35.1 Anwendungsfalldiagramme

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1 35 Szenarienanalyse mit Anwendungsfalldiagrammen (Querschneidende dyn. Modellierung) Obligatorische Literatur Zuser, Kap. 7-9, insbes Störrle Kap 9, Kap 12 Prof. Dr. rer. nat. Uwe Aßmann Institut für Software- und Multimediatechnik Lehrstuhl Softwaretechnologie Fakultät für Informatik TU Dresden Version , ) Anwendungsfall-diagramme 2) Szenarienanalyse 1) mit Interaktionsdiagrammen 2) mit Aktionsdiagrammen Technische Universität Dresden, Fakultät Informatik 1 Überblick Teil III: Objektorientierte Analyse (OOA) 1. Überblick Objektorientierte Analyse 1. (schon gehabt:) Strukturelle Modellierung mit CRC-Karten 2. Strukturelle metamodellgetriebene Modellierung mit UML für das Domänenmodell 1. Strukturelle metamodellgetriebene Modellierung 2. Modellierung von komplexen Objekten 1. Modellierung von Hierarchien 2. (Modellierung von komplexen Objekten und ihren Unterobjekten) 3. Modellierung von Komponenten (Groß-Objekte) 3. Strukturelle Modellierung für Kontextmodell und Top-Level-Architektur 3. Analyse von funktionalen Anforderungen 1. Funktionale Verfeinerung: Dynamische Modellierung und Szenarienanalyse mit Aktionsdiagrammen 2. Funktionale querschneidende Verfeinerung: Szenarienanalyse mit Anwendungsfällen, Kollaborationen und Interaktionsdiagrammen (35) 3. (Funktionale querschneidende Verfeinerung für komplexe Objekte) 4. Beispiel Fallstudie EU-Rent Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie Anwendungsfalldiagramme Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 2 Technische Universität Dresden, Fakultät Informatik 4

2 Nutzeranalyse (Stakeholder Analysis) UML-Anwendungsfall-Diagramm (Use-Case-Diagramm) Nutzer (Stakeholder): Nutznießer des Systems Akteur, Aktor (Benutzer des Systems oder Interakteur) Terminverwaltung Eigner von involvierten Betrieben Die, die mit dem System Geld verdienen oder verlieren Menschen, die unter Seiteneffekten des Systems leiden Die einfachste Form von Stakeholderanalyse kümmert sich nur um Akteure und liefert eine Liste von Akteuren Diese Akteure werden dann weiter in Anwendungsfalldiagrammen eingesetzt organisieren Raumverwalter verschieben Persönlichen Termin einplanen Ungenutzte Raumkapazität ermitteln Teammitglied Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 5 Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 6 Anwendungsfälle Anwendungsfälle Ein Akteur beschreibt eine Rolle, die ein Benutzer (oder ein anderes System) spielt, wenn er/es mit dem System interagiert. Funktionale Anforderungen an ein System können durch Anwendungsfälle beschrieben werden Anwendungsfälle sind Funktionen des Systems im Kontext von Anwendern (Aktoren) Eine Interaktion ist der Austausch von Nachrichten unter Objekten zur Erreichung eines bestimmten Ziels. Aus den Anwendungsfällen setzt man mittels Szenarienanalyse dann zusammen: das Kontextmodell mit Eine Nachricht ist die Beschreibung einer Operation eines Objekts mit den notwendigen Parameterwerten, so daß die Operation durch das Objekt ausführbar ist. op(x, y) alle Klassen an der Schnittstelle des Systems, also die sichtbaren Funktionen des Systems ihre Attribute, Methoden, Ströme, Ereignisse Relationen der Klassen Ein Anwendungsfall (Nutzfall, Use-Case, engl. use case) ist die Beschreibung einer Klasse von Aktionsfolgen (einschließlich Varianten), die ein System ausführen kann, wenn es mit Akteuren interagiert. die Top-Level-Architektur, die die Realisierung der sichtbaren Funktionen des Systems auf oberster Ebene zeigt Die Top-Level-Architektur ist eine Verfeinerung erster Stufe, bei der man die grobkörnigen (top-level) Subsysteme des Systems sowie ihr Zusammenspiel sieht Subsysteme bestehen aus Paketen mit Klassen Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 7 Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 8

