Use Case basierte Anforderungssimulation mit UML 2.0. Erfahrungsbericht

Transkript

1 Use Case basierte Anforderungssimulation mit UML 2.0 Erfahrungsbericht

2 Vorstellung Dr. Rudolf Hauber OO-Technologie-Berater Kölsch & Altmann Software & Management Consulting GmbH Software & Management Consulting, Projektabwicklung, Schulung ca. 35 MA Standorte: München, Düsseldorf Kunden: Siemens, EADS, Vodafone, AGFA, Bosch, DaimlerChrysler, Datev,... UCSIM - 2

3 Use Case basierte Anforderungssimulation Inhalt Konzept der Use Cases Ziele und Voraussetzungen der Simulation Simulationstechniken von Use Cases Testen von Use Cases UCSIM - 3

4 Konzept der Use Cases Use Cases Idee des Use Case Konzepts (Ivar Jacobson): Anwender beteiligen Anforderungen strukturieren Systemgrenzen festlegen Anwendungsfälle (Use Cases) beschreiben aus Sicht der Anwender die funktionalen Anforderungen des Systems Use Case-Modell umfaßt Gesamtheit der Use Cases UCSIM - 4

5 Konzept der Use Cases Use Case Modell Use Case Documentation Systemname Documentationstate Information <History of changes, editor, reviews, etc.> Use Case Name Bargeld abheben. Actors (Tool supported) Bankkunde (Initiator) Use Case Documentation Zentralrechner Documentationstate Information Priority <History of changes, editor, reviews, etc.> 1 (höchste) Grund : Kommunikation mit Zentralrechner; zentraler Use Anwendungsfall; Case Name keine weiteren extremen Risiken Bargeld abheben. Pre-Conditions Actors (Tool supported) Use Case Sitzung am ATM bis zum Extensionpoint AUSWAHL ausgeführt. Bankkunde (Initiator) Zentralrechner Flow of Events Priority Basic Path Der Use Case fügt sich nach AUSWAHL des Use Case 1 (höchste) Sitzung am ATM ein: 1. Bankkunde wählt als durchzuführende Aktion Bargeld Grund : abheben Kommunikation aus. ATM mit fragt Zentralrechner; nach zentraler Anwendungsfall; keine weiteren extremen Betrag. Risiken 2. Bankkunde gibt Betrag ein. ATM baut Verbindung zu Zentralrechner auf und übergibt die Bargeldabhebungstransaktion. Am Display erscheint Pre-Conditions eine Bearbeitungsinformation. 3. Der Zentralrechner meldet die erfolgreiche Durchführung. Use Case Sitzung am ATM bis zum Extensionpoint AUSWAHL ausgeführt. 4. Das Geld wird über die Geldausgabe ausgegeben und der Bankkunde zur Entnahme aufgefordert. Flow of Events 5. Bankkunde entnimmt Geld. Der Geldausgabeschacht wird geschlossen. Die Karte an der Kartenausgabe ausgefahren und der Bankkunde zur Entnahme aufgefordert. Basic Path Benefit Der Use Case fügt sich nach AUSWAHL des Use Case Sitzung am ATM ein: Bankkunde hat den gewünschten Bargeldbetrag erhalten. 1. Bankkunde wählt als durchzuführende Aktion Bargeld abheben aus. ATM fragt nach Betrag. Alternative Paths 2. Bankkunde gibt Betrag ein. ATM baut Verbindung zu Zentralrechner auf und übergibt die Stets: Bankkunde bricht ab: Bargeldabhebungstransaktion. Am Display erscheint eine Bearbeitungsinformation. 3. Der Zentralrechner meldet die erfolgreiche Durchführung. 4. Das Geld wird über die Geldausgabe ausgegeben und der Bankkunde zur Entnahme aufgefordert. 5. Bankkunde entnimmt Geld. Der Geldausgabeschacht wird geschlossen. Die Karte an der Kartenausgabe ausgefahren und der Bankkunde zur Entnahme aufgefordert. Bestandteile des Modells: Use Case-Diagramme Use Case-Beschreibungen zusätzliche Informationen Benefit Bankkunde hat den gewünschten Bargeldbetrag erhalten. Alternative Paths Stets: Bankkunde bricht ab: -HX Kundenliste Lego 1. Art Ariel 2. Sonst Sonst ok cancel Help GUI-Skizze UCSIM - 5

