Jason T. Roff UML. IT Tutorial. Übersetzung aus dem Amerikanischen von Reinhard Engel

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1 Jason T. Roff UML IT Tutorial Übersetzung aus dem Amerikanischen von Reinhard Engel

2 Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis Einführung 11 Grundlagen der UML 15 Warum wir Software modellieren 16 Analyse, Design und Implementierung 17 Software-Lebenszyklusmodelle 19 Den Unified Modeling Process verstehen lernen 21 Etablierungsphase 22 Entwurfsphase 22 Konstruktionsphase 23 Übergangsphase 23 Was ist die UML? 24 Die Geschichte 24 OMG 26 Die Komponenten der UML 27 Strukturdiagramme 27 Verhaltensdiagramme 28 Verfügbare UML-Modellierungswerkzeuge 30 Rational Rose 30 Visio 30 Tafel/Flipchart oder Bleistift und Papier 31 Übungsaufgaben 31 Anwendungsfalldiagramme 33 Anwendungsfalldiagramme definieren 34 Warum modellieren wir Anwendungsfalldiagramme? 35 Die Notationskomponenten eines Anwendungsfalldiagramms 36 System 37 Akteure 37 Anwendungsfälle 38 Beziehungen 41 Subsysteme 43 Generalisierungsverfahren 44 Beziehung zwischen Anwendungsfällen 44 Beziehungen zwischen Akteuren 48 Projekt 2.1: Das Anwendungsfalldiagramm interpretieren 50»include«- und»extend«-beziehungen 51»include«-Beziehung 51»extend«-Beziehung 52 Anwendungsfälle beschreiben lernen 55 Ein Anwendungsfalldiagramm modellieren lernen 58 Die Akteure und Anwendungsfälle in dem System ermitteln 58 Prioritäten von Anwendungsfällen festlegen 60

3 6 UML IT-Tutorial Jeden Anwendungsfall detaillieren 61 Das Anwendungsfallmodell strukturieren 62 Projekt 2.2: Ein Anwendungsfalldiagramm modellieren 64 Übungsaufgaben 66 Einführung in das objektorientierte Design 69 Die Eigenschaften des objektorientierten Designs 70 Die Verwendung von Klassen im OOD 72 Abstraktion 72 Einkapselung 74 Schnittstellen 74 Die Verwendung der Vererbung im OOD 76 Vererbungshierarchien 78 Mehrfachvererbung 80 Die Polymorphie im OOD verwenden 81 Projekt 3.1: Ein Klassendiagramm erstellen 82 Übungsaufgaben 85 Arbeitsabläufe mit Aktivitätsdiagrammen modellieren 87 Aktivitätsdiagramme definieren 88 Warum wir Aktivitätsdiagramme modellieren 88 Die Notationselemente von Aktivitätsdiagrammen 89 Aktivitäten: Aktionszustände 90 Zustände 90 Übergänge 91 Die Kombination der Komponenten 92 Mit Bedingungen arbeiten 93 Wächterbedingungen 93 Entscheidungspunkte 94 Projekt 4.1: Ein Aktivitätsdiagramm lesen 96 Andere Komponenten von Aktivitätsdiagrammen 97 Ereignisse und Trigger 97 Verantwortlichkeitsbereiche 98 Aufspaltungen und Zusammenführungen 99 Ein Aktivitätsdiagramm modellieren 102 Die Anwendungsfälle identifizieren 102 Den Hauptprozess modellieren 103 Alternative Pfade modellieren 104 Verantwortlichkeitsbereiche hinzufügen 105 Umfangreiche Aktivitäten zerlegen 106 Projekt 4.2: Ein Aktivitätsdiagramm modellieren 107 Übungsaufgaben 109 Verhalten mit Sequenzdiagrammen modellieren 111 Sequenzdiagramme definieren 112 Warum wir Sequenzdiagramme modellieren 112 Die Notation von Sequenzdiagrammen 114 Aktive Objekte 115 Nachrichten 116

