Formale Modellierung Vorlesung vom : Beyond JML
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- Kajetan Mann
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1 Rev [12] Formale Modellierung Vorlesung vom : Beyond JML Till Mossakowski & Christoph Lüth Universität Bremen Sommersemester 2012
2 2 [12] Heute im Programm Grenzen der JML Nach JML: UML (und darüber hinaus) Zwei Fallbeispiele
3 3 [12] Fallbeispiel 1: Bankautomat Informelle Spezifikation Nach dem Einlegen der Karte (cashcard o.ä.) kann der Benutzer auswählen zwischen dem Abheben von Bargeld, und der Anzeige des Kontostands. In beiden Fällen liest der Automat von der Karte die Kontonummer des Benutzers. Beim Abheben gibt der Benutzer zuerst die gewünschte Summe und danach zur Authentifzierung sein PIN ein. Der Automat liest von der Karte die verschlüsselte PIN, und prüft ob die eingegebene mit der verschlüsselten übereinstimmt. Ist dieser der Fall, und ist das Konto gedeckt, wird das Bargeld zum Abheben bereitgestellt; danach wird die Karte zurückgegeben. Ist das nicht der Fall, wird eine entsprechende Fehlermeldung ausgegeben, und die Karte zurückgegeben. In beiden Fällen geht der Automat danach wieder in den Anfangszustand.
4 4 [12] Kritik JML Implementationsnah Struktur der Spezifikation = Struktur der Implementierung Hier: Events = Klassen? Mangelnde Abstraktion Nächster Schritt: UML
5 Klassendiagramm Statische Systemstruktur
6 Klassendiagramm Statische Systemstruktur Ja Paketdiagramm Pakete, Namensräume
7 Klassendiagramm Statische Systemstruktur Ja Paketdiagramm Pakete, Namensräume Nein Objektdiagramm Zustand von Objekten
8 Klassendiagramm Statische Systemstruktur Ja Paketdiagramm Pakete, Namensräume Nein Objektdiagramm Zustand von Objekten (Ja) Kompositionsstrukturdiagramm Kollaborationen
9 Klassendiagramm Statische Systemstruktur Ja Paketdiagramm Pakete, Namensräume Nein Objektdiagramm Zustand von Objekten (Ja) Kompositionsstrukturdiagramm Kollaborationen Nein Komponentendiagramm Dynamische Systemstruktur
10 Klassendiagramm Statische Systemstruktur Ja Paketdiagramm Pakete, Namensräume Nein Objektdiagramm Zustand von Objekten (Ja) Kompositionsstrukturdiagramm Kollaborationen Nein Komponentendiagramm Dynamische Systemstruktur (Nein) Verteilungsdiagramm Implementierungsaspekte
11 Klassendiagramm Statische Systemstruktur Ja Paketdiagramm Pakete, Namensräume Nein Objektdiagramm Zustand von Objekten (Ja) Kompositionsstrukturdiagramm Kollaborationen Nein Komponentendiagramm Dynamische Systemstruktur (Nein) Verteilungsdiagramm Implementierungsaspekte Nein Use-Case-Diagramm Ablauf en gros
12 Klassendiagramm Statische Systemstruktur Ja Paketdiagramm Pakete, Namensräume Nein Objektdiagramm Zustand von Objekten (Ja) Kompositionsstrukturdiagramm Kollaborationen Nein Komponentendiagramm Dynamische Systemstruktur (Nein) Verteilungsdiagramm Implementierungsaspekte Nein Use-Case-Diagramm Ablauf en gros Nein Aktivitätsdiagramm Ablauf en detail
13 Klassendiagramm Statische Systemstruktur Ja Paketdiagramm Pakete, Namensräume Nein Objektdiagramm Zustand von Objekten (Ja) Kompositionsstrukturdiagramm Kollaborationen Nein Komponentendiagramm Dynamische Systemstruktur (Nein) Verteilungsdiagramm Implementierungsaspekte Nein Use-Case-Diagramm Ablauf en gros Nein Aktivitätsdiagramm Ablauf en detail Nein Zustandsdiagramm Zustandsübergänge
