Vorlesung Informatik II

Transkript

1 Inhalt Vorlesung Informatik II Universität Augsburg Sommersemester 2011 Prof. Dr. Robert Lorenz Lehrprofessur für Informatik 07. Java: GUI und Ereignisbehandlung Teil 1 In Java gibt es mehrere Klassenbibliothek-Pakete, die Datenstrukturen und Operationen für die grafische Darstellung von Fenstern und Benutzerinteraktionen erlauben (wie Sie es gewohnt sind) In diesem Kapitel werden wir besprechen: Grundlagen des Pakets java.awt Einfach(st)e Anbindung von Fenstern an Datenklassen Später: Grafische Benutzerschnittstelle und Schichtenarchitektur Paket java.swing 1 2 Exkurs: GUI-Elemente Grundbegriffe Dialog Fenster zur Interaktion mit dem Benutzer Primärdialog: zur direkten Aufgabenerfüllung z.b. Editor Sekundärdialog: für situationsabhängige zusätzliche Informationen wird aus Primärdialog gestartet nach Beendigung wird Primärdialog fortgesetzt z.b. Drucken, Speichern unter, Formeln einfügen, Suchen Exkurs: GUI-Elemente Grundbegriffe Dialog Fenster zur Interaktion mit dem Benutzer modaler Dialog muss beendet werden vor Aktivierung eines anderen Fensters z.b. Speichern unter, Mitteilungen nicht modaler Dialog kann unterbrochen werden z.b. Suchen 3 4

2 Inhalt Später: Vorgehen zum systematischen Konstruieren der GUI zu vorgegebenen Datenklassen (Erfassungsfenster, Listenfenster, Dialogführung) Jetzt: Vereinfachte Anbindung von Fensterklassen an Datenklassen Zugriff auf Daten von Objekten einer Klasse Zugriff auf Beziehungen zwischen Objekten Fenster Ein leeres Fenster (Klasse Frame) import java.awt.*;//import aller Klassen des Pakets public class Test { public static void main (String args[]){ Frame F=new Frame(); F.setSize(300,300);//Breite und Höhe in Pixeln F.setVisible(true);//sichtbar machen 5 6 Fenster Besser: Entkoppelung der Programmklasse + eigene Fensterklasse als Spezialisierung + Frame + MeinProgrammGUI Benutze Konstruktor zur Darstellung des Fensters Fenster Besser: Entkoppelung der Programmklasse + eigene Fensterklasse als Spezialisierung public class MeinProgrammGUI extends Frame { public MeinProgrammGUI (){ super();//konstruktoraufruf von Frame (opional) setsize(300,300); setvisible(true); public class meinprogramm { public static void main (String args[]){ new MeinProgrammGUI();//Anonymes Objekt erzeugen 7 8

3 Fenster - Vererbungshierarchie Object Component (Graphische Benutzerschnittstelle) Container (kann andere Komponenten enthalten) Fenster Ausgewählte Klassen und Operationen: Frame: Fenster mit Titel void setmenubar(menubar b): Menubar b hinzufügen MenuBar: Leiste, um Menüs aufzunehmen Menu add(menu m): Menu hinzufügen Panel (für Fensterkomponenten) Dialog (für Dialoge) Window (Primärfenster ohne Rand) Frame (mit Rand und Titel) Menu: Menü mit Titel, das verschiedene Menüpunkte enthalten kann MenuItem add(menuitem i): Menüpunkt hinzufügen MenuItem: Menüpunkt mit Titel, um Aktionen auszuführen oder Optionen zu setzen oder andere Menüs aufzunehmen (zum Ausklappen) 9 10 Fenster Ausgewählte Klassen und Operationen: Fenster BorderLayout: Frame void setlayout(layoutmanager l): Komponenten durch Layout organisieren Component add(): Komponenten gemäß Layout hinzufügen LayoutManager: Schnittstelle zur Festlegung der Darstellung von Komponenten innerhalb eines Containers BorderLayout: siehe nächste Folie FlowLayout: von links nach rechts (horizontal) fließend Gridlayout: wie Gitter/Tabelle Label: Komponente zur Darstellung von Text North West Center East South 11 12

4 Fenster Fenster Ausgewählte Klassen und Operationen: Panel: Komponente zur Aufnahme weiterer Komponenten nach Layout Voreinstellung: FlowLayout Component add(): Komponenten gemäß Layout hinzufügen Button: Schaltfläche mit Titel, um Aktionen auszuführen PopupMenu: über Rechtsmausklick erreichbares Menu wird einer Komponente zugeordnet Ausgewählte Klassen und Operationen: Frame void setlocation(int x, int y): Linke obere Ecke des Frames void setvisible(true): Frame sichtbar machen void pack(): Optimale Größe zur Darstellung aller Komponenten setzen Dialog: Fenster mit Titel zur Darstellung von Dialogen zu einem Frame oder zu einem anderen Dialog modal oder nicht modal Operationen ähnlich wie bei Frame Fenster Fenster Ausgewählte Klassen und Operationen: TextField: Zur Eingabe von Text (einzeilig) String gettext(): Eingegebenen Text auslesen void settext(string text): Text setzen Choice: Ausklappbare Liste von Strings zur Auswahl unter verschiedenen Unterpunkten (Einfach- oder Mehrfachauswahl) void add(string titel): Unterpunkt hinzufügen void select(string titel): Unterpunkt auswählen String getselecteditem(): Ausgewählten Unterpunkt zurückgeben Ausgewählte Klassen und Operationen: TextArea: Zur Eingabe von Text (mehrzeilig, mit Scrollbar) ähnlich zu TextField List: Liste von Strings zur Auswahl unter verschiedenen Unterpunkten (ähnlich zu Choice) void dd(string text): Unterpunkt hinzufügen void remove(string text): Unterpunkt entfernen void removeall(): alle Unterpunkte entfernenntfernen 15 16

5 Fenster Fenster Anwendungsfenster Sinnvolle Komponenten: Button close: Schließen des Fensters Menu bearbeiten: Öffnen von Dialogen zur Bearbeitung von Daten PopupMenu bearbeitenpm: dasselbe als Popupmenu Komponenten mit Hilfe von Panels organisieren Layout hinzufügen Dialogfenster (vereinfacht, exemplarisch) Anbinden von Dialogfenstern an Datenklassen zur Bearbeitung von Daten: Erstellen von Daten Anzeigen von Daten Modifizieren von Daten Löschen von Daten Binde an jede Datenklasse MeineKlasse und ihre Containerklasse ein Dialogfenster MeineKlasseGUI an Fenster Fenster Dialogfenster (vereinfacht, exemplarisch) Dialogfenster (vereinfacht, exemplarisch) 0..1 subject + MeineKlasse + Dialog + MeineKlasseGUI 0..* 0..* container MeineKlasseContainer + MeineKlasseGUI + MeineKlasseGUI() + save() + update() + load() Eingegebene Daten an subject übergeben Liste aller Objekte in container neu anzeigen Objektdaten von subject laden 19 20

