5. Klassen- und Objektbeziehungen

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1 K ap.5: K lassenbeziehungen System analyse Seite von 5. Klassen- und Objektbeziehungen Bei der intuitiven Definition eines Objektes in Kap. 3 haben wir bereits darauf hingewiesen, dass wir in der Realität zwar Objekte wahrnehmen, aber Klassen modellieren, die als Baumuster für Objekte fungieren. Eine Klasse hat einen Namen, Attribute (Datenaspekt, "Wissen") und Operationen (funktionaler Aspekt, "Leistungen"). In der UML stellt man eine Klasse als dreiteiligen Kasten dar: Name Attribute Operationen( ) Objekt ist Exemplar einer Klasse modelliert werden Klassenbeziehungen 5.. Grundsätzliche Klassenbeziehungen Im UML-Klassendiagramm werden Beziehungen zwischen Klassen durch Pfeile dargestellt. Es gibt zwei grundsätzliche Klassenbeziehungen, die Spezialisierung und die Assoziation. Der Spezialisierung entspricht die Erweiterung einer Klasse in der Programmierung. Der Assoziation entspricht die Benutzung eines Objekts der Klasse. Von Assoziation gibt es zwei Spezialformen, die Aggregation und die Komposition, die eine datensatzartige Zugehörigkeit der Zielklasse zur Ausgangsklasse darstellen, während die Assoziation eher die Methodennutzung in den Vordergrund stellt. Implementiert werden Assoziationen in der Regel, Aggregation und Komposition immer als Attribute. A "ist ein" B Spezialisierung / Generalisierung C "kennt" D Assoziation E "hat" F Aggregration G "besteht aus" H Komposition

2 K ap.5: K lassenbeziehungen System analyse Seite 2 von 2 Während die Spezialisierung nicht weiter auszuführen ist, gibt es für Assoziationen eine Reihe von Qualifizierungen, mit denen die Art der Beziehung präzisiert werden kann: A "verkauft an".. B Name Kardinalitäten: 0., 0..n,,..n, n A Verkäufer Eigentümer B <<permanent>> Rollen Stereotyp A Verkäufer Eigentümer B assoziative Klasse Notar 5.2. Differenzierung der Objektbeziehungen HiFi-Anlage HeimAnlage Receiver Verstärker Fernbedienung Assoziation ("kennt") - die allgemeinste Beziehung bedeutet Nutzung der Methoden oder Attribute CD-Player MC-Doppeldeck

3 K ap.5: K lassenbeziehungen System analyse Seite 3 von 3 HiFi-Anlage HeimAnlage Receiver Verstärker Fernbedienung Aggregation ("hat") Spezialfall der Assoziation betont den Datenaspekt (ist Attribut) CD-Player MC-Doppeldeck HiFi-Anlage Receiver HeimAnlage Verstärker Fernbedienung CD-Player Komposition ("besteht aus") - Spezialfall der Komposition existenzabhängige Beziehung, modelliert oft materielles Enthaltensein in der Realität MC-Doppeldeck 5.3 Analyse-Muster Analysemuster (vgl. [Balzert 2000]) sind eine (ständig wachsende) Sammlung von Modellierungsmustern. Sie dienen als Vorlagen für die Modellierung häufig wiederkehrender Strukturen der Realität, sind also wiederverwendbare Modellierungen.

4 K ap.5: K lassenbeziehungen System analyse Seite 4 von 4 Im Gegensatz dazu geht es bei den in Kapitel 8 beschriebenen Entwurfsmustern nicht um die Frage, wie ein Zusammenhang aus der Realität im Modell abgebildet werden kann, sondern um die Frage, wie ein gegebener Objektzusammenhang implementiert werden kann. Die folgende Auswahl von Analysemustern ist im wesentlichen [Balzert 99] entnommen: Liste Exemplare Baugruppe Lagerhalle Nr Status LV Titel SWS StudienplanNr.. Seminar Lagerplatz Semester Koordinaten Zeit und Ort Zulassung Dozent Belegungsstatus Nummer Bezeichnung Dauer Stückliste Auto 4 Motor Rad Grafikelement Postition( ) Farbe( ) Größe( ) Linie Startpunkt Endpunkt Rechteck Lange Breite Text Font Grafik Autor 0.. Java-Paket 0..

