Erklären können, was eine assoziative Klasse und eine qualifizierte Assoziation sind. Erklären können, was Aggregation und Komposition bedeuten

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1 Grundlagen der Softwaretechnik 3 Statische Konzepte in der objektorientierten Analyse Lernziele Erklären können, was eine Assoziation ist Erklären können, was eine assoziative Klasse und eine qualifizierte Assoziation sind Erklären können, was Aggregation und Komposition bedeuten Erklären können, was Vererbung ist Erklären können, was ein Paket ist UML-Notation für Assoziation, Vererbung und Paket anwenden können Assoziationen und Vererbung in einem Text identifizieren und darstellen können Klassen zu Paketen gruppieren können 150

2 3.1 Statische vs. dynamische Konzepte 3 Statische Konzepte in der objektorientierten Analyse 3.1 Statische vs. dynamische Konzepte 3.2 Assoziation 3.3 Aggregation und Komposition 3.4 Vererbung 3.5 Paket 3.6 Erweiterungsmechanismen der UML (zum Selbststudium) 3.7 Zusammenfassung 151

3 3.1 Statische vs. dynamische Konzepte OOA-Modell (Analysemodell): Vererbung Assoziation Statische Konzepte Paket Anwendungsfall Szenario Dynamische Konzepte Zustandsautomat Botschaft Attribut Operation Basiskonzepte Nicht veränderbare Aspekte (grundlegende Struktur) Statisches Modell Klasse Objekt Verhalten des Systems im Zeitverlauf (Abläufe, Kommunikationsfluss) Dynamisches Modell 152

4 3.1 Statische vs. dynamische Konzepte OOA-Modell (Analysemodell): Das statische Modell zeigt die Struktur Klassen beschreiben die Elemente des Fachkonzepts Assoziationen beschreiben die Beziehungen zwischen den Elementen Vererbung beschreibt die Verallgemeinerung von Klassen Attribute beschreiben Eigenschaften der Klassen (Daten des Systems) Pakete teilen das System in Teilsysteme auf Das dynamische Modell zeigt Funktionsabläufe Anwendungsfälle beschreiben die durchzuführenden Aufgaben auf einem sehr hohen Abstraktionsniveau Szenarios zeigen, wie Objekte miteinander kommunizieren, um eine bestimmte Aufgabe zu erledigen Zustandsautomaten beschreiben die Reaktionen eines Objekts auf verschiedene Ereignisse Video: Statisches Modell mit dem UML-Werkzeug Poseidon 153

5 3 Statische Konzepte in der objektorientierten Analyse Frage zu 3.1 : Statisches oder dynamisches Modell Ordnen Sie die folgenden Aussagen dem statischen oder dem dynamischen Modell zu Aussage Beschreibt das Verhalten des zu entwickelnden Softwaresystems Bildet den stabilen Kern des objektorientierten Modells Beschreibt die Beziehungen zwischen Klassen (bzw. ihren Objekten) Zeigt, wie Objekte miteinander kommunizieren, um eine bestimmte Aufgabe zu erledigen Modelliert die Struktur des Softwaresystems Beschreibt die Reaktionen eines Objekts auf verschiedene Ereignisse Enthält die Aufteilung des Systems in Teilsysteme Statisches Modell Dynamisches Modell 154

6 3.2 Assoziation 3 Statische Konzepte in der objektorientierten Analyse 3.1 Statische vs. dynamische Konzepte 3.2 Assoziation 3.3 Aggregation und Komposition 3.4 Vererbung 3.5 Paket 3.6 Erweiterungsmechanismen der UML (zum Selbststudium) 3.7 Zusammenfassung 155

7 3.2 Assoziation Was ist eine Assoziation? Definition: Eine Assoziation modelliert Verbindungen zwischen Objekten einer oder mehrerer Klassen. Assoziation modelliert Verbindungen zwischen Objekten, nicht zwischen Klassen! Beispiel: Objekte der Klasse Student (z.b. Paul, Susi oder Peter) haben eine Verbindung zu Objekten der Klasse Lehrveranstaltung (z.b. Grundlagen der Softwaretechnik am Dienstag) Student besucht Lehrveranstaltung 156

8 3.2 Assoziation Beispiel: Assoziation zwischen Tank und Ventil Klassendiagramm Tank Füllstand Soll-Niveau 1 * besitzt Ventil Art Durchfluss Zustand Zeigt Klassen und ihre Beziehungen (statische Modellelemente) Objektdiagramm T1:Tank Füllstand = 75 Soll-Niveau = 80 Zeigt Objekte und ihre Beziehungen (zu einem bestimmten Zeitpunkt) V1:Ventil Art = Einlassventil Durchfluss = 4 Zustand = offen V2:Ventil Art = Auslassventil Durchfluss = 7 Zustand = geschlossen Die Menge aller Verbindungen wird als Assoziation zwischen den Objekten der Klassen Tank und Ventil bezeichnet. 157

