35 Szenarienanalyse mit Anwendungsfalldiagrammen (Querschneidende dyn. Modellierung)

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1 35 Szenarienanalyse mit Anwendungsfalldiagrammen (Querschneidende dyn. Modellierung) 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 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 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. Uwe Aßmann, Softwaretechnologie 3

4 35.1 Anwendungsfalldiagramme Softwaretechnologie, Prof. Uwe Aßmann 4

5 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 5

6 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 6

7 Anwendungsfälle Ein Akteur beschreibt eine Rolle, die ein Benutzer (oder ein anderes System) spielt, wenn er/es mit dem System interagiert. Eine Interaktion ist der Austausch von Nachrichten unter Objekten zur Erreichung eines bestimmten Ziels. 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) 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. Prof. Uwe Aßmann, Softwaretechnologie 7

8 UML-Use-Case-Diagramm Terminverwaltung Teambesprechung organisieren Organisator Raumverwalter Teambesprechung verschieben Persönlichen Termin einplanen Ungenutzte Raumkapazität ermitteln Teammitglied Prof. Uwe Aßmann, Softwaretechnologie 8

9 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 9

10 35.2 Szenarienanalyse - Ableitung von Kollaborationen aus Anwendungsfällen Anwendungsfallrealisierung, use case realization Softwaretechnologie, Prof. Uwe Aßmann 10

11 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 11

12 Wege der Szenarienanalyse (use case realization 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 Prof. Uwe Aßmann, Softwaretechnologie 12

13 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 <<includes>> 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). Prof. Uwe Aßmann, Softwaretechnologie 13

14 Szenarienanalyse mit Interaktionsdiagrammen Softwaretechnologie, Prof. Uwe Aßmann 14

15 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 15

16 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) 16

17 Kapseln eines Szenarios in einer Kollaboration Eine Kollaboration kann mit einem Sequenzdiagramm als Verhalten unterlegt werden Person Teilnehmer Person Organisator Teambesprechung organisieren Teilnehmer Person Organisator erzeugen tb1:teambesprechung m3:teil nehmer m5:teil nehmer bestätigt terminbestätigen() OK terminbestätigen OK Prof. Uwe Aßmann, Softwaretechnologie 17

18 Einordnung in Kontextmodell und Top- Level-Architektur Nach der Szenarienanalyse muss unterschieden werden, welche Klassen zum Kontextmodell und welche zur Top-Level-Architektur gehören Hier: noch alles im Kontextmodell Organisator erzeugen m5:teammitglied tb1:teambesprechung m3:teammitglied bestätigt terminbestätigen() OK terminbestätigen OK... Prof. Uwe Aßmann, Softwaretechnologie 18

19 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 19

20 Szenarienanalyse mit Sequenzdiagrammen Ausgangspunkt: Anwendungsfall Maintenance [Pfleeger] Garage Customer Maintenance Manager <<extends>> <<includes>> Oil Exchange Checks Preventive Maintenance Prof. Uwe Aßmann, Softwaretechnologie 20

21 Prof. Uwe Aßmann, Softwaretechnologie Szenarienanalyse Sequenzdiagram Service-Station Sequenzdiagramme werden benutzt zur Analyse von Szenarien mit wenigen Objekten, die viel kommunizieren :Manager :Technician :Car :Accounting System :Customer instruct() checks() diagnosis() therapy() notify() recordeffort() notify()

22 Beziehung zum Kontextmodell und Top-Level-Architektur Jetzt: Verfeinerung in TLA hinein :Manager :Technician :Car :Accounting System :Customer instruct() checks() diagnosis() therapy() notify() recordeffort() notify() Kontextmodell Top-Level-Architektur Prof. Uwe Aßmann, Softwaretechnologie 22 Kontextmodell

23 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 23

24 Ableitung von Kollaborationen aus der Szenarienanalyse Kollaborationen können Sequenzdiagramme zugeordnet werden Im Klassendiagramm des Analysemodells bildet die Kollaboration die technische Repräsentation des Anwendungsfalles Car material Checks Checks :Manager as orderer :Technician as executor checks() instruct() :Car as material Technician executor ordering notify() diagnosis() Manager therapy() notify() recordeffort() Prof. Uwe Aßmann, Softwaretechnologie 24

25 Umwandlung Anwendungsfalldiagramm 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 Maintenance Maintenance collaborations Maintenance Manager Checks <<includes>> Manager Checks Diagnosis Technician Diagnosis Technician Accounting Services Therapy Recording Efforts Customer Accounting Services Therapy Recording Efforts Customer Prof. Uwe Aßmann, Softwaretechnologie 25

26 Umwandlung Anwendungsfalldiagramm in Kollaborationen 3) Anhängen des Interaktionsdiagramms (hier Sequenzdiagramm) Maintenance collaborations Maintenance Checks Maintenance Manager :Manager :Technician :Car :Accounting System instruct() checks() :Customer Technician Diagnosis diagnosis() Accounting Services Therapy Recording Efforts Customer notify() notify() therapy() recordeffort() Kontextmodell Top-Level-Architektur 26 Kontextmodell Prof. Uwe Aßmann, Softwaretechnologie 26

27 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 :Customer 1:parking() 3:parkingAt() 2:nextAvailable() :Parking Space 4:newPurchase() :Purchase 5:newParking() :Parking :Service Station Prof. Uwe Aßmann, Softwaretechnologie 27 27

28 Szenarienanalyse mit Aktionsdiagrammen Aktionsdiagramme: Aktivitätendiagramme, Statecharts Softwaretechnologie, Prof. Uwe Aßmann 28

29 Querscheidende dynamische Modellierung mit Szenarienanalyse 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 Prof. Uwe Aßmann, Softwaretechnologie 29

30 Szenarienanalyse: Bearbeiten einer telefonischen Bestellung 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 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 30

31 Szenarienanalyse mit Statecharts funktioniert ähnlich; es entstehen Netze von kommunizierende Verhaltensmaschinen Prof. Uwe Aßmann, Softwaretechnologie 31

32 Was haben wir gelernt? 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. Uwe Aßmann, Softwaretechnologie 32

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