8. Analyse Muster. Entwurfsprinzipien. Siehe auch Heide Balzert: Lehrbuch der Objektmodellierung. 8. Analyse Muster 1

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1 8. Analyse Muster Entwurfsprinzipien Siehe auch Heide Balzert: Lehrbuch der Objektmodellierung. 8. Analyse Muster 1

2 Definition Analyse Muster (Analysis-Pattern) beschreiben eine Lösung für eine typische Teilaufgabe bei der Erstellung eines fachlichen Modells, das heisst also in der Analyse-Phase. Entwurfs Muster (Design-Pattern) sind bewährte Lösungsschablonen für wiederkehrende Entwurfsprobleme in der Design Phase. Sie beschreiben auf hoher Abstraktionsebene einen Ansatz für eine Software Lösung. Der Unterschied von Analyse und Design Pattern besteht auch in der zeitlichen Abfolge. Analyse Muster werden in der Analyse Phase zum Definieren des fachlichen Modells beigezogen. Design Pattern werden erst in der Design Phase eingesetzt, wenn es darum geht die Gesamt-Lösung (Architektur) zu entwerfen (bzw. die konkrete Umsetzung zu definieren). 8. Analyse Muster 2

3 Anwendung Analyse Muster dienen zur Modellierung häufig vorkommender Strukturen. beschreiben eine Gruppe von Klassen oder Objekten mit festen Verantwortlichkeiten definierten Beziehungen definierten Interaktionen haben einen eindeutigen Namen beantworten die Frage: Wie modelliere ich diese Klassenbeziehung? Ein Analyse Muster beschreibt also eine Lösung für eine typische Teilaufgabe bei der Erstellung eines fachlichen Modells (d.h. in der Analyse Phase). Entwurfs Muster sind hingegen eher implementierungs-orientierte Muster. Sie geben Antwort auf die Frage: Wie realisiere ich diese Klassenbeziehung? 8. Analyse Muster 3

4 Software Entwicklungs-Prozess Problem/Aufgabe Lösung Transformation / Einbettung Abstraktion Konkrete Ebene Analyse Analyse Modell Konkretes Problem Design Modell Implementation Umsetzung Analyse Pattern helfen dabei, eine Struktur in die (oft amorphe) Menge von benötigten Information zu bringen. Design Pattern können dann Hinweise geben, wie das Gesamt- System konkret implementiert werden soll. 8. Analyse Muster 4

5 Muster 1: Liste Merkmale Komposition (Ganzes Teile) Alle Teile sind gleichartig Die Teile sind geordnet Jedes Teil gehört zu genau einem Aggregat Aggregat enthält mindestens ein Teil die Multiplizität ist normalerweise 1..* Typische Listen Muster kommen vor bei Bestellungen (Bestell-Kopf und die einzelnen Bestellpositionen), bei Aufträgen (Gesamtauftrag und die einzelnen Einzel- Aufträge/Aufgaben) oder bei Projekten (Gesamt-Projekt und einzelne Projekt-Schritte). Alle Listenelemente haben den gleichen Typ (tragen die gleichen Informationen). Die Listenelemente machen nur als Teil der Liste einen Sinn. 8. Analyse Muster 5

6 Liste Beispiele Weitere Listen treten zum Beispiel auf bei Auftrag -> Auftragspositionen -> EinzelAuftrag 8. Analyse Muster 6

7 Muster 2: Exemplartyp Merkmale Von einer Sache existieren viele Exemplare (Kopien) mit gemeinsamen Informationen-> für alle Exemplare gleich zusätzlichen Eigenschaften für jedes Exemplar separat Sammeln der gemeinsamen Informationen in einer Beschreibungsklasse Zusatz-Informationen in Exemplar-Klasse Einfache Assoziation (keine Komposition) Objektbeziehungen bleiben konstant (ausser ein Exemplar wird gelöscht) Auch bekannt als Item / Item-Description Analyse-Muster (Peter Coad et al.: Object Models: Strategies, Patterns, and Applications, Prentice Hall, 1996 ) Beispiele von Exemplaren sind die Bücher einer Bibliothek, die Autos einer Autovermietung, die Veranstaltungen einer Schule oder Organisation, die DVDs einer Videothek Die Unterscheidung der verschiedenen Exemplare ist dabei nötig, um die Ausleihe oder die Registrierung an ein konkretes Exemplar/eine konkrete Kopie zu verknüpfen. Die Beschreibungsklasse existiert unabhängig von den Exemplaren. Die Exemplare sind nicht Teil eines Beschreibungsobjekts, daher ist es keine Komposition. 8. Analyse Muster 7