6 Fenster Fenster Dialogfenster (vereinfacht, exemplarisch) Mit passenden grafischen Komponenten zum Eingeben und Anzeigen aller Attributwerte: Einwertiges Attribut: TextField Aufzählungs-Attribut: Choice Mehrwertiges Attribut: List Mit grafischer Komponente zum Anzeigen und Auswählen von erzeugten Objekten: List Dialogfenster (vereinfacht, exemplarisch) Benutze Konstruktor zum Initialisieren aller grafischer Komponenten Sollten grafische Komponenten Attribute der Fensterklasse sein? Nur diejenigen zur Aufnahme von Attributwerten (Textfelder,) sonst: lokale Variablen im Konstruktor (Schaltflächen,) Fenster Fenster Dialogfenster (vereinfacht, exemplarisch) Mit Schaltflächen / Menüpunkten zum Ausführen obiger Aktionen und zugehörigen Operationen keine üblichen Verwaltungsoperationen für die Attribute und Beziehungen (überflüssig) Dialogfenster (vereinfacht, exemplarisch): Attribute: Referenzattribute & Grafische Komponenten zur Aufnahme von Attributwerten public class MeinKlasseGUI extends Dialog { private MeineKlasse subject;//referenz Datenobjekt private MeineKlasseContainer container;//referenz Container private TextField meinattribut;//ausgabe Attribut Datenobjekt private List alleobjekte;//ausgabe aller Datenobjekte 23 24

7 Fenster Fenster Dialogfenster (vereinfacht, exemplarisch): Konstruktor: Fensteraufbau & Initialisierungen public MeinKlasseGUI(Frame f){ super(f, Objekte verwalten,false);//frame-konstruktor setlayout(new GridLayout(0,1));//eine Spalte,beliebig viele Zeilen Panel p = new Panel(); meinattribut = new TextField(20); p.add(meinattribut); Button speichern = new Button( Speichern"); p.add(speichern); add(p); container = MeineKlasseContainer.instance(); subject = null;//initialisierung der Referenzen pack(); setvisible(true); Dialogfenster (vereinfacht, exemplarisch): Operation save(): Auslesen der Werte aus den grafischen Komponenten und Erzeugen eines neuen Objekts mit diesen Werten public void save(){ subject = new MeineKlasse(); subject.setmeinattribut(meinattribut.gettext()); Fenster Fenster Dialogfenster (vereinfacht, exemplarisch): Operation update(): Löschen aller dargestellten Listenelemente und neu Laden aus dem Container public void update(){ alleobjekte.removeall(); for(meineklasse o:container){ alleobjekte.add(o.tostring()); 27 Dialogfenster (vereinfacht, exemplarisch): Operation load(): Laden der Werte eines aus der Liste selektierten Objekts if (alleobjekte.getselecteditem()!= null){ Iterator<MeineKlasse> it = container.iterator(); while (it.hasnext()){ MeineKlasse o = it.next(); String auswahl = alleobjekte.getselecteditem(); if (o.tostring().equals(auswahl)){ subject = o; meinattribut.settext(subject.getmeinattribut()); 28

8 Ereignisbehandlung Noch können wir nichts mit dem Fenster anfangen Es lässt sich nicht schließen Dialogfenster lassen sich nicht öffnen Keine Reaktion auf Drücken von Schaltflächen Es fehlt noch die sogenannte Ereignisbehandlung Ereignisbehandlung Benutzeraktionen lösen sog. Ereignisse (Events) aus: Klicken auf Schaltfläche: ActionEvent Klicken mit der Maus auf Komponenten: MouseEvent Betätigen von Keyboardtasten: KeyEvent Betätigen von Fensterfunktionen: WindowEvent Events sind Java-Objekte, die Informationen über Benutzeraktionen kapseln Die Eventklassen bilden eine Vererbungshierarchie (siehe API) Ereignisbehandlung Ereignisbehandlung AWTEvent ActionEvent AdjustmentEvent ComponentEvent TextEvent Objekte, die auf Benutzeraktionen reagieren sollen (z.b. Fenster), müssen diese Ereignisse abhören können Man kann ereignisempfangende Objekte (Fenster) bei ereignisauslösenden Objekten (Button) als Ereignisabhörer (EventListener) registrieren ConzainerEvent FocusEvent InputEvent WindowEvent PaintEvent KeyEvent MouseEvent EventListener ist eine Schnittstelle, die festlegt, mit welchen Operationen auf ein Ereignis regiert werden kann Für jede Ereignisart gibt es eine eigene EventListener- Schnittstelle (ActionListener, MouseListener, ) 31 32

9 Ereignisbehandlung Ereignisbehandlung Für die Ausführung von Benutzeraktionen zuständige Klassen (ereignisempfangende Klassen) müssen die entsprechende EventListener-Schnittstelle implementieren Für die Ausführung von Benutzeraktionen zuständige Klassen (ereignisempfangende Klassen) müssen die entsprechende EventListener-Schnittstelle implementieren <<interface>> EventListener <EreignisBehandlungs Operationen> <EreignisauslösendeKlasse> addeventlistener() removeeventlistener() Ereignisauslösende Objekte benachrichtigen alle bei ihr registrierten Ereignisabhörer durch Aufruf der zum Ereignis gehörenden Operation der Ereignisabhörer-Schnittstelle <EreignisEmpfangendeKlasse> <EreignisBehandlungsOperationen> EventObject getsource() Ereignisbehandlung Ereignisbehandlung Beispiel: ActionEvent, ActionListener (Buttons) <<interface>> ActionListener actionperformed() MeinFenster actionperformed() Button addactionlistener() removeactionlistener() ActionEvent getactioncommand() Beispiel: ActionEvent, ActionListener (Button close) public class meinfenster extends Frame implements ActionListener{ public meinfenster(){ Button close = new Button( close ); add(close); close.addactionlistener(this);//fenster bei Button anmelden public void actionperformed(actionevent e){ if (e.getactioncommand().equals("close")){ dispose();//fenster schließen System.exit(0);//Anwendungsresourcen freigeben 35 36

10 Ereignisbehandlung Ereignisbehandlung Beispiel: WindowEvent, WindowListener (Fenster) Beispiel: WindowAdapter (mit leeren Implementierungen) <<interface>> WindowListener windowclosing() windowclosed() windowopened() windowactivated() MeinFenster addwindowlistener() removewindowlistener() WindowAdapter windowclosing() windowclosed() windowopened() windowactivated() <<interface>> WindowListener MeinFenster addwindowlistener() removewindowlistener() MeinFenster WindowEvent getwindow() WindowEventHandler windowclosing() WindowEvent getwindow() Ereignisbehandlung Ereignisbehandlung Beispiel: WindowAdapter (mit leeren Implementierungen) public class MeinWindowEventHandler extends WindowAdapter{ MeinFenster f; MeinWindowEventHandler(MeinFenster f) { this.f = f; public void windowclosing(windowevent e){ f.dispose(); System.exit(0); public class meinfenster extends Frame { public meinfenster() { MeinWindowEventHandler w = new MeinWindowEventHandler(this); addwindowlistener(w); ) Beispiel: WindowAdapter (als anonymes Objekt) public class meinfenster extends Frame { public meinfenster() { addwindowlistener(new WindowAdapter{ public void windowclosing(windowevent e){ dispose(); System.exit(0); ); 39 40