5 K ap.5: K lassenbeziehungen System analyse Seite 5 von 5 Delegation Betankbar tanken( ) Auto tanken( ) Tank tanken( ) Rollen Wechselnde Rollen Dozent Name Fachgebiet PNr SeminarleiterReferent Teilnehme Seminar Nummer Bezeichnung Dauer Schüler Jugendlicher Name Schülerrolle Zeitraum Abiturient Klassensprecher Schulsprecher Historie Gruppenhisto rie Student Buch Zeitraum Team Zeitraum 0.. Mitarbeiter Zugehörigkeit Zeitraum

6 K ap.5: K lassenbeziehungen System analyse Seite 6 von UML-Ausdrucksmöglichkeiten für die Entwurfsphase Vererbungshierarchien Während in der Analysephase zumeist eine einfache Übereinstimmung zwischen realen Objekten, Konzepten oder Personen und ihrer Modellierung als Klasse besteht, treten in der Entwurfsphase konstruktive Aspekte in den Vordergrund, die weitere Ausdrucksmittel erforderlich machen. So wird man in der Analysephase z.b. den Spezialisierungspfeil nur für in der Realität vorhandene ist ein -Relationen einsetzen (außer in Analysemustern; hier stellen sie konstruktive Lösungsansätze für schwierig zu modellierende Objektbeziehungen dar). Im Entwurf dagegen stellt die Bildung von Klassenhierarchien ein wichtiges Instrument der Strukturierung der Problemlösung dar. Bei der Bildung solcher Klassenhierarchien oft zu Interfaces oder Abstrakten Klassen greifen. Die Kennzeichnung dieser besonderen Klassentypen erfolgt in der UML (am besten) durch die Verwendung von Stereotypen. Stereotypen sind in der UML Qualifizierungen, die jedem Modellelement zugeordnet werden können. Sie haben per se keine Bedeutung, d.h. die Interpretation kann vom Modellierer festgelegt werden. Stereotypen sind Bezeichner, die in doppelte spitze Klammern eingeschlossen werden: <<Beispiel- Stereotyp>>. Stereotypen sind gut geeignet, Interfaces und abstrakte Klassen als solche zu kennzeichnen. Sie <<Abstract Class>> können auch zur Baumschema Kennzeichnung vater( ) abstrakter Operationen naechsteskind( ) verwendet werden. <<abstract>> liesknoten( <<Interface>> Baum <<Abstract Class>> Baumschema Strukturbaum Dateibaum DeutscheEiche Meta-Klassen die UML ermöglicht die Definition von Metaklassen, das sind Klassenschemata, deren Exemplare Klassen sind. Für sie gibt es zwei hauptsächliche Verwendungen: zur isolierten Modellierung der (statischen) Klassenelemente und zur Modellierung von generischen Klassen In der Entwurfs-und Implementierungsphase hat man oft den Wunsch, Klassenelemente (statische Elemente) von Objektelementen abzusetzen. In der UML kann man den statischen Teil einer Klasse gewissermaßen herauslösen und als Metaklasse darstellen, von der die eigentliche Klassen ein Exemplar ist. Per Konvention hängt man Klasse (bzw. Class ) an den Klassennamen an. Meta-Bestandteile können aber auch direkt in der Klasse notiert werden und ein Streotyp zugeordnet bekommen (etwa <<meta>> oder <<static>>), z.b. wenn sie keine eigenständige Bedeutung im Modell haben..