9 3.2 Assoziation Eigenschaften von Assoziationen Es gibt binäre (zwischen zwei Objekten) und höherwertige Assoziationen Eine reflexive Assoziation besteht zwischen Objekten derselben Klasse Eine Assoziation hat eine Richtung (Navigierbarkeit) "Welches Objekt ist über die Beziehung informiert?" unidirektional bidirektional Assoziationen sind in der Systemanalyse inhärent bidirektional Objekte "kennen" sich gegenseitig 3 Arten von Assoziation einfache Assoziation Aggregation Komposition 158

10 3.2 Assoziation UML Notation einer Assoziation Binäre Assoziation Linie zwischen einer oder zwei Klassen Assozationsname An jedem Ende der Linie steht die Wertigkeit bzw. Kardinalität (multiplicity) "Wie viele Objekte kann ein bestimmtes Objekt kennen" An jedem Ende kann ein Rollenname stehen Klasse1 Klasse2 Attribut k1 k2 Attribut Operation() Operation() Klasse Attribut Operation() k2 k1 reflexive Assoziation 159

11 3.2 Assoziation Assoziation im Objektdiagramm (Live-Mitschrieb) ObjectTec Maier Müller Frage: Wie sieht das Klassendiagramm zu diesem Objektdiagramm aus? * 160

12 3.2 Assoziation Name einer Assoziation Beschreibt Semantik (Bedeutung) der Assoziation Beschreibt meistens nur eine Richtung der Assoziation Ein schwarzes Dreieck gibt die Leserichtung an Name darf fehlen, wenn die Bedeutung der Assoziation offensichtlich ist Prozessor Bezeichnung Taktfrequenz 1 * benutzt Speicher Bezeichnung Größe 161

13 3.2 Assoziation UML Notation der Kardinalität (Anzahl der Elemente) * 3..* , 4, , 8, 10..* genau 1 0 bis 1 0 bis viele 3 bis viele 0 bis 2 genau 2 2, 4 oder 6 nicht 6, 7 oder 9 162

14 3.2 Assoziation Bedeutung der Kardinalität Kann-Assoziation Untergrenze: Kardinalität 0 Muss-Assoziation Untergrenze: Kardinalität 1 oder größer muss kann Prozessor 1 Speicher Prozessor kann mehrere Speicher besitzen Es gibt Prozessoren, die keinen Speicher besitzen Jeder Speicher gehört genau zu einem Prozessor muss muss Prozessor Speicher Jeder Prozessor muss mindestens einen Speicher besitzen 163

15 3.2 Assoziation Rollenname (1) Beschreibt Bedeutung eines Objekts in einer Assoziation Binäre Assoziationen besitzen maximal zwei Rollen Wird an das Ende der Assoziation bei der Klasse geschrieben, deren Bedeutung in der Assoziation die Rolle beschreibt Beispiel für Klassendiagramm Beispiel für Implementierung Prozessor Bezeichnung Taktfrequenz 1 1..* CPU Speicher Bezeichnung Größe class Speicher { Prozessor CPU; }... Rollennamen tragen zur Verständlichkeit des Modells mehr bei als der Assoziationsname 164

16 3.2 Assoziation Rollenname (2) Rollenname ist nicht optional... wenn zwischen zwei Klassen mehr als eine Assoziation besteht Prozessor Bezeichnung Taktfrequenz 1 1..* CPU * 1..* Graphikkarte Speicher Bezeichnung Taktfrequenz bei reflexiven Assoziationen Rechner IP-Adresse Standort Protokolle Client * Server 1 165

17 3.2 Assoziation Gerichtete Assoziation Nur ein Objekt ist über Beziehung informiert (unidirektionale Navigierbarkeit) Nur in die Navigationsrichtung können Botschaften geschickt werden. Darstellung durch geöffnete Pfeilspitze Tank steuert 1..* Alarmsignal Hupe Einer Hupe ist nicht bekannt, von welchen Tanks sie als Alarmsignal verwendet wird. Jede bidirektionale Assoziation kann durch zwei unidirektionale Assoziationen ausgedrückt werden Tank 1..* steuert 1..* wird gesteuert von Hupe Tank 1..* steuert 1..* Hupe Navigierbarkeit in der Analyse nur in Ausnahmefällen festlegen 166

18 3.2 Assoziation Geordnete Assoziation Zeigt an, dass die Menge der Objektverbindungen geordnet ist Möglich bei Kardinalität größer eins Kennzeichnung der Ordnung durch das Schlüsselwort {ordered} Keine Aussage über Definition der Ordnung (z.b. zeitlich, alphabetisch) Register 1 {ordered}* Speicherstelle Bit 1. Stelle :Bit :Register 2. Stelle :Bit 3. Stelle :Bit 167

19 3.2 Assoziation Restriktion (constraint) einer Assoziation Bedingung, die stets erfüllt sein muss Einschränkung der möglichen Inhalte eines Modellelements Angestellter Name Gehalt Position Mitarbeiter * Chef 0..1 {Chef.Gehalt> Mitarbeiter.Gehalt} a1: Angestellter Gehalt = 7000 Chef Mitarbeiter a2: Angestellter Gehalt = 5000 a3: Angestellter Gehalt = 4500 Chef Mitarbeiter a4: Angestellter Gehalt =

