Objektorientierte Analyse

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1 Objektorientierte Analyse OOA.3.1 Funktionsanalyse mit Anwendungsfalldiagrammen (Szenarienanalyse) Prof. Dr. rer. nat. habil. Uwe Aßmann Institut für Software- und Multimediatechnik Lehrstuhl Softwaretechnologie Fakultät für Informatik TU Dresden Version , Dec 18, 2007 Softwaretechnologie, Prof. Uwe Aßmann 1

2 Obligatorische Literatur Zuser, Kap. 7-9, insbes Störrle Kap 9, Kap 12 Prof. Uwe Aßmann, Softwaretechnologie 2

3 Überblick Objektorientierte Analyse 1. Überblick Objektorientierte Analyse 1. (schon gehabt: Strukturelle Modellierung mit CRC-Karten) 2. Strukturelle datengetriebene Modellierung mit UML für das Domänenmodell 1. Modellierung von Hierarchien 3. Analyse von funktionalen Anforderungen 1. Szenarioanalyse mit Anwendungsfällen 2. Szenarioanalyse mit Zustandsautomaten und dynamische Modellierung 4. Strukturelle datengetriebene Modellierung für das Kontextmodell und Top-Level-Architektur 5. Beispiel Fallstudie EU-Rent Prof. Uwe Aßmann, Softwaretechnologie 3

4 Nutzeranalyse (Stakeholder Analysis) Nutzer (Stakeholder): Nutznießer des Systems Akteur, Aktor (Benutzer des Systems oder Interakteur) 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 Prof. Uwe Aßmann, Softwaretechnologie 4

5 Anwendungsfälle Funktionale Anforderungen an ein System können durch Anwendungsfälle beschrieben werden Anwendungsfälle sind Funktionen des Systems im Kontext von Anwendern (Aktoren) Aus den Anwendungsfällen setzt man mittels Szenarienanalyse dann zusammen: das Kontextmodell mit. alle Klassen an der Schnittstelle des Systems, also die sichtbaren Funktionen des Systems. ihre Attribute, Methoden, Ströme, Ereignisse. Relationen der Klassen 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. Uwe Aßmann, Softwaretechnologie 5

6 Anwendungsfälle Definition Ein Akteur ist die Beschreibung einer Rolle, die ein Benutzer (oder ein anderes System) spielt, wenn er/es mit dem System interagiert. Definition Eine Interaktion ist der Austausch von Nachrichten unter Objekten zur Erreichung eines bestimmten Ziels. Definition Eine Nachricht ist die Beschreibung einer Operation eines Objekts mit den notwendigen Parameterwerten, so daß die Operation durch das Objekt ausführbar ist. Definition Ein Anwendungsfall (synonym Use-Case, engl. use case) ist die Beschreibung einer Klasse von Aktionsfolgen (einschließlich Varianten), die ein System ausführen kann, wenn es mit Akteuren interagiert. op(x, y) Prof. Uwe Aßmann, Softwaretechnologie 6

7 UML-Use-Case-Diagramm Terminverwaltung Teambesprechung organisieren Organisator Raumverwalter Teambesprechung verschieben Persönlichen Termin einplanen Ungenutzte Raumkapazität ermitteln Teammitglied Prof. Uwe Aßmann, Softwaretechnologie 7

8 Verallgemeinerung, Erweiterung und Aufruf von Anwendungsfällen Die Vererbungsrelation beschreibt Generalisierung bzw. Spezialisierung Hier: Maintenance ist allgemeiner als Preventive Maintenance Die Includes-Relation beschreibt Bestandteile der Aktionen (Aufrufbeziehung zwischen Aktionen) Hier: Maintenance beinhaltet Checks Die Extends-Relation beschreibt optionale Erweiterungen Hier: Oil Exchange kann Teil von Maintenance sein Customer Garage <<extends>> Oil Exchange Parking Refueling Maintenance Preventive Maintenance <<includes>> Checks Manager Prof. Uwe Aßmann, Softwaretechnologie 8

9 Verfeinerung von Anwendungsfällen mit Szenario-Diagrammen Szenarioanalyse, (Anwendungsfallrealisierung, use case realization) Softwaretechnologie, Prof. Uwe Aßmann 9

10 Erinnerung: Schematischer Ablauf der Analyse Stakeholder Analysis (Nutzergruppen) preparatory requirements analysis Domain Analysis (Domain concepts) Domain Model Anforderungen Produktdefinition Function Analysis - Use case analysis Funktionale Anforderungen Use-case Realization Scenario analysis Context Model Context Model Analysis real requirements analysis GUI Analysis GUI Prototyp basic system analysis Pflichtenheft Top-level Architecture Analysis Top-level architecture Vertrag Prof. Uwe Aßmann, Softwaretechnologie 10

11 Wege zur Szenarienanalyse (use case realization analysis) Kontextmodell und Top-Level-Architektur werden aus den Anwendungsfällen durch Verfeinerung der Anwendungsfälle abgeleitet. Dazu kann man die Methode der Anwendungsfallrealisierung (use case realization, Szenarienanalyse, scenario analysis) verwenden mit verschiedenen Szenariodiagrammen: Verfeinere Anwendungsfalldiagramm via Sequenzdiagramm Verfeinere Anwendungsfalldiagramm mit Kommunikationsdiagramm (Communication diagram) Verfeinere Anwendungsfalldiagramm mit Aktivitätsdiagramm Verfeinere Anwendungsfalldiagramm mit Verhaltens-Zustandsmaschine (später) Prof. Uwe Aßmann, Softwaretechnologie 11