8 Exemplartyp Beispiele In der Beschreibungsklasse werden alle gemeinsamen Informationen der Exemplare (des Buches, des Films, des Autos, des Kurses) gesammelt. Die Beschreibungsklasse heisst daher oft xxxdescription, xxxspecification oder xxxtype. In der Exemplar-Klasse (Book, Car, Film, Course) sind dann die spezifischen Informationen dieser speziellen Kopie erfasst (die Identifikations- oder Registrierungsnummer, die Versions- oder Seriennummer, das Veranstaltungsdatum, ). Üblicherweise hat die Exemplar-Klasse nur noch wenige Attribute. Die Ausleihe oder Registrierung ist dann an mit spezifischen Exemplar/einer spezifischen Kopie verknüpft. Ein mögliches Objekt-Diagramm zum Bibliothek-Beispiel wäre: 8. Analyse Muster 8

9 Muster 3: Baugruppe Merkmale Eine Baugruppe beschreibt ein aus verschiedenen Teilen zusammengebautes physisches Objekt. Modellierung einer Teil/Ganzes-Hierarchie mit unbekannter / ungleichmässiger / zeitlich variierende Schachtelungstiefe die Struktur der Objekte bildet einen Baum die Blätter des Baumes sind die atomaren Bestandteile die zusammengesetzten Teile werden gleich behandelt wie die atomaren Bestandteile Ein Beispiel wäre ein Flugzeug, welches aus dem Tragwerk, dem Rumpfwerk, dem Leitwerk, dem Steuerwerk und dem Fahrwerk besteht. Das Tragwerk besteht aus den Flügeln und den Landeklappen. Landeklappen bestehen aus Sperrklappen, Querruder, 8. Analyse Muster 9

10 Baugruppe Eine Baugruppe beschreibt ein Schiff, ein Flugzeug, eine Turbine, mit dessen Bauteilen. Die Bauteile sind die physische Teile des Objektes -> Komposition Das zusammengesetzte Objekt besteht aus unterschiedlichen Teilen (-> keine Liste) Die Beziehung besteht über längere Zeit Ein Teilobjekt kann vom Ganzen getrennt und in ein anderes Objekt eingebaut werden 8. Analyse Muster 10

11 Baugruppe Beispiele: Computer, Airplane Ein Computer besteht aus einem oder mehreren Prozessoren, Schnittstellen, einem Monitor, einer Tastatur,, welche selber ebenfalls wieder aus kleineren Teilen zusammengesetzt sind. Auch ein Flugzeug besteht aus verschiedenen physischen Teilen. Ein Motor eines Flugzeugs oder ein Monitor eines Computers könnte aber prinzipiell auch ausgetauscht oder in einem anderen Flugzeug/Computer eingebaut werden. 8. Analyse Muster 11

12 Muster 4: Stückliste (Compositum) Stücklisten bestehen aus Teilen, die aber selber als Einzelobjekte auftreten können. Merkmale Ganzes / Teile Verhältnis -> Komposition Das Aggregat und seine Teile können als ganzes betrachten werden Die Teile können auch als eigenständige Objekte behandelt werden Die Multiplizität der Aggregatsklasse ist Jedes Objekt vom Typ A kann wieder aus Objekten vom Typ A, aber auch aus Objekten vom Typ B, C, bestehen. Im Gegensatz zur Baugruppe, wo eine strenge Hierarchie herrscht, kann bei einer Stückliste jedes Teil als Gesamtes oder als Teil eines anderen Teils auftreten. Ein Flugzeug besteht aus Flugzeugteilen, aber nicht aus einzelnen Flugzeugen. Jeder Knoten eines Baumes kann hingegen selber wieder Knoten enthalten (Rekursion). Jeder Teilbaum hat einen Wurzel-Knoten, das heisst, jeder Knoten kann ein Ganzes repräsentieren. 8. Analyse Muster 12

13 Stückliste Beispiel: Directory-Struktur Ein Directory kann Directories, Links oder Files enthalten. Ein Directory kann in einem Directory enthalten sein, muss aber nicht. 8. Analyse Muster 13

14 Stückliste Beispiel: Komponenten Ein Komponenten Baum ist ein Spezialfall einer Stückliste, da er aus lauter gleichartigen Objekten besteht. 8. Analyse Muster 14

