Web Engineering-Seminar. UML Based Web Engineering (UWE)

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1 Web Engineering-Seminar UML Based Web Engineering (UWE) Christian Schlimbach Stefan Schölzel Trier, 14. Januar

2 Agenda 1. Einleitung 1. Einführung und Motivation 2. Entwicklung des UWE Ansatzes 3. Herkunft des UWE Ansatzes 4. Unified Software Development Process 2. Methodik des UWE Ansatzes 1. Use Case Modellierung 2. Content Modellierung 3. Navigationsmodellierung 4. Präsentationsmodellierung 5. Prozessmodellierung 3. Fazit und Ausblick 1. Stärken 2. Schwächen 3. Praxistauglichkeit 2

3 Agenda 1. Einleitung 1. Einführung und Motivation 2. Entwicklung des UWE Ansatzes 3. Herkunft des UWE Ansatzes 4. Unified Software Development Process 2. Methodik des UWE Ansatzes 1. Use Case Modellierung 2. Content Modellierung 3. Navigationsmodellierung 4. Präsentationsmodellierung 5. Prozessmodellierung 3. Fazit und Ausblick 1. Stärken 2. Schwächen 3. Praxistauglichkeit 3

4 Einführung und Motivation UML wird den spezifischen Anforderungen zum Modellieren von Web-Anwendungen nicht gerecht Hypertextstruktur kann nicht modelliert werden Hypertextstruktur bildet einen Graph, der Inhalte (Knoten) untereinander in Beziehung (Kanten) setzt Oberflächen von Web-Anwendungen können nicht modelliert werden Kontextualität (Anzeige von Kontextinformationen und einer daraus abgeleiteten Darstellungsform) Kontextabhängige Varianten sind nicht modellierbar Aber: UML ist weit verbreiteter Modellierungsstandard der Erweiterungsmöglichkeiten bietet 4

5 Entwicklung des UWE Ansatzes Entwickelt von Nora Koch im Jahr 2001 an der Ludwig- Maximilians-Universität München im Rahmen ihrer Dissertation Gründe: Nachfrage nach adaptiven Webanwendungen steigt kontinuierlich Zum damaligen Zeitpunkt existierten nur wenige Verfahren die sich mit der Modellierung von Web-Anwendungen auseinander setzten Idee für ein Modell zur Planung einer Benutzerführung für Webanwendungen um das Problem des Lost in Hyperspace zu verringern 5

6 Herkunft des UWE Ansatzes UWE ist ein Ansatz zur systematischen Entwicklung von Web-Anwendungen Grundlage für das UWE Model ist UML Gründe: UML ist derzeit der Industrie- und OMG Standard UML bietet Notation unterschiedliche Diagrammtypen Metamodell Erweiterungsmechanismen Allerdings: UML stellt keine Methoden für die Entwicklung von Webanwendungen bereit UML kann nur mit einer Erweiterung umfassend im Web Engineering Verwendung finden 6

7 Herkunft des UWE Ansatzes UML bietet 2 Möglichkeiten der Erweiterung an: light weight extension verwendet ausschließlich die in der UML vorgesehenen Instrumente der Erweiterung» Constraints» Stereotypen» Tagged Values spezifische Anpassungen werden in einem UML Profil zusammengefasst Vorteil: Erleichtert die Unterstützung durch bereits verfügbare UML Tools heavy weight extension willkürliches Ergänzen und Modifizieren des UML Metamodells um weitere Aspekte die nicht durch UML vorgesehen sind» Neue Diagrammtypen» Neue Notationsformen» UML Standard geht verloren 7

8 Unified Software Development Process USDP bettet die Beschreibungsmittel der UML in ein methodisches Vorgehen ein Idee: iterative inkrementelle Softwareentwicklung Gesamte Softwareentwicklung wird in mehrere Phasen und Prozesse aufgeteilt Artefakte der einzelnen Phasen und Prozesse sind Grundlage für alle nachgelagerten Aktivitäten 8

