Software Engineering 5. UML. Franz-Josef Elmer, Universität Basel, HS 2012

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1 Software Engineering 5. UML Franz-Josef Elmer, Universität Basel, HS 2012

2 Software Engineering: 5. UML 2 Unified Modeling Language (UML) Standardisierte grafische Notationen um Strukturen und Abläufe eines (objekt-orientierten) Softwaresystems zu beschreiben. Verschiedene Ansichten auf das System. verschiedene Diagrammtypen für die verschiedenen Modellierungsaspekte des Systems. Drei Arten UML zu benutzen: Skizze: Zeigt nicht alle Details. Wichtig als Kommunikationsmittel zwischen Entwicklern oder Kunde und Entwickler. Blaupause: Vollständiger Entwurf. Enthält alle Details um den Code zu schreiben (Forward Engineering) oder den Entwurf von bestehendem Code zu verstehen (Reverse Engineering). Programmiersprache: Aus UML wird direkt ausführbarer Code generiert.

3 Software Engineering: 5. UML 3 UML: Geschichte und Versionen Vor UML: Verschiedene Schulen für OO Design. Jede Schule hatte ihre eigen grafische Notation. 1995: United Method 0.8 von Booch und Rumbaugh (beide von der Firma Rational). 1996: UML 0.9 von Booch, Rumbaugh und Jacobson (die drei Amigos ). 1997: UML 1.1 wird Standard der Object Management Group (OMG). 2000: UML 1.4: Einführung von Profilen 2003: UML 1.5: Einführung der Aktionssematik 2004: UML 2: Einführung neuer Diagrammtypen Änderung des Metamodells Allgemein: UML in Richtung Programmiersprache

4 Software Engineering: 5. UML 4 UML Tools Stift und Papier oder Tafel und Kreide. Allgemeines Programm zum Zeichnen mit geometrischen Formen. UML Tools und Plugins für IDEs (wie z.b. Eclipse): kommerziell oder kostenlos UML 1.x oder UML 2 Alle Diagrammtypen oder nur eine Untermenge Forward/Reverse/Roundtrip Engineering? XMI zum Diagrammaustausch zwischen den Tools Konform der UML Spezifikation? Übersicht der Tools:

5 Software Engineering: 5. UML 5 Diagrammtypen: Strukturdiagramme Diagram m Zweck Seit Klasse Klasse, Merk m al, Relat ionen UML 1 Komponenten Struktur und Verbindungen von UML 1 Kom ponent en Objekt Beispielkonfiguration von Instanzen UML 1 Packet Hierarchische Strukturierung von UML 1 Klassen Einsatz (Deploym ent) Installation der Software auf verteilte UML 1 Hardware Kompositionsstruktur Zerlegung einer Klasse zur Laufzeit UML 2

6 Software Engineering: 5. UML 6 Diagrammtypen: Verhaltensdiagramme Diagram m Zw eck Seit Sequenz Interaktion zwischen Objekten. Hauptaspekt: Abfolge UML 1 Kommunikation Interaktion zwischen Objekten. UML 1 (Kollaboration in Hauptaspekt: Objektbeziehung UML 1) Aktivität Prozedurales und paralleles UML 1 Zustand (State) Verhalten, Workflows Änderungen eines Objekts im Lebenszyklus UML 1 Anwendungsfall (Use Case) Umgang des Benutzers mit dem Syst em UML 1 Interaktionsübersicht Mischung aus Sequenz- und UML 2 Zeit Aktivitätsdiagramm Interaktion zwischen Objekten. Hauptaspekt: Zeit UML 2

7 Software Engineering: 5. UML 7 Die wichtigsten Diagrammtypen Die häufigsten und wichtigsten Diagrammtypen sind: 1. Klassendiagramm 2. Sequenzdiagramm 3. Aktivitätsdiagramm 4. Zustandsdiagramm

8 Software Engineering: 5. UML 8 Aktivitätsdiagramm Modellierung von Workflows und Aktivitäten UML 1.x: Variante des Zustanddiagramms: Zustand mit Aktivität UML 2: Unabhängig von Zustanddiagramm: Token-Konzept von Petri Netzen Ersetzt Flussdiagramm i = 0 i++ i = 0 i < a.length? ja sum += a[i] i++ nein [i < a.length] [else] sum += a[i]