15 Muster 5: Koordinator Ein Koordinator verbindet zwei verschiedene Objekte. Seine Aufgabe besteht darin, zu wissen wer wen kennt. Merkmale Zwischen den Klassen ist eine einfache Assoziation Ein Koordinator hat wenig eigene Attribute und Operationen Er dient vor allem dazu, andere Objekte zu verbinden. Ein Koordinator wird eingesetzt, um mehrstellige Assoziationen durch zwei einfache Assoziationen und eine (Vermittler-)Klasse zu ersetzen. 8. Analyse Muster 15

16 Koordinator Beispiele Koordinator- Klasse Jede Buchung gehört zu einem Kunden und zu einer Reise. Im Objekt-Diagramm sehen wir, dass jede Registrierung zu einem Kurs und zu einem Studenten gehört. Die Note (Rating) gehört dann zu einem konkreten Kursbesuch, kann also zu der Registration-Klasse assoziiert werden. 8. Analyse Muster 16

17 Koordinator Beispiele Koordinator als Assoziationsklasse 8. Analyse Muster 17

18 Muster 6: Rollen Merkmale Zwischen zwei Klassen bestehen mehrere einfache Assoziationen Ein Objekt kann zu verschiedenen Zeitpunkten verschiedene Rollen einnehmen Das Objekt, welches verschiedene Rollen spielen kann, hat für alle Rollen die gleichen Eigenschaften und Operationen Das Rollen Analyse Muster kommt oft im Zusammenhang mit Personen zum Einsatz, welche zu gewissen Zeiten verschiedene Aufgaben wahrnehmen. 8. Analyse Muster 18

19 Rollen Beispiele Eine Person ist Zuhörer oder Vortragender (oder beides) in einer Vortragsveranstaltung Ein Fussballer wird als Libero, Stürmer und/oder als Ersatzmann aufgestellt Der gleiche Musiker wird im Konzert als Violinist, Cellist und/oder Schlagzeuger eingesetzt. Der gleiche Künstler ist in einem Film als Drehbuchautor, Regisseur und Schauspieler beteiligt Die Anzahl verschiedener Rollen sollte nicht zu gross sein (z.b. weniger als 10), sonst sollte eine Koordinator-Klasse benutzt werden. Falls für einzelne der verschiedenen Rollen Zusatzinformationen nötig sind, ist eine Lösung mit Subtypen zu überlegen -> wechselnde Rollen. 8. Analyse Muster 19

20 Rollen Beispiele In einer Abteilung kann abwechselnd jemand anders die Leitung übernehmen. In einem Kurs können die Redner auch Kurs-Teilnehmer sein. 8. Analyse Muster 20

21 Muster 7: Wechselnde Rollen Merkmale Ein Objekt kann zu verschiedenen Zeitpunkten verschiedene Rollen einnehmen Für die verschiedenen Rollen benötigt das Objekt verschiedene (zusätzliche) Eigenschaften oder Operationen Die unterschiedlichen Rollen werden mittels Subtypen modelliert Beziehungen zwischen dem Objekt und seinen Rollen werden nur erweitert, nicht gelöscht Es gibt keine Beziehungen zwischen den Rollen und anderen Objekten Im Unterschied zum Rollen Analyse Muster haben die Objekte der Wechselnden Rollen unterschiedliche Eigenschaften (zusätzliche Attribute oder Operationen). 8. Analyse Muster 21

22 Wechselnde Rollen Beispiel Der gleiche Mitarbeiter kann zu verschiedenen Zeiten verschiedene Rollen (Zustände) wahrnehmen. In den verschiedenen Rollen haben die Mitarbeiter andere Eigenschaften und Aufgaben, (Attribute/Operationen). 8. Analyse Muster 22

23 Muster 8: Historie Der zeitliche Verlauf eines Merkmals, einer Information, einer Eigenschaft oder eines Zustands eines Objekts soll verwaltet werden Dieses Merkmals kann durch ein einfaches Attribut oder durch eine Beziehung zu einer anderen Klasse repräsentiert sein Normalerweise gilt zu einem bestimmten Zeitpunkt nur ein Wert Die Frage: welchen Wert hatte dieses Merkmal zum Zeitpunkt x? muss beantwortet werden können Beispiele von historisierten Daten: Die(der) sich mit der Zeit ändernde - Gehaltsgruppe - Adresse einer Person - Gruppenzugehörigkeit - Arbeitgeber (Lebenslauf) - Preis einer Ware für welche der gesamte Datenverlauf gespeichert werden soll. 8. Analyse Muster 23