9 Unified Software Development Process Beispiele für Artefakte: Konzeptphase: Produkt-Vision Erster Rahmenplan Entwurfsphase: UseCase Modell 9

10 Unified Software Development Process 10

11 Agenda 1. Einleitung 1. Einführung und Motivation 2. Entwicklung des UWE Ansatzes 3. Herkunft des UWE Ansatzes 4. Unified Software Development Process 2. Methodik des UWE Ansatzes 1. Use Case Modellierung 2. Content Modellierung 3. Navigationsmodellierung 4. Präsentationsmodellierung 5. Prozessmodellierung 3. Fazit und Ausblick 1. Stärken 2. Schwächen 3. Praxistauglichkeit 11

12 Methodik des UWE Ansatzes Der UWE Ansatz unterteilt sich in 5 Schritte der Modellierung: Use Case Model Conceputal Model Navigation Model Presentation Model Process Model Anwendungsfälle Content Hypertextstruktur Präsentation Prozesse Es resultieren jeweils Artefakte die dann die Grundlage für alle nachfolgenden Modelle darstellt Anhand einer beispielhaften Online Bibliothek soll der Ablauf im Folgenden anschaulich dargestellt werden 12

13 Use Case Modellierung Ziel des Use Case Model: Erfassen und Darstellen der gewünschten Funktionalität einer zu entwicklenden Anwendung Use Case Model hat wesentlichen Einfluß auf die Qualität, den Funktionsumfang und die spätere Nutzerakzeptanz der zu entwickelnden Anwendung Ein Use Case beschreibt die Interaktion zwischen den Akteuren und dem System Implementierung der Funktionen und deren interne Abläufe spielen hier keine Rolle 13

14 Use Case Modellierung UWE Ansatz erweitert dabei das UML Use Case Model durch den folgenden Modellierungsaspekt: Stereotyp «navigation» Navigation Use Case» Use Case soll in der späteren Webanwendung für den Akteur navigierbar sein, z.b. Autorensuche» Use Case verwendet keine Geschäftslogik Ansonsten wird das Standard UML Use Case Model verwendet 14

15 Use Case Model 15

16 Content Modellierung Ziel des Conceptual Model: Modellieren der Anwendungsdomäne unter Berücksichtigung aller Klassen und deren wechselseitigen Assoziationen Conceptual Model dient als Grundlage für die spätere Hyperstrukturmodellierung Grundlage bildet das UML Class Model weitere Modellierungsaspekte: Aspekt der Navigationsrelevanz Einteilung/Gruppierung der identifizierten Klassen in das Content Model oder User Model Package 16

17 Content Model 17

18 Navigationsmodellierung Navigation Model basiert auf dem Conceptual Model Modellierung der Hypertextstruktur UWE spezifische Notation (Stereotypes) Gliedert sich in Navigation Space Model Navigation Class, Navigation Link, etc. Navigation Structure Model Zugriffsstrukturen auf Navigationsknoten 18

19 Navigation Space Model Ausgangsbasis: Klassen und Assoziationen des Conceptual Model Fragestellung: Welche Inhalte sollen navigierbar sein (sind relevant)? Klassen des Conceptual Model Welche Navigationsmöglichkeiten sollen geboten werden? Assoziationen des Conceptual Model Funktionale Anforderungen (siehe Use Case Model) Modellierungselemente: Navigation Class («navigation class») Navigation Link («navigation link») External Node («external node») External Link («external link») 19

20 Navigation Space Model Alle relevanten Klassen und Assoziationen aus dem Conceptual Model werden als «navigation class» oder «navigation link» übernommen 20

21 Navigation Space Model Zusätzliche Verweise, die sich aus den Anforderungen des Use Case Model ergeben, werden eingefügt 21

22 Navigation Space Model Prozesse Prozesse können bereits im Navigationsmodell berücksichtigt werden Prozesse werden nicht weiter spezifiziert, sondern lediglich als Anknüpfungspunkte im Modell eingefügt Modellierungselemente: Process Class («process class») Process Link («process link») <<navigation class>> NavigationClass <<process link>> <<process class>> ProcessClass Verhaltenmodellierung erfolgt an späterer Stelle im sog. Process Model Paradigma des Separation of Concerns Strukturdiagramme Verhaltensdiagramme 22

