UML. Jetzt lerne ich. Der einfache Einstieg in die visuelle Objektmodellierung mit Unified Modeling Language. Markt+Technik Verlag.

Transkript

1 Jetzt lerne ich UML

2

3 Joseph Schmuller Deutsche Übersetzung: Dorothea Reeder Jetzt lerne ich UML Der einfache Einstieg in die visuelle Objektmodellierung mit Unified Modeling Language Markt+Technik Verlag

4 Die Deutsche Bibliothek CIP-Einheitsaufnahme Ein Titelsatz für diese Publikation ist bei der Deutschen Bibliothek erhältlich Die Informationen in diesem Produkt werden ohne Rücksicht auf einen eventuellen Patentschutz veröffentlicht. Warennamen werden ohne Gewährleistung der freien Verwendbarkeit benutzt. Bei der Zusammenstellung von Texten und Abbildungen wurde mit größter Sorgfalt vorgegangen. Trotzdem können Fehler nicht vollständig ausgeschlossen werden. Verlag, Herausgeber und Autoren können für fehlerhafte Angaben und deren Folgen weder eine juristische Verantwortung noch irgendeine Haftung übernehmen. Für Verbesserungsvorschläge und Hinweise auf Fehler sind Verlag und Herausgeber dankbar. Autorisierte Übersetzung der amerikanischen Originalausgabe: Teach Yourself UML in 24 Hours 1999 by SAMS Publishing Alle Rechte vorbehalten, auch die der fotomechanischen Wiedergabe und der Speicherung in elektronischen Medien. Die gewerbliche Nutzung der in diesem Produkt gezeigten Modelle und Arbeiten ist nicht zulässig. Fast alle Hardware- und Softwarebezeichnungen, die in diesem Buch erwähnt werden, sind gleichzeitig auch eingetragene Warenzeichen oder sollten als solche betrachtet werden. Umwelthinweis: Dieses Buch wurde auf chlorfrei gebleichtem Papier gedruckt. Die Einschrumpffolie zum Schutz vor Verschmutzung ist aus umweltverträglichem und recyclingfähigem PE-Material ISBN by Markt+Technik Verlag, ein Imprint der Pearson Education Deutschland GmbH, Martin-Kollar-Straße 10 12, D München/Germany Alle Rechte vorbehalten Einbandgestaltung: NOWAK werbeagentur & medien, Pfaffenhofen Lektorat: Erik Franz, efranz@pearson.de Herstellung: Claudia Bäurle, cbaeurle@pearson.de Satz: text&form, Fürstenfeldbruck Druck und Verarbeitung: Kösel, Kempten Printed in Germany

5 Übersicht 1 Der Autor 19 Einführung 21 Teil I: Erste Schritte 23 1 Einführung in die UML 25 2 Objektorientierung verstehen 41 3 Objektorientiert arbeiten 57 4 Beziehungen spielen lassen 71 5 Aggregationen, Komposita, Schnittstellen und Realisierungen verstehen 85 6 Einführung in Anwendungsfälle 95 7 Mit Anwendungsfalldiagrammen arbeiten Mit Zustandsdiagrammen arbeiten Mit Sequenzdiagrammen arbeiten Mit Kollaborationsdiagrammen arbeiten Mit Aktivitätsdiagrammen arbeiten Mit Komponentendiagrammen arbeiten Mit Einsatzdiagrammen arbeiten Die UML-Grundlagen besser verstehen Die UML im Entwicklungsprozess 227 Teil II: Fallstudie Einführung in die Fallstudie Domänenanalyse durchführen Systemanforderungen sammeln Anwendungsfälle ausbauen 315 TIPP NEUER BEGRIFF 5