9 Software Engineering: 5. UML 9 Aktivitätsdiagramm: Elemente Symbol Name Semantik Aktivität (UML 1.x: Aktivitätsdiagramm) Prozedurale Logik, Workflow Teilaktivität: Ausgearbeitete nichtatomare Aktion einer anderen Aktivität i = 0 Aktion (UML 1.x: Aktivität) Aufruf einer Aktion beliebiger Dauer Teilaktivität: (UML 1.x) (UML 2) Methodenaufruf: (Klassenname::Methodenname) Fluss oder Kante (eng: flow, edge) (UML 1.x: Übergang) Übergang zwischen zwei Knoten (z.b. Aktionen) UML 2: Fluss eines Token

10 Software Engineering: 5. UML 10 Aktivitätsdiagramm: Elemente Symbol Name Semantik [x<0] [x>0] [x=0] Entscheidung (UML 1.x: Verzweigung) mit Wächterbedingungen (eng.: decision und guard conditions) Abhängig von den Wächterbedingungen wird einer der Zweige gewählt Wächterbedingungen müssen sich gegenseitig ausschliessen Spezielle Wächterbedingung [else] wenn alle anderen nicht erfüllt sind Zusammenführung (eng.: merge) Zusammenführung zweier oder mehrere Flüsse zu einem. [x>0] Entscheidung und Zusammenführung Kurzform von: [x>0] [else] [else]

11 Software Engineering: 5. UML 11 Aktivitätsdiagramm: Elemente Symbol Name Semantik Startknoten (eng.: initial node) Endknoten (eng.: final node) Startpunkt einer Aktivität UML 2 erlaubt mehrere Startknoten. D.h. parallele Abläufe können gestartet werden Aktivitätsende Mehrere Endknoten erlaubt Das Ende eines Ablaufs beendet alle noch nicht beendete Abläufe Aufspaltung (eng.: fork) Aus einem Fluss werden mehrere nebenaneinander laufende Flüsse Synchronisation (eng.: join) Synchronisation paralleler Abläufe Wartet bis alle Flüsse eingetroffen sind

12 Software Engineering: 5. UML 12 Aktivitätsdiagramm: Beispiel [kalt] Mantel anziehen [warm] Schuhe anziehen Haus verlassen

13 Software Engineering: 5. UML 13 Aktivitätsdiagramm: Elemente Symbol Name Semantik Mausklick Signal senden Aktion, die ein Signal sendet Mausevent Signal empfangen Aktion, die auf ein Signal wartet Wenn keine einlaufender Fluss: Kann beliebig oft Signale empfangen jede Minute Zeitsignal empfangen Aktion, die auf einen Zeitpunkt wartet Neue in UML 2

14 Software Engineering: 5. UML 14 Aktivitätsdiagramm: Beispiele für Signale Mausevent Taxi bestellen [Maus über Element] Taxi trifft ein [else] [else] [Tooltip sichtbar] [else] Taxi fährt ab [Tooltip sichtbar] warte 2 sec Tooltip zeigen warte 10 sec Tooltip entfernen

15 Software Engineering: 5. UML 15 Aktivitätsdiagramm: Partitionen Symbol Name Semantik Lager Partitionen (UML 1.x Verantwortungsbereiche bzw. swim lanes) Anordnung der Aktionen in gekennzeichnete Bereiche UML 1.x: Vertikale Streifen UML 2: Auch horizontal oder als Matrix Lager Kundenbetreuung Buchhaltung Auftrag bearbeiten Ware ausliefern Rechnung erstellen

16 Software Engineering: 5. UML 16 Aktivitätsdiagramm: Token Konzept Steuerung die Abläufe in einem Aktivitätsdiagramm Tokens werden erzeugt, wandern und werden konsumiert Erzeugung: Eingangslose Knoten (Startknoten, Signalempfangsknoten): Erzeugen einen Token Aufspaltung/Synchronisation: Einen Token pro ausgehendem Fluss Wanderung: Entlang einer Kante Aktion startet wenn Token eintrifft Token wandert weiter wenn Aktion beendet Entscheidung: Token wählt einen ausgehenden Fluss Konsumation: Aufspaltung/Synchronisation: Alle eingehende Token Endknoten

17 Software Engineering: 5. UML 17 Aktivitätsdiagramm: Token Beispiel 1 Token [kalt] Mantel anziehen [warm] Schuhe anziehen Haus verlassen