7 K ap.5: K lassenbeziehungen System analyse Seite 7 von 7 <<Meta Class>> Kundenklasse kundesuchen( <<instance of>> Kunde <<static>> kundesuchen( ) Kunde Eine große Rolle spielen auch generische Klassen (parameterized classes, templates), die eine Familie von Klassen mit einem oder mehreren Parametern beschreiben. Die Parameter sind entweder Typen oder Konstanten. Eine Klasse entsteht durch Binden von konkreten Parametern an eine generische Klasse. Auch generische Klassen sind Meta-Klassen, für sie wurde allerding in der UML ein Stereotyp vordefiniert (ähnlich wie bei <<Actor>>), so dass die meisten CASE Tools dafür eine eigene Darstellung anbieten. Liste Elementtyp <<bind>> (String) <<bind>> (Adresse) StringListe Adressliste Container-Klassen Um die Analysephase nicht mit Details zu bleasten, wurde davon ausgegangen, dass jede klasse die Menge ihrer Objekte verwaltet. Im Entwurf muss die Objektverwaltung jedoch realisiert werden. Für Objektmengen, die nicht in einer objektorientierten Datenbank verwaltet werden, können Container-Klassen für die Objektverwaltung benutzt werden, deren Implementierung oft aus Bibliotheken entnommen werden kann. Containerklassen sind normale Kklassen, die Kennzeichnung durch ein Stereotyp ist möglich, aber meist nicht erforderlich. Stattdessen hängt für den Namen man per Konvetion das Wort Container an den Namen der verwalteten Klasse an, um den Zusammenhang zu verdeutlichen: KundenContainer kundesuchen( Kunde

8 K ap.5: K lassenbeziehungen System analyse Seite 8 von Modellierungsbeispiele (Analysemodelle) Reisebüro Ein Reisebüro stellt für seine Kunden Reisemappen zusammen: Eine Reisemappe enthält alle Reisedokumente, Fahrplanauszüge und evtl. touristisches Informationsmaterial Sie wird nur zusammengestellt, wenn mindestens ein Reisedokument verkauft wurde. Reisedokumente sind Tickets, Platzkarten und Voucher. Tickets gibt es für Bahn, Flug und Bus. Flug- und Bustickets enthalten Buchungen in Form von Kundenname, Reisezeitpunkt und Buchungsnummer. Für ein Bahnticket können maximal 5 Platzkarten ausgestellt werden, die sich auf das Ticket beziehen. Voucher (Gutscheine) enthalten Buchungen (s.o.). Es gibt Hotel-, Mietwagen- und Tourvoucher Ein Fahrplanauszug kann auf ein Ticket Bezug nehmen. Mehrere Fahrplanauszüge können sich auf dasselbe Ticket beziehen. Reisemappe.. Reisedokument Fahrplanauszug Tourismusinfo Voucher Platzkarte 0.. Ticket Hotelvoucher Mietwagenvoucher 0..5 Bahnticket Flugticket Busticket Buchung

9 K ap.5: K lassenbeziehungen System analyse Seite 9 von Walzwerk In einem Kaltwalzwerk (Metallverarbeitung) werden große Metallrollen (Coils) weiterverarbeitet (gewalzt, geschitten, geformt). aus der sicht der Lagerverwaltung ergibt sich folgendes Bild: Es gibt mehrere Werkshallen, von denen eine die Versandhalle ist (mit Eisenbahnanschluss) In jeder Halle gibt es mehrere Lager. Jedes Lager ist in Reihen von Lagerplätzen aufgeteilt. Jeder Lagerplatz kann genau ein Coil aufnehmen. Jedes Coil ist eindeutig identifiziert (Nummer). Es gibt Prismenlagerplätze und Hülsenauflage-Lagerplätze (für Coils mit empfindlichen Oberflächen) Jede Halle hat -3 Kräne und mehrere Gabelstapler. Jeder Kran und jeder Stapler kann genau ein Coil aufnehmen und ist damit auch ein Lagerplatz, jedoch immer vom Typ Hülsenauflage-Lagerplatz Jede Halle enthält mehrere Maschinen. Jede Maschine hat einen Einlauf und einen Auslauf, die jeweils aus ein oder mehreren Lagerplätzen bestehen. Eine Maschine gilt auch als Lagerplatz. Es gibt Schneidemaschinenn, nämlich Säumer, Längs- und Querteiler, Walz- und Formmaschinen. Zwischen den Hallen verkehren automatische Wagen, sog. Bundwagen. Jeder Bundwagen verbindet mindestens 2 Hallen. Ein Bundwagen kann genau ein Coil aufnehmen und ist ein Lagerplatz. Walzwerk.. Werkshalle Versandhalle Walzmaschine.... Kran Stapler 2..n.... Bundwagen Lager.. Reihe.... Lagerplatz.... Maschine Einlauf 0.. Auslauf Coil Coilnummer Formmaschine Schneidemaschine S?umer Querteiler L?ngsteiler H? lsenauflageplatz Prismenplatz