6 Übersicht 20 Interaktionen und Zustandsänderungen Look&Feel und Einsatz planen Entwurfsmuster verstehen 367 Teil III: Blick nach vorn Eingebettete Systeme modellieren Die Zukunft der UML gestalten 401 Teil IV: Anhänge 417 Anhang A: Antworten 419 Anhang B: UML-Modellierungstools 433 Anhang C: Zusammenfassung in Bildern 443 Anhang D: Die CD zum Buch 453 Stichwortverzeichnis 455 6

7 2 Inhaltsverzeichnis Der Autor 19 Einführung 21 Teil I: Erste Schritte 23 1 Einführung in die UML Wahnsinn mit Methode Entstehung der UML Komponenten der UML Klassendiagramm Objektdiagramm Anwendungsfalldiagramm Zustandsdiagramm Sequenzdiagramm Aktivitätsdiagramm Kollaborationsdiagramm Komponentendiagramm Einsatzdiagramm Weitere Features Pakete Notizen Stereotypen Wozu die ganzen Diagramme? Zusammenfassung Fragen und Antworten Workshop Fragen Übungen 39 TIPP NEUER BEGRIFF 7

8 2 Objektorientierung verstehen Objekte überall Konzepte Abstraktion Vererbung Polymorphismus Kapselung Nachrichten versenden Assoziationen Aggregation Der Clou Zusammenfassung Fragen und Antworten Workshop Fragen Übungen 55 3 Objektorientiert arbeiten Visualisieren einer Klasse Attribute Operationen Attribute, Operationen und Visualisierung Verantwortlichkeiten und Einschränkungen Beigefügte Notizen Klassen was sie tun und wie man sie findet Zusammenfassung Fragen und Antworten Workshop Fragen Übungen 69 4 Beziehungen spielen lassen Assoziationen Einschränkungen für Assoziationen Assoziationsklassen Verknüpfungen Multiplizität Qualifizierte Assoziationen Reflexive Assoziationen Vererbung und Generalisierung Vererbung entdecken 79 8

9 4.5.2 Abstrakte Klassen Abhängigkeiten Zusammenfassung Fragen und Antworten Workshop Fragen Übungen 83 5 Aggregationen, Komposita, Schnittstellen und Realisierungen verstehen Aggregationen Einschränkungen für Aggregationen Komposita Kontexte Schnittstellen und Realisierungen Sichtbarkeit Gültigkeitsbereich Zusammenfassung Fragen und Antworten Workshop Fragen Übungen 94 6 Einführung in Anwendungsfälle Anwendungsfälle: was sie sind Anwendungsfälle: warum sie wichtig sind Beispiel: Getränkeautomat Der Anwendungsfall»Getränk ziehen« Weitere Anwendungsfälle Enthält-Beziehung des Anwendungsfalls Einen Anwendungsfall erweitern Start einer Anwendungsfallanalyse Zusammenfassung Fragen und Antworten Workshop Fragen Übungen Mit Anwendungsfalldiagrammen arbeiten Darstellung eines Anwendungsfallmodells Zurück zum Getränkeautomaten 106 9

10 7.1.2 Schritte in den Szenarios nachvollziehen Beziehungen zwischen Anwendungsfällen visualisieren Enthalten Erweiterung Generalisierung Gruppierung Anwendungsfalldiagramme im Analyseprozess Anwendungsfallmodelle anwenden: ein Beispiel Die Domäne verstehen Die Anwender verstehen Die Anwendungsfälle verstehen In die Tiefe gehen Bestandsaufnahme Strukturelemente Beziehungen Gruppierung Anmerkung Erweiterung und Sonstiges Das Gesamtbild Zusammenfassung Fragen und Antworten Workshop Fragen Übungen Mit Zustandsdiagrammen arbeiten Was ist ein Zustandsdiagramm? Symbolvorrat Zustandssymbol mit Details Zustandsübergänge mit Details: Ereignisse und Aktionen Zustandsübergänge mit Details: Wächterbedingungen Teilzustände Sequenzielle Teilzustände Nebenläufige Teilzustände Erinnerungszustände Nachrichten und Signale Warum sind Zustandsdiagramme wichtig? Das Gesamtbild aufbauen Zusammenfassung

