Vorlesung Software Engineering I

Transkript

1 Vorlesung Software Engineering I 8 Unified Modeling Language: Klassendiagramme Prof. Dr. Dirk Müller

2 Übersicht Einführung Software-Entwicklungsprozesse Anforderungsanalyse Prozessanalyse und -modellierung Objekt-orientierte Analyse UML Ziele, Grenzen, Geschichte, Metamodellierung, Bewertung Anwendungsfalldiagramme Klassendiagramme Aktivitätsdiagramme 2/24

3 Diagrammarten in der UML Quelle: Download am /24

4 Motivation Erstellung eines Klassendiagramms als einer der ersten Analyse-Schritte datenorientierte OOA: 1. Schritt verhaltensorientierte OOA: 2. Schritt White-Box-Sicht auf Strukturierung der Daten und Brücke zur Modellierung des Verhaltens im System Klassen mit Attributen und Operationen sowie Beziehungen zwischen Klassen spezifizieren Aus welchen Klassen besteht das System und wie stehen diese untereinander in Beziehung? 4/24

5 Klassen und Objekte 5/24

6 Klassen und Attribute Attribute als Mikrosicht auf Daten Attribute sind mit Objekten untrennbar verbunden weist auf Modellierung als Attribut und nicht als andere Klasse, z.b. Name und Geburtsdatum einer Person Existenz des Objekts ist nötig, Ausnahme: Klassenattribut Zugriff auf Attribute nur über Klasse/Objekt: Kapselung Quelle: [3], S. 110 f. 6/24

7 Analyse- und Entwurfsmodelle technisch fachlich Quelle: [3], S. 112 Quelle: [3], S /24

8 Grundelement Klasse Klassenname im Rechteck zentriert, fett, Großschreibung Substantiv im Singular abstrakte Klasse kursiv, z.b. Rolle 3 verschiedene Detaillierungsstufen: Überblick, Analyse, Entwurf Quelle: [1], S. 120 Namensraum mit Attributen und Operationen keine globalen Variablen/Funktionen aktive Klasse mit zweiter vertikaler Linie links und rechts jede Instanz mit eigenem Kontrollfluss Quelle: [3], S /24

9 Abstrakte Syntax einer Klasse Attribute Kann abstrakt sein, Standard konkret Operationen Quelle: [1], S. 95 9/24

10 Attribute Typisierte Daten, die der Klasse zugeordnet sind [sichtbarkeit] [/] name [: Typ] [[Multiplizität]][= Vorgabewert] [{eigenschaftswert [, eigenschaftswert]*}] Sichtbarkeit public(+): keine Beschränkung private(-): Zugriff nur durch Instanzen der eigenen Klasse protected(#): Zugriff nur durch Instanzen der eigenen und abgeleiteter Klassen package(~): Zugriff nur durch Instanzen von Klassen des Pakets / : abgeleitetes Attribut, das zur Laufzeit berechnet werden kann, z.b. Lebensalter, kein Speicher nötig Typ: Standardtypen, Aufzählungstyp, Listentyp, Klasse 10/24

11 Typen Primitive Typen Boolean, zweiwertig, nur true und false Integer, ganze Zahl Real, reelle Zahl String, Zeichenkette UnlimitedNatural, * für unbegrenzt, z.b. bei Multiplizitäten Date, Time, Int, UInt Fließkomma: Float (32 Bit), Double (64 Bit) Festkomma: Fixed(Vorkommastellen,Nachkommastellen) Aufzählungstypen «enumeration» Jahreszeit frühling sommer herbst winter 11/24

12 Multiplizitäten Unter- und Obergrenze der Anzahl der Instanzen Notation: in eckigen Klammern,.. als Abk. für bis Untergrenze 0 kann 1 muss Obergrenze * für unbegrenzt Untergrenze=Obergrenze: Abk. durch einen Wert genau weitere Abk. * für [0..*] Standardmultiplizität ist 1 12/24

13 Attribute: Klassenattribute, Eigenschaftswerte, Konstanten Klassenattribute: Speicher pro Klasse statt pro Objekt z.b. aktuelle Anzahl der Objekte Eigenschaftswerte in geschweiften Klammern {readonly}: nur Lesezugriff, unveränderlich {ordered}: Inhalte sind sortiert {unique}: keine Duplikate {id}: ist Teil des Identifiers der Klasse (z.b. relationale Datenbank, XML) Konstante: als unveränderliches Klassenattribut Kreis +anzinstanzen: Integer = 0 +pi: Real = {readonly} +radius: Real /fläche: Real {readonly} 13/24

