Aufbau betrieblicher Informationssyteme

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1 Aufbau betrieblicher Informationssyteme 0 Einleitung 1 Gegenstand und Ziele Lehrstuhl für Wirtschaftsinformatik 2 Entwicklung von Software: Prozedurale Programmierung 3 Software Engineering 4 Objektorientierte Systementwicklung 5 Entwicklung prozessorientierter Anwendungssysteme Dez-11 Folie 1

2 4 Objektorientierte Systementwicklung 4.2 Objektorientierte Modellierung 4.3 Objektorientierte Programmiersprachen 4.4 Objektorientierte Datenbanksysteme Dez-11 Folie 2

3 Literaturempfehlungen Erler, T.; Ricken, M. (1997): Objektorientierte Technologien - Basiskonzepte, Einsatzbereiche und Integrationspotentiale -, Arbeitsberichte des Lehrstuhls für Wirtschaftsinformatik Nr , Bochum Balzert, H. (1999): Lehrbuch Grundlagen der Informatik, Heidelberg, Berlin 1999, Kap. LE 4 und LE 9. Balzert, Heide (2001): UML kompakt, Heidelberg u.a Erler, Thomas (2000): Das Einsteigerseminar UML, Landsberg Gabriel, R.; Röhrs, H.-P. (2003): Gestaltung und Einsatz von Datenbanksystemen, Data Base Engineering und Datenbankarchitekturen, Berlin u.a. 2003, Kap. 7. Dez-11 Folie 3

4 4 Objektorientierte Systementwicklung 4.2 Objektorientierte Modellierung 4.3 Objektorientierte Programmiersprachen 4.4 Objektorientierte Datenbanksysteme Dez-11 Folie 4

5 Der Mensch als Referenz The mechanism of human thought and communication have been engineered for a millions of years, and we should respect them as being of sound design. Moreover, since we must work with this design for the next million years, it will save time if we make our computer models compatible with the mind, rather than the other way around. Dan Ingalls (1981) Dez-11 Folie 5

6 Objekt Daten Beschreibung der Daten(-objekte) über Attribute und ihre Beziehungen Methoden Funktionen zur Verarbeitung der Daten (Algorithmen) Kommunikation Kommunikation unter den Objekten über Botschaften (messages) Dez-11 Folie 6

7 Entwicklung spezieller Anwendungssoftware durch Objektorientierung (OO) Objektorientierte Sprachen/Entwicklungssysteme (Tools) Objektorientierte Datenbanken Objektorientierte Anwendungssysteme/ -software Objektorientierte Gestaltung (Entwicklung) Objektorientierte Analyse (OOA) Objektorientiertes Design (OOD) Objektorientierte Implementierung (OOI) Dez-11 Folie 7

8 Geschichte der Objektorientierung Grundkonzepte der OO-Software-Entwicklung stammen von Simula-67 und Smalltalk-80 Klassenkonzept wurde in SIMULA 67 entwickelt (Dahl/Myhrhaug/Nygaard, Oslo 1967) zur Simulation von Szenarien der realen Welt Smalltalk 80: 1970 bis 1980 am Palo Alto Research Center (PARC) der Firma Xerox entwickelt Programmieren sollte so einfach werden, dass auch Kinder es können (?) Dez-11 Folie 8

9 Methoden im Zeitablauf Strukturierte Analyse Objektorientierte Analyse Ross DeMarko McMenamin Palmer Hatley Pirbhai Coad/Yourdon Booch Rumbaugh UML Strukturierter Entwurf Objektorientierter Entwurf Parnas Yourdon Constantine Stevens Meyer Booch Wirfs-Brock et al. Coad/Yourdon UML Strukturierte Programmierung Objektorientierte Programmierung Dijkstra Wirth Smalltalk 80 C++ Eiffel C++ Ansistandard Java Dez-11 Folie 9

10 OO-Grundkonzepte OO-Grundkonzepte Objekt Attribut Botschaft Klasse Operation Vererbung Assoziation Geschäftsprozeß Geschäftsprozess Paket Szenario Zustandsautomat OOA/D-Konzepte OOA-Konzepte Dez-11 Folie 10

11 OO-Analyse (OOA) Assoziation Statische Konzepte Vererbung Paket Geschäftsprozess Szenario Dynamische Konzepte Botschaft Zustandsautomat Attribut Operation Basiskonzepte Statisches Modell Objekt Klasse Dynamische s Modell Dez-11 Folie 11

