Objektorientierte Analyse und Design mit der Unified Modelling Language (UML) Sandra Meißl

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1 Objektorientierte Analyse und Design mit der Unified Modelling Language (UML) Sandra Meißl

2 Themenübersicht Objektorientierte Software-Entwicklung Objektorientierte Analyse und Design OOA OOD Objektorientierte Modellierung mit UML Geschichte der Unified Modelling Language Überblick Anwendungsfalldiagramme Strukturelle Modellierung mit Klassendiagrammen Darstellung von Klassen und Objekten Beziehungen zwischen Klassen Vererbung Beispiel Zusammenfassung Pakete Dynamische Modellierung Aktivitätsdiagramme Sequenzdiagramme Weitere Diagrammtypen Werkzeuge Literatur

3 Objektorientierte Software- Entwicklung Die Phasen des objektorientierten Software- Entwicklungsprozesses gliedern sich im wesentlichen in: OO- Modellierung OO- Analyse ("Soll- Modell") OO- Design ("Entwurfs- Modell") OO- Implementierung auf der Basis von: OO- Programmiersprachen OO- Datenbanksysteme OO- Testen OO-Wartung

4 Objektorientierte Analyse und Design Entwicklung von objektorientierten Software-Systemen Ist gekennzeichnet durch dieselben Konzepte während ihrer einzelnen Phasen Kein Strukturbruch zwischen den Phasen dieselbe Notation in Analyse und Design Dadurch wird folgendes erreicht Durchgängigkeit Nachvollziehbarkeit Erweiterbarkeit Wiederverwendbarkeit Wünsche des Auftraggebers OOA-Modell OOD-Modell Programme in einer OOP (z.b. Java)

5 Objektorientierte Analyse (OOA) Betrachtet werden Objekte, die sich in der realen Welt befinden Diese werden durch Modellbildung und geeignete Abstraktion in Objekte des Objektorientierten Modells überführt Bestimmen des Umfangs Bestimmen der zentralen Domänenbegriffe Festlegen der Detailanforderungen Untersuchen des Objektverhaltens Ergebnistypen OOA Modell Prototyp der Benutzeroberfläche

6 Objektorientiertes Design (OOD) Realisierung der in der Analyse spezifizierten Anwendung auf einer festgelegten Plattform unter den geforderten technischen Randbedingungen Design der Architektur Design des Systemverhaltens Design der Klassen (Spezifikation aus Sicht der Realisierung) Design der Assoziationen Ergebnistypen OOD Modell

7 Objektorientierte Modellierung mit UML (Unified Modelling Language) UML: konkrete OO-Modellierungssprache für Analyse und Design Sprachfamilie mit mehreren Diagrammtechniken zur Darstellung von Struktur und Dynamik Quasi Standard in der Objektmodellierung grafische Notation

8 Geschichte der UML 1994 Grady Booch und James Rumbaugh bei Rational Software mit dem Ziel einen Industriestandard für die Objektmodellierung zu entwickeln 1995 Unified Method 0.8 als Vorgänger UML 1995 Ivar Jacobson zu Rational Software 1996 UML UML1.1 wird als Standard von der Object Management Group (OMG) verabschiedet

9 Überblick über UML 8 Teilsprachen mit diagrammtechnischen Notationen zur objektorientierten Modellierung Modellierung von strukturellen Aspekten und Dynamik Klassendiagramme Anwendungsfalldiagramme Sequenzdiagramme Kollaborationsdiagramme Zustandsübergangsdiagramme Aktivitätsdiagramme Komponentendiagramme Verteilungsdiagramme

10 Anwendungsfalldiagramme (Use Case Diagrams) Use Cases beschreiben die für Nutzer sichtbare Funktionalität des Gesamtsystems strukturieren das Gesamtverhalten des Systems Anwendungsfalldiagramm Beziehung zwischen Akteuren und Anwendungsfällen

11 Strukturelle Modellierung mit Klassendiagrammen Klassendiagramme Darstellung struktureller Aspekte enthalten Definition der Eigenschaften und des Verhaltens von Klassen Beziehungen zwischen den Klassen Abstraktionskonzepte: Generalisierung, Aggregation,... Erstellung während der Analyse Verfeinerung in der Designphase

12 Darstellung von Klassen und Objekten Kreis radius {radius > 0} mittelpunkt: Point = (10,10) anzeigen() entfernen() setposition(pos: Point) setradius(neuerradius) radius = 25 mittelpunkt = (10,10) EinKreis: Kreis Eine Klasse beschreibt die Struktur und das Verhalten einer Menge gleichartiger Objekte (Oesterreich 1998) Klassenattribute und Klassenoperationen Kunden: set Name Adresse Kunde FindeKunden(Name) KundeHinzufügen() KundeLöschen()