20 3.2 Assoziation or-restriktion einer Assoziation Zu jedem beliebigen Zeitpunkt kann nur eine von mehreren möglichen Assoziationen gelten or- Restriktion kann sich auf mehr als zwei Assoziationen beziehen Wichtig: Einbezogene Klassen müssen unterschiedliche Rollennamen haben Fehlt der Rollenname, gilt: Name der Klasse = Rollenname lagert in 1 Hochregallager Palette1 Palette * * {or} lagert in 1 Lagerraum Palette2 :Hochregallager :Lagerraum subset-restriktion einer Assoziation Sportler Teilnehmer * Sieger {subset} * 0..1 * Wettbewerb siehe Kap. 3.6 Erweiterungsmechanismen 169

21 3.2 Assoziation Beispiel für or-restriktion: Umleitventil (Live-Mitschrieb) Umleit- ventil Abfluss 1 {or} 1 Speicherung Pumpe Druckspeicher Java Code class Umleitventil { Pumpe Abfluss; Druckspeicher Speicherung;... } 170

22 3.2 Assoziation Assoziative Klasse (association class) Assoziationen können zusätzlich die Eigenschaften einer Klasse besitzen Darstellung mit Klassensymbol und gestrichelter Linie Name der Assoziation und der Assoziationsklasse sind stets identisch Sender Name Adresse 1 * Kanal Protokoll Zustand Empfänger Name Adresse 171

23 3.2 Assoziation Verwendung von assoziativen Klassen (1) Erforderlich für Attribute und Operationen, die weder der einen noch der anderen Klasse zugeordnet werden können, sondern Eigenschaft der Beziehung selbst sind. Werden nur in der Analyse verwendet Im Entwurf Umwandlung in eine richtige Klasse Klasse 1 Rolle 1 k1 Rolle 2 k2 Klasse 2 Klasse 1 Rolle 1 Assoziationsklasse Assoziationsklasse Rolle 2 1 Rolle 2 Rolle 1 1 k2 k1 Wichtig: Übernahme der Kardinalitäten! Klasse 2 172

24 3.2 Assoziation Verwendung von assoziativen Klassen (2) Beispiel: Umwandlung einer Assoziationsklasse Sender Name Adresse 1 * Kanal Protokoll Zustand Empfänger Name Adresse Sender Name Adresse Empfänger Name Adresse 1 1 * Kanal Protokoll Zustand 1 173

25 3.2 Assoziation Qualifizierte Assoziation Einteilung der Menge der assoziierten Objekte durch spezielles Attribut, dessen Wert ein oder mehrere Objekte auf der anderen Seite selektiert Erhöhen den Informationsgehalt des Klassenmodells Das qualifizierende Attribut wird in einem Rechteck an der Seite der Klasse notiert Mitarbeiter Name Personalnr. * beschaeftigt 1 Unternehmen Name Anschrift Ein Unternehmen beschäftigt eine Menge von Mitarbeitern Jeder Mitarbeiter gehört genau zu einem Unternehmen Mitarbeiter Name Personalnr. 1 beschaeftigt 1 Personalnr. Unternehmen Name Anschrift Mitarbeiter werden über ihre Personalnummer identifiziert Qualifikationsangaben können die Kardinalität verändern! 174

26 3.2 Assoziation Beispiel zu qualifizierte Assoziation Ohne Qualifikation Schnittstellenkarte Typ Steckplatznr. * bedient 0..1 PC-Bus Übertragungsrate PC-Bus bedient viele Schnittstellenkarten Mit Qualifikation Schnittstellenkarte Typ Steckplatznr. 1 bedient 0..1 Steckplatznr. PC-Bus Übertragungsrate PC-Bus-Objekt zusammen mit Steckplatznummer selektiert genau eine Schnittstellenkarte Veranschaulichung: Bezeichnung(Karte) Steckplatznr. Typ (PC-Bus) Graphikkarte 1 IDE-Bus Soundkarte 2 IDE-Bus Festplattencontroller 5 SCSI-Bus Video: Anwendungsbeispiel Sortierband - Assoziationen 175

27 3 Statische Konzepte in der objektorientierten Analyse Frage zu 3.2 Beschreiben Sie mit eigenen Worten, welche Art von Beziehung zwischen den zwei Klassen in dem nachfolgend abgebildeten Modell besteht. Person Name Vorname 1..* * Volkshochschulkurs Nummer Bezeichnung Antwort Bidirektionale Assoziation zwischen Person und Volkshochschulkurs Eine Person kann null oder mehrere VHS-Kurse besuchen Jeder VHS-Kurs hat mindestens einen Teilnehmer 176

28 3 Statische Konzepte in der objektorientierten Analyse Frage zu 3.2 Folgendes Diagramm ist gegeben: Student 4 Verein 1 3 Unternehmen 2 Raum a) "arbeitet für, b) "besitzt, c) "nutzt, d) "ist Mitglied", e) "befreundet mit, f) "schraubt" Wie könnte die Bezeichnung der Assoziationen lauten? Antwort Möglichkeit 1: Möglichkeit 2: Student arbeitet für Unternehmen Student arbeitet für Unternehmen ist Mitglied Verein nutzt Raum besitzt arbeitet für Verein besitzt Raum nutzt 177