14 Operationen Art von Verhalten, das der Klasse zugeordnet ist [Sichtbarkeit] name ([Parameterliste]) [: [Rückgabetyp] [[<Multiplizität>]] {eigenschaftswert [, eigenschaftswert]*}] <Parameterliste>::=<Parameter>[,<Parameter>]* <Parameter> ::= [Übergaberichtung] name : Typ <Ausdruck>[[<Multiplizität>]][=Vorgabewert] [{eigenschaftswert[, eigenschaftswert]*}] Übergaberichtung in: Datenfluss nur vom Aufrufenden out: Datenfluss nur zum Aufrufenden inout: Datenfluss in beide Richtungen return: Datum als Rückgabewert Konzept von der Sprache Ada übernommen Syntactic Sugar [1], S /24

15 Klassenoperationen arbeiten auf Klassen- statt auf Objektebene keine Objekterzeugung vorher nötig Syntax: unterstrichen Standardbeispiel Konstruktor zum Erzeugen einer Instanz Person +name: String +Person(name: String) 15/24

16 Beispiel: Klasse Konto Konto -anzinstanzen: Integer = 0 -nummer: Integer {id} -stand: Fixed(10,2) = 0 +Konto(nummer: Integer) +getnummer(): Integer +buchen(betrag: Betrag) -prüfekontostand(in betrag: Betrag, in datum: Datum[0..1]): Boolean +listebuchungen(von: Datum, bis: Datum): Buchung[*] {ordered} 16/24

17 Generalisierung Taxonomische zweiwertige Beziehung zwischen Classifiern, Features werden vom Allgemeinen an das Spezielle vererbt nicht ausgefüllter Pfeil vom Speziellen zum Allgemeinen Vererbung + Substitution = Generalisierung Mehrfach generalisierung mgl., aber nicht empfohlen Quelle: [3], S /24

18 Assoziation Darstellung von Beziehungen zwischen Klassen allgemein: n-äre Assoziation (n beteiligte Klassen) wichtigster Spezialfall: binäre Assoziation (n=2) rolle rolle {eigenschaft} Quelle: [3], S /24

19 Generalisierung zwischen Assoziationen Abgeleitete Assoziation Quelle: [3], S. 137 ergibt sich aus dem Weg via Cocktail kleiner Schwachpunkt hier: Rollennamen bitte in Kleinschreibung Quelle: [3], S /24

20 Aggregation Teile-Ganzes-Beziehung Notation: ungefüllte Raute auf Seite des Ganzen 1 Teil kann zu einem Zeitpunkt zu mehreren Ganzen gehören Semantic Variation Point Precise semantics of shared aggregation varies by application area and modeler. [2], S. 36 Zerstörung eines Ganzen impliziert nicht Zerstörung seiner Teile Vorlesung * 3..* Student * * Studentenklub 20/24

21 Komposition verschärfte Teile-Ganzes-Beziehung Notation: gefüllte Raute auf Seite des Ganzen 1 Teil kann zu einem Zeitpunkt zu höchstens 1 Ganzem gehören Ganzes hat Verantwortung für Existenz und Speicherung seiner Teile Teile und Ganzes im physischen Sinne wechselseitige Implikation zwischen Zerstörung des Ganzen und Zerstörung aller Teile gerichteter, azyklischer Graph (DAG) transitives Löschverhalten Fuhrpark 1 1..* Auto 1 4 Rad 21/24

22 Beispiel: LinkedIn Diskussionen können bewegt werden gewöhnlich von Diskussionen zu Jobs oder Promotionen kann aber nicht Teil von zwei (oder mehr) Kategorien zur selben Zeit sein Quelle: [4] 22/24

23 Zusammenfassung Aus welchen Klassen besteht das System und wie stehen diese untereinander in Beziehung? Klasse mit Attributen (typisierte Daten) und Operationen (Verhalten) Instanzen sind Objekte Klassenattribute und -operationen per Klasse und nicht per Objekt wichtige Beziehungen zwischen Klassen Generalisierung: Vererbung + Substitution Assoziation: gleichberechtigte Beziehung Aggregation: Teile-Ganzes-Beziehung Komposition: Teile-Ganzes-Beziehung mit impliziertem Lebenszyklus 23/24

24 Literatur [1] OMG Unified Modeling LanguageTM (OMG UML), Infrastructure Version 2.4.1, August 2011, Download am , [2] OMG Unified Modeling LanguageTM (OMG UML), Superstructure Version 2.4.1, August 2011, Download am , [3] Chris Rupp, Stefan Queins: UML 2 glasklar, Hanser Verlag, 2012, 4. Auflage [4] Geert Bellekens: UML Composition vs Aggregation vs Association, 20/12/2010, Download am , 24/24