11 Ereignisbehandlung Ereignisbehandlung Event-Klasse Interface Methoden Ereignis- Quellen ActionEvent ActionListener actionperformed() Button MenuItem TextField AdjustmentEvent AdjustementListener adjustmentvaluechanged() Scrollbar ItemEvent ItemListener itemstatechanged() Checkbox CheckboxMenuItem Choice List KeyEvent KeyListener keypressed() Component keyreleased() keytyped() Event-Klasse Interface Methoden Ereignis- Quellen MouseEvent MouseListener mouseclicked() Component mouseentered() mouseexited() mousepressed() mousereleased() MouseMotionListener mousedragged() mousemoved() Component WindowEvent WindowListener windowactivated() Window windowclosed() windowclosing() windowdeactivated() windowdeiconified() windowiconified() windowopened() Motivation Vorlesung Informatik II Universität Augsburg Sommersemester 2011 Prof. Dr. Robert Lorenz Lehrprofessur für Informatik Datenbanksysteme als Basis moderner Softwaresysteme Web-basierte Systeme (ebay, Amazon, Expedia, Online- Banking) Unternehmensinformationssysteme(SAP R/3,) Grundlage vieler Informatik-Berufe Administration, Planung/Entwurf, Entwicklung, Nutzung 08. Exkurs: Datenbanken 1 2

12 Motivation Traditionelle Datenverwaltung Hohe Herausforderungen Verwaltung von Daten im Terabyte-Bereich (1 TB = 1000 GB) Viele Nutzer, parallele Anfragen, hohe Verfügbarkeit, Sicherheit, Konsistenz Querbezüge zu anderen Informatikbereichen Modellierung, Datenstrukturen, Sicherheit, Theorie, Betriebssysteme, Physische Datenabhängigkeit Änderungen an der Struktur der Daten führen zu Änderungen der Anwendungsprogramme. Anwendungsprogramme müssen Struktur der Daten kennen Datenredundanz/-inkonsistenz Anwendungsprogramme/Benutzer haben spezielle Erfordernisse bzgl. der Daten: Dieselben Daten werden in verschiedenen Versionen mehrfach abgespeichert. Änderungen der Daten können zu Inkonsistenzen zwischen verschiedenen Versionen führen. 3 4 Traditionelle Datenverwaltung Datenbanksysteme (DBS) Einbenutzerbetrieb Auf eine Datei kann nur ein Anwendungsprogramm auf einmal zugreifen. Folgerungen: hohe Kosten für die Anpassung von Anwendungsprogrammen Unsicherheit bzgl. der Korrektheit der Daten Effizienzverlust bei Speicherung und Zugriff auf Daten Löse Aufgaben der Beschreibung, des Abspeicherns und des Zugriffs auf Daten aus den Anwendungsprogrammen heraus. Programme DBMS (Datenbankmanagementsystem): Verarbeitung von Anfragen, Zugriff auf gespeicherte Daten DD (Data Dictionary) DB (Daten bank) Benutzergruppen DB (Daten bank) DBS (Datenbanksystem) 5 6

13 DBS DBS Datenbankmanagementsystem (DBMS) Softwaresystem, das die Definition, Konstruktion (Speichern) und Manipulation (Anfragen, Änderungen, Berichte) von Daten unterstützt. Datenbank Menge der von einem DBMS verwalteten Daten. Sie beschreibt einen wohldefinierten Ausschnitt der realen Welt (Miniwelt). Data Dictionary/Datenbankschema (DD) Legt die Struktur der Daten fest (bzgl. eines Datenmodells). Eigenschaften Redundanz- und Konsistenzkontrolle Datenunabhängigkeit: einheitliche Zugriffs-Schnittstelle auf Daten Schnelle Verarbeitung von DB-Operationen Integrierte Datenspeicherung für verschiedene Anwendungen: Unterstützung von Sichten/Views Mehrbenutzerbetrieb: Unterstützung von Transaktionen und Nebenläufigkeitskontrolle Datensicherheit: Zugriffsverwaltung Datenunversehrtheit: Datenwiederherstellung/Recovery 7 8 DBS Relationales Datenmodell Kriterien für den Einsatz von DBS Anwendungen und Datenstrukturen sind Änderungen unterworfen Mehrere Benutzer/Anwendungen greifen parallel auf die Daten zu Es handelt sich um sehr große Datenmengen Datenverlust (nach technischen Fehlern) soll ausgeschlossen werden Zugriffsverwaltung ist notwendig Jedem DBS liegt ein Datenmodell zugrunde: Eigenschaften der Datenelemente Struktur der Datenelemente Konsistenzbedingungen Operationen zum Speichern, Suchen, Ändern Löschen Das am meisten verwendete Datenmodell ist das relationale Datenmodell Jetzt: Informale Einführung in dieses Datenmodell anhand von Beispielen 9 10

14 Relationales Datenmodell Relationales Datenmodell Nach dem relationalen Datenmodell kann man sich eine Datenbank als eine Menge von Tabellen vorstellen: Nach dem relationalen Datenmodell kann man sich eine Datenbank als eine Menge von Tabellen vorstellen: Veranstaltung ID Name Jahr Semester Informatik SS Java-Programmierkurs 2009 SS Informatik WS Student Matrikelnummer Nachname Vorname Huber Markus Das ist die Sicht des Benutzers Mit der physischen Datenhaltung auf der Festplatte hat das nichts zu tun! (siehe Datenbak-Vorlesung) Relationales Datenmodell Relationales Datenmodell Nach dem relationalen Datenmodell kann man sich eine Datenbank als eine Menge von Tabellen vorstellen: Daten werden zeilenweise abgespeichert Mathematisch formal ist eine Tabelle eine Relation (also eine Menge von Tupeln) Spaltennamen heißen auch Attribute sie repräsentieren Wertemengen Jede Zeile entspricht einem Tupel in dieser Relation Nach dem relationalen Datenmodell kann man sich eine Datenbank als eine Menge von Tabellen vorstellen: Attribute Relationenschema Relation Relationenname Tupel Beispiel: (0001,Informatik 2,2009,SS) Veranstaltung 13 14

15 Modellierung Objekt-Relationale Abbildung Zur Modellierung von relationalen Datendanken verwendet man i.d.r. Sog. Entity-Relationsship-Modell (ER-Modelle) ER-Modelle sind nicht Teil von UML! ER-Modelle haben konzepzuell eine gewisse Ähnlichkeit zu Klassendiagrammen (aber nicht grafisch!) Wir werden ER-Modelle hier nicht besprechen (siehe Datenbank- Vorlesung Objekte einer Java-Anwendung lassen sich nicht direkt in einer relationalen Datenbank abspeichern Wir werden im Folgenden andeuten, wie man durch Objekte verwaltete Daten in Tabellen abspeichern kann (Objektrelationale ( Abbildung) Dabei lernen Sie nebenbei etwas über Datenbank-Modellierung Details siehe Datenbank-Vorlesung Objekt-Relationale Abbildung Objekt-Relationale Abbildung Beispiel: Eine Klasse (einen strukturierten Datentyp) als Tabelle abbilden Beispiel: Eine Klasse (einen strukturierten Datentyp) als Tabelle abbilden Student matrikelnummer :String Student matrikelnummer name Student matrikelnummer :String Student matrikelnummer name Huber name :String name :String Einwertige Attribute werden Spalten der Tabelle Objekte werden mit ihren Werten in Zeilen eingetragen 17 18