14 Klassendiagramm Statische Systemstruktur Ja Paketdiagramm Pakete, Namensräume Nein Objektdiagramm Zustand von Objekten (Ja) Kompositionsstrukturdiagramm Kollaborationen Nein Komponentendiagramm Dynamische Systemstruktur (Nein) Verteilungsdiagramm Implementierungsaspekte Nein Use-Case-Diagramm Ablauf en gros Nein Aktivitätsdiagramm Ablauf en detail Nein Zustandsdiagramm Zustandsübergänge Ja Sequenzdiagramm Kommunikation
15 Klassendiagramm Statische Systemstruktur Ja Paketdiagramm Pakete, Namensräume Nein Objektdiagramm Zustand von Objekten (Ja) Kompositionsstrukturdiagramm Kollaborationen Nein Komponentendiagramm Dynamische Systemstruktur (Nein) Verteilungsdiagramm Implementierungsaspekte Nein Use-Case-Diagramm Ablauf en gros Nein Aktivitätsdiagramm Ablauf en detail Nein Zustandsdiagramm Zustandsübergänge Ja Sequenzdiagramm Kommunikation Ja Kommunikationsdiagramm Struktur der Kommunikation
16 Klassendiagramm Statische Systemstruktur Ja Paketdiagramm Pakete, Namensräume Nein Objektdiagramm Zustand von Objekten (Ja) Kompositionsstrukturdiagramm Kollaborationen Nein Komponentendiagramm Dynamische Systemstruktur (Nein) Verteilungsdiagramm Implementierungsaspekte Nein Use-Case-Diagramm Ablauf en gros Nein Aktivitätsdiagramm Ablauf en detail Nein Zustandsdiagramm Zustandsübergänge Ja Sequenzdiagramm Kommunikation Ja Kommunikationsdiagramm Struktur der Kommunikation (Ja) Zeitverlaufsdiagramm Echtzeitaspekte
17 Klassendiagramm Statische Systemstruktur Ja Paketdiagramm Pakete, Namensräume Nein Objektdiagramm Zustand von Objekten (Ja) Kompositionsstrukturdiagramm Kollaborationen Nein Komponentendiagramm Dynamische Systemstruktur (Nein) Verteilungsdiagramm Implementierungsaspekte Nein Use-Case-Diagramm Ablauf en gros Nein Aktivitätsdiagramm Ablauf en detail Nein Zustandsdiagramm Zustandsübergänge Ja Sequenzdiagramm Kommunikation Ja Kommunikationsdiagramm Struktur der Kommunikation (Ja) Zeitverlaufsdiagramm Echtzeitaspekte (Ja)
18 6 [12] Diagramme in UML 2.3 Quelle: Wikipedia
19 Semantik der UML: Metamodellierung Quelle: Wikipedia 7 [12]
20 8 [12] Kritik UML OO built-in Adäquat für eingebettete Systeme, CPS,...?
21 Fallbeispiel 2: omnirobot Informelle Spezifikation Ein omnidirektionaler, autonomer Roboter soll gegen Kollisionen mit statischen Hindernissen gesichert werden. Dazu wird zu jedem Zeitpunkt die mit der momentanen Geschwindigkeit w beim Bremsen bis zum Stillstand überstrichene Fläche A berechnet, die dann mit einer berührungslos wirkenden Schutzeinrichtung überwacht wird. Quelle: Kuka AG 9 [12]
22 10 [12] Modellierung Roboter als konvexes Polygon K = K 1,..., K n, momentane Pos. P Momentane Geschwindigkeit: Vektor v = (v, φ) Bremsweg S 1, Anhalteweg S, als Vektor: w = (S, φ) Zu berechnen: Anhaltefläche A Q 5 Q 4 Q 3 Q 2 P 4 P 3 Q 6 w Q 1 P 5 P 2 P 6 P 1
23 11 [12] Fazit Fallbeispiel 2 Semantische Modellierung der realen Welt Nicht inhärent objektorientiert Modellierung in UML möglich Natürlicher: direkte Modellierung Fokus: Beweise, Manipulation von Formeln
24 12 [12] Zusammenfassung JML sehr nahe an der Implementation UML abstrahiert von Implementation, aber nur bedingt von Anwendungsdomäne Nächste VL (Montag): Fallbeispiel 2 in UML und Z
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