11 8.8 Fragen und Antworten Workshop Fragen Übungen Mit Sequenzdiagrammen arbeiten Was ist ein Sequenzdiagramm? Objekte Nachrichten Zeit GUI Sequenz Sequenzdiagramm Anwendungsfall Getränkeautomat als Instanz und generisch Instanz-Sequenzdiagramm Generisches Sequenzdiagramm Ein Objekt in der Sequenz erzeugen Rekursion darstellen Das Gesamtbild aufbauen Zusammenfassung Fragen und Antworten Workshop Fragen Übungen Mit Kollaborationsdiagrammen arbeiten Was ist ein Kollaborationsdiagramm? GUI Zustandsänderungen Getränkeautomat Objekt erzeugen Weitere Konzepte Mehrere empfangende Objekte in einer Klasse Rückgabewerte darstellen Aktive Objekte Synchronisierung Das Gesamtbild aufbauen Zusammenfassung Fragen und Antworten Workshop

12 Fragen Übungen Mit Aktivitätsdiagrammen arbeiten Ziele Was ist ein Aktivitätsdiagramm? Entscheidungen, Entscheidungen, Entscheidungen Nebenläufige Pfade Signale Aktivitätsdiagramme einsetzen Operation: Fibonacci-Zahlen Ein Prozess: Erstellen eines Dokuments Schwimmbahnen Hybriddiagramme Das Gesamtbild aufbauen Zusammenfassung Fragen und Antworten Workshop Fragen Übungen Mit Komponentendiagrammen arbeiten Was ist eine Komponente? Komponenten und Schnittstellen Ersetzen und wiederverwenden Komponentenarten Was ist ein Komponentendiagramm? Darstellung einer Komponente Darstellung von Schnittstellen Komponentendiagramme einsetzen Eine Web-Seite mit Java-Applet Eine Web-Seite mit ActiveX-Controls PowerToys Komponentendiagramme im Gesamtbild der UML Zusammenfassung Fragen und Antworten Workshop Fragen Übungen

13 13 Mit Einsatzdiagrammen arbeiten Was ist ein Einsatzdiagramm? Einsatzdiagramme anwenden Homecomputersystem Token-Ring-Netzwerk ARCnet Thin Ethernet Ricochet Wireless Network von Metricom Einsatzdiagramme im Gesamtbild der UML Zusammenfassung Fragen und Antworten Workshop Fragen Übungen Die UML-Grundlagen besser verstehen Die Struktur der UML Metamodell-Ebene: aus der Nähe betrachtet Das Paket Grundlagen Das Paket Verhaltenselemente Modellmanagement Erweiterung der UML Stereotypen Abhängigkeit Klassifizierung Klasse Generalisierung Paket Komponente Einige weitere Stereotypen Grafische Stereotypen Einschränkungen Eigenschaftswerte Zusammenfassung Fragen und Antworten Workshop Fragen Die UML im Entwicklungsprozess Alte und neue Methodik Der alte Weg

14 Ein neuer Weg Was ein Entwicklungsprozess leisten muss GRAPPLE Struktur des GRAPPLE-Prozesses Anforderungen sammeln Analyse Entwurf Entwicklung Einsatz Erfolgreicher Abschluss des GRAPPLE Zusammenfassung Fragen und Antworten Workshop Fragen 244 Teil II: Fallstudie Einführung in die Fallstudie Das Problem angrapplen Geschäftsprozesse entdecken Einen Gast bedienen Essen zubereiten Tisch säubern Die Lektionen daraus Zusammenfassung Fragen und Antworten Workshop Fragen Übungen Domänenanalyse durchführen Interview zum Geschäftsprozess analysieren Erstes Klassendiagramm entwickeln Klassen gruppieren Assoziationen bilden Assoziationen mit dem Gast Assoziationen mit der Bedienung Assoziationen mit dem Koch Assoziationen mit dem Hilfskellner

