Fachspezifisches Seminar 2005 Schriftliche Ausarbeitung des Vortrags. Borland Together. vom

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1 Fachspezifisches Seminar 2005 Schriftliche Ausarbeitung des Vortrags vom Inhalt 1. Einleitung 1 2. Unified Modeling Language Entwicklung der UML Strukturdiagramme Übersicht der Strukturdiagramme Beispiel: Klassendiagramm Verhaltensdiagramme Übersicht der Verhaltensdiagramme Beispiel: Aktivitätsdiagramm Oberfläche Funktionen Synchronisation Overview XMI-Export Dokumentation Pakete Andere UML-Tools Quellen Einleitung ist ein Software-Engineering-Tool zur Erstellung von Programm-Bauplänen. Diese Software-Modelle werden beispielsweise bei der Planung und Handhabung größerer Projekte notwendig, um Fehlentwicklungen zu vermeiden. Eine Modellierung erleichtert die Absprache mit Mitarbeitern und dem Auftraggeber. Gibt es in einem Unternehmen beispielsweise separate Abteilungen für die Entwicklung der Benutzeroberfläche, Erstellung des Quellcodes und Pflege eventueller Datenbanken, erleichtert ein solches Modell die Einteilung der anstehenden Aufgaben sowie, beim Festhalten allgemein zugänglicher Projekt-Fortschritte, die Übersicht und Abstimmung der Abteilungen. In der Analysephase muss zudem die Softwarearchitektur festgelegt werden, beispielsweise muss über einen Einsatz von Datenbanken nachgedacht werden. Weitere Punkte für eine komfortablere Arbeit mit dem Einsatz von Modellen sind die Klärung der Frage welche Entwicklungsumgebungen und Programmiersprachen einzusetzen sind und welche Punkte der Software-Qualitätssicherung beachtet werden müssen. Seite 1 von 11

2 2. Unified Modeling Languange nutzt die UML (Unified Modeling Language), sinngemäß übersetzt eine Vereinheitlichte Modellierungssprache. UML ist eine standardisierte Beschreibungssprache, auch Notation genannt, um Strukturen und Abläufe in objektorientierten Programmsystemen darzustellen. UML (Version 2.0) ist eine Sammlung von 13 Diagrammtypen, mit denen Modelle von statischen und dynamischen Abläufen dargestellt und festgehalten werden können. Die Diagramme teilen sich in 6 Strukturgramme und 7 Verhaltensdiagramme auf. Strukturgramme modellieren statische, von der Zeit unabhängige Elemente eines Systems. Sie beschreiben also den Aufbau, die Beschaffenheit eines Projektes. Mit den Verhaltensdiagrammen werden dynamische Aspekte modelliert. Sie geben einen Überblick über das Verhalten eines Systems und seiner Komponenten. Kurz und knapp: Mit UML realisiert man Technische Zeichnungen von Programmen und Abläufen. 2.1 Entwicklung der UML Schon in den 70er Jahren, als der Umfang von Software immer größer wurde und anstehende Projekte zunehmend komplexer wurden, zeigte sich, dass eine Modellierung von Software notwendig war. Anfang der 90er Jahre gab es eine Reihe von inkompatiblen Notationen. Diese Vielfalt erschwerte die Zusammenarbeit von Software-Engineering-Tools enorm. Mitte der 90er Jahre schlossen sich die Väter der UML zusammen und arbeiteten die Stärken ihrer Notationen zur UML aus. Die so genannten drei Amigos sind Grady Booch (Booch-Methode), Ivar Jacobsen (OOSE, Object-Oriented Modeling Technique) und James Rumbaugh (OMT, Object Modeling Technique). Die Vorteile einer einheitlichen Modellierungssprache wurden schnell erkannt wurde UML 1.0 von der Object Management Group, ein 1989 gegründetes Konsortium zur Entwicklung von Standards, als Standard akzeptiert und wird seitdem von dieser weiterentwickelt. Die UML hat sich ständig weiterentwickelt, die aktuelle Version 2.0 (auch UML2) wurde im März 2005 von der OMG verabschiedet. 2.2 Strukturdiagramme Übersicht der Strukturdiagramme Strukturgramme modellieren statische, von der Zeit unabhängige Elemente eines Systems. Sie beschreiben also die Beschaffenheit eines Projektes. UML2 unterstützt 6 Strukturgramme: Klassendiagramme beschreiben die statische Struktur eines Systems, deren Eigenschaften und Beziehungen. Objektdiagramme stellen eine Momentaufnahme der Komponenten eines Systems dar. Kompositionsstrukturdiagramme beschreiben die interne Struktur einer Komponente und deren Interaktionspunkte. Seite 2 von 11