4 Inhaltsverzeichnis Mittels Nachrichten kommunizieren 118 Synchrone Nachrichten 120 Asynchrone Nachrichten 121 Flache Nachrichten 122 Weitere Verfahren in Sequenzdiagrammen 124 Objekte erstellen 125 Mit Zuständen arbeiten 126 Verzweigungen und alternative Pfade 127 Projekt 5.1: Ein Sequenzdiagramm lesen 130 Sequenzdiagramme modellieren lernen 131 Die Arbeitsabläufe auswählen 131 Die Objekte anordnen 131 Nachrichten und Bedingungen hinzufügen 132 Ein generisches Diagramm zeichnen 134 Projekt 5.2: Ein Sequenzdiagramm modellieren 135 Übungsaufgaben Domänenmodelle mit Klassendiagrammen definieren 139 Klassendiagramme definieren 140 Warum wir Klassendiagramme modellieren 140 Die Notationselemente von Klassendiagrammen 141 Klassen 142 Beziehungen 143 Multiplizität 144 Rollen 145 Der Aufbau einer Klasse 147 Attribute und Operationen 148 Objekte: Exemplare von Klassen 149 Pakete 151 Attribute detaillierter darstellen 152 Datentypen 152 Anfangswerte 154 Multiplizität 154 Abgeleitete Attribute 155 Operationen mit Parametern detaillierter darstellen 157 Projekt 6.1: Ein Klassendiagramm lesen 159 Ein Klassendiagramm modellieren lernen 160 Die Klassen und Assoziationen identifizieren 161 Die Attribute und Operationen identifizieren 165 Projekt 6.2: Ein Klassendiagramm modellieren 166 Übungsaufgaben Kollaborationsdiagramme 171 Kollaborationsdiagramme definieren 172 Warum wir Kollaborationsdiagramme modellieren 172 Die Notationselemente von Kollaborationsdiagrammen 173 Objekte und Rollen 173 Assoziationsrollen 175

5 8 UML IT-Tutorial Verbindungen (Links) 177 Nachrichten 178 Nachrichtentypen 179 Synchrone Nachrichten 179 Asynchrone Nachrichten 180 Flache Nachrichten 180 Zusätzliche Nachrichten-Notationen 181 Die Reihenfolge von Nachrichten festlegen 181 Wächterbedingungen 183 Objekte erstellen 184 Iteration 185 Projekt 7.1: Ein Kollaborationsdiagramm lesen 186 Kollaborationsdiagramme modellieren lernen 187 Die Elemente des Diagramms identifizieren 188 Die strukturellen Beziehungen modellieren 189 Ein Objekt-Level-Diagramm modellieren 189 Projekt 7.2: Ein Kollaborationsdiagramm modellieren 191 Übungsaufgaben 193 Weiteres über Klassendiagramme 195 Aggregations- und Kompositionsassoziationen 196 Aggregation 196 Komposition 198 Kompositionen grafisch verschachteln 200 Aggregation und Komposition mit einer Generalisierung kombinieren Projekt 8.1: Aggregation und Komposition modellieren 203 Assoziationsanmerkungen 205 Bedingungen 205 Diskriminatoren 208 Endnotationen 209 Ordnen und Sortieren 209 Navigation 210 Projekt 8.2: Weitere Assoziationen modellieren 211 Übungsaufgaben 213 Weiteres über Sequenzdiagramme 215 Der Steuerungsfokus 216 Mit dem Steuerungsfokus arbeiten 217 Aktivierungszeiten angeben 218 Zeit modellieren 220 Änderungen im Zeitablauf anzeigen 221 Zeitbedingungen modellieren 222 Die Zeitdauer modellieren 223 Projekt 9.1: Sequenzdiagramme für die Aktivierungszeiten und die Zeitbedingungen lesen 225 Iterationen modellieren 226 Schleifen modellieren 227 Rekursion modellieren 228