29 3.3 Aggregation und Komposition 3 Statische Konzepte in der objektorientierten Analyse 3.1 Statische vs. dynamische Konzepte 3.2 Assoziation 3.3 Aggregation und Komposition 3.4 Vererbung 3.5 Paket 3.6 Erweiterungsmechanismen der UML (zum Selbststudium) 3.7 Zusammenfassung 178

30 Füllstandsmesser 3.3 Aggregation und Komposition Aggregation Definition: Eine Aggregation bezeichnet eine "Teil-Ganzes - (whole-part) oder "ist-teil-von -Beziehung zwischen Klassen Ganzes Aggregatklasse Teil Teilklasse Aggregation ist eine spezielle Form der Assoziation Lässt sich durch ist Teil von bzw. besteht aus beschreiben (Ganzes Teile) Raute kennzeichnet das Ganze Beispiel: Max-Niveau Soll-Niveau Füllstand Tank Füllstand Max-Niveau Soll-Niveau besteht aus > < ist Teil von Füllstandsmesser 179

31 3.3 Aggregation und Komposition Eigenschaften der Aggregation ist asymmetrisch wenn B Teil von A ist, dann darf A nicht Teil von B sein ist transitiv wenn A Teil von B und B Teil von C, dann ist auch A Teil von C Anlage besteht aus 1 1..* Tank besteht aus 1 1..* Füllstandsmesser muss nicht exklusiv sein B darf gleichzeitig Teil von A und Teil von C sein Abteilung beschäftigt 1..* 1..* arbeitet für Freier Mitarbeiter Das Ganze übernimmt Aufgaben stellvertretend für seine Teile 180

32 3.3 Aggregation und Komposition Transivität einer der Aggregation (Live-Mitschrieb) Beispiel Pkw: 181

33 3.3 Aggregation und Komposition Wann liegt eine Aggregation vor? Eine Aggregation liegt vor, wenn die folgenden Fragen mit ja beantwortet werden können: 1. Ist die Beschreibung Teil von zutreffend? 2. Werden manche Operationen auf das Ganze automatisch auch auf die Teile angewandt? 3. Pflanzen sich manche Attribute vom Ganzen auf alle oder einige Teile fort? 4. Ist die Verbindung durch eine Asymmetrie gekennzeichnet, bei der die Teile dem Ganzen untergeordnet sind? Beispiele für Aggregationsbeziehungen Das Ganze und seine Teile Bsp.: Pkw (Ganzes) und Motor (Teil) Der Behälter und sein Inhalt Bsp.: Kaffeemaschine (Behälter) und Kaffeepulver (Inhalt) Die Kollektion und ihre Mitglieder Bsp.: Firma (Kollektion) und Angestellte (Mitglieder) 182

34 3.3 Aggregation und Komposition Komposition Definition: Eine Aggregation mit starker Bindung (Existenzabhängigkeit) wird als Komposition bezeichnet Ganzes Aggregation Teil Komposition Existenzabhängiges Teil Kennzeichung durch gefüllte Raute Beispiel: Buch besteht aus ist Teil von Kapitel 183

35 3.3 Aggregation und Komposition Eigenschaften der Komposition Zusätzlich zur Aggregation gilt: Jedes Objekt der Teilklasse kann zu einem bestimmten Zeitpunkt nur Komponente eines einzigen Objekts der Aggregatklasse sein Kardinalität der Aggregatklasse <= 1 Ein Teil darf evtl. auch anderem Ganzen zugeordnet werden (aber nicht gleichzeitig) Dynamische Semantik des Ganzen gilt auch für seine Teile (propagation semantics) Wird das Ganze kopiert, werden auch seine Teile kopiert Beispiel Ordner und Datei: 1 * enthält Nicht gleichzeitig möglich! 184

36 3.3 Aggregation und Komposition Vergleich Aggregation vs. Komposition (2) PKW 1 hat 4..5 Rad Fenster 1 hat 1..* Rahmen Aggregation: "Pkw hat Räder Räder gehören notwendigerweise zu einem Auto Aggregation Räder können aber eigenständig und zwischen Pkw austauschbar betrachtet werden keine Komposition Komposition: Fenster hat Rahmen Wird das Fenster gelöscht, werden auch alle existenzabhängigen Einzelteile mitgelöscht Komposition 185

37 3.3 Aggregation und Komposition Beispiel Reiseunternehmen Ein Reiseunternehmen erarbeitet ein Klassenmodell für die Verwaltung seiner Reisekataloge, seiner Reisebeschreibungen und der Reiseunterlagen. Selbstverständlich beschreibt eine Klasse auch den Touristen, der die Reisen bucht. Ein Reisekatalog enthält eine oder mehrere Reisebeschreibungen. Die Reiseunterlagen für den Touristen werden aus einzelnen Reisebeschreibungen, eventuell aus verschiedenen Katalogen, zusammengestellt. Mehrere Touristen können auch gemeinsame Reiseunterlagen erhalten. hat bezieht sich auf Tourist Reiseunterlagen Katalog 1..* 1..* 0..* 1..* 1 1 besteht aus besteht aus 1..* 1..* Reisebeschreibung 186