3 Komponentendiagramme zeigen die Organisation und Abhängigkeiten der Komponenten. Verteilungsdiagramme definieren die Architektur eines verteilten Systems. Paketdiagramme organisieren UML-Elemente in Paketen Beispiel: Klassendiagramm Wird von UML-Diagrammen gesprochen sind meist Klassendiagramme gemeint. Eine Klasse besteht aus dem Klassennamen, Attributen und Operationen. Klassendiagramme werden in den meisten Fällen in den ersten beiden Phasen des Softwareentwicklungsprozesses, der Definition und dem Entwurf erstellt. Hier wird das System konzeptuell modelliert und das Modell daher bewusst einfach gehalten. Das hier gezeigte Beispiel (vereinfacht, aus Dr. Thomas Erler, Dr. Michael Ricken - UML, das bhv Taschenbuch) zeigt eine Klasse Fahrzeug mit den Attributen Besitzer, Farbe und Geschwindigkeit und den Operationen fahren() und bremsen(). Zwei direkte Unterklassen sind Muskelbetriebenes Fahrzeug und Motorbetriebenes Fahrzeug. Muskelbetriebene Fahrzeuge definieren zu den geerbten Attributen und Operationen die Attribute AnzahlGänge und Bremssystem. Das Fahrrad erweitert die Klasse Muskelbetriebenes Fahrzeug durch Das Attribut RadDurchmesser. Die Operationen bremsen() und fahren() werden speziell für Fahrräder angepasst. Die Unterklasse PKW definiert zu den von Fahrzeug und Motorbetriebenes Fahrzeug übernommenen Attributen und Operationen das Attribut AnzahlTüren. Seite 3 von 11

4 2.3 Verhaltensdiagramme Übersicht der Verhaltensdiagramme Verhaltensdiagramme modellieren dynamische Aspekte. Sie geben einen Überblick über das Verhalten eines Systems und seiner Komponenten. UML2 unterstützt 7 Verhaltensdiagramme: Anwendungsfalldiagramme zeigen die Beziehungen zwischen Akteuren und deren Anwendungsfällen. Aktivitätsdiagramme beschreiben das Verhalten einer Klasse oder Komponente. Zustandsdiagramme modellieren die möglichen Zustände, Zustandsübergänge und Ereignisse und Aktionen im System. Sequenzdiagramme definieren Interaktionen zwischen Objekten. Sie konzentrieren sich auf den Nachrichtenfluss. Kommunikationsdiagramme definieren Interaktionen zwischen Objekten. Sie konzentrieren sich auf die Kommunikationsbeziehungen. Timing-Diagramme zeigen die Zustandswechsel von Objekten innerhalb einer Zeitspanne. Interaktionsübersichtsdiagramme beschreiben den Kontrollfluss zwischen Interaktionen Beispiel: Aktivitätsdiagramm Aktivitätsdiagramme modellieren das Verhalten von Systemen und bedienen sich dabei eines Kontroll- und Datenflussmodells. Anwendungsbereiche für den Einsatz von Aktivitätsdiagrammen sind alternative Abläufe, Reihenfolgen von Aktivitäten, parallele und verschachtelte Aktivitäten. In meinem Beispiel wird anstatt der Funktions- Weise einer Software eine einfache Tätigkeit, das Genießbarmachen von Kaffe, modelliert. Die Aktivität startet am ausgefüllten Punkt oben. Aktivitätsdiagramme werden üblicherweise von Oben nach unten, bzw. von links nach rechts angelegt. Dem Start folgt ein Pfeil, eine sogenannte Transition, die die Reihenfolge der Elemente bestimmt. Das System durchläuft zwei Aktivitäten, Kaffee eingießen und Vorsichtig nippen. Es folgt eine Entscheidung in Form einer Raute. Wenn der Kaffee schmeckt trifft der Ablauf auf einen umrandeten Punkt, das Ende des Ablaufs. Anders als beim Startpunkt kann es in einem Aktivitätsdiagramm mehrere Endpunkte geben. Seite 4 von 11

