Orientierte Modellierung mit der Unified Modeling Language

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1 UML-Basics: Einführung in Objekt- Orientierte Modellierung mit der Unified Modeling Language Michael Hahsler

2 Ziel dieses Seminars Verständnis von Objekt-Orientierung Was sind Klassen? Was ist Vererbung? Modellierung mit UML Welche Diagramme gibt es? Wie liest und erstellt man diese Diagramme Seite 2

3 Das Wasserfall Modell Analyse (WAS?) Erstellung der Problembeschreibung, Requirements Abbildung der Realität im Objektmodell Design (WIE?) Verfeinerung des Objektmodells Beschreibung der Eigenschaften der Objekte Implementierung Auswahl einer Programmiersprache Programmieren, Testen, Dokumentieren Wartung und Verbesserung UML als Notation Seite 3

4 Objekte Dinge aus der realen Welt Besitzen: Eigenschaften (Attribute) Verhalten (Methoden) Kommunizieren mit anderen Objekten (Nachrichten) trinken Seite 4

5 Nachrichten und Methoden Nachrichten sind Signale von einem Objekt an ein anderes. Nachrichten lösen Methoden des anderen Objekts aus. Nachricht trinken (einen Schluck) Michael 1. Dose Seite 5

6 Kapselung Objekte können Eigenschaften (Attribute) verbergen Objekte können Methoden gegen Zugriff von außen schützen Die allgemein zugänglichen Methoden nennt man Interface Wieviel Flüssigkeit ist in dieser Dose? Kann jeder diese Dose verschließen? Seite 6

7 Klassen Bauplan für ähnliche Objekte. Beschreibt Methoden und Attribute die das Objekt bekommt. Objekte (Instanzen) werden aus Klassen erzeugt Instanzierung Volumen = x Seite 7

8 Vererbung (Inheritance) Hierarchische Beziehung zwischen Klassen mit ähnlichen Eigenschaften Behälter Dose Häferl Gießkanne Seite 8

9 Polymorphismus Griechisch: Vielgestaltigkeit Gemeinsames Interface von verschiedenen Objekten Behälter Ich kenne das Interface eines Behälters! Was weiß ich daher über Gießkannen? Dose Häferl Gießkanne Seite 9

10 Objekte und Abstraktion Modellierung ist Vereinfachung Modellierung ist Einschränkung Was ist das Wesentliche? Ist diese Nutzung des modellierten Häferls vorgesehen? Seite 10

11 Vorteile der Objekt-Orientierung Objekte in Programmen entsprechen realen Objekten (von Analyse bis zur Implementierung) Modularität durch die Kapselung in Objekte Wiederverwendung von Objektbibliotheken Geringere Kosten bei Wartung... Seite 11

12 Die UML Notation Use Cases Akteure, Szenarios Klassendiagramme Klassen, Beziehungen Collaborationsdiagramme Aktivitätsdiagramm Ablaufmöglichkeiten Sequenzdiagramme Objekte, Interaktionen State-Transition Diagramme Internes Verhalten von Objekten Anforderungen (Requirements) Statische Sicht: log. Aufbau des Systems Dynamische Sicht: Interaktionen, Abläufe Seite 12

13 Akteure (Actor) Akteure verwenden das System Akteure stellen Anforderungen (Requirements) an das System. Darstellung in UML Konsument Ein anderes System Eine andere Organisation Rolle Seite 13

14 Use Case Diagramme Zeigen die benötigten Interaktionen zwischen dem System und den Akteuren Werden durch Szenarios beschrieben (Normalfall + Problemfälle) Grundlage für die Erstellung des Systems (müssen daher vollständig sein!) Grundlage für das Testen des Systems nach der Erstellung Wichtig: Use Cases beschreiben gewünschte Eigenschaften und nicht das System wie es ist! Seite 14

15 Beispiel: Use Case Use Cases für eine KFZ Versicherung: Versicherung abschließen Versicherung kündigen Versicherter bezahlt Prämie Sachbearbeiter behandelt Schadensfall Sachbearbeiter ändert Konditionen Seite 15

16 Beispiel: Use Case Versicherung V. abschließen V. kündigen Fahrzeughalter Prämie bezahlen Schadensfall behandeln Konditionen ändern Sachbearbeiter Seite 16

17 Beispiel: Szenario Schadensfall behandeln: Schaden wird von der Versicherung bezahlt Eigenverschulden Fremdverschulden Fahrzeughalter bezahlt selbst Gerichtsverhandlung Andere Versicherung bezahlt... Seite 17

18 Zusammenfassung Akteure und Anforderungen Use Cases Szenarios Seite 18

19 Das Klassendiagram Logischen Aufbau des Systems Statischen Aspekte Zusammenhänge und Beziehungen Seite 19

20 Klassen Klassen sind die Baupläne für Objekte (Instanzen) Darstellung in UML Klassenname Beispiel einer Klasse in UML PKW oder Klassenname Attribute Methoden Farbe Leistung Geschwindigkeit... Beschleunigen Bremsen Lenken... Klasse W59777: PKW Rot 50km Objekte (Instanzen) Seite 20

21 Elemente Klassendiagramm I Klassen Klassenname Beziehungen (Paths/Associations) Klasse A spricht mit Klasse B Richtung der Beziehungen (Navigability) Klasse A spricht mit Klasse B Seite 21

22 Elemente Klassendiagramm II Kardinalitäten (Multiplicity) Klasse A 1 spricht mit 0..* Klasse B Aggregation (Aggregation/Composition) besteht aus Auto 1 * Generalisierung (Generalization) Einzelteil Einzelteile Motor Karosserie... Seite 22