38 3.3 Aggregation und Komposition Beispiel Tanksystem Ein Tanksystem besteht aus mehreren Tanks, Ein- bzw. Auslassventilen, Füllstandsmessern und Rohrleitungen Jeder Tank hat ein bis zwei Einlassventile, ein Auslassventil und einen Füllstandsmesser Je zwei Ventile unterschiedlichen Typs können über Rohrleitungen miteinander verbunden sein. 1 Füllstandsmesser Tank Füllstand Soll-Niveau füllen() leeren() setze_soll-niveau() Einlassventil Auslassventil Rohrleitung 187

39 3 Statische Konzepte in der objektorientierten Analyse Frage zu Gegeben seien die Klassen Haus und Zimmer. Welche Art Beziehung würden Sie zwischen beiden modellieren? Die einfache Assoziation "hat Beziehung zu Die Aggregation "besteht aus" Begründung: Existenzabhängigkeit zwischen Haus und Zimmer Die Komposition "besteht aus" 2. Gegeben seien die Klassen Haus und Mieter. Welche Art der Assoziation würden Sie modellieren? Die einfache Assoziation "hat" Die Aggregation "setzt sich zusammen aus" Die Komposition "besteht aus" Begründung: Die Beziehung zwischen Haus und Mietern ist nicht so innig. Aggregation ist auch noch vertretbar. 188

40 3.4 Vererbung 3 Statische Konzepte in der objektorientierten Analyse 3.1 Statische vs. dynamische Konzepte 3.2 Assoziation 3.3 Aggregation und Komposition 3.4 Vererbung 3.5 Paket 3.6 Erweiterungsmechanismen der UML (zum Selbststudium) 3.7 Zusammenfassung 189

41 3.4 Vererbung Ähnliches Verhalten von Objekten (Live-Mitschrieb) Ordner einfügen = im Ordner abheften Mappe einfügen = in der Mappe ablegen Ablage einfügen Ordner Mappe 190

42 3.4 Vererbung Was ist Vererbung? Definition: Eine Vererbung (generalization) ist eine Beziehung zwischen einer allgemeinen Klasse und einer spezialisierten Klasse. Vererbung findet nur zwischen Klassen statt! Vererbung ist ein Abstraktionsprinzip zur hierarchischen Strukturierung (Einordnung der Klassen in eine Hierarchie) Ziel: Gemeinsame Eigenschaften und Verhaltensweisen zusammenfassen Spezialisierte Klasse ist vollständig konsistent mit allgemeiner Klasse, kann aber zusätzliche Informationen (Attribute, Operationen, Assoziationen) haben Allgemeine Klasse = Oberklasse (super class) Spezialisierte Klasse = Unterklasse (sub class) Oberklasse Unterklasse Generalisierung Spezialisierung Substitutionsprinzip: Objekt der Unterklasse kann überall verwendet werden, wo ein Objekt der Oberklasse erlaubt ist, aber nicht umgekehrt! 191

43 3.4 Vererbung Beispiel einer Vererbungsstruktur Zustand Ventil öffnen() schliessen() Leitungselement Nummer Länge Breite Höhe Durchfluss Umschaltventil Anzahl Abflüsse ändererichtung() Pumpe Typ Pumpleistung start() stop() Pumpe Typ Nummer Länge Breite Höhe Durchfluss Pumpleistung start() stop() Vererbung ist eine "ist ein" Beziehung Ventil Nummer Länge Breite Höhe Durchfluss Zustand öffnen() schliessen() Umschaltventil Nummer Länge Breite Höhe Durchfluss Zustand Anzahl Abflüsse öffnen() schliessen() ändererichtung() 192

44 3.4 Vererbung UML Notation der Vererbung Weißes bzw. transparentes Dreieck bei der Oberklasse Klasse1 Klasse1 Klasse2 Klasse3 Klasse2 Klasse3 Darstellungen gleichwertig alternativ verwendbar 193

45 3.4 Vererbung Was wird vererbt? Operationen, Attribute und Assoziationen Objektdiagramm Klassendiagramm Obj3:AnyClass Objekt1 <<instance of>> SuperClass 1 AnyClass AttributA = Wert1 AttributA Klassenattribut = W OperationA() Klassenoperation() Obj4:AnyClass Objekt2 <<instance of>> SubClass 1 OtherClass Obj5:OtherClass AttributA = Wert2 AttributB = Wert3 AttributB OperationB() 1. Attribut A von Superclass wird nach Subclass vererbt 2. 0perationenA() von Superclass auch auf Subclass anwendbar 3. Klassenattribut mit dem Wert W von Superclass an Subclass 4. Klassenoperation() von Superclass auch auf Subclass anwendbar 5. Assoziation zwischen Superclass und AnyClass an Subclass 194