15 Assoziationen mit dem Manager Exkurs Aggregationen und Komposita bilden Klassen ausfüllen Gast Angestellter Rechnung Allgemeines zum Thema Modellierung Modellwörterbuch Diagrammorganisation Die Lektionen daraus Zusammenfassung Fragen und Antworten Workshop Fragen Übungen Systemanforderungen sammeln Die Vision entwickeln Anforderungen sammeln Die JAD-Sitzung zu den Anforderungen Ergebnis Was nun? Zusammenfassung Fragen und Antworten Workshop Fragen Übung Anwendungsfälle ausbauen Anwendungsfälle pflegen und ausbauen Anwendungsfallanalyse Das Paket Bedienung Bestellung aufnehmen Bestellung an die Küche weiterleiten Bestellung ändern Feststellen, wie weit die Bestellung ist Dem Koch Bescheid geben, wie weit die Gästegruppe ist Rechnung aufsummieren Rechnung ausdrucken Eine Hilfskraft rufen

16 Übrige Anwendungsfälle Komponenten des Systems Zusammenfassung Fragen und Antworten Workshop Fragen Übungen Interaktionen und Zustandsänderungen Die arbeitenden Teile des Systems Das Paket Bedienung Das Paket Koch Das Paket HilfsKellner Das Paket RestaurantHilfe Das Paket HilfsKoch Das Paket BarMann Das Paket GarderobenFräulein Interaktionen innerhalb des Systems Bestellung aufnehmen Bestellung ändern Feststellen, wie weit die Bestellung ist Implikationen Zusammenfassung Fragen und Antworten Workshop Fragen Übungen Look&Feel und Einsatz planen Einige allgemeine Prinzipien des GUI-Entwurfs Die JAD-Entwurfssitzung Von Anwendungsfällen zu Benutzerschnittstellen UML-Diagramme für den GUI-Entwurf Einsatz des Systems planen Das Netzwerk Die Knoten und das Einsatzdiagramm Die nächsten Schritte nun ein Wort von unserem Sponsor Verkaufsmannschaft stärken In der Gastronomie expandieren Zusammenfassung

17 21.9 Fragen und Antworten Workshop Fragen Übungen Entwurfsmuster verstehen Parametrisierung Entwurfsmuster Zuständigkeitskette Zuständigkeitskette: Restaurantdomäne Zuständigkeitskette: Ereignismodelle von Web-Browsern Selbst erstellte Entwurfsmuster Vorteile von Entwurfsmustern Zusammenfassung Fragen und Antworten Workshop Fragen Übungen 380 Teil III: Blick nach vorn Eingebettete Systeme modellieren Die zündende Idee GetAGrip nimmt Gestalt an Was ist ein eingebettetes System? Konzepte für eingebettete Systeme Zeit Threads Interrupts Betriebssysteme GetAGrip modellieren Klassen Anwendungsfälle Interaktionen Allgemeine Zustandsänderungen Einsatz Muskeln spielen lassen Zusammenfassung Fragen und Antworten

18 23.9 Workshop Fragen Übungen Die Zukunft der UML gestalten Erweiterungen für die Wirtschaft Schlussfolgerungen aus den Erweiterungen für die Wirtschaft Grafische Benutzerschnittstellen An Anwendungsfälle anschließen Die GUI modellieren Expertensysteme Komponenten eines Expertensystems Ein Beispiel Wissensbasis modellieren Das wär s Zusammenfassung Fragen und Antworten Workshop Fragen 415 Teil IV: Anhänge 417 A Antworten 419 B UML-Modellierungstools 433 B.1 Gemeinsamkeiten 433 B.2 Rational Rose 434 B.3 SELECT Enterprise 436 B.4 Visual UML 439 B.5 Das ideale Modellierungstool 440 C Zusammenfassung in Bildern 443 D Die CD zum Buch 453 Stichwortverzeichnis