13 Darstellung von Beziehungen zwischen Klassen Assoziation Benutzt-Beziehungen zwischen gleichrangigen Klassen Unternehmen 1 beschäftigt * Mitarbeiter Aggregation Teile/Ganzes-Beziehung Zusammensetzung eines Objekts aus Einzelteilen Unternehmen 1 besteht aus 1..* Abteilung 1 besteht aus 1..* Mitarbetier Komposition Strenge Form der Aggregation Teile vom Ganzen sind existenzabhängig Mitarbeiter 1..* Anschrift

14 Vererbung Kreis radius {radius > 0} GeometrFigur {abstrakt} x: integer y: integer sichtbar: boolean anzeigen() entfernen() setposition(neux,neuy) a{a>0} b{b>0} Rechteck Oberbegriff-Beziehung (Ist-ein- Beziehung) Eine Subklasse kann über die Attribute und Operationen einer Superklasse verfügen Generalisierung - Spezialisierung setradius(neuerradius) seta(neuea) setb(neueb)

15 Beispiel Klassendiagramm

16 Zusammenfassung struktureller Modellierung mit Klassendiagrammen Grafische Repräsentation des strukturellen Modells durch Klassendiagramme Erstellung in folgenden Schritten Objekte und Klassen identifizieren Attribute identifizieren Assoziationen zwischen Klassen identifizieren und spezifizieren (Aggregation etc.) Modell vereinfachen durch Generalisierung / Spezialisierung

17 Pakete Aufteilung großer Modelle in verwaltbare Teile Darstellung des Gesamtbilds mit reduzierten Details direkte Unterstützung von Paketen z.b. in Java Nebenbemerkung: Darstellung elementarer Klassen

18 Dynamische Modellierung Beschreibung von Kontrollfluß, Interaktion und Ablauf von Operationen Schritte zur Konstruktion dynamischer Modelle Use Cases mit Hilfe von Aktivitätsdiagrammen verfeinern Szenarien typischer Interaktionssequenzen durchspielen Ereignisse zwischen Objekten identifizieren und ein Sequenzdiagramm für jedes Szenario entwerfen

19 Aktivitätsdiagramme Modellierung von Workflows (objektorientierte Ablaufpläne, ausschließliche Darstellung von Aktivitäten) Konzepte Aktivitäten Verzweigungen (branches) Synchronisation (fork & join) Partitionierung entlang Verantwortlichkeit (swimlanes) Beispiel: Use Case Auftrag bearbeiten

20 Sequenzdiagramme (Zeitbezogene) Darstellung von beispielhaften Interaktionssequenzen Konzepte Zeitlinie (lifeline) Interaktion: Methodenaufruf / -antwort Beispiel: Auftrag bearbeiten Sz1, alter Kunde bestellt Lagerartikel

21 Weitere Diagrammtypen Kollaborationsdiagramm ähnlich Sequenzdiagramm Zusammenarbeit der Objekte steht im Vordergrund Zustands(übergangs)diagramm Zustände, die ein Objekt einnehmen kann Stimuli für Zustandsänderungen Komponentendiagramm Beziehungen zwischen den Komponenten Schnittstellen der Komponenten Verteilungsdiagramm Darstellungs Komponente Hardware Architektur Verteilung der Softwarekomponenten auf der Hardware Steuerungs Komponente Funktionale Komponente Schnittstelle 1 Schnittstelle 1 Schnittstelle 2 Client PC Applikationsserver Datenbankserver Darstellung 1..* 1 Geschäfts 1..* 1 funktionalität Datenbank Steuerung

22 Werkzeuge Dienen der automatischen Unterstützung von Methoden, Verfahren, Konzepten und Notation Codegenerierung C++ Java... UML Case Tools Rose Visio Together...

23 Literatur 0 Balzert, Heide Objektorientierung in 7 Tagen Vom UML-Modell zur fertigen Webanwendung Heidelberg; Berlin 20 Balzert, Heide Lehrbuch der Objektmodellierung Analyse und Entwurf Heidelberg 1999 Balzert, Helmut Lehrbuch Grundlagen der Informatik Konzepte und Notationen in UML, Heidelberg 1999 Java und C++ Algorithmik und Software-Technik Anwendungen Burkhard, Rainer UML Unified Modelling Language Objektorientierte Modellierung für die Praxis Bonn 1999 Fowler, Martin; UML Konzentriert Die neue Standard- Bonn 1998 Kendall, Scott Objektmodellierungssprache anwenden Oesterreich, Bernd Objektorientierte Softwareentwicklung Analyse und Design mit der München; Wien 1998 Unified Modelling Language

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