46 3.4 Vererbung Überschreiben von Operationen Unterklassen können das Verhalten ihrer Oberklassen verfeinern, redefinieren bzw. überschreiben (redefine, override) Operationen können in der Unterklasse überschrieben, aber nicht eliminiert werden Gleiche Signatur der Operationen erforderlich! Konto Kontonummer Kontostand buchen () Durchfluss Zustand öffnen () Ventil buchen () Sparkonto Magnetventil öffnen () 195

47 3.4 Vererbung Abstrakte Klasse Unterscheidung zwischen abstrakten und konkreten Klassen Von einer abstrakten Klasse können keine Objekte erzeugt werden Verwendung, um ihre Informationen an spezialisierte Klassen zu vererben Kennzeichnung durch kursiven Namen oder durch Merkmal {abstract} Eine abstrakte Klasse kann abstrakte Operationen enthalten. Abstrakte Operationen müssen in der Unterklasse implementiert werden. Abstrakte Klasse ohne Vererbung sinnlos Person {abstract} Säugetier {abstract} Pflanzenfresser {abstract} Fleischfresser {abstract} Frau Mann Kuh Tiger 196

48 3.4 Vererbung Polymorphismus Definition: Eine Botschaft ist polymorph, wenn sie bei unterschiedlichen Objekten Methoden aktiviert, die verschiedene Semantiken besitzen. Polymorphie bedeutet unterschiedliches Verhalten verschiedener Objekte auf die gleiche Botschaft Beispiel Methode move(position) bei den verschiedenen Spielfiguren unterschiedlich implementiert Turm: Nur geradeaus Läufer: Nur diagonal Springer: 1 Feld gerade, 1 Feld diagonal Gleiche Botschaft move(position) löst unterschiedliche Reaktion aus Turm move(pos) Schachfigur {abstract} Position move(pos) {abstract} Läufer move(pos) Springer move(pos) 197

49 3.4 Vererbung Funktionsweise des Polymorphismus (Live-Mitschrieb) Beispiel Schachspiel Spieler meinefiguren: list of SchachFigur meinefiguren = (:Turm, :Bauer, :Springer, :Läufer, :Turm,...) move(pos) Methode move(pos) unterschiedliche Reaktionen Z.B. meinefiguren[2].move(a3) 198

50 3.4 Vererbung Beispiel für Vererbung (1) Auf einer Fensterfläche sollen Kreise, Rechtecke und Dreiecke angezeigt, verschoben und entfernt werden können. Die Begriffe Kreis, Rechteck und Dreieck können generalisiert und ganz allgemein als geometrische Figuren bezeichnet werden. Die Klassen Kreis, Rechteck und Dreieck sind demnach Spezialisierungen der gemeinsamen Oberklasse GeomFigur GeomFigur Oberklasse Figurenform Diskriminator: Unterscheidungsmerkmal: gibt an, nach welchem Kriterium eine Vererbungsstruktur erstellt wird Dreieck Kreis Rechteck Unterklasse 199

51 3.4 Vererbung Beispiel für Vererbung (2) Klassendiagramm GeomFigur {abstract} x: Integer y: Integer sichtbar: Boolean anzeigen() {abstract} entfernen() {abstract} verschiebezu(px, py) Figurenform Abstrakte Klasse Diskriminator Kreis Rechteck Dreieck radius {radius > 0} setradius(pr) anzeigen() entfernen() a {a > 0} b {b > 0} setkanten(pa, pb) anzeigen() entfernen() a {c-b < a < b+c} b {a-c < b < a+c} c {a-b < c < a+b} setkanten(pa, pb, pc) anzeigen() entfernen() Konkrete Klassen 200

52 3.4 Vererbung Beispiel für Vererbung (3) Java-Programmcode (Ausschnitt) abstract class GeomFigur { int x, y; boolean sichtbar; } public abstract void anzeigen(); public abstract void entfernen(); public void verschiebezu(int px,py) { if (sichtbar) { entfernen(); this.x = px; this.y = py; anzeigen(); } else { this.x = px; this.y = py; } } class Rechteck extends GeomFigur { int a, b; } public void anzeigen() {...} public void entfernen() {...} public void setkanten(int pa, pb) { if ((a > 0) && (b > 0)) { this.a = pa; this.b = pb; } } 201

53 3.4 Vererbung Vor- und Nachteile der Vererbung + Unterstützung der Änderbarkeit Änderung von Attributen in der Oberklasse wirkt sich automatisch auf alle Unterklassen aus + Einsparung von Code + Unterstützung der Wiederverwendbarkeit Verletzung des Geheimnisprinzips Unterklasse ist von Änderungen der Oberklasse abhängig Um die Unterklasse zu verstehen, muß auch die Oberklasse betrachtet werden Vererbung ist ein mächtiges, aber auch schwieriges Konzept 202

54 3 Statische Konzepte in der objektorientierten Analyse Frage zu 3.4 Kann ein Objekt Attribute und Methoden erben? Antwort Ja Nein Ja, außer Klassenattribute und -operationen Begründung Die Klasse kann Attribute und Methoden von anderen Klassen erben Objekt bekommt die Attribute und Methoden seiner Klasse bei der Erzeugung aufgeprägt 203