5 Schmeckt der Kaffee nicht, trifft der Ablauf auf einen schwarzen waagerechten Balken. Mit diesen Balken (je nach Verlauf auch senkrecht) wird eine Gabelung Fork symbolisiert. Die folgenden Aktivitäten zuckern und Milch zuschütten werden parallel ausgeführt, der kommende Balken ist eine Synchronisation ( Join ). Es folgt eine Transition auf die schon durchlaufende Aktion Vorsichtig nippen, womit eine Schleife realisiert wurde Oberfläche Die Together-Oberfläche besteht im Wesentlichen aus den drei Fenstern Explorer, Designer und Editor. Die Im Explorer gewählte Ansicht ist das Model. Hier kann man die verschiedenen Elemente des Modells auswählen. Eine andere Ansicht ist das Directory zum Navigieren im Dateisystem. Außerdem gibt es die Ansichten Modules mit den vorhandenen Programm-Modulen, Diagrams zum Einfügen neuer Diagramme, Favourites und den Server Explorer. Das Designer-Fenster besteht aus zwei elementaren Bereichen: Der Toolbox auf der linken und der Fläche für die Diagramme auf der rechten Seite. Die jeweiligen Diagramm-Elemente können per Drag & Drop auf die rechte Seite gezogen, dort verbunden und modifiziert werden. Der Editor besteht aus einer Symbolleiste mit einigen wichtigen Funktionen zum Programmieren. Wahlweise kann unterhalb des Editor- und Explorer-Fensters ein neuer Bereich Message Pane eingeblendet werden, auf dem Nachrichten über geladene Module etc. angezeigt werden. Seite 5 von 11

6 3.2 Plattformen Together unterstützt diverse Programmiersprachen und Plattformen. Der obige Screenshot zeigt das erscheinende Fenster beim Anlegen eines neuen Projektes. Außer dem Namen, dem Ort des Projekts und dem Start-Diagrammtyp kann hier noch die gewünschte Standard-Sprache ausgewählt werden. Together unterstützt die folgenden Sprachen: C++ CORBA IDL Design Visual Basic.Net Java Visual Basic 6 C# Wobei Design weder eine Sprache noch eine Plattform ist, hier wird ein Projekt ohne speziellen Quellcode angelegt, diese Auswahlmöglichkeit beschränkt sich auf die angebotenen Diagrammarten. Nach dem Anlegen des Projekts können die modellierten Strukturen und Abläufe im Quellcode-Editor betrachtet und modifiziert werden. Seite 6 von 11

7 3.2 Funktionen Synchronisation Together unterstützt eine Synchronisation zwischen den Diagrammen und dem Quellcode. Werden Änderungen an einem Teil durchgeführt, wirkt sich dies auch auf den anderen Teil aus. Es gibt die zwei wesentlichen Funktionen: Reverse-Engineering Eingegebener Code wird gelesen und daraus die entsprechenden Diagramme erzeugt. Forward-Engineering Beim Erzeugen eines Klassendiagramms wird das zugehörige Codegerüst generiert Overview Schon bei kleinen Projekten kann man aufgrund vieler erstellter Klassen und Verknüpfungen schnell den Überblick verlieren. Das Designer-Fenster hat durch Anzeige des Explorer- und Editor-Fensters und eventueller kleiner Bildschirm-Auflösungen verhältnismäßig wenig Platz, so können unter Umständen nur wenige Klassen auf dem Schirm angezeigt werden. Seite 7 von 11

8 Durch einen Klick auf das Hand-Icon in der unteren rechten Ecke erhält man eine verkleinerte Gesamtübersicht. Hier kann man die Anzeige-Position, die schwarze Fläche, auf den gewünschten Bereich ziehen. Damit wird eine komfortable, schnelle Navigation ermöglicht XMI-Export Seite 8 von 11