23 Elemente Klassendiagramm II Abhängigkeiten (Dependencies) Klasse A benötigt Klasse B Anmerkungen oder Einschränkung PKW ist nur fahrtüchtig mit: Räder, Karosserie,... PKW Seite 23

24 Beispiel: Klassendiagramm PKW ist nur fahrtüchtig mit: Räder, Karosserie,... PKW 0..* verwendet 1 besteht aus 1 * Motor Einzelteil Karosserie... Fahrzeughalter 1 besteht aus 4 Zylinder Seite 24

25 Wie kommt man zu Klassen? Analyse der Use Cases: Substantive sind Kandidaten für Klassen Verben sind Kandidaten für Methoden Auswahl der Klassen Synonyme finden Unwichtige Klassen entfernen Wichtige Klassen hinzufügen (Brainstorming) Organisation der Klassen Seite 25

26 Beispiel: KFZ Versicherung Szenario KFZ Versicherung: Ein Fahrzeughalter muß für sein KFZ eine Versicherung abschließen. Er wird bei der Versicherung von einem Sachbearbeiter betreut. Nach dem Abschluß bekommt der Versicherte einen Vertrag mit den genauen Versicherungsdaten und der Sachbearbeiter führt Unterlagen zu etwaigen Schadensfällen. Seite 26

27 Eigenschaften von Klassen Attribute Was muß sich das Objekt merken können? Methoden Welche Eigenschaften soll es haben? Farbe Leistung PKW Geschwindigkeit... Beschleunigen Bremsen Lenken... Seite 27

28 Beispiel: KFZ Versicherung Klasse Versicherung: Welche Attribute? Welche Methoden? Versicherung?? Seite 28

29 Zusammenfassung Was sind Klassen Wie kommt man zu Klassen Eigenschaften von Klassen Beziehungen zwischen Klassen Seite 29

30 Activity Diagram Zweck: Ablaufmöglichkeiten eines Systems Aktivitäten sind zugeordnet: Klassen Operationen einem Use Case Seite 30

31 Beispiel: Kfz Versicherung Szenario Schadensfall: Ein Schadensfall tritt ein. Der Sachbearbeiter wird informiert und bearbeitet den Fall. Der Vorfall wird in den Versicherungsunterlagen vermerkt. Bei Verschulden durch den Versicherungsnehmer wird die monatliche Prämie erhöht. Seite 31

32 Beispiel: Activity Diagram Schaden feststellen [Schaden ist gering] Selbst bezahlen [Schaden ist groß] Schaden Schaden melden vermerken Mit anderer [eigenverschulden] Prämie erhöhen Versicherung verhandeln [fremdverschulden] {AND} Seite 32

33 Sequence Diagram Zweck: Interaktion zwischen Objekten aus Szenarios Identifikation von zusätzlichen Klassen und Methoden Beinhaltet: Objekte Lebenszeit von Objekten Nachrichten zwischen Objekten Seite 33

34 Beispiel: KFZ Versicherung Szenario Versicherung abschließen: Ein Fahrzeughalter beantragt eine KFZ Versicherung. Der Antrag wird vom zuständigen Sachbearbeiter geprüft. Nach erfolgreicher Prüfung wird ein Vertrag abgeschlossen. Szenario Versicherung kündigen: Der Versicherte kündigt die Versicherung. Der Sachbearbeiter löst den Vertrag auf. Seite 34

35 Beispiel: Sequence Diagram KFZ Versicherung :Fahrzeughalter :Sachbearbeiter Versicherung beantragen (Daten) Versicherung Antrag prüfen abschließen Vertrag schicken(versicherungs#) Vertrag erstellen Ein V.: Versicherung Kündigen (Versicherungs#) Versicherung Vertrag auflösen auflösen bestätigen Seite 35

36 Collaboration Diagram Zweck: Interaktion und Verflechtung zwischen Objekten Alternativ zu Sequence Diagrams Beinhaltet: Objekte Struktur der Objekte Sequenz von Nachrichten zwischen Objekten Seite 36

37 Beispiel: KFZ Versicherung Szenario Versicherung abschließen: Ein Fahrzeughalter beantragt eine KFZ Versicherung. Der Antrag wird vom zuständigen Sachbearbeiter geprüft. Nach erfolgreicher Prüfung wird ein Vertrag abgeschlossen. Seite 37

38 Beispiel: Collaboration Diagram KFZ Versicherung Versicherungsdatenbank 1: Versicherung beantragen (Daten) 2: Antrag prüfen :Fahrzeughalter 4: Vertrag schicken (Versicherungs#) :Sachbearbeiter 3: Vertrag erstellen Eine V.: Versicherung Seite 38

39 Zusammenfassung Zwischen Objekten: Interaktionen Nachrichten Seite 39

40 State Transition Diagram Zweck: Ablauf innerhalb eines Objekts Beinhaltet: Zustände (States) Ereignisse (Events) Übergänge zwischen Zuständen (Transitions) Seite 40

41 Elemente: State Transition Diagram Zustand Name Aktivität Übergang (Ereignis) Ereignis(Argumente) [Bedingungen]/Aktion Seite 41

42 Beispiel: Kfz Versicherung Szenario Schadensfall: Ein Schadensfall tritt ein. Der Sachbearbeiter wird informiert und bearbeitet den Fall. Der Vorfall wird in den Versicherungsunterlagen vermerkt. Bei Verschulden durch den Versicherungsnehmer wird die monatliche Prämie erhöht. Seite 42

43 Beispiel: Kfz Versicherung Kfz Versicherung Klasse Versicherung kündigen Versichert Schaden tritt ein Bearbeitung vermerken Fertig [Eigenverschulden]/Prämie erhöhen Fertig [Fremdverschulden] Seite 43

44 Zusammenfassung Zustände Übergänge Seite 44

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