55 3.5 Paket 3 Statische Konzepte in der objektorientierten Analyse 3.1 Statische vs. dynamische Konzepte 3.2 Assoziation 3.3 Aggregation und Komposition 3.4 Vererbung 3.5 Paket 3.6 Erweiterungsmechanismen der UML (zum Selbststudium) 3.7 Zusammenfassung 204

56 3.5 Paket Was ist ein Paket? Definition: Ein Paket (package) fasst Modellelemente (z.b. Klassen) zusammen Pakete schaffen eine bessere Übersicht über ein großes Modell Ein Paket kann selbst Pakete enthalten Beschreibung der Systemstruktur auf einer hohen Abstraktionsebene Das vollständige System kann als ein großes Paket aufgefasst werden Beispiel: Brauerei Malzproduktion Gärstation Abfüllung Lager 205

57 3.5 Paket UML-Notation von Paketen Paketname muss im gesamten System eindeutig sein Paketdiagramm: enthält Pakete und deren Abhängigkeiten Notation von Paketen Abhängigkeiten von Paketen System Paket1 Paket1 Paket2 Paket2 Paket3 Paket1 und Paket2 sind von Paket3 abhängig Jede Klasse (jedes Modellelement) gehört zu höchstens einem Paket Es kann in mehreren anderen Paketen darauf verwiesen werden Ein Paket definiert einen Namensraum für alle enthaltenen Klassen Verweis von außerhalb des Pakets Paket::Klasse oder Paket1::Paket11::Paket111::Klasse 206

58 3.5 Paket Vererbung bei Paketen Abgeleitete Pakete erben öffentliche (public) und geschützte (protected) Elemente des Oberpaketes Elemente können in den abgeleiteten Paketen überschrieben werden Vorteile der Aufteilung in Pakete + Besseres Verständnis durch Betrachtung von Teilsystemen bzw. Systemausschnitten + Vermeidung von Namenskonflikten + Zugriffskontrolle für Elemente in Paketen, Kapselung + Vereinfachung der Testphase durch separates Testen von Paketen 207

59 3 Statische Konzepte in der objektorientierten Analyse Frage zu 3.5 Welche Richtlinien zur Bildung von Paketen sind sinnvoll? Antwort Zusammenfassung von Klassen mit intensiver Kommunikation f f Es müssen mind. drei Pakete pro System existieren Paketname aus Namen der beinhalteten Klassen ableiten Identifikation aus zusammengehörigen Anwendungsfällen Aggregationen, Kompositionen und Vererbungsstrukturen im selben Paket zusammenfassen 208

60 3 Statische Konzepte in der objektorientierten Analyse Frage zu 3.5 Unterteilen Sie die Klassen Tourist, Vertrag, Reiseunterlagen, Reiseinformation und Katalog in die Pakete Reise und Kundeninformation. Antwort Reise Reiseunterlagen Reiseinformation Vertrag Kundeninformation Tourist Katalog 209

61 3.6 Erweiterungsmechanismen der UML (zum Selbststudium) 3 Statische Konzepte in der objektorientierten Analyse 3.1 Statische vs. dynamische Konzepte 3.2 Assoziation 3.3 Aggregation und Komposition 3.4 Vererbung 3.5 Paket 3.6 Erweiterungsmechanismen der UML (zum Selbststudium) 3.7 Zusammenfassung 210

62 3.6 Erweiterungsmechanismen der UML (zum Selbststudium) Weitere Arten von Restriktionen bei Assoziationen subset-restriktion subset- Restriktion bildet Teilmenge Existiert nur, wenn die Hauptassoziation auch existiert Sportler Teilnehmer * Sieger {subset} * 0..1 * Wettbewerb Sieger eines Wettbewerbs muss auch Teilnehmer sein s1: Sportler s2: Sportler s3: Sportler w1: Wettbewerb w2: Wettbewerb 211

63 3.6 Erweiterungsmechanismen der UML (zum Selbststudium) Abgeleitete Assoziation (derived association) Assoziation, deren konkrete Objektbeziehungen jederzeit aus den Werten anderer Objektbeziehungen und Objekte abgeleitet werden ( redundant) wird durch das Präfix / gekennzeichnet Ableitungsvorschrift wird ggf. als Restriktion notiert Professor 1 liest * Vorlesung * l ist Hörer von * * * hört Student :Professor :Vorlesung :Student :Vorlesung :Student 212

64 3.6 Erweiterungsmechanismen der UML (zum Selbststudium) Verwendung von Assoziationen in Objektdiagrammen Steigerung des Aussagegehalts eines Objektdiagramms durch Verwendung von Rollennamen Assoziationsname bei Objektverbindung optional, muss unterstrichen werden! Qualifikationsangaben Symbole für Aggregation bzw. Komposition (siehe Kap. 3.3) :Kunde Herbst/Winter.Katalog Kontoinhaber Kontoberechtigter Bestellnummer :Konto Ski-Anorak:Artikel 213