16 Objekt-Relationale Abbildung Objekt-Relationale Abbildung Beispiel: Eine Klasse (einen strukturierten Datentyp) als Tabelle abbilden Student matrikelnummer :String name :String Student matrikelnummer name Huber In der Tabelle soll eine Spalte identifizierend sein (hier: matrikelnummer) Schlüsselattribut Beispiel: Eine Klasse (einen strukturierten Datentyp) als Tabelle abbilden Vorlesung name jahr semester Vorlesung ID name jahr semester Info SS Falls eine Klasse kein Schlüsselattribut besitzt, wird ein solches hinzugefügt Künstliches Schlüsselattribut (hier: ID) Werte erhält man durch Durchnummerieren Objekt-Relationale Abbildung Objekt-Relationale Abbildung Beispiel: Beliebig mehrwertige Attribute als Tabelle abbilden Beispiel: Endlich mehrwertige Attribute als Spalten abbilden Student studiengang :String [1..*] Student matrikelnummer name Student studiengang :String [1..2] Student Studium1 Studium2 Informatik Physik Informatik null Schlüsselattribut Für jeden Wert eine Zeile StudiengangStudent matrikelnummer studiengang Informatik Physik Mathematik 21 22

17 Objekt-Relationale Abbildung Objekt-Relationale Abbildung Student adresse :Adresse [1] <<datatype>> Adresse strasse plz Referenzattribut Beispiel: Assoziationen abbilden?..1 -?..? Assoziationen: Referenzattribut Vorlesung 1..* Vorlesung ID dozentid dozent Professor Professor ID name 0013 Referenzattribut Objekt-Relationale Abbildung Objekt-Relationale Abbildung Beispiel: Assoziationen abbilden Beispiel: Generalisierungen abbilden?..* -?..* - Assoziationen: Eigene Tabelle Vorlesung Vorlesung ID * Vorlesung_Student vorlesungid matrikelnummer 1..* Student Student matrikelnummer Möglichkeit 1: Alle Attribute in eine einzige Tabelle unbesetzte Zellen, eine gemeinsame ID, neues Attribut typ Student matnummer <<abstract>> Person name Mitarbeiter persnummer Person ID name matnummer persnummertyp 25 26

18 Objekt-Relationale Abbildung Objekt-Relationale Abbildung Beispiel: Generalisierungen abbilden Möglichkeit 2: Eigene Tabelle für jede konkrete Klasse eigene ID für jede Klasse Übernahme der Attribute abstrakter Oberklassen Möglichkeit 3: Eigene Tabelle für jede Klasse gemeinsame ID Zuordnung Oberklasse - Unterklasse über diese ID Beispiel: Alle Klassenattribute in eigene Tabelle abbilden Klassenattribute klassenname attributname attributwert Beispiel: Containerklassen zur Objektverwaltung werden nicht abbgebildet, denn die verwalten ja keine eigenen fachlichen Daten SQL SQL Structured Query Language (SQL): Deklarative Datenbanksprache zur Definition, Manipulation und Abfrage von Daten kann interaktiv als auch eingebettet (in eine Programmiersprache) verwendet werden Einheitliche Schnittstelle für Zugriff auf Datenbanken Jetzt: kurze Einführung mit einfachen Anweisungen am Beispiel Es existieren mehrere SQL-Standards, an die sich existierende DBS nicht 100-prozentig halten Syntax variiert von DBS zu DBS Wichtige Schlüsselwörter: table record, row field, column Relation Tupel Attribut Datentypen ähnlich wie in Programmiersprachen, abhängig vom betrachteten SQL-Standard bzw. DBS 29 30

19 SQL SQL Definition einer Tabelle: Tabellenname Löschen Definition einer Tabelle: create table Vorlesung ( ID integer not null, name varchar(30) not null, jahr char(4) not null, semester char(2) not null, dozent integer ); Ganze Zahl (4 Byte) Variabler String der Länge <=30 String der Länge 2 drop table Vorlesung Attribute Datentypen not null muss Wert eingetragen sein SQL SQL Elementare Datentypen Einfügen von Tupeln: date float decimal(n,m) boolean array Kalenderdatum Gleitkommazahl Festkommazahl Wahrheitswerte true, false Feld (erst seit SQL-99-Standard) insert into Vorlesung values (1, Informatik 2, 2009, SS,null); Undefinierter Wert für Dozent 33 34

20 SQL SQL Ändern von Tupeln: update Vorlesung set dozentid = 13 where ID = 1; Neuer Wert in einer Spalte Löschen von Tupeln: delete from Vorlesung where semester = SS ; Auswahl der Tupel (der Zeilen) nach einer Bedingung Auswahl der Tupel (der Zeilen) nach einer Bedingung (Mehrere set-anweisungen durch Komma trennen) SQL SQL Abfrage von Tupeln: alle Tupel einer Tabelle select * from Vorlesung; Abfrage von Tupeln: mit Auswahl von Tupeln select * from Vorlesung where dozentid is null; Werte aller Spalten ausgeben Auswahl der Tupel (der Zeilen) nach einer Bedingung (Die select-anweisung gibt immer eine Tabelle zurück) 37 38

21 SQL SQL Abfrage von Tupeln: mit Auswahl von Spalten select distinct name,semester from Vorlesung; Keine Duplikate ausgeben Auswahl von Spalten (Kombination mit Tupelauswahl möglich) Zusammengehörige Daten sind über mehrere Tabellen verstreut? Natürlicher Verbund von Tabellen (natural join) select distinct Vorlesung.name,Professor.name from Vorlesung,Professor where vorlesung.dozentid = Professor.ID and semester = SS ; Kombination von Auswahl- Bedingungen Verbundene Tabellen Identifizierung von Tupeln über Bedingung Auswahl von Spalten verschiedener Tabellen Entwurfsprozess Vorlesung Informatik II Universität Augsburg Sommersemester 2011 Prof. Dr. Robert Lorenz Lehrprofessur für Informatik Der (Architektur-) Entwurf beinhaltet Grundlegende Entwurfsentscheidungen (Teil 1) Schichtenarchitektur (Teil 1: Datenhaltung und Teil 2:GUI) Entwurfsmuster (verstreut) Standardisierung erhöht die Qualität und Wartbarkeit des Entwurfs und der Software 9. Schichtenarchtitektur: Teil 1 (Datenhaltung) 1 2

22 Entwurfsprozess Entwurfsprozess Grundlegende Entwurfsentscheidungen Plattform Programmiersprache GUI-System Art der Datenhaltung Schichtenarchitektur GUI-Schicht Fachkonzeptschicht Benutzeroberfläche mit Dialogführung und Darstellung der Daten der Fachkonzeptschicht Funktionaler Kern der Anwendung mit Zugriff auf Datenhaltungsschicht Manipulation der fachlichen Daten Datenhaltungschicht Realisierung der Datenspeicherung mit Zugriff auf gespeicherte Daten 3 4 Entwurfsprozess Entwurfsprozess Schichtenarchitektur Objekte einer Schicht können jeweils nur auf Objekte der direkt unter ihr liegenden Schicht zugreifen Jede Schicht wird durch ein Paket modelliert Schichtenarchitektur: GUI-Schicht Sichtbarmachen von fachlichen Daten an der Oberfläche durch Polling: Regelmäßiges Abfragen von Änderungen der fachlichen Daten durch die GUI-Schicht Beobachtermuster: Signalisieren von Änderungender fachlichen Daten durch die Fachkonzeptschicht (Details später)