19 Der Autor 3 Der Autor Joseph Schmuller ist Vizepräsident der Technologieabteilung im Privatkundenbereich der Bank of America. Von 1991 bis 1997 war er Chefredakteur des amerikanischen PC AI-Magazins. Er hat viele Artikel und Besprechungen über moderne Computertechnologie verfasst und ist Autor von ActiveX No experience required und Dynamic HTML Master the Essentials. Er promovierte an der Universität von Wisconsin und ist Professor an der Universität North Florida. TIPP NEUER BEGRIFF 19

20 Für meine wunderbare Mutter, Sara Riba Schmuller, die mich lehrte, mich selbst zu lehren.

21 Einführung 4 Einführung Vision ist alles. Ein komplexes System nimmt Gestalt an, wenn jemand eine Vision hat, wie man etwas durch Einsatz von Technik besser machen kann. Entwickler müssen die Vision vollständig verstehen und immer im Kopf haben, wenn sie das System entwickeln, das diese Vision umsetzt. Systementwicklungsprojekte können nur insoweit Erfolg haben, wie sie die Kluft zwischen dem Visionär und dem Entwickler überbrücken. Die Unified Modeling Language (UML) ist ein Werkzeug, das diese Kluft überbrückt. Sie hilft Ihnen, die Vision jedem, der an dem System interessiert ist, zu vermitteln. Dazu verfügt sie über eine Menge von Symbolen und Diagrammtypen. Jedes Diagramm spielt im Entwicklungsprozess eine andere Rolle. Das Ziel dieses Buchs ist, Ihnen in 24 Stunden ein solides Grundlagenwissen in UML zu vermitteln. Jede Stunde präsentiert Ihnen Beispiele, um Ihr Verständnis zu vertiefen und Übungen, die Ihnen ermöglichen, Ihr neu erworbenes Wissen in die Praxis umzusetzen. Ich habe das Buch in drei Teile gegliedert. Teil I gibt einen Überblick über die UML und kommt dann zur Objektorientierung, die die grundlegenden Konzepte für eine Diagrammdarstellung von Objekten und Klassen formt. Wir untersuchen den Anwendungsfall ein Konstrukt, mit dem man zeigt, wie sich ein System für den Benutzer präsentiert und zeigen danach, wie Anwendungsfalldiagramme erstellt werden. In den restlichen Stunden in Teil I arbeiten Sie mit den übrigen UML-Diagrammen. TIPP Teil II präsentiert eine vereinfachte Entwicklungsmethodik zusammen mit einer fiktiven Fallstudie. So zeigen die Stunden in Teil II, wie die UML in den Kontext eines Entwicklungsprojektes passt. An einem Systemmodell werden Sie sehen, wie die einzelnen UML-Elemente zusammenarbeiten. NEUER BEGRIFF 21

22 Einführung In Teil III wenden wir die UML auf Entwurfsmuster und eingebettete Systeme an und untersuchen dann ihre Einsatzmöglichkeiten in einigen anderen Bereichen. Mehrere Hersteller bieten Pakete an, mit denen Sie UML-Diagramme erstellen und in einem Modell koordinieren können. Hervorheben kann man Rational Rose und SELECT Enterprise sowie deren starken Konkurrenten, Visual UML. Microsoft hat die Technologie von Rational lizenziert und vermarktet mit Visual Modeler einen Teil von Rational Rose. Für dieses Buch allerdings benötigen Sie nichts weiter als Papier und Bleistift, um die Diagramme zu zeichnen und ein wenig gesunde Neugier, wie denn der allerneuste Stand der Systementwicklung aussieht. Los geht s! Konventionen Ein Hinweis gibt interessante Teilinformationen zu der ihn umgebenden Diskussion. NEUER BEGRIFF Ein Neuer-Begriff-Icon hebt klare Definitionen neuer wichtiger Begriffe hervor. Der jeweilige Begriff ist kursiv gedruckt. 22