6 Konzept der Use Cases Use Case-Diagramm Vollständigkeit der Modellierung: Kommunikationsbeziehungen zu allen Aktoren Vererbung gut bedenken Geldautomat Bargeld abheben Überweisen Kunde Karte befreien Bargeld einzahlen Bankrechner Administrator Bank-Ang. Log lesen ATM bei Bank registrieren UCSIM - 6

7 Konzept der Use Cases Use Case Beschreibung Die Beschreibung erfolgt in verständlicher Sprache präzise und eindeutig mit definierten Begriffen (Glossar!) nachweisbar semi-formal (strukturiert) einheitlich auf Basis eines Templates Use Case Documentation Use Case Name Bargeld abheben. Actors: Bankkunde (Initiator) Zentralrechner Preconditions ATM betriebsbereit. Flow of Events - Basic Path 1. Der Use Case beginnt, wenn der Bankkunde eine Karte am Kartenleser eingibt. 2. Die Karte wird auf Lesbarkeit und Gültigkeit geprüft. ATM fordert zur Eingabe der PIN über Display auf. 3. Bankkunde gibt PIN verborgen am Display ein und bestätigt die Eingabe. 4. Der ATM... Postconditions Bankkunde hat Bargeldbetrag erhalten. Alternative Paths Stets: Bankkunde bricht ab: Falls das Geld noch nicht ausgegeben wurde, wird die Transaktion zurückgefahren... Betrag zu hoch: UCSIM - 7

8 Konzept der Use Cases Use Case Template Seiteneffekte beachten: Automatische Übernahme der Requirements in RM-Tool u Formatvorlagen u Überschriftenebenen u Feldfunktion für Aufzählung Absatz pro Schritt Alternativenbezeichnung Sonderzeichen vermeiden Use Case Name Bargeld abheben. Actors: Bankkunde (Initiator) Zentralrechner Preconditions ATM betriebsbereit. Flow of Events - Basic Path 1. Der Use Case beginnt, wenn der Bankkunde eine Karte am Kartenleser eingibt. 2. Die Karte wird auf Lesbarkeit und Gültigkeit geprüft. ATM fordert zur Eingabe der PIN über Display auf. 3. Bankkunde gibt PIN verborgen am Display ein und bestätigt die Eingabe. 4. Der ATM... Postconditions Bankkunde hat Bargeldbetrag erhalten. Alternative Paths Stets: Bankkunde bricht ab: Falls das Geld noch nicht ausgegeben wurde, wird die Transaktion zurückgefahren... Betrag zu hoch: UCSIM - 8

9 Systembreakdown mit UML Anforderungen und technische Realisierungen <<use-case package>> Use Case View <<use-case package>> Use Case Realization View <<use-case package>> Navigation <<use-case package>> Navigation Use Case A_1 Realization A_1 Bediener Use Case A_2 Use Case A_3 Realization A_2 Realization A_3 <<use-case package>> Wartung Isolate Fault Sensor <<use-case package>> Wartung Maintainer Ersatzteil testen Zulieferer UCSIM - 9

10 Systembreakdown mit UML Technische Realisierung Use Case A Realization : Bediener : Nav1 : Nwob Starten_Ard( ) Deckel_Heben( ) Deckel_Heben_Return( ) Aktivieren_Nog( ) Heben_Klappe( ) : Nav1 : Nwob : Bediener Starten_Ard( ) Deckel_Heben( ) Deckel_Heben_Return( ) Fehler( ) : Nav1 : Nwob : Bediener Starten_Ard( ) Deckel_Heben( ) Deckel_Heben_Return( ) Fehler( ) Basisablauf Alternativer Ablauf Fehler XXX UCSIM - 10

11 Use Case basierte Anforderungssimulation Inhalt Konzept der Use Cases Ziele und Voraussetzungen der Simulation Simulationstechniken von Use Cases Testen von Use Cases UCSIM - 11

12 Systembreakdown mit UML Simulationsziele Ziel: Anforderungssimulation für u Vollständigkeit der Anforderungen Vergessene Alternativen, fehlende Voraussetzungen, fehlende Use Cases u Widerspruchsfreiheit der Anforderungen Widersprüche in Alternativen, Voraussetzungen, zwischen Use Cases Simulation erfolgt auf Modellbasis u Fehler beim Übergang Text zu Modell werden nicht erkannt! u Coaching und Review der Modellierung nötig UCSIM - 12