23 Entwurfsprozess Datenhaltungsschicht Vorteile Wiederverwendbarkeit: jede Schicht besitzt eine präzise definierte Aufgabe und Schnittstelle Änderbarkeit/Wartbarkeit: Interne Organisation einer Schicht kann bei gleicher Schnittstelle beliebig verändert werden Portabilität: Hardwareabhängigkeiten können in einer Schicht isoliert werden Zur Laufzeit des Programms werden die Daten nur im Arbeitsspeicher gehalten Bei Beendigung des Programms gehen die Daten verloren Zur Vermeidung von Datenverlusten müssen die Daten dauerhaft (man sagt persistent) auf der Festplatte gespeichert werden Datenhaltungsschicht Datenhaltungsschicht Möglichkeiten der persistenten Datenspeicherung: (relationale) Datenbank Objektserialisierung Textdateien (z.b. Im XML-Format) Kriterien für die Wahl der Datenhaltung Mehrbenutzersystem? Mehr schreibende/lesende Zugriffe? Größe der Datenmengen (passen in Arbeitsspeicher)? Datenverlust bei Systemausfall akzeptabel? Performance-Anforderungen? Zugriffsverwaltung erforderlich? Portabilität der Daten?

24 Datenhaltungsschicht Datenhaltungsschicht Objektserialisierung: Speicherung der Gesamtheit aller Objekte als Byte-Strom mit Informationen zur Klassen, Objektbeziehungen und Attributen Mehrbenutzersystem? Mehr schreibende/lesende Zugriffe? Größe der Datenmengen (passen in Arbeitsspeicher)? Datenverlust bei Systemausfall akzeptabel? Performance-Anforderungen? Zugriffsverwaltung erforderlich? Portabilität der Daten? Textdateien: Speicherung in Textdatei als Zeichenkette in einem Format, aus dem Objekte und Objektbeziehungen rekonstruierbar sind Mehrbenutzersystem? Mehr schreibende/lesende Zugriffe? Größe der Datenmengen (passen in Arbeitsspeicher)? Datenverlust bei Systemausfall akzeptabel? Performance-Anforderungen? Zugriffsverwaltung erforderlich? Portabilität der Daten? Datenhaltungsschicht Datenhaltungsschicht Textdateien im XML-Format: Schnittstellen mit Datenbank- Funktionalitäten Mehrbenutzersystem? Mehr schreibende/lesende Zugriffe? Größe der Datenmengen (passen in Arbeitsspeicher)? Datenverlust bei Systemausfall akzeptabel? Performance-Anforderungen? Zugriffsverwaltung erforderlich? Portabilität der Daten? Datenbank: wie im Exkurs zu Datenbanken beschrieben, viele verschiedene Produkte, Zugriff über standardisierte Schnittstellen (ODBC, JDBC) Mehrbenutzersystem? Mehr schreibende/lesende Zugriffe? Größe der Datenmengen (passen in Arbeitsspeicher)? Datenverlust bei Systemausfall akzeptabel? Performance-Anforderungen? Zugriffsverwaltung erforderlich? Portabilität der Daten?

25 Datenhaltungsschicht Datenhaltungsschicht Klassendiagramm mit Datenhaltungsschicht: Anbindung an Containerklassen der Fachkonzeptschicht Implementiere Wurzel-Container für alle verwalteten Daten im Singletonmuster <Container> - daten<container> DatenContainer - uniqueinstance: DatenContainer = null -root DatenContainer -root -store <<interface>> Datenhaltung - DatenContainer() + instance :DatenContainer <Container> - daten<container> Fachkonzeptschicht Datenhaltungsschicht Datei Datenhaltungsschicht Datenhaltungsschicht Schnittstellenoperationen zum Laden und Speichern von Daten <<interface>> Datenhaltung + load + save + add + delete + modify Laden und Speichern aller Objekte Speichern, Löschen und Modifizieren einzelner Objekte Müssen von jeder Daten-Speicherungs-Klasse implementiert werden Gewährleistet Austauschbarkeit der Speicherungs-Methode Implementierung der Schnittstelle bei Objektserialisierung und Abspeicherung als Text (ausser XML-Format) <<interface>> Datenhaltung + load + save + add + delete + modify Laden und Speichern aller Objekte Speichern, Löschen und Modifizieren einzelner Objekte add, delete und modify werden leer implementiert oder rufen save auf

26 Datenhaltungsschicht Datenhaltungsschicht Implementierung der Schnittstelle bei Abspeicherung in einer Datenbank <<interface>> Datenhaltung + load + save + add + delete + modify save wird leer implementiert Laden und Speichern aller Objekte Speichern, Löschen und Modifizieren einzelner Objekte Gesamtimplementierung des Ladevorgangs: Bei Start des Programms: Erzeugung eines DatenContainer-Objekts Bei Erzeugung des DatenContainer-Objekts (im Konstruktor): Erzeugung der anderen Container-Objekte und eines Datenhaltungs-Objekts Laden der Daten und Erzeugung der Objekte über das Datenhaltungs-Objekt Datenhaltungsschicht Gesamtimplementierung des Speichervorgangs: Serialisierung oder Text Bei Programmende/Benutzerbefehl/Datenänderung: Speichern aller Daten über das Datenhaltungs-Objekt (Überschreiben aller Daten) Datenbank Speichern/Modifizieren/Löschen der Daten des betreffenden Objekts über das Datenhaltungs-Objekt (Aktualisieren eines Teils der Daten) Vorlesung Informatik II Universität Augsburg Sommersemester 2011 Prof. Dr. Robert Lorenz Lehrprofessur für Informatik 10. Java: Datenhaltung mit Datenbanken 1

27 Datenbank-Programme Derby (Hersteller: Apache Foundation) Für die lokale Installation auf ihrem Rechner Download von Datenbank und Treiber (jar-datei): Datei entpacken und Pfad merken Pfad im Classpath eintragen: java Xbootclasspath/a: <Pfad der jar-datei> Beim ersten Programmstart muss man Tabellen erzeugen -(create-anweisung) Bei erneutem Start stehen diese Tabellen zur Verfügung. Datenbank-Programme MySQL Haben wir auf unserem Server installiert (aioml.informatik.uni-augsburg.de): Nur erreichbar über Uni-Netz oder VPN-Verbindung Download des Treibers (jar-datei): Datei entpacken und Pfad merken Pfad im Classpath eintragen: java Xbootclasspath/a: <Pfad der jar-datei> Tabellen zum Abfragen sind angelegt (keine neuen Tabellen anlegen!) 2 3 ODBC - Schnittstelle Open Database Connectivity (ODBC) Für alle kommerziellen und freien DBMS gibt es die einheitliche, standardisierte Benutzerschnittstelle ODBC ODBC verwendet SQL Der ODBC-Treiber eines DBMS bietet eine Programmier- Schnittstelle (API) für C-Programme Über ODBC kann eine Anwendung eine Datenbank unabhängig von ihrer Implementierung über SQL-Befehle verwaltet werden JDBC - Schnittstelle Java Database Connectivity (JDBC) Für den Zugriff über Java-Programme existiert die entsprechende Schnittstelle JDBC stellt Klassen für den Zugriff auf Datenbanken über ihre JDBC-Schnittstelle bereit Über diese Schnittstelle können wir einheitlich sowohl auf die Derby-, als auch auf die MySQL-Datenbank zugreifen! 4 5