3 Verallgemeinerung, Erweiterung und Aufruf von Anwendungsfällen Die Vererbungsrelation beschreibt Generalisierung bzw. Spezialisierung Hier: ist allgemeiner als Preventive Die Includes-Relation beschreibt Bestandteile der Aktionen (Aufrufbeziehung zwischen Aktionen) Hier: beinhaltet Die Extends-Relation beschreibt optionale Erweiterungen Hier: Oil Exchange kann Teil von sein Garage <<extends>> Oil Exchange Erinnerung: Schematischer Ablauf der Analyse Parking Refueling Preventive Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie Szenarienanalyse - Ableitung von Kollaborationen aus Anwendungsfällen Anwendungsfallrealisierung, use case realization Technische Universität Dresden, Fakultät Informatik 10 Wege der Szenarienanalyse (use case realization analysis) Stakeholder Analysis (Nutzergruppen) Anforderungen Produktdefinition Pflichtenheft Function Analysis - Use case analysis Domain Analysis (Domain concepts) Domain Model Funktionale Anforderungen Top-level Architecture Analysis Use-case Realization Scenario analysis Context Model Context Model Analysis preparatory requirements analysis real requirements analysis GUI Analysis GUI Prototyp basic system analysis Die Methode der Anwendungsfallrealisierung (use case realization, Szenarienanalyse, scenario analysis) wird verwendet, um: Kontextmodell und Top-Level-Architektur abzuleiten Querschneidende Verfeinerung durch mehrere Klassen/Objekte durchzuführen Kollaborationen (Konnektoren, Teams) für das Object Fattening abzuleiten Anwendungsfallrealisierung nutzt verschiedene Szenariodiagramme: Verfeinere Anwendungsfalldiagramm mit Interaktionsdiagrammen mit Sequenzdiagramm (sequence diagram, sequence chart) mit Kommunikationsdiagramm (communication diagram) Verfeinere Anwendungsfalldiagramm mit Aktionsdiagrammen mit Aktivitätsdiagramm mit Verhaltens-(Zustands-)maschine Vertrag Top-level architecture Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 12

4 Szenarien Definition: Ein Szenario ist eine Beschreibung einer beispielhaften Folge von Interaktionen von Akteuren mit dem System zur Beschreibung eines Anwendungsfalls. Es gibt Szenarien für Normalfälle ('gut-fälle'), Ausnahmefälle, und Fehlerfälle ('negativ'-fall). Szenarien gehen von Anwendungsfällen aus Wähle einen Anwendungsfall aus einem Anwendungsfalldiagramm Spiele Anwendungsfall mit allen Akteuren durch ermittle zeitliches Zusammenspiel, verfeinere über der Zeit ermittle feinere Aktionen und binde sie mit Vererbung ein ermittle Unteraktionen und binde sie mit ein ermittle optionale Erweiterungen von Aktionen und binde sie mit <<extends>> ein Wähle als Szenariobeschreibung durch Interaktionsdiagramme oder Aktionsdiagramme Leite daraus eine Kollaboration ab (Konnektor, Team) Szenarienanalyse Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie Szenarienanalyse mit Interaktionsdiagrammen Technische Universität Dresden, Fakultät Informatik 14 Erstellen eines UML-Sequenzdiagramms für Szenario Beispiel: Eines der Normalfall-Szenarien für ' organisieren' Terminverwaltung Sequenzdiagramm: Objekt-Lebenszeit-Matrix: Objekte von links nach rechts, Zeit von oben nach unten (Objekt-Lebenslinien) Sequenzen von Nachrichten, geordnet durch die Zeit Achtung: das Sequenzdiagramm schneidet quer durch das Lebenszyklus mehrerer Objekte und beschreibt ein Szenario erfährt Thema, Termin, TeilnehmerInnen einer neu geplanten. Zeitpunkt wird mit TeilnehmerInnen abgestimmt. Raum wird reserviert (falls gewünscht). Einladungen werden an die TeilnehmerInnen versandt. Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 15 erzeugen bestätigt m5:teammitglied tb1:... terminbestätigen() terminbestätigen organisieren Teammitglied m3:teammitglied Senkrechte Linien: 'Leben' einer Objektinstanz Waagrechte Pfeile: (Synchrone) Nachrichten Gestrichelte Pfeile (optional): Antworten (Ergebnisrückgaben) Blöcke auf den senkrechten Linien: Steuerfokus (Aktivierung) Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 16

5 Kapseln eines Szenarios in einer Kollaboration Einordnung in Kontextmodell und Top-Level- Architektur Eine Kollaboration kann mit einem Sequenzdiagramm als Verhalten unterlegt werden Die Kollaboration beschreibt also ein Szenario querschneidend durch die Lebenszyklen mehrerer Objekte Person organisieren Teilnehmer Teilnehmer Person Person Nach der Szenarienanalyse muss unterschieden werden, welche Klassen zum Kontextmodell und welche zur Top-Level-Architektur gehören Hier: noch alles im Kontextmodell erzeugen erzeugen bestätigt tb1: m3:teil nehmer terminbestätigen() terminbestätigen m5:teil nehmer bestätigt... terminbestätigen() terminbestätigen Verfeinerung des Anwendungsfalls mit Ergebnissen der Szenarienanalyse Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 17 Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 18 Szenarienanalyse mit Sequenzdiagrammen Terminverwaltung m3:teammitglied m5:teammitglied tb1: organisieren Ausgangspunkt: Anwendungsfall Auto-Wartung () [Pfleeger] Garage Termin abstimmen Raum reservieren Raumverwaltung <<extends>> Teammitglied Versenden von Einladungen Oil Exchange Preventive Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 19 Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 20