12 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') und Ausnahmefälle. 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 <<includes>> ein. ermittle optionale Erweiterungen von Aktionen und binde sie mit <<extends>> ein Wähle als Szenariobeschreibung Szenariodiagramme:. Sequenzdiagramme. Aktivitätsdiagramme. Kommunikationsdiagramme. Prof. Uwe Aßmann, Softwaretechnologie 12

13 Beispiel Szenarienanalyse Beispiel: Eines der Normalfall-Szenarien für 'Teambesprechung organisieren' Terminverwaltung Organisator Organisator erfährt Thema, Termin, TeilnehmerInnen einer neu geplanten Teambesprechung. Zeitpunkt wird mit TeilnehmerInnen abgestimmt. Raum wird reserviert (falls gewünscht). Einladungen werden an die TeilnehmerInnen versandt. Teambesprechung organisieren Teammitglied Prof. Uwe Aßmann, Softwaretechnologie 13

14 Erstellen eines UML- Sequenzdiagramms für Szenario Sequenzdiagramm: Objekt-Lebenszeit-Matrix: Objekte von links nach rechts, Zeit von oben nach unten (Objekt-Lebenslinien) Sequenzen von Nachrichten, geordnet durch die Zeit Organisator erzeugen m5:teammitglied tb1:teambesprechung m3:teammitglied bestätigt terminbestätigen() OK terminbestätigen OK... Senkrechte Linien: 'Leben' einer Objektinstanz Waagrechte Pfeile: (Synchrone) Nachrichten Gestrichelte Pfeile (optional): Antworten (Ergebnisrückgaben) Prof. Uwe Aßmann, Softwaretechnologie Blöcke auf den senkrechten Linien: Steuerfokus (Aktivierung) 14

15 Beziehung zum Kontextmodell und Top-Level-Architektur Nach der Szenarioanalyse muss unterschieden werden, welche Klassen zum Kontextmodell und welche zur Top-Level-Architektur gehören Organisator erzeugen m5:teammitglied tb1:teambesprechung m3:teammitglied bestätigt terminbestätigen() OK terminbestätigen OK... hier: alles im Kontextmodell Prof. Uwe Aßmann, Softwaretechnologie 15

16 Verfeinerung des Anwendungsfalls mit Ergebnissen der Szenarienanalyse Terminverwaltung Organisator <<includes>> Termin abstimmen Raum reservieren Raumverwaltung Teambesprechung organisieren Teammitglied Versenden von Einladungen Prof. Uwe Aßmann, Softwaretechnologie 16

17 Szenarienanalyse mit Sequenzdiagrammen Ausgangspunkt: Anwendungsfall Maintenance Garage Customer Maintenance Manager <<extends>> <<includes>> Oil Exchange Checks Preventive Maintenance Prof. Uwe Aßmann, Softwaretechnologie 17

18 Szenarienanalyse Sequenzdiagram Service-Station Für Szenarien mit wenigen Objekten, die viel kommunizieren :Manager :Technician :Car :Accounting System :Customer instruct() checks() diagnosis() therapy() notify() recordeffort() notify() Prof. Uwe Aßmann, Softwaretechnologie 18

19 Beziehung zum Kontextmodell und Top-Level-Architektur :Manager :Technician :Car :Accounting System :Customer instruct() checks() diagnosis() therapy() notify() recordeffort() notify() Kontextmodell Top-Level-Architektur Prof. Uwe Aßmann, Softwaretechnologie 19 Kontextmodell

20 Verfeinertes Anwendungsfalldiagramm Service-Station Aus dem Sequenzdiagramm kann nun ein verfeinertes Anwendungsfalldiagramm erstellt werden Maintenance Checks <<includes>> Manager Diagnosis Technician Therapy Accounting Services Recording Efforts Customer Prof. Uwe Aßmann, Softwaretechnologie 20

21 Kommunikationsdiagramm (Communication Diagram) Sequenzdiagramme 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 :Customer 1:parking() 3:parkingAt() 2:nextAvailable() :Parking Space 4:newPurchase() :Purchase 5:newParking() :Parking :Service Station Prof. Uwe Aßmann, Softwaretechnologie 21 21

22 Aktivitätsdiagramm (activity diagram) Aktivitäten, verbunden durch Datenfluß (Datenflußdiagramm, data-flow diagram) Parallele Aktivitäten in parallelen Zweigen Bedingungen (guards) bestimmen, ob über eine Kante Daten fliessen (bedingter Datenfluß) Aktivitätsdiagramme können das Verhalten eines Objekts beschreiben, dann werden sie in ein Abteil der Klasse notiert Inventory verifystock verifyfuelstock verifypartsstock [not Ok] [Ok] orderfuel orderparts [Ok] [not Ok] [Pfleeger] Prof. Uwe Aßmann, Softwaretechnologie 22

23 Bearbeiten einer telefonischen Bestellung Aktivitäten können durch Schwimmbahnen (swimlanes) gegliedert werden, die Objekten zugeordnet sind Daraus kann man dann Methoden ableiten Customer Customer Management Stock Order [no valid id] Validating Customer [valid id] Check Availability Emit Bill [not avail] [avail] Memorize Fetch from Stock Ship Prof. Uwe Aßmann, Softwaretechnologie 23

24 The End Einige Folien aus der Vorlesung Softwaretechnologie von Prof. H. Hussmann, used by permission. Prof. Uwe Aßmann, Softwaretechnologie 24