13 Use Case basierte Anforderungssimulation Simulationsebenen Simulation der funktionalen Anforderungen/Abläufe in mehreren Stufen u Black-Box Simulation jedes Use Cases u Simulation der Use Case Zusammenhänge u White-Box Simulation jeder Use Case Realisierung Performance-Simulation Bei grossen Systemen: Simulation der Verfeinerungen rekursiv für jede Modellierungsebene UCSIM - 13

14 Use Case basierte Anforderungssimulation Ziel: Use Cases Black-Box Simulation u Wurde Use Case Aufgabenstellung korrekt verstanden? u Ist der Use Case in sich stimmig? u Passt die Use Case Beschreibung zum ICD? basierend auf Use Cases Zustands-/Aktivitätsmodell Simulation konkreter Szenarien durch Einbringen von Ereignisketten (aus ICD) Precondition: present Maintainer commands IBIT Sensor connected? Sensor performs IBIT yes no Retrieve last sensor IBIT check IBIT result Isolate Fault save IBIT result BMC4I displays IBIT result Maintainer Postcondition: present UCSIM - 14

15 Use Cases Black-Box Simulation Voraussetzungen Basierend auf UML 2 Tool (z.b. Rose RT) Use Case modelliert als UML 2 Structured Classes Use Case Verhalten modelliert als State Machine Actoren modelliert als UML 2 Structured Classes Isolate Fault (from Diagnostics & Maintenance) Maintainer (from Diagnostics & Maintenance) <<Capsule::use case simulation>> IsolateFault <<Capsule::Actor>> Maintainer UCSIM - 15

16 Use Cases Black-Box Simulation Toolgestützte Verifikation Check use case s state machine dead ends? clear decisions? missing paths? Check against ICD Communication When to send and receive messages? Which messages? Conform the use case flows to the actor s interfaces? Precondition: present Maintainer commands IBIT Sensor connected? no Sensor performs IBIT yes Retrieve last sensor IBIT check IBIT result save IBIT result BMC4I displays IBIT result? Postcondition: present : Maintainer : IsolateFault : Sensor 1: evcommandibit () 1.1: evrequestibit 2: evibitresult 2.1: evdisplayibitresult? UCSIM - 16

17 Use Cases Black-Box Simulation Modeling details Define a protocol for each actor (actor interface) Define ports for the use case simulation capsule: Define a simulation port for the actor capsule :Maintainer + / simulation_p : MaintainerSimulation_Prot~ :Isolate Fault + / maintainer_p : MaintainerSimulation_Prot + / mei_p : SensorSimulation_Prot :Sensor + / simulation_p : SensorSimulation_Prot~ <<Protocol>> MaintainerSimulation_Prot <<Protocol>> SensorSimulation_Prot UCSIM - 17

18 Use Cases Black-Box Simulation Event Approach Define signals for each incoming/outgoing ICD messages Define trigger events for event triggered transition : Maintainer : IsolateFault : Sensor 1: evcommandibit () 1.1: evrequestibit 2: evibitresult 2.1: evdisplayibitresult <<Protocol>> IsolateFaultSimulation_Prot evcommandibit (int) evdisplayibitresult () waitforibitresult (mei_p)::(evibitresult) saveibitresult UCSIM - 18

19 Use Cases Black-Box Simulation Toolgestützte Verifikation Use Case State Machine wird generiert Aktoren werden gestubbt Automatisierter Soll-Ist Vergleich gegen ICD Sequence Diagrams Precondition: present Maintainer commands IBIT Sensor connected? no Sensor performs IBIT yes Use case Retrieve last sensor IBIT check IBIT result State save IBIT result machine BMC4I displays IBIT result Postcondition: present : Maintainer : IsolateFault : Sensor Spec 1: evcommandibit () 1.1: evrequestibit 2: evibitresult Sequence Diagram 2.1: evdisplayibitresult : Maintainer : IsolateFault : Sensor 1: evcommandibit () 1.1: evrequestibit Recorded 2: evibitresult 2.1: evdisplayibitresult Sequence Diagram UCSIM - 19

20 Use Cases Black-Box Simulation Simulation frame generation Many steps can be automated! A script can generate a simulation package a simulation capsule for each use case an actor capsule for each actor/business worker a simulation protocol for each actor interface a corresponding ports for the capsules a simulation collaboration for each use case UCSIM - 20