12 OO-Design (OOD) Analyse OOA-Modell a/b Prototyp OK Entwurf OOD-Modell Fachkonzept Datenhaltung Relat. DB OO DB Pflichtenheft Benutzungsoberfläche Netzverteilung Klassenbibliotheken C++ bzw. Java-Programme Dez-11 Folie 12

13 Definition Objekt Ein Objekt ist eine in einem Gesamtkontext wahrnehmbare und damit identifizierbare, benennbare, agierende und konkrete Einheit, die eindeutig von seiner Umgebung abgrenzbar ist. In seinem inneren Aufbau besitzt es einen konkreten Zustand und ein Verhalten. Ein Objekt besitzt einen Zugang von außen, über den andere Objekte ein bestimmtes Verhalten aktivieren können. Dagegen ist der Zustand eines Objekts für andere Objekte verborgen. Dez-11 Folie 13

14 Geheimnisprinzip Objekt Operation 1 Dat en Operation 2 Ein Objekt kapselt seine Zustandsund Verhaltensinformationen Wegen der Kapselung können Objekte gegen Varianten ausgetauscht werden Wesentlich für Produktfamilien und Systemvarianten Bo t s ch af t Auswahl einer Operation Dez-11 Folie 14

15 Grundbegriffe... Objekt Methoden Daten Nachrichten Dez-11 Folie 15

16 Fallbeispiel Seminarorganisation Dez-11 Folie 16

17 Attribute und Daten Dez-11 Folie 17

18 Attribute und Operationen Dez-11 Folie 18

19 Klassenbildung Dez-11 Folie 19

20 Objekte und Klassen Hierarchisierung: unterstützt die Abstraktion bei dem Verständnis für Problemstellungen durch die Ordnung der betrachteten Entitäten in einer Reihenfolge Generalisierung: von einer Abstraktion einer niedrigeren Ebene auf eine Abstraktion einer höheren Ebene Spezialisierung: eine Abstraktion einer höheren Ebene spezialisiert eine Abstraktion einer niedrigeren Ebene Dez-11 Folie 20

21 Klasse als Schablone/Baumuster Dez-11 Folie 21

22 Aufbau einer Klasse (1) Dez-11 Folie 22

23 Aufbau einer Klasse (2) Dez-11 Folie 23

24 Operationen Objekte kommunizieren durch Botschaften miteinander Eine Botschaft besteht aus: dem Namen der Operation den notwendigen Eingabedaten der Operation den Ausgabedaten der Operation Dez-11 Folie 24

25 Konstruktoperationen Ermöglichen einer Klasse, ein neues Objekt zu erzeugen Jede Klasse besitzt mindestens einen Konstruktor Syntax: Konstruktorname : Klassenname + () Dez-11 Folie 25

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27 Zusammenfassung der Begriffe Dez-11 Folie 27

28 Vererbung Vererbung ermöglicht einer untergeordneten Klasse, über Eigenschaften und Verhalten einer übergeordneten Klassen zu verfügen (einfache und multiple Ausprägung) Zusätzlich können geerbte Eigenschaften oder Verhalten von der untergeordneten Klasse redefiniert werden Durch Polymorphismus ist es möglich, dass bei Objekten, die eine identische Nachricht erhalten haben, unterschiedliche Methoden ausgelöst werden Dez-11 Folie 28

29 Vererbung (1) Dez-11 Folie 29

30 Vererbung (2) Dez-11 Folie 30

31 Mehrfachvererbung Dez-11 Folie 31

32 Vererbungsstrukturen Dez-11 Folie 32

33 Klassenhierarchien Dez-11 Folie 33

34 Polymorphismus Dez-11 Folie 34

35 Vorteile (1): Erweiterbarkeit Dez-11 Folie 35

36 Vorteile (2): Widerverwendbarkeit Dez-11 Folie 36

37 Vorteile (3): Änderbarkeit Dez-11 Folie 37

38 4 Objektorientierte Systementwicklung 4.2 Objektorientierte Modellierung 4.3 Objektorientierte Programmiersprachen 4.4 Objektorientierte Datenbanksysteme Dez-11 Folie 38

39 Evolution objektorientierter Programmiersprachen Alg ol-60 LISP 1967 Simula 1970 Pascal S m alltalk C S m alltalk-74 S m alltalk M odula-2 Ada S m alltalk-78 S m alltalk-80 Flavors, LOOPS, XLISP, C L O S,... Obj ectiv C 1985 Oberon Obj ect-pascal Eiffel C++ Self 4.2 Objektorientierte Modellierung 1990 Oberon-2 Dez-11 Folie 39 Java