6 Inhaltsverzeichnis 9 Fortgeschrittene Nachrichten modellieren 230 Nachrichtenargumente und Rückgabewerte 231 Nachrichtensequenzen festlegen 231 Notizen zu einem Sequenzdiagramm hinzufügen 232 Projekt 9.2: Die weitere Modellierung von Sequenzdiagrammen 233 Übungsaufgaben Verhalten mit Zustandsdiagrammen modellieren 237 Zustandsdiagramme definieren 238 Warum wir Zustandsdiagramme modellieren 238 Die Notationselemente von Zustandsdiagrammen 239 Zustände 239 Übergänge 240 Entscheidungspunkte 241 Synchronisierung 243 Aktionen und Ereignisse für Zustände spezifizieren 244 Ereignisse 244 Aktionen 245 Projekt 10.1: Ein Zustandsdiagramm lesen 247 Mit zusammengesetzten Zuständen arbeiten 248 Unterzustände 248 Zusammengesetzte Zustände 249 Zustandsdiagramme modellieren 251 Die Entitäten identifizieren, die detaillierter dargestellt werden müssen Die Start- und Endzustände der Entität identifizieren 252 Die Ereignisse einer Entität ermitteln 252 Das Zustandsdiagramm ab dem Startzustand erstellen 253 Bei Bedarf zusammengesetzte Zustände spezifizieren 254 Projekt 10.2: Ein Zustandsdiagramm modellieren 255 Übungsaufgaben Die physische Architektur mit Implementierungsdiagrammen entwerfen 259 Implementierungsdiagramme definieren 260 Warum wir Implementierungsdiagramme modellieren 260 Komponentendiagramme 261 Komponenten 261 Abhängigkeiten 261 Stereotypen für Abhängigkeiten 262 Enthaltene Komponenten 264 Projekt 11.1: Ein Komponentendiagramm lesen 264 Einsatzdiagramme 266 Knoten 266 Kommunikationsassoziationen 267 Projekt 11.2: Ein Einsatzdiagramm lesen 268 Komponenten- und Einsatzdiagramme kombinieren 270 Implementierungsdiagramme modellieren lernen 272 Knoten hinzufügen 273 Kommunikationsassoziationen hinzufügen 273 Komponenten, Klassen und Objekte hinzufügen 274

7 101 UML IT-Tutorial Abhängigkeiten hinzufügen 275 Projekt 11.3: Ein Implementierungsdiagramm modellieren 277 Übungsaufgaben Mit der Object Constraint Language arbeiten 281 Was ist die Object Constraint Language (OCL)? 282 Warum wir die OCL einsetzen 282 Die OCL-Syntax verstehen 283 Kontext und Stereotypen 283 Typen und Operationen 285 Projekt 12.1: Grundlegende OCL-Anweisungen lesen 287 Mit Collections arbeiten 288 Sets 289 Sequenzen 290 Bags 290 Andere gebräuchliche Operationen für Collections 291 Projekt 12.2: Fortgeschrittene OCL-Anweisungen lesen 292 Übungsaufgaben 293 A Übungsaufgaben: Lösungen 295 Kapitel 1: Grundlagen der UML 296 Kapitel 2: Anwendungsfalldiagramme 296 Kapitel 3: Einführung in das objektorientierte Design 299 Kapitel 4: Arbeitsabläufe mit Aktivitätsdiagrammen modellieren 301 Kapitel 5: Verhalten mit Sequenzdiagrammen modellieren 303 Kapitel 6: Domänenmodelle mit Klassendiagrammen definieren 305 Kapitel 7: Kollaborationsdiagramme 308 Kapitel 8: Weiteres über Klassendiagramme 309 Kapitel 9: Weiteres über Sequenzdiagramme 312 Kapitel 10: Verhalten mit Zustandsdiagrammen modellieren 315 Kapitel 11: Die physische Architektur mit Implementierungsdiagrammen entwerfen 316 Kapitel 12: Mit der Object Constraint Language arbeiten 317 B Projekte: Ausgewählte Lösungen 321 Projekt 4.2: Ein Aktivitätsdiagramm modellieren 322 Projekt 5.2: Ein Sequenzdiagramm modellieren 323 Projekt 6.2: Ein Klassendiagramm modellieren 325 Projekt 7.2: Ein Kollaborationsdiagramm modellieren 327 Projekt 8.1: Aggregation und Komposition modellieren 328 Projekt 8.2: Weitere Assoziationen modellieren 329 Projekt 9.2: Die weitere Modellierung von Sequenzdiagrammen 331 Projekt 10.2: Ein Zustandsdiagramm modellieren 334 Projekt 11.3: Ein Implementierungsdiagramm modellieren 335 C Glossar 337 Stichwortverzeichnis 353

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