21 Use Case basierte Anforderungssimulation Black-Box Simulation der Use Case Zusammenhänge basierend auf Zustands- oder Aktivitätsmodell der Use Case Zusammenhänge Stimuli Power_On POWER_OFF Shutdown / System herunterfahren MAINTENANCE Kdo_B1 / SW downloaden do / Ersatzteil testen HOCHLAUF entry/system hochfahren [ kein Fehler existent ] Shutdown / System herunterfahren /Set Maintenance Use Cases IDLE New_User / Benutzer_Verwalten /Set Operate /Set Idle /Set Idle /Set Training /Set Training OPERATE On_A1 / Use Case A_1 On_A2 / Use Case A_2 TRAINING do / Szenario erstellen UCSIM - 21

22 Black-Box Simulation der Use Case Zusammenhänge Ziel: u Wurde die gesamt Aufgabenstellung korrekt verstanden? u Fehlen Use Cases, existieren widersprüchliche/doppelte Funktionalitäten? u Passen die Use Cases zu den Systemmodi? u Passen die Use Cases zusammen? Simulation konkreter "Usage Profiles" durch Einbringen von zusammenhängenden Use Case Stimuli-Ketten Technik: u Wie vorher, jedoch nur 1 Structured Class für alle Use Cases :UseCase Dependencies :Sensor :Maintainer + / mei_p + / simulation_p + / simulation_p : SensorSimulation_Prot : SensorSimulation_Prot~ : MaintainerSimulation_Prot~ + / maintainer_p : MaintainerSimulation_Prot UCSIM - 22

23 Black-Box Simulation der Use Case Zusammenhänge "Durchspielen" der Usage Profiles u Manuell als Walkthrough u Test der Vor- und Nachbedingungen der Use Cases System hochfahren Precondition: Power_On Power_On POWER_OFF Shutdown / System herunterfahren MAINTENANCE Kdo_B1 / SW downloaden do / Ersatzteil testen Set Operate Set Training HOCHLAUF entry/system hochfahren Shutdown / System herunterfahren [ kein Fehler existent ] /Set Maintenance Szenario erstellen IDLE New_User / Benutzer_Verwalten Szenario trainieren Set Idle Postcondition: Idle Training /Set Operate OPERATE On_A1 / Use Case A_1 On_A2 / Use Case A_2 /Set Idle /Set Training /Set Idle /Set Training TRAINING New_Scenario / Szenario erstellen Train / Szenario trainieren UCSIM - 23

24 Use Case basierte Anforderungssimulation Use Case White-Box Simulation Ziel: u Wurde der Use Case geeignet realisiert? u Sind alle Use Case Schritte umgesetzt? u Sind die Subsysteme geeignet geschnitten? u Machen die Verantwortlichkeiten Sinn? u Sind die Kommunikationsbeziehungen übersichtlich? Simulation der Use Case Realisierungen Voraussetzung: u Architekturelemente identifiziert u Robustness Analysis durchgeführt UCSIM - 24

25 Use Case White-Box Simulation Simulation der Use Case Realisierungen gegen ICD Sequence Diagrams Ersetzen der Use Case (Black-Box Simulation) Capsule gegen Realisierung <<capsule::actor>> Maintainer <<capsule::subsystem>> UserInterface <<capsule::actor>> Sensor <<capsule::subsystem>> DeviceController : Maintainer : Isolate Fault : Sensor Architektur : Maintainer : User Interface : Device Controller : Sensor 1: evcommandibit () 1.1: evrequestibit 2: evibitresult 2.1: evdisplayibitresult 1: evcommandibit () 1.1: evcommandibit () 1.1.1: evrequestibit 2.1: evdisplayibitresult2: evibitresult 2.1.1: evdisplayibitresult ICD Realisierung UCSIM - 25

26 Use Case White-Box Simulation Alle ICD Sequence Diagrams müssen korrekt abgespielt werden können u Regressionstests Die Nachrichten bilden ICD der Subsysteme u Automatisierter Abgleich des Tracings mit RM-DB Rekursiv über die Anforderungsebenen : Maintainer : User Interface : Device Controller : Sensor RM-DB 1: evcommandibit () 1.1: evcommandibit () 1.1.1: evrequestibit 2.1.1: evdisplayibitresult 2.1: evdisplayibitresult2: evibitresult Abgleich Realisierung UCSIM - 26

27 Use Case basierte Anforderungssimulation Inhalt Konzept der Use Cases Business Object Modell Nichtfunktionale Anforderungen Simulation von Use Cases Testen von Use Cases UCSIM - 27