40 Unified Modelling Language (UML)... ist eine Kombination aus: OOD (Object Oriented Design) von Booch und Jim Rumbaugh OMT (Object Modelling Technique) von James Rumbaugh OOSE (Object Oriented Software Engineering) von Jacobson 4.2 Objektorientierte Modellierung Dez-11 Folie 40

41 Unified Modelling Language (UML) Dient der Spezifikation, Visualisierung und Konstruktion von Softwareobjekten unter Verwendung objektorientierter Konzepte Analog zur strukturierten Analyse handelt es sich um ein hierarchisches Konzept, das auf einzelnen Ebenen verfeinert wird Strukturierte Methoden trennen Analyse, Design und Implementierung Im objektorientierten Entwurf gelangt der Modellierer ohne Informationsverlust und ohne Strukturbruch von der Analyse zum Design 4.2 Objektorientierte Modellierung Dez-11 Folie 41

42 Unified Modelling Language (UML) 4.2 Objektorientierte Modellierung Dez-11 Folie 42

43 Beispiel: Klasse in UML Attributwerte Parametertypen Ausführliche Darstellung: Klasse Attribut1: Typ1 = Anfangswert1 Attribut2: Typ2 = Anfangswert2 Attribut3: Typ3 Klasse() Operation1() Operation2(Parameter1: Typ1) Operation3(Parameter1: Typ1, Parameter2: Typ2) Operation4(): Ergebnisty p3 Namensfeld Attributliste Operationsliste 4.2 Objektorientierte Modellierung Dez-11 Folie 43

44 Beispiel: Objektbeziehung in UML kontonr transaktionen Konto kontostandaktualisieren() einrichten() auflösen() einzahlen( betrag ) auszahlen( betrag ) auszugerstellen( vondatum, bisdatum ) Inhaber Kunde adresse bonität kundennr bonitätprüfen() 4.2 Objektorientierte Modellierung Dez-11 Folie 44

45 Beispiel: Klassenstruktur in UML kontonr transaktionen Konto kontostandaktualisieren() einrichten() auflösen() einzahlen( betrag ) auszahlen( betrag ) auszugerstellen( vondatum, bisdatum ) Inhaber Kunde adresse bonität kundennr bonitätprüfen() zinssatz Sparkonto zinsenberechnen() lastschrift gebühren Girokonto überweisen( betrag, gegenkonto : Konto ) gebührenberechnen( monat ) 4.2 Objektorientierte Modellierung Dez-11 Folie 45

46 Modelle, Sichten Diagramme Ziel der Modellbildung Sichten innerhalb eines Modells Zweck des Modelleinsatzes Dez-11 Folie 46

47 Geschäftssysteme und -prozesse Prozess A process is a co-ordinated (parallel and/or serial) set of process aktivity(s) that are connected in order to achieve a common goal. Such activities may consist of manual activity(s) and/or workflow activity(s) Geschäftsprozess A business process is a kind of process in the domain of business organisational structure and policy for the purpose of achieving business objectives Quelle: Workflow Management Coalition: The Workflow Reference Model, Ja ( Dez-11 Folie 47

48 Geschäftssysteme und -prozesse Geschäftssystem Prozesse dynamisch (Abläufe) aber: statische Rahmenbedingungen müssen berücksichtigt werden Geschäftssystem: statische und dynamische Aspekte BWL Wertschöpfungskette Unternehmensmodell Geschäftssystem umfasst ganzes Unternehmen Partialbereich Modell eines Unternehmensbereiches Dez-11 Folie 48

49 Der Unified Modelling Process (UMP) Objektorientierte Analyse Objektorientiertes Design Objektorientierte Implementierung Dez-11 Folie 49

50 Externe und interne Sicht Unterteilung des Geschäftssystems in zwei Sichten Externe Sicht Betrachtung des Geschäftssystems von außen (Kunden, Lieferanten, Geschäftspartner) Umgebung eines Geschäftssystems Geschäftssystem als Blackbox Interne Sicht Betrachtung des Geschäftssystems von innen (Mitarbeiter) Arbeitsabläufe und IT-Systeme interne Sicht bleibt Außenstehenden verborgen Dez-11 Folie 50

51 Geschäfts-Anwendungsfall Beschreibt eine Menge von Aktionsfolgen, inklusive deren Varianten, die ein System ausführen kann, und die ein erkennbares, nützliches Ergebnis für eine Akteur bringen. Anwendungsfall = Leistungen eines Geschäftssystems, die Kunden angeboten werden z.b. Dienstleistungen Dez-11 Folie 51