24 Historie Merkmale Für ein Objekt müssen mehrere Informationen/Merkmale gespeichert werden Jede Information bezieht sich auf einen Zeitraum, welcher angibt, was zu welchem Zeitpunkt gilt Beziehungen zwischen dem Objekt und seinen Informationen werden nur erweitert/ergänzt, nicht gelöscht Zwischen dem Objekt und der Information ist eine einfache Assoziation (keine Komposition) Im Rollen Analyse Muster wird keine Historie geführt, das heisst, es ist nicht bekannt, welche Rollen diese Person zu welchem Zeitpunkt eingenommen hat. Die Historie hingegen speichert die ganze Vorgeschichte. 8. Analyse Muster 24

25 Historie Beispiel Die verschiedenen (Teilzeit) Anstellungen können sich prinzipiell zeitlich überlappen. Zu jedem Zeitraum gibt es mindestens eine Anstellungsart. Jeder Anstellungswechsel führt zu einem neuen Anstellungs-Objekt. 8. Analyse Muster 25

26 Muster 9: Gruppe Das Gruppe Analyse Muster dient zum Aufzeigen von Zugehörigkeiten verschiedener Einzel- Objekte zu einer Gruppe. Die Gruppe kann (im Gegensatz zur Liste) auch ohne die Gruppenelemente existieren. Jedes Objekt kann die Gruppe wieder verlassen Beispiele von Gruppen eine Abteilung mit ihren Angestellten ein Projekt-Team mit den Projekt-Mitarbeitern eine beliebige Menge von gleichartigen, zusammengehörigen Objekten Im Gegensatz zur Liste können die Objekte einer Gruppe dieser beitreten und diese Gruppe auch wieder verlassen. Ausserdem kann die Gruppe auch (zum Beispiel am Anfang) keine Mitglieder haben. 9. Analyse Muster 26

27 Gruppe Merkmale Zwischen den Objekten ist eine einfache Assoziation (lose Koppelung) Mehrere Einzelobjekte gehören (zu einem gewissen Zeitpunkt) zur gleichen Gruppe Die Gruppe kann kurzfristig eventuell auch ohne Mitglieder existieren Die Objektbeziehungen können erstellt und wieder gelöscht werden 8. Analyse Muster 27

28 Gruppe Beispiel Die Angestellten gehören jeweils zu einer oder mehreren Projekt Gruppen. Dies kann je nach Zeitpunkt wechseln und muss nicht historisiert werden. Ein Angestellten kann auch keiner oder mehreren Projekt Gruppen gleichzeitig angehören. 8. Analyse Muster 28

29 Muster 10: Gruppenhistorie Objekte sollen einer Gruppe zugeordnet werden können Ein Einzelobjekt kann im Laufe der Zeit zu verschiedenen Gruppen gehören Es soll bei jedem Objekt festgehalten werden, wann dieses Objekt zu welcher Gruppe gehört hat Beispiel Ein Angestellter gehört zu einer Abteilung Bei jedem Abteilungswechsel soll die Dauer, in welcher er für diese Abteilung gearbeitet hat, festgehalten werden Analog zur Historie wird bei der Gruppenhistorie die ganze Vorgeschichte gespeichert. 8. Analyse Muster 29

30 Gruppenhistorie Merkmale Zwischen den Objekten ist eine einfache Assoziation Mehrere Einzelobjekte gehören (zu einem gewissen Zeitpunkt) zur gleichen Gruppe Die Gruppe kann kurzfristig eventuell auch ohne Mitglieder existieren Da die Informationen historisiert werden sollen, können zwar neue Objektbeziehungen entstehen, es werden aber keine Beziehungen gelöscht. 8. Analyse Muster 30

31 Gruppenhistorie Beispiel Die Angestellten gehören jeweils zu einer oder mehreren Projekt Gruppen. Dies kann je nach Zeitpunkt wechseln und wird historisiert. Ein Angestellter kann auch keiner oder mehreren Projekt Gruppen gleichzeitig angehören, oder mehrfach (zu verschiedenen Zeitpunkten) zur gleichen Gruppe. 8. Analyse Muster 31

32 Gruppenhistorie Als Assoziationsklasse Der Unterschied zum Koordinator besteht darin, dass die Zugehörigkeit (Membership) eine Zeitdauer (period) besitzt. Auf diese Weise notiert, wäre es nicht erlaubt, dass der gleiche Angestellte mehrmals (zu verschiedenen Zeiten) zum gleichen ProjektTeam gehören darf. 8. Analyse Muster 32