23 Navigation Space Model Ein Prozess, der sich aus den Anforderungen im Use Case Model ergibt wird eingefügt 23

24 Navigation Structure Model Fragestellung: Wie wird auf die Instanzen einer Navigation Class zugegriffen? Zugriffsstrukturen UWE Ansatz bietet hierfür unterschiedliche Instrumente (Access Primitives): 1. Index 2. Guided Tour 3. Query 4. Menu <<navigation class>> Bibliothek +Name: String +Adresse: String 1 <<navigation link>> 0..* <<navigation class>> Publikation +Titel: String +Datum: Date <<navigation class>> Bibliothek +Name: String +Adresse: String <<navigation link>> 1 1 Access Primitive <<navigation link>> 0..* <<navigation class>> Publikation +Titel: String +Datum: Date 24

25 Aufbau der Access Primitives <<index>> Index IndexItem +name: String 1 «index» * <<navigation class>> NavigationClass <<query>> Query 1 QueryForm +inputfield: String 1 {xor} «query» 1 <<index>> Index 0..1 <<navigation class>> NavigationClass * <<navigation class>> NavigationClass «guided tour» prev MenuItem <<menu>> Menu {xor} «menu» Access Element FirstItem +name: String 1 <<navigation class>> NavigationClass next 1 <<index>> Index <<guided tour>> Guided Tour <<query>> Query 25

26 Navigation Structure Model Indizes werden eingefügt 26

27 Navigation Structure Model Menüs werden eingefügt 27

28 Präsentationsmodellierung beschreibt strukturellen Aufbau der Benuzterschnittstelle Modellierung eines Abstract User Interface Modellierungselemente Presentation Class User Interface Elemente Anchor («anchor») Text («text») Button («button») Form («form») Images («image»), Audio («audio»), Video («video») Anchor Collection («AnchorCollection») User Interface Element Group («UIElementGroup») Sichtbereiche Window («window») Frameset («frameset») Frame («frame») 28

29 Transformationsprozess Ausschnitt aus dem Navigation Model Ausschnitt aus dem Presentation Model <<navigation class>> Bibliothek +Name: String +Adresse: String <<derives from>> <<presentation class>> bibliothek <<text>> Name <<text>> Adresse <<presentation class>> hauptmenü <<anchor>> Anmelden <<process class>> Anmelden <<process link>> <<menu>> Hauptmenü <<derives from>> <<anchor>> Liste aller Publikationen <<anchor>> Liste aller Autoren <<navigation link>> <<navigation link>> <<navigation link>> <<anchor>> Liste aller Artikel <<index>> Liste aller Publikationen <<index>> Liste aller Artikel <<index>> Liste aller Autoren 29

30 Definition von Sichtbereichen TopNav: Anzeige des Navigationspfades von der Wurzel bis zum gewählten Content Content: Anzeige der Navigation Node und ihrer Attribute Menu: Zum dargestellten Content zugehöriges Menü 30

31 Implementierung des Sichtbereiches <<window>> Browserfenster <<frame>> TopNav <<frameset>> HorizontalSplitting <<frameset>> VerticalSplitting Sichtbereich wird durch Aggregation der Klassen «Window», «Framesets» und «Frames» erstellt <<frame>> Content <<frame>> Menu 31

32 Grafische Darstellung des Sichtbereiches <<window>> Browserfenster <<frameset>> HorizontalSplitting <<frame>> TopNav <<frameset>> VerticalSplitting <<frame>> Content <<frame>> Menu 32