18 Software Engineering: 5. UML 18 Aktivitätsdiagramm: Token Beispiel 2 [kalt] Mantel anziehen [warm] Schuhe anziehen Haus verlassen

19 Software Engineering: 5. UML 19 Aktivitätsdiagramm: Token Beispiel 3 [kalt] Mantel anziehen [warm] Schuhe anziehen Haus verlassen

20 Software Engineering: 5. UML 20 Aktivitätsdiagramm: Token Beispiel 4 [kalt] Mantel anziehen [warm] Schuhe anziehen Haus verlassen

21 Software Engineering: 5. UML 21 Aktivitätsdiagramm: Token Beispiel 5 [kalt] Mantel anziehen [warm] Schuhe anziehen Haus verlassen

22 Software Engineering: 5. UML 22 Aktivitätsdiagramm: Token Beispiel 6 [kalt] Mantel anziehen [warm] Schuhe anziehen Haus verlassen

23 Software Engineering: 5. UML 23 Aktivitätsdiagramm: Token Beispiel 7 [kalt] Mantel anziehen [warm] Schuhe anziehen Haus verlassen

24 Software Engineering: 5. UML 24 Aktivitätsdiagramm: Token Beispiel 8 [kalt] Mantel anziehen [warm] Schuhe anziehen Haus verlassen

25 Software Engineering: 5. UML 25 Aktivitätsdiagramm: Token Beispiel 9 [kalt] Mantel anziehen [warm] Schuhe anziehen Haus verlassen

26 Software Engineering: 5. UML 26 Aktivitätsdiagramm: Token Beispiel 10 [kalt] Mantel anziehen [warm] Schuhe anziehen Haus verlassen

27 Software Engineering: 5. UML 27 Aktivitätsdiagramm: UML 2 Elemente Symbol Objekt Name Semantik Objektfluss oder -kante Ein Objekt welches zusammen mit dem Token wandert Objekte werden von Aktionen erzeugt und konsumiert Rechnung erstellen Rechnung Rechnung an den Kunden schicken

28 Software Engineering: 5. UML 28 Aktivitätsdiagramm: UML 2 Elemente Symbol Name Teilaktivität mit Ein- und Ausgabeparameter Semantik Aktion als Teilaktivität Aktionsbezeichnung in einer Ecke innerhalb des Rechtecks Parameter sind Objekte auf dem Rand Schuh Schuh anziehen In den Schuh schlüpfen [hat Schnürsenkel] [else] Schuh binden

29 Software Engineering: 5. UML 29 Aktivitätsdiagramm: UML 2 Elemente Symbol Name Semantik Pin Aus- und Eingabeobjekt für eine Aktion Jedes Quadrat (Pin) ist ein Objekt Bei mehreren Inputpins wird die Aktion erst gestartet wenn alle Objekte eingetroffen sind (implizite Synchronisation) Rechnung erstellen Rechnung Rechnung an den Kunden schicken Rechnung erstellen Rechnung Rechnung Rechnung an den Kunden schicken

30 Software Engineering: 5. UML 30 Aktivitätsdiagramm: UML 2 Elemente Symbol Name Ausdehnungsbereich (eng.: extension region) Ausleihkarte scannen Bücher Semantik Verarbeitung von Collections Innere Teil wird mehrmals durchlaufen (einmal pro Objekt) Art der Verarbeitung wird durch die Schlüsselwörter parallel, stream oder iterative in der oberen linken Ecke bezeichnet «iterative» Buch Rückdeckel aufklappen Buch Buch Barcode scannen Buch Buch Deckel zuklappen Buch Bücher einpacken Bücher

31 Software Engineering: 5. UML 31 Aktivitätsdiagramm: UML 2 Elemente Symbol Name Flussabschluss (eng.: flow final) Semantik Ende eines Flusses (konsumiert Token) Nicht notwendig Ende der Aktivität Im UB Katalog suchen Suchergebnis «iterative» Katalogeintrag Eintrag lesen [else] Katalogeintrag [klingt interessant] Katalogeintrag Signatur Signatur aufschreiben Bücher im Magazin suchen Signaturen

32 Software Engineering: 5. UML 32 Literatur Martin Fowler: UML Distilled, 3 rd edition, Addison-Wesley 2004 Conrad Bock: UML 2 Activity and Action Models (2003) UML Spezifikation:

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