen besitzen Die unterschiedlichen Rollen werden mittels Vererbung modelliert Objektverbindungen zwischen dem Objekt und seinen Rollen werden nur erweitert, d.h. weder gelöscht noch zu anderen Objekten aufgebaut. Seite 25 OOA-Muster (Pattern): Historie Es liegt eine einfache Assoziation vor Für ein Objekt sind mehrere Vorgänge bzw. Fakten zu dokumentieren Für jeden Vorgang bzw. jedes Faktum ist der Zeitraum festzuhalten Aufgebaute Objektverbindungen zu den Vorgängen bzw. Fakten werden nur erweitert Die zeitliche Restriktion {t#k} (k = gültige Kardinalität) sagt aus, was zu einem Zeitpunkt gelten muss, wobei # für die Vergleichsoperationen =, <, >, <=, >= und steht. Seite 26

14 OOA-Muster (Pattern): Gruppe(nhistorie) Bei der Gruppe liegt eine einfache Assoziation vor Mehrere Einzel-Objekte gehören zu einem Zeitpunkt zum selben Gruppen-Objekt Es ist jeweils zu prüfen, ob die Gruppe zeitweise ohne Einzel-Objekte existieren kann oder ob sie immer eine Mindestanzahl von Einzel-Objekten enthalten muss Objektverbindungen können auf- und abgebaut werden. Wenn ein Einzel-Objekt im Laufe der Zeit zu unterschiedlichen Gruppen- Objekten gehört, wird die Historie mittels einer assoziativen Klasse modelliert, dadurch ist die Zuordnung zwischen Einzel-Objekten und Gruppen deutlich sichtbar Da Informationen über einen Zeitraum festzuhalten sind, bleiben bei der Gruppenhistorie erstellte Objektverbindungen bestehen und es werden nur Verbindungen hinzugefügt Seite 27 Model View Controller (MVC) - Konzept Als Model wird die Datenquelle bezeichnet, die Daten unabhängig vom Erscheinungsbild liefert (also beispielsweise aus einer relationalen Datenbank) Die View zeigt diese Daten dann in passender Art und Weise an (z.b. als Tabelle in einer Java-Applikation) Der Controller kümmert sich um die Interaktion mit dem Benutzer (das Verhalten der Komponente). Seite 28

15 MVC Beispiel: Web-Registrierung Der Benutzer (Client) fragt als erstes die Seite register.jsp an. Das Formular in der Antwort enthält als?action? die validate.jsp. Also schickt der Browser die eingegebenen Daten an die validate.jsp. Die prüft die eingegebenen Werte und gibt dazu die Kontrolle an die entsprechenden Views weiter: an register.jsp (mit Fehler-Hinweis), wenn die Eingaben ungültig waren, sonst an die ok.jsp (mit Erfolgsbestätigung) an. Sind die Eingaben korrekt, werden die Daten zur Speicherung an die UsersBean übergeben. Seite 29 Anhang Lösungen zu den Übungen bzgl. Objektdiagramme Seite 30

16 Anhang Übung: Ist das für gegebenes Objektdiagramm richtig? Hinweis: Das Objektdiagramm kann als richtig angenommen werden. Das soll dieses Objektdiagramm erlauben und zusätzlich die Anforderung erfüllen, dass ein Chef Mitarbeiter haben muss. Seite 31 Anhang Lösung für die Übung: Ist das für gegebenes Objektdiagramm richtig? Seite 32