33 Zuordnung Presentation Class zum Sichtbereich <<presentation class>> Hauptmenü <<anchor>> Anmelden <<anchor>> Liste aller Publikationen <<anchor>> Liste aller Autoren <<presentation class>> Bibliothek <<text>> Name <<text>> Adresse <<presentation class>> Navigationspfad zur Klasse Bibliothek <<AnchorCollection>> <<anchor>> Liste aller Artikel <<presents>> <<presents>> <<presents>> <<frame>> Menu <<frame>> Content <<frame>> TopNav Presentation Class Navigationspfad zu kann explizit modelliert oder anhand der Hypertextstruktur berechnet werden (Graphenproblem) 33

34 Prozessmodellierung Modelliert übergreifende Prozesse wie Aufbau einer Seite Modelliert die im Navigation Model definierten (Geschäfts-)Prozesse Modellierungswerkzeuge: prinzipiell alle Verhaltensdiagramme der UML im Besonderen: State Machines Zustandsautomaten Sequence Charts Sequenzdiagramme Activity Diagrams Aktiviätsdiagramme 34

35 Prozessmodellierung (Activity Diagram) 35

36 Prozessmodellierung (State Machines) /do check logged_in state /do show <<node>> this [logged_in = false] /do show <<node>> Anmelden [logged_in = true] /do show <<node>> this Fig. a) State Machine für Navigation Classes ohne exklusiven geschützten Inhalt Fig. b) State Machine für Navigation Classes mit exklusiven geschützten Inhalt Zustandsautomaten, die den Navigationsknoten zugeordnet werden können 36

37 Agenda 1. Einleitung 1. Einführung und Motivation 2. Entwicklung des UWE Ansatzes 3. Herkunft des UWE Ansatzes 4. Unified Software Development Process 2. Methodik des UWE Ansatzes 1. Use Case Modellierung 2. Content Modellierung 3. Navigationsmodellierung 4. Präsentationsmodellierung 5. Prozessmodellierung 3. Fazit und Ausblick 1. Stärken 2. Schwächen 3. Praxistauglichkeit 37

38 Fazit und Ausblick Stärken des UWE Model: Kontextualität / Adaptivität Senden von Kontextinformationen (z.b. Browsertyp, Endgerät, Standort) Geschlossenheit des Modells Teilschritte der Modellierung lassen sich bereits semi-automatisch durchführen Automatisches erzeugen vom Rumpfklassen aus den einzelnen Modellen 38

39 Fazit und Ausblick Schwächen des UWE Modell Stellenweise fehlender Praxisbezug wurde ausschließlich in der Wissenschaft erstellt nur bedingt in der Lage Probleme der Praxis zu lösen Hohe Komplexität des Modells für potentielle Kunden Use Case Model gut verständlich für alle Stakeholder ab Conceptual Model ist die Komplexität zu hoch Aufwand zum Verstehen für Stakeholder zu hoch nur bedingt für Kommunikation mit Fachpersonal geeignet 39

40 Fazit und Ausblick Schwächen des UWE Modell Kosten und Investitionssicherheit Modell befindet sich aktuell noch in der Entwicklung Updates am Model finden nicht immer inkrementell statt Heutige Versionen sind zu zukünftigen Versionen nicht zwingend kompatibel Dokumentation von Projekten wird u.u. nur mit der entsprechenden UWE Version nachvollziehbar sein Es existiert kein Standardwerk Aktuell liegen nur Konferenz- und Forschungsarbeiten zum UWE Modell vor Bisher noch kein aktuelles Werk das sich mit allen Aspekten des UWE Ansatzes befasst 40

41 Fazit und Ausblick Bewertung der Praxistauglichkeit: UWE ist ein erster umfassender Modellierungsansatz zur Entwicklung von Webanwendungen, der sich jedoch zuerst in der praktischen Anwendung bewähren muss. Bisher existieren noch keine Erfahrungsberichte oder Best Practices zur Modellierung nach dem UWE Ansatz. Momentan besteht keine ausreichende Unterstützung durch CASE-Tools (ArgoUML mit UWE-Plugin). Wir erwarten uns aus der praktischen Anwendung des UWE Ansatz noch weitere Verbesserungen, und würden aus genannten Gründen den Ansatz momentan nicht verwenden. 41

42 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Bestehen Fragen? 42

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