28 Schritt 1: Laden einer JDBC-Treiber-Klasse (DB-spezifisch) Klassenoperation der Klasse Class: static Class forname(string classname) A call to forname("x") causes the class named X to be initialized. Returns: Class object for the class with the specified name. Schritt 1: Laden einer JDBC-Treiber-Klasse (DB-spezifisch) Class.forName( org.apache.derby.jdbc.embeddeddriver ); Class.forName( com.mysql.jdbc.driver ); classname fully qualified name of the desired class. Class Metaklasse zur Verwaltung von Datentypen 6 7 Schritt 2: Verbindung zur DB herstellen (DB-spezifisch) Klassenoperation der Klasse DriverManager static Connection getconnection(string url, String User, String password) Attempts to establish a connection to the given database URL. Attempts to select a driver from the set of registered JDBC drivers. Schritt 2: Verbindung zur DB herstellen (DB-spezifisch) Connection c = DriverManager.getConnection( jdbc:derby:derbydb;create=true,, ); Connection c = DriverManager.getConnection( jdbc:mysql://aioml.informatik.uniaugsburg.de:3306/thedatabase, user, password ); url DriverManager a database url of the form jdbc:subprotocol:subname Verwaltet geladene Treiber-Klassen 8 9

29 Schritt 3: Anweisungs-Objekt für SQL-Anfragen (einheitlich!) Operation der Schnittstelle Connection Schritt 3: Anweisungs-Objekt für SQL-Anfragen (einheitlich!) Statement abfrage = c.createstatement(); Statement createstatement() Creates a Statement object for sending SQL statements to the database. Connection A connection (session) with a specific database. SQL statements are executed within the context of a connection Schritt 4: SQL-Anweisung ausführen (einheitlich!) Operationen der Schnittstelle Statement ResultSet executequery(string query) executes the given SQL statement, returns a single ResultSet object. Schritt 4: SQL-Anweisung ausführen (einheitlich!) Operationen der Schnittstelle Statement boolean execute(string sql) executes the given SQL statement, which may return multiple results. ResultSet Statement contains the data produced by the given query; never null The object used for executing a static SQL statement and returning the results it produces. use getresultset,getmoreresults to get the result(s)

30 Schritt 4: SQL-Anweisung ausführen (einheitlich!) Operationen der Schnittstelle Statement int executeupdate(string sql) executes INSERT, UPDATE, or DELETE statements Returns: the row count for statement Schritt 4: SQL-Anweisung ausführen (einheitlich!) Operationen der Schnittstelle Statement ResultSet getresultset() Returns data from previous execute Schritt 4: SQL-Anweisung ausführen (einheitlich!) Operationen der Schnittstelle Statement void close() Releases database and JDBC resources Tabelle kreieren: String befehl = CREATE TABLE Vorlesung ( ID INTEGER NOT NULL, Name VARCHAR(20) NOT NULL, Jahr CHAR(4) NOT NULL, Semester CHAR(2) NOT NULL, DozentID INTEGER) ; abfrage.execute(befehl); (Hochkommas bei Bezeichnern, Unterscheidung Gross/Klein- Schreibung) 16 17

31 Tupel einfügen: String befehl = INSERT INTO Vorlesung VALUES (1, Informatik 2, 2009, SS,null) ; abfrage.executeupdate(befehl); Tupel löschen: String befehl = DELETE FROM Vorlesung WHERE semester = SS ; abfrage.executeupdate(befehl); (Hochkommas bei Zeichenketten, nicht bei Zahlen, nicht bei null) Tupel ändern: String befehl = UPDATE Vorlesung SET DozentID = 13 WHERE ID = 1 ; abfrage.executeupdate(befehl); Tupel ausgeben: String befehl = SELECT * FROM Vorlesung ; ResultSet ergebnis = abfrage.executequery(befehl); 20 21

32 Tupel ausgeben: Schnittstelle ResultSet A table of data representing a database result set Maintains a cursor pointing to its current row of data (initially 1 st row) Default: not updatable, has a cursor that moves forward only. Tupel ausgeben: Schnittstelle ResultSet Vorwärts/Rückwärts durchlaufbar und aktualisierbar machen durch Aufruf anderer Version von createstatement unter Benutzung geeigneter Konstanten: Statement stmt = c.createstatement( ResultSet.TYPE_SCROLL_INSENSITIVE, ResultSet.CONCUR_UPDATABLE); ResultSet rs=stmt.executequery(""); Tupel ausgeben: Schnittstelle ResultSet Operationen zur Positionierung des Cursors: boolean absolute(int row) void movetoinsertrow() void movetocurrentrow() boolean first() boolean last() boolean next() boolean previous() Tupel ausgeben: Schnittstelle ResultSet Operationen, um Daten zu lesen (für jeden Datentyp): boolean getboolean(int columnindex) boolean getboolean(string columnname) 24 25

33 Tupel ausgeben: Schnittstelle ResultSet Operationen, um Daten zu aktualisieren (für jeden Datentyp): void updateboolean(int columnindex, boolean x) void insertrow() void updaterow() void deleterow() Tupel ausgeben: String befehl = SELECT * FROM Vorlesung ; ResultSet ergebnis = abfrage.executequery(befehl); while (ergebnis.next()){ System.out.println(ergebnis.getString( Name )); //oder Operationen zum Erzeugen von Objekten Zusammenfassung des Codes: Class.forName( org.apache.derby.jdbc.embeddeddriver ); Zusammenfassung des Codes: Programmabbruch bei Fehler Klasse nicht vorhanden Class.forName( org.apache.derby.jdbc.embeddeddriver ); Connection c = DriverManager.getConnection( jdbc:derby:derbydb;create=true,, ); Statement abfrage = c.createstatement(); Connection c = DriverManager.getConnection( jdbc:derby:derbydb;create=true,, ); Statement abfrage = c.createstatement(); Kein Treiberzugriff String befehl = SELECT * FROM Vorlesung ; ResultSet ergebnis = abfrage.executequery(befehl); while (ergebnis.next()){ //Operationen zum Erzeugen von Objekten String befehl = SELECT * FROM Vorlesung ; ResultSet ergebnis = abfrage.executequery(befehl); while (ergebnis.next()){ Kein Datenbankzugriff //Operationen zum Erzeugen von Objekten 28 29

34 Zusammenfassung des Codes: Fehler abfangen Einfügen in Datenhaltungsschicht: Klassendiagramm try{ Class.forName( org.apache.derby.jdbc.embeddeddriver ); <Container> -daten<container> Connection c = DriverManager.getConnection( jdbc:derby:derbydb;create=true,, ); Statement abfrage = c.createstatement(); String befehl = SELECT * FROM Vorlesung ; ResultSet ergebnis = abfrage.executequery(befehl); while (ergebnis.next()){ //Operationen zum Erzeugen von Objekten catch(exception e){<code für Fehlerbehandlung> <Container> -root DatenContainer -root -daten<container> -store <<interface>> Datenhaltung Datei Einfügen in Datenhaltungsschicht: Klassendiagramm <<interface>> Datenhaltung + load + save + add + delete + modify Laden und Speichern aller Objekte Speichern, Löschen und Modifizieren einzelner Objekte Einfügen in Datenhaltungsschicht (eine Alternative): Klassendiagramm Datei - DriverClassName :String = - databaseurl :String = con :Connection user :String password :String + Datei() + load(out con :DatenContainer) + save(in con :DatenContainer) + add(in o :Object) + delete(in o :Object) + modify(in o :Object) 32 33