28 Testrequirements Use Case basierte Testcases Use Case Test : Bargeld abheben - Basisablauf Vorbedingung ATM ist in Idle-Zustand. Basisablauf Bankkunde gibt gültige Karte in Kartenleser ein. Die Karte wird auf Lesbarkeit und Gültigkeit geprüft. ATM fordert zur Eingabe der PIN über Display auf. Bankkunde gibt PIN 4711 verborgen am Display ein und bestätigt die Eingabe. Die Gültigkeit der PIN wird geprüft. ATM fordert zur Eingabe der auszuführenden Aktion über Display auf. Kunde wählt als durchzuführende Aktion Bargeld abheben ATM fordert zur Eingabe des abzuhebenden Betrags über Display auf. Kunde wählt als gewünschten Betrag 300 DM aus. ATM baut Verbindung zu Zentralrechner auf und übergibt die Bargeldabhebung-Transaktion. Transaktion wird erfolgreich durchgeführt.... Ergebnis Kunde hat den gewünschten Bargeldbetrag erhalten. ATM ist in Idle-Zustand. UCSIM - 28

29 Testen von Use Cases Use Case Documentation Documentationstate Information <History of changes, editor, reviews, etc.> Use Case Name Bargeld abheben. Actors (Tool supported) AkteurA Bargeld abheben Bankkunde (Initiator) Zentralrechner Priority 1 (höchste) Grund : Kommunikation mit Zentralrechner; zentraler Anwendungsfall; keine weiteren extremen Risiken Pre-Conditions Use Case Sitzung am ATM bis zum Extensionpoint AUSWAHL ausgeführt. Flow of Events Basic Path Der Use Case fügt sich nach AUSWAHL des Use Case Sitzung am ATM ein: 1. Bankkunde wählt als durchzuführende Aktion Bargeld abheben aus. ATM fragt nach Betrag. 2. Bankkunde gibt Betrag ein. ATM baut Verbindung zu Zentralrechner auf und übergibt die Bargeldabhebungstransaktion. Am Display erscheint eine Bearbeitungsinformation. 3. Der Zentralrechner meldet die erfolgreiche Durchführung. 4. Das Geld wird über die Geldausgabe ausgegeben und der Bankkunde zur Entnahme aufgefordert. 5. Bankkunde entnimmt Geld. Der Geldausgabeschacht wird geschlossen. Die Karte an der Kartenausgabe ausgefahren und der Bankkunde zur Entnahme aufgefordert. Benefit Bankkunde hat den gewünschten Bargeldbetrag erhalten. <<Test Case>> Bargeld abheben:: Basisablauf Alternative Paths Stets: Bankkunde bricht ab: Use Case A Realisierung <<Test Case>> Bargeld abheben:: PIN ungültig : Bediener : : Nwob Nav 1 Starten_Ard( ) Deckel_Heben( ) Deckel_Heben_Return( ) Aktivieren_Nog( ) Heben_Klappe( ) : Nav1 : Nwob : Bediener Starten_Ard( ) Deckel_Heben( ) Deckel_Heben_Return( ) Fehler( ) : Nav1 : Nwob : Bediener Starten_Ard( ) Deckel_Heben( ) Deckel_Heben_Return( ) Fehler( ) <<Test Case>> Bargeld abheben:: Konto überzogen Basisablauf PIN ungültig Konto überzogen UCSIM - 29

30 Testen von Use Cases Ableitung der Testcases aus Use Case Realisierungen Steps Verification Points Use Case tagged value { UseCaseStep = 2} Word Auswertung Precondition Postcondition UCSIM - 30

31 Testen von Use Cases Ableitung der Testcases aus Use Case Realisierungen Test Case Design mit Steps und Verificationpoints UCSIM - 31

32 Testen von Use Cases Alternativ: Ableitung aus ReqPro Use Case Beschreibung Attribute UCD::Kind UCSIM - 32

33 Testen von Use Cases Automatisierung Skriptgestützte Ermittlung des Test Designs und Export der Test Cases in XML Import der Test Cases in TestManager Analoges Vorgehen nichtfunktionaler Nachweis Probleme Zuordnung Schritte <-> Messages nötig Aktualisierung bei instabilen Use Case Realisierungen Test Cases sind als "initial" zu betrachten Reicht nicht für komplexe Use Cases Ansatz mit operationellen Variablen UCSIM - 33

34 Use Case basierte Anforderungssimulation Danke für die Geduld! Fragen Kontakt: UCSIM - 34