6 Szenarienanalyse Sequenzdiagram Service- Station Beziehung zum Kontextmodell und Top-Level- Architektur Sequenzdiagramme werden benutzt zur Analyse von Szenarien mit wenigen Objekten, die viel kommunizieren Jetzt: Verfeinerung in TLA hinein : :Technician :Car :Accounting System instruct() checks() : : :Technician :Car :Accounting System instruct() checks() : diagnosis() therapy() diagnosis() therapy() recordeffort() recordeffort() Verfeinertes Anwendungsfall-Diagramm Service-Station Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie Kontextmodell Top-Level-Architektur Ableitung von Kollaborationen aus der Szenarienanalyse 22 Kontextmodell Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 22 Aus dem Sequenzdiagramm kann nun ein verfeinertes Anwendungsfalldiagramm erstellt werden Kollaborationen können Sequenzdiagramme zugeordnet werden Im Klassendiagramm des Analysemodells bildet die Kollaboration die technische Repräsentation des Anwendungsfalles Technician Diagnosis Therapy Car material Technician executor ordering :Technician as executor checks() instruct() : as orderer diagnosis() :Car as material Accounting Services Recording Efforts therapy() recordeffort() Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 23 Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 24

7 Umwandlung Anwendungsfall-Diagramm in Kollaborationen Umwandlung Anwendungsfall-Diagramm in Kollaborationen Aus dem Anwendungsfalldiagramm kann ein Paket von Kollaborationen erstellt werden 1) Umwandlung der Anwendungsfälle in Konnektoren, Akteure in Klassen 2) Vergabe von Rollen-Namen 3) Anhängen des Interaktionsdiagramms (hier Sequenzdiagramm) Technician Accounting Services Diagnosis Therapy Recording Efforts Technician Accounting Services collaborations Diagnosis Therapy Recording Efforts Technician Accounting Services collaborations Diagnosis Therapy Recording Efforts : :Technician :Car :Accounting System instruct() checks() Kontextmodell diagnosis() therapy() recordeffort() Top-Level-Architektur : 26 Kontextmodell Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 25 Kommunikationsdiagramm (Communication Diagram) Ein Kommunikationsdiagramm ist ein Interaktionsdiagramm Sequenzdiagramm von oben gesehen Ohne Objektlebenslinien, flexibles Layout Hierarchische Nummerung drückt die Zeit aus (zeitliche Abfolge der Nachrichten und Aufrufe) Geeignet für viele Objekte, die komplex miteinander verbunden sind Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie Szenarienanalyse mit Aktionsdiagrammen : 1:parking() 3:parkingAt() Aktionsdiagramme: Aktivitätendiagramme, Statecharts 2:nextAvailable() :Parking Space 4:newPurchase() :Purchase 5:newParking() :Parking :Service Station Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie27 27 Technische Universität Dresden, Fakultät Informatik 28

8 Querscheidende dynamische Modellierung mit Szenarienanalyse Szenarienanalyse: Bearbeiten einer telefonischen Bestellung Mit Aktionsdiagrammen kann man Lebenszyklen von Objekten spezifizieren Daneben kann man das Zusammenspiel mehrerer Objekte oder Methoden untersuchen (querschneidende dynamische Modellierung, querschneidende funktionale Verfeinerung). Dazu führt man eine Szenarienanalyse durch, die quasi die Draufsicht auf ein Szenario ermittelt Mit Aktivitätendiagrammen kann man Szenarienanalyse betreiben Aktivitäten können durch Schwimmbahnen (swimlanes) gegliedert werden, die Objekten zugeordnet sind Daraus kann man dann Methoden für die beteiligten Objekte ableiten Management Stock Order Validating [no valid id] [valid id] Check Availability Emit Bill [not avail] [avail] Memorize Fetch from Stock Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 29 Ship Was haben wir gelernt? Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 30 Szenarienanalyse mit Statecharts funktioniert ähnlich; es entstehen Netze von kommunizierende Verhaltensmaschinen Ein Anwendungsfall kann durch Szenarienanalyse verfeinert werden Aus dem Anwendungsfall kann eine Kollaboration abgeleitet werden Sowie ein Interaktionsdiagramm, das das Protokoll zwischen den Rollen der Kollaboration beschreibt Oder ein Aktionsdiagramm, das ebenfalls das Protokoll zwischen den Rollen der Kollaboration beschreibt Szenarienanalyse verfeinert querschneidend, i.g. Zu punktweiser Verfeinerung Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 31 Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 32

9 The End Einige Folien aus der Vorlesung Softwaretechnologie von Prof. H. Hussmann, used by permission. Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 33