35 Einfügen in Datenhaltungsschicht (eine Alternative): Implementierung in Java public Datei() { try{ Class.forName(driverClassName); con = DriverManager.getConnection (databaseurl,user,password); catch(exception e){ <Code für Fehlerbehandlung> Einfügen in Datenhaltungsschicht (eine Alternative): Implementierung in Java public void load(datencontainer con){ try{ Statement abfrage = con.createstatement(); String befehl = <Select-Ausdruck passend zu Klasse>; ResultSet ergebnis = abfrage.executequery(befehl); while (ergebnis.next()){ <Objekte erzeugen in Containern über datacon> catch(exception e){ <Code für Fehlerbehandlung> [Bei mehreren Klassen: viele select-anweisungen nacheinander] Daten aus Datenbank laden AnwendungsGUI starten In AnwendungsGUI DatenContainer initialisieren In DatenContainer Objekt-Container initialisieren In DatenContainer Datei-Objekt store initialisieren und store.load(this) aufrufen Einfügen in Datenhaltungsschicht (eine Alternative): Implementierung in Java public void add(oblect o){ try{ Statement abfrage = con.createstatement(); String befehl = <insert-ausdruck passend zu o>; abfrage.executeupdate(befehl); catch(exception e){ <Code für Fehlerbehandlung> [Bei mehreren Klassen: Viele alternative insert-anweisungen] 36 37

36 Neues Objekt in Datenbank speichern Speichern -Button klicken In actionperformed(): Objekt erzeugen und in Objekt- Container einfügen Im Container: Aufruf von root.getstore().add(o) Verwaltung der Werte der (zusätzlichen) ID-Spalten? Zusätzliche ID-Attribute in den Fachkonzeptklassen (Vor-/Nachteile?) Übernehmen der Werte beim Laden/Abspeichern Wie stellt man die Eindeutigkeit der ID-Werte sicher? ID-Attribut in der Fachkonzeptschicht verwenden? Identifizieren von Tupeln in Tabellen über die ID Verwaltung der Werte der (zusätzlichen) ID-Spalten? Keine solchen zusätzlichen Attribute (Vor-/Nachteile?) Erzeugung der Werte beim Abspeichern (Datenhaltung) Ignorieren der ID-Werte beim Laden Wie identifiziert man Tupel in Tabellen? Wie stellt man die Eindeutigkeit der ID-Werte sicher? Vorlesung Informatik II Universität Augsburg Sommersemester 2011 Prof. Dr. Robert Lorenz Lehrprofessur für Informatik 11. UML: Sequenzdiagramm 40 1

37 Motivation Sequenzdiagramme Es gibt verschiedene UML-Diagramme, um (noch programmiersprachenunabhängig) die Implementierung von Operationen zu modellieren Sequenzdiagramme: Berücksichtigen Nebenläufigkeit (kausale Unabhängigkeit) von Anweisungen Zustandsautomaten Sequenzdiagramme veranschaulichen den Ablauf eines Teils der Anweisungen bei Abarbeitung einer Operation Einfachster Fall: Nur ein alternativer Ablauf ohne Verzweigungen und Wiederholungen wird modelliert Verallgemeinerungen: Mehrere alternative Abläufe zusammenfassen (mittels Verzweigungen und Wiederholungen) Aktivitätsdiagramme 2 3 Sequenzdiagramme Sequenzdiagramme Sequenzdiagramme zeigen grafisch die Interaktion zwischen mehreren Kommunikationspartnern Kommunikationspartner: Objekte, Klassen, Benutzer Interaktionen: Operationsaufrufe und Signale (Botschaften) Synchrone Botschaften: Sender wartet mit der eigenen Verarbeitung auf Beendigung der aufgerufenen Operation Asynchrone Botschaften: Sender wartet nicht mit der eigenen Verarbeitung auf Beendigung der aufgerufenen Operation Parallele Verarbeitung Komponenten eines Sequenzdiagramms: Kommunikationspartner Aufrufer (Sender) und Ausführer (Empfänger) von Operationen Angegeben durch ihren Namen in einer rechteckigen Box Klassen: benutze Klassennamen Objekte: benutze Objektnamen oder :<Klassenname> (anonymes Objekt) Benutzer hat den Namen Benutzer (User) Nach unten verlaufenden Lebenslinien ausgehend von jedem Kommunikationspartner Stellt Existenzzeit eines Kommunikationspartners dar Angegeben durch gestrichelte Linien 4 5

38 Sequenzdiagramme Sequenzdiagramme Komponenten eines Sequenzdiagramms: Botschaften Angegeben durch durchgezogenen Pfeil von Lebenslinie des Senders zur Lebenslinie des Empfänger Annotiert mit dem Namen (Operation: Benutze Prototyp) Werden von oben nach unten an die Lebenslinien notiert Interpretation: Obere Botschaft kausal vor unterer Botschaft Komponenten eines Sequenzdiagramms: Synchrone Botschaft Durchgezogener Pfeil mit geschlossener Pfeilspitze Rückantwort erforderlich Botschaft kausal vor (oberhalb von) Rückantwort Rückantwort Gestrichelter Pfeil mit geschlossener Pfeilspitze Operationen: annotiert mit Rückgabeobjekt Asynchrone Botschaft: Durchgezogener Pfeil mit offener Pfeilspitze 6 7 Sequenzdiagramme Sequenzdiagramme Komponenten eines Sequenzdiagramms: Operationsabarbeitungsdauer Angegeben durch rechteckige Box, über die Lebenslinie gelegt Erlaubt Darstellung, dass bei der Abarbeitung einer Operation andere Operation aufgerufen werden Später: Kontrollstrukturen (Verzweigung, Wiederholung) Komponenten eines Sequenzdiagramms: Anweisungen, die keiner Botschaft entsprechen, können nicht modelliert werden, z.b. Deklarationen Wertzuweisungen an Variablen primitiven Typs 8 9

39 Sequenzdiagramme Sequenzdiagramme Botschaften: Beispiele Synchrone Botschaften: Verwaltungsoperationen Ausnahmebehandlung (später) Asynchrone Botschaften: Konstruktoren Benutzeraktionen (Ereignisse) Aufrufe von Prozessen (später) Operationsaufrufe und Kommunikationspartner Empfänger ist dasjenige Objekt/diejenige Klasse, für das/die die Operationen aufgerufen wird Die Operation gehört zum Verhalten des Objekts/der Klasse Empfänger von Klassenoperationen sind Klassen Empfänger sonstiger Operationen sind Objekte Sender ist dasjenige Objekt/diejenige Klasse, bei dem eine Operationsabarbeitung den Operationsaufruf verursacht Sender ist eine Klasse bei Abarbeitung einer Klassenoperation Sender ist ein Objekt bei Abarbeitung sonstiger Operationen Sequenzdiagramme Sequenzdiagramme Allgemeine grafische Veranschaulichung Lebenslinie <Partner> <Partner> <Partner> <synchron> <synchron> <Rückgabeobjek> Aufruf bei Abarbeitung <asynchron> Botschaft an sich selbst <synchron> Beispiel: ActionListener registrieren (Teil der Implementierung des Konstruktors des Fensters) User new MeinFenster() :MeinFenster close:button new Button() add(close) <asynchron> <asynchron> <synchron> Operationsabarbeitungsdauer addactionlistener(this) 12 13