52 Akteure Außenstehende (Kunden) Akteure initiieren Geschäfts-Anwendungsfall Akteure repräsentieren Rollen Aber: auch Akteure, die im Geschäftssystem interagieren, aber keine Geschäfts-Anwendungsfälle initiieren, z.b. Lieferanten Interne Aktivitäten Mitarbeiter IT-Systeme = Abläufe der internen Sicht Dez-11 Folie 52

53 Diagramme der externen Sicht Anwendungsfalldiagramm Aktivitätsdiagramm Anwendungsfall-Aktivitätsdiagramm Sequenzdiagramm Anwendungsfall-Sequenzdiagramm Dez-11 Folie 53

54 Anwendungsfalldiagramm Beschreibt Akteure, Geschäfts-Anwendungsfälle und deren Beziehungen Beschreibt nicht keine Beschreibung von Abläufen keine Alternativen Szenarien Ziel: Überblick über Funktionalität und Kontext des Systems Dez-11 Folie 54

55 Aktivitätsdiagramm Beschreibt Abläufe Interaktion der Akteure (Leistungen, die Kunden angeboten werden) unterschiedliche Detaillierung möglich Ziel / Eignung Beschreibung von Sequenzen, Alternativen und Parallelen von Abläufen Dez-11 Folie 55

56 Sequenzdiagramm Beschreibt zeitlichen Ablauf von Interaktionen, zeitliche Reihenfolge Nachrichten, die zwischen Beteiligten ausgetauscht werden Beschreibt nicht die gesamten Abläufe mit Parallelitäten und Verzweigungen Ziel / Grundlage Datenaustausch bzw. Nachrichtenaustausch mit Partnern und Kunden Dez-11 Folie 56

57 4 Objektorientierte Systementwicklung 4.2 Objektorientierte Modellierung 4.3 Objektorientierte Programmiersprachen 4.4 Objektorientierte Datenbanksysteme Dez-11 Folie 57

58 Programmiersprachen: Konzepte Komponenten Rahmenwerke Muster 4.3 Objektorientierte Programmiersprachen Dez-11 Folie 58

59 Klassifikation OO-Sprachen objektbasiert Objekte klassenbasiert Objekte Klassen objektorientiert 4.3 Objektorientierte Programmiersprachen Objekte Klassen Vererbung Dez-11 Folie 59

60 OO-Sprachen und Konzepte SIMULA SMALLTALK EIFFEL C++ JAVA Bindung früh/spät spät früh früh/spät früh/spät Polymorphismus ja ja ja ja ja Information Hiding ja ja ja ja ja Mehrbenutzerzugriff ja kaum kaum kaum kaum Vererbung ja ja ja ja ja Mehrfachvererbung nein einige ja ja nein Garbage-Collection ja ja ja nein ja Persistenz nein nein etwas nein ja Generizität nein nein ja nein nein 4.3 Objektorientierte Programmiersprachen Dez-11 Folie 60

61 4 Objektorientierte Systementwicklung 4.2 Objektorientierte Modellierung 4.3 Objektorientierte Programmiersprachen 4.4 Objektorientierte Datenbanksysteme Dez-11 Folie 61

62 Objektorientierte (Daten-)Modelle Integration der Eigenschaften von objektorientierten Programmiersprachen (Vererbung, Objektidentität, Klassenhierarchie,...) in die Datenbankverwaltung Repräsentation von komplexen Sachverhalten (zusammengesetzte Objekte, komplexe Strukturen, neue Datentypen (Multimedia),...) zwei Entwicklungslinien: Ergänzung von RDBMS um objektorientierte Funktionen Entwicklung aus einer objektorientierten Programmiersprache 4.4 Objektorientierte Datenbanksysteme Dez-11 Folie 62

63 Entwicklungslinien objektorientierter Datenbanksysteme objektorientierte Programmiersprachen Datenbanksysteme Datenbankkonzepte verhaltensmäßig objektorientierte Datenbanksysteme strukturell objektorientierte Datenbanksysteme Konzepte der OO Objektrelationale DBS (ORDBS) voll objektorientierte Datenbanksysteme 4.4 Objektorientierte Datenbanksysteme Dez-11 Folie 63

64 Object Database Standard (ODMG-93) Konzipiert als systemübergreifendes Datenmodell für objektorientierte Datenbankmanagementsysteme Es gibt nicht das objektorientierte Modell Bestandteile: Object Model (Erweiterung des CORBA-Modells) Object Definition Language (Weiterentwicklung von CORBA-IDL) Object Query Language Object Manipulation Language (Language Binding für C++ und Smalltalk) 4.4 Objektorientierte Datenbanksysteme Dez-11 Folie 64