65 3.6 Erweiterungsmechanismen der UML (zum Selbststudium) Höherwertige Assoziation Prinzipiell sind auch Assoziationen zwischen drei und mehr Klassen möglich Bezeichnung: n-äre Assoziation (n-ary association) Ternäre und höhere Assoziationen können keine Aggregation oder Komposition bilden Jahr * Verein * * Fußball-Spieler Ergebnis Anzahl Tore 214

66 3 Statische Konzepte in der objektorientierten Analyse 3.1 Statische vs. dynamische Konzepte 3.2 Assoziation 3.3 Aggregation und Komposition 3.4 Vererbung 3.5 Paket 3.6 Erweiterungsmechanismen der UML (zum Selbststudium) 3.7 Zusammenfassung 215

67 3 Statische Konzepte in der objektorientierten Analyse Zusammenfassung 3 Eine Assoziation modelliert Verbindungen zwischen Objekten einer oder mehrerer Klassen Sonderfälle der Assoziation sind Aggregation und Komposition Vererbung beschreibt die Beziehung zwischen einer allgemeinen Klasse und einer spezialisierten Klasse Ein Paket gruppiert Modellelemente und ermöglicht die Darstellung des Softwaresystems auf einem höheren Abstraktionsniveau Vererbung Assoziation Gerichtete Assoziation Aggregation Komposition Assoziative Klasse Qualifizierte Assoziation Höherwertige Assoziation 216

68 3 Statische Konzepte in der objektorientierten Analyse Frage zu 3 Beschreiben Sie in dem Klassendiagramm für eine Kontoverwaltung die Beziehungen zwischen den Klassen! 1 1..* 1 1..* Kunde Konto Kontobewegung Girokonto Sparkonto Zwischen Kunde und Konto besteht eine, einfache Assoziation weil weder der Kunde Teil von Konto ist, noch umgekehrt Zwischen Konto und Kontobewegung existiert eine Komposition, weil eine Beziehung whole-part- vorliegt: dynamische Semantik eines Kontos gilt stets für alle Kontobewegungen Weil bei der Eröffnung eines Kontos gleich eine Einzahlung vorzunehmen ist, ist bei die Kontobewegung Kardinalität 1..* eingetragen Komposition von Konto zu Kontobewegung wird an beide Unterklassen vererbt, d.h. jedes Sparkonto- und Girokonto-Objekt hat Kontobewegungen Die Vererbung der Assoziation zu Kunde bedeutet, dass Verbindungen zwischen Kunde und Girokonto bzw. Sparkonto existieren 217

69 3 Statische Konzepte in der objektorientierten Analyse Vorbereitungsfragen zu 3 Frage 1: Welche Aussagen zu Paketen sind richtig? (WS 02/03) Antwort Eine Schnittstelle kann Bestandteil mehrerer Pakete sein. Existieren in zwei Paketen Klassen mit dem selben Namen, müssen die Paketnamen explizit angegeben werden. Pakete dienen als Strukturierungsmittel zur Aufteilung von großen Modellen. Pakete in der UML lassen sich nicht schachteln. Pakete müssen immer voneinander unabhängig sein. 218

70 3 Statische Konzepte in der objektorientierten Analyse Vorbereitungsfragen zu 3 Frage 2: Welche Aussagen zu Assoziation, Aggregation und Komposition sind richtig? (WS 03/04) Antwort Eine Assoziation beschreibt die Beziehung zwischen den Objekten der beteiligten Klassen. Aggregation und Komposition sind Assoziationen. In einer Komposition kann ein Objekt gleichzeitig Teil mehrerer Aggregatobjekte sein. Bei einer Aggregation erbt die Teilklasse von der Aggregatklasse. Die Programmiersprache Java unterscheidet nicht zwischen Assoziation, Aggregation und Komposition. 219

71 3 Statische Konzepte in der objektorientierten Analyse Vorbereitungsfragen zu 3 Frage 3: Welche der folgenden Aussagen zur Vererbung sind richtig? (WS 06/07) Antwort Es ist möglich, sowohl von konkreten als auch von abstrakten Klassen Objekte zu erzeugen. Eine Unterklasse stellt eine Spezialisierung ihrer Oberklasse dar. In einer Komposition kann ein Objekt gleichzeitig Teil mehrerer Aggregatobjekte sein. Erben mehrere Unterklassen von einer gemeinsamen Oberklasse, so spricht man von Mehrfachvererbung. Eine Oberklasse ist vollständig konsistent mit ihrer Unterklasse, enthält aber zusätzlich noch weitere Informationen. 220

72 3 Statische Konzepte in der objektorientierten Analyse Vorbereitungsfragen zu 3 Frage 4: Welche der folgenden Aussagen zur objektorientierten Analyse sind richtig? (WS 06/07) Antwort In der Analyse wird festgelegt, was das System tun und wie es realisiert werden soll. Die Analyse ist stark mit der Implementierung verknüpft. In der Analyse wird ein Fachkonzept des zu realisierenden Systems erstellt. Das OOA-Modell besteht nur aus einem statischen Modell. Die Analyse beschreibt den Problembereich aus Anwendersicht. 221