40 Sequenzdiagramme Sequenzdiagramme Beispiel: Auf ActionEvent reagieren (zeigt eine alternative Ausführung) User :Button :MeinFenster System onclick new ActionEvent() e:actionevent actionperformed(e) getactioncommand() s dispose() exit(0) Beispiel: Daten von der GUI in die Fachkonzeptklasse übertragen (Ausschnitt) User speichern:button :MeinFenster onclick new ActionEvent() actionperformed(e) getactioncommand() s e:actionevent new Student() subject:student save() name:textfield gettext() s setname(s) Sequenzdiagramme Sequenzdiagramme Kausalität in Sequenzdiagrammen: Senden vor Empfangen von Nachrichten Operationsbeginn vor Operationsende Obere vor untere Aktion Abstraktion in Sequenzdiagrammen: Modellierung in mehreren Phasen: Operationen werden Top-Down verfeinert / implementiert Nicht kausal geordnete Aktionen sind kausal unabhängig Solche Aktionen heißen nebenläufig 16 17

41 Sequenzdiagramme Sequenzdiagramme Darstellung verschachtelter Operationsaufrufe der Form <methodeaussen>(<methodeinnen>())(übergabe von Parametern durch Operationsaufruf) Alternative 1: Verzichte auf Darstellung von <methodeinnen>() Darstellung verschachtelter Operationsaufrufe der Form <methodeaussen>(<methodeinnen>())(übergabe von Parametern durch Operationsaufruf) Alternative 2: Zerlege Anweisung in zwei Botschaften <Partner> <Partner> <Partner> <Partner> <Partner> <methodeaussen>(<methodeinnen>()) <methodeinnen>() o <methodeaussen>(o) Sequenzdiagramme Sequenzdiagramme Konsistenz mit Klassendiagramm beachten: Alle Klassen von Kommunikationspartnern müssen im Klassendiagramm vorkommen Alle Operationen müssen in der richtigen Klasse im Klassendiagramm vorkommen Operationen dürfen nur konsistent zu den Navigierbarkeiten der Assoziationen im Klassendiagramm aufgerufen werde(wer eine Operation eines Objekts aufruft, muss dieses Objekt kennen!) Es gibt etliche Operatoren zur Kombination von Sequenzdiagrammen: Alternativen Wiederholungen u.v.m. Oft muss das Klassendiagramm nochmal angepasst werden 20 21

42 Sequenzdiagramme Sequenzdiagramme Alternative: alt-umgebung zur Unterscheidung mehrerer alternativer Ausführungen in Abhängigkeit von Bedingungen Alternative: opt-umgebung zur optionalen Ausführung in Abhängigkeit von einer Bedingung alt <Partner> <Partner> <Partner> <botschaft> <Partner> <Partner> <Partner> <botschaft> <botschaft> <botschaft> [Bedingung1] <botschaft> opt <botschaft> <botschaft> <botschaft> [Bedingung2] [Bedingung] Sequenzdiagramme Sequenzdiagramme Beispiel: Auf ActionEvent reagieren User :Button :MeinFenster System onclick new ActionEvent() e:actionevent actionperformed(e) Wiederholung: loop-umgebung für n-fache Wiederholung <Partner> <Partner> <Partner> <botschaft> getactioncommand() s loop(n) <botschaft> <botschaft> opt [s.equals( close )] dipose() <botschaft> exit(0) 24 25

43 Sequenzdiagramme Sequenzdiagramme Wiederholung: loop-umgebung für Wiederholung in Abhängigkeit von einer Bedingung <Partner> <Partner> <Partner> <botschaft> Beispiel: Akualisierung eines Containers und der GUI nach Datenspeicherung :MeinFenster professoren:professorencontainer addprofessor(subject) loop <botschaft> <botschaft> <botschaft> update() professorenliste:list removeall() [Bedingung] getprofessor(k++) p tostring() s add(s) p:professor loop [0<=k<anzahlProfessoren] GUI-Schicht Vorlesung Informatik II Universität Augsburg Sommersemester 2011 Prof. Dr. Robert Lorenz Lehrprofessur für Informatik Sichtbarmachen von fachlichen Daten an der Oberfläche Polling: Regelmäßiges Abfragen von Änderungen der fachlichen Daten durch die GUI-Schicht Beobachtermuster: Signalisieren von Änderungen der fachlichen Daten durch die Fachkonzeptschicht 12. UML GUI-Schicht 1 2

44 GUI-Schicht Sichtbarmachen von fachlichen Daten an der Oberfläche Bisher: Anzeige von Daten nur durch ein Fenster möglich, das sich selbst aktualisiert GUI-Schicht Beobachtermuster: Klassendiagramm (grün: API) Sorgt dafür, dass bei Änderung eines Objekts alle davon abhängigen Objekte benachrichtigt und automatisch aktualisiert werden Jetzt: Anzeige von Daten simultan in mehreren Fenstern möglich. Aktualisierung aller Fenster durch Implementierung des Beobachtermusters (Polling später) 3 4 GUI-Schicht Beobachtermuster: Klassendiagramm (grün: API) GUI-Schicht Beobachtermuster: Schnittstelle Oberserver <<interface>> Observer update(o :Observable, arg :Object) 0..* 1..* observers Observable notifyobservers() setchanged() addobserver() deleteobserver() GUI-Klasse implementiert Observer-Schnittstelle update(o:observable,arg:object): aktualisiert angezeigte Daten von o GUIKlasse update(o :Observable, arg :Object) 0..* subject 1..1 DatenKlasse 5 6

45 GUI-Schicht Beobachtermuster: Klasse Observable Daten-Klasse erbt von Observable-Klasse und kann dann folgende Operationen benutzen: notifyobservers() Startet Aktualisierung aller Observer-Objekte deleteobserver() Löscht Verbindung zu Observer-Objekt addobserver() Baut Verbindung zu Observer-Objekt auf setchanged() Teilt mit, dass eine Veränderung des Observable-Objekts stattgefunden hat GUI-Schicht Beobachtermuster: Sequenzdiagramm User new GUIKlasse() changedaten() subject:datenklasse setchanged() notifyobservers() update(subject,null) addobserver(this) [g in observers] g:guiklasse loop 7 8 Dialogstruktur Bisher: Ein Fenster zum Erfassen, Ändern und Anzeigen von Daten Jetzt: Ein Fenster für das Anzeigen von Daten Ein anderes Fenster für das Erfassen und Ändern von Daten Vorschlag für eine Systematisierung der gegenseitigen Aufrufe von Fenstern (Dialogstruktur) Dialogstruktur Erfassungsfenster Erstelle für jede Klasse des Fachkonzepts ein Erfassungsfenster zum Erfassung und Ändern von Objekten (Attribute und Beziehungen) Grafisches Interaktionselement für jedes Atribut und jede Beziehung Schaltflächen oder pop-up-menü-einträge für Operationen 9 10