9 Arbeitet man mit UML, also der vereinheitlichten Modellierungssprache, möchte man die Vorteile des Formats auch nutzen, erstellte Projekte beispielsweise mit einem anderen Tool bearbeiten. Das Austauschformat für UML-Diagrammen sind XMI-Dateien (XML Meta Interchange). XMI ist eine Unterform von XML (Extensible Markup Language), mit dem Daten in Form einer Baumstruktur und lesbar für Mensch und Maschine festgehalten und ausgetauscht werden können. XMI-Dateien können mit Together über File -> Export -> Model to XMI-File erstellt werden (siehe erster Screenshot). Der zweite Screenshot zeigt einen Ausschnitt einer Erstellten XMI-Datei Dokumentation Seite 9 von 11

10 Eine weitere Funktion ist die automatische Generierung einer Projekt-Dokumentation im HTML- Format. Durch einen Klick auf Project -> Documentation -> Generate HTML erstellt Together ein HTML-Projekt aus den Bestandteilen des Klassendiagramms. Die erstellte Seite teilt sich in drei Frames auf: Die Übersicht im oberen Frame ist eine Imagemap, ein Bild der erstellten Klassen, auf dem einzelne Bereiche anklickbar sind. Klickt man beispielsweise auf eine Methode wird im unteren rechten Fenster die entsprechende Klassenseite geöffnet und zur Beschreibung der gewählten Methode gescrollt. Eine alternative Navigation wird im unteren linken Fenster angeboten. Hier kann man sich an einer Baumstruktur orientieren. 3.3 Pakete Entwickler, die bereits auf ein bestimmtes Programm setzen und sich nicht davon trennen möchten sind oftmals Liebhaber von Plugins. Es gibt drei Versionen von, die eine nahtlose Integration der Funktionen in bestehende Entwicklungsumgebungen ermöglichen: Together Edition für Eclipse Together Edition für Microsoft Visual Studio.NET Together Edition für C++BuilderX Als Stand-Alone-Versionen werden drei verschiedene Pakete angeboten. Die Pakete unterscheiden sich durch die enthaltenen Features, die auf die jeweilige Zielgruppe zugeschnitten sind: Together Architect (für Software-Architekten) Together Designer (für Business-Analytiker) Together Developer (für Software-Entwickler) Seite 10 von 11

11 4. Andere UML-Tools Es gibt noch eine Reihe anderer UML-Tools, hier eine kurze Übersicht auf gängige Programme (sinngemäß aus: UML für jedermann, der entwickler 01/05): IBM Rational Rose ist ein leistungsfähiges Tool mit einer großen Vielfalt an Funktionen, allerdings braucht man eine lange Einarbeitungszeit. Rational Rose hat Schwächen in der Ergonomie und die Benutzerführung ist leicht überfrachtet. IDS Scheer AG ARIS UML-Designer ist ebenfalls funktionsvielfältig und (zu) komplex. Durch den Zugriff auf die ARIS-DB können Teile der Arbeit aber automatisiert werden. GentleWare Poseidon for UML Professional Edition ist sehr intuitiv bedienbar und bietet eine schöne Oberfläche. Für ein JAVA-Tool arbeitet es mit einer guten Geschwindigkeit, es ist allerdings verhältnismäßig teuer ( 2.500,- für die Enterprise Edition). MagicDraw UML 8.0 hat den Umfang und die Funktionen für die alltägliche UML-Arbeit, die Handhabung ist teilweise etwas hakelig. MicroTool objectif bietet ebenfalls eine mögliche Integration in Visual Studio.NET und Eclipse. Es arbeitet mit voneinander unabhängigen Fenstern, dadurch kann die Übersicht schnell verloren gehen Quellen Magazine: dotnetpro 09/04, 10/04 Modeling.NET 7/8.04 Entwickler 1/2005 Bücher: Christoph Kecher UML 2.0 Dr. Thomas Erler, Dr. Michael Ricken UML, Das bhv Taschenbuch Web: (mit vielen weiterführenden Links) Seite 11 von 11