Unified Modelling Language

Transkript

1 Unified Modelling Language eine Einführung von Hannes Fischer Fischer Software Elfenstr Stuttgart Deutschland Copyright 2000 Hannes Fischer Unified Modelling Language Unified Modelling Language Unified Modelling Language Die UML ist eine Sprache und Notation zur Beschreibung objektorientierter Modelle von Softwaresystemen

2 Unified Modelling Language Unified Modelling Language? Spezifikation? Konstruktion? Visualisierung? Dokumantation Um die verschiedenen Sachverhalte zu beschreiben, werden spezialisierte Diagramm- Typen verwendet. Diagrammtypen Verhaltensdiagramme??? Verhaltensdiagramme? Implementierungsdiagramme? Aktivitätsdiagramm? Kollaborationsdiagramm? Sequenzdiagramm? Zustandsdiagramm

3 Implementierungsdiagramme UML Diagramme? Komponentendiagramm? Verteilungsdiagramm Ein Anwendungsfall beschreibt eine Menge von Aktivitäten eines Systems aus der Sicht seiner Akteure, die für die Akteure ein zu einem Wahrnehmbaren Ereignis führen. Ein Anwendungsfall wird stets durch einen Akteur initiiert.

4 Im werden Ein Anwendungsfall ist eine komplette, unteilbare Beschreibung.? Geschäftsprozesse? Geschäftsvorfälle beschrieben.? Akteure? Vorbedingungen? Nachbedingungen? Invarianten? Nicht-funktionale Anforderungen? Ablaufbeschreibung? Ablaufbeschreibung? Ausnahmen und Fehlersituationen? Variationen? Regeln? Services? Ansprechpartner

5 ? Anmerkungen und offene Fragen? Dialogbeispiele und Referenzen? Diagramme Akteure: Am Anwendungsfall beteiligte Akteure. Ein Akteur handelt gemäß seiner Rolle. Dies entspricht den im notierten Beziehungen zwischen einem Anwendungsfall und den Akteuren. Vorbedingungen: Der Zustand des Systems, bevor der Anwendungsfall eintritt. Nachbedingung: Der Zustand des System, nachdem der Anwendungsfall erfolgreich durchlaufen wurde.

6 Invarianten: Bedingungen, die im Rahmen eines Anwendungsfalles stets erfüllt sein müssen. Nicht-funktionale Anforderungen: Zusicherungen, die für Design und Realisierung wichtig sind. Nicht-funktionale Anforderungen:? Plattformvoraussetzungen? Umgebungsvoraussetzungen? qualitative Aussagen? Antwortzeitanforderungen? Häufigkeitsschätzungen? Prioritäten Ablaufbeschreibung: Beschreibung des Anwendungsfalles. Gegebenenfalls gegliedert in numerierte Einzelpunkte. Dies ist eigentliche Kern des Anwendungsfalles.

7 Ausnahmen und Fehlerbeschreibungen: Beschreibung der fachlichen Ausnahmeund Fehlersituationen, die im Rahmen des Anwendungsfalles auftreten können. Variationen: Abweichungen und Ausnahmen zum Normalablauf und die Beschreibung der alternativen Abläufe für die Fälle. Regeln: Regeln, die im Rahmen des Ablaufes von Bedeutung sind. Häufig sind Aktivitätsdiagramme eine geeignetere Alternative zur Beschreibung solcher Zusammenhänge. Services: Liste von Operationen und/oder Objekten, die im Rahmen des Ablaufes benötigt werden. Diese Angaben werden in der Überleitung ins Klassendesign verwendet.

8 Ansprechpartner und Sitzungen: Eine Liste der Personen, mit denen der Anwendungsfall erarbeitet wurde sowie die weiteren betroffenen Personen. Dazu werden jeweils die entsprechenden Termine notiert. Anmerkungen und offene Fragen: Platz für zur Dokumentation von wichtigen Entwurfsentscheidungen oder konkurrierenden Entwürfen. Dokumente und Referenzen? Beispiel-Dialoge? Bildschirmkopien? Dialogprototypen? Druck- und Formularbeispiele? Anleitungen? Handbücher... Diagramme Sequenz- und Kollaborationsdiagramme, die aus dem Anwendungsfall resultieren und das hierfür notwendige interne Systemverhalten darstellen

9 Akteure Beispiel: Af1 Kundendaten erfassen Ablauf: Kundentyp wählen Postanschrift eingeben speichern Anmerkungen Postanschrift: Gemeint ist die Adresse des Firmensitzes, nicht ein Postfach oder eine Sammeladresse... Definition Ein Akteur ist eine außerhalb des Systems beschriebene Klasse, die an der in einem Anwendungsfall beschriebenen Interaktion an dem System beteiligt ist. Akteure nehmen in der Interaktion gewöhnlich eine definierte Rolle ein. Ein Akteur ist eine stereotype Klasse. Akteure Akteure Notation Die Akteure können in verschiedener Weise dargestellt werden, als textuelles, grafisches oder gemischtes Stereotyp. Visueller Stereotyp Textueller Stereotyp Bezeichnung << actor>> Bezeichnung

10 Akteure Akteure <<interface>> oder <<boundary>> Dialog und andere Interaktionsschnittstellen <<control>> Controller steuern die Interaktionen zwischen den verschiedenen Objekten. Bezeichner Bezeichner Akteure <<entity>> Beispiel: Passive Objekte, die innerhalb von Anwendungsfällen benötigt werden. Sie existieren gewöhnlich unabhängig vom Anwendungsfall. Akteur 1 Diagrammname Anwendungsfall 1 Anwendungsfall 2 Akteur 1 Anwendungsfall 3 Bezeichnung

11 Generalisierungen Mit der Generalisierung können»unter«- Anwendungsfälle von den»ober«- Anwendungsfällen Verhalten und Bedeutung erben, analog zur Generalisierungsbeziehung zwischen Klassen. <<include>> <<include>> Diese Beziehung stellt eine Verbindung zu einem»mitverwendeten«anwendungsfall dar. UML Diagramme <<extend>> <<extend>> Diese Beziehung stellt eine Verbindung zu einem»erweiterten«anwendungsfall dar. (Basistypen)

12 Definition: Eine Klasse ist die Definition der Attribute, Operationen und der Semantik für eine Menge von Objekten. Alle Objekte einer Klasse entsprechen dieser Definition. Folgende Klassentypen lassen sich in der UML darstellen und beschreiben:? Metaklasse? Parametrisierbare Klasse? Abstrakte Klasse? Hilfsklasse Klasse Attribut 1 Attribut 2 Operation 1 Operation 2 Notation ohne Operationen: Klasse Attribut 1 Attribut 2

13 Notation ohne Attribute: Klasse <<Stereotyp>> Paket::Klasse [Eigenschaftswerte] Operation 1 Operation 2 Attribut:Typ=Initialwert{Zusicherung} Operation(Parameter) {Zusicherung} Beispiel: Kreis Radius {radius>0} mittelpunkt:point = (10,10) Anzeigen( ) Entfernen( ) setposition(pos:point) setradius(neuerradius) Beispiel in C++: class Kreis { int radius; point mittelpunkt; }; kreis( ); ~kreis( ); void anzeigen( void ); void entfernen( void ); void setposition( point pos ); void setradius( int neuerradius );

14 Metaklasse: In Sprachen wie Smalltalk oder CLOS sind Klassen auch nur instantiierte Objekte und werden aus Metaklassen erzeugt. Hierfür wird das Stereotyp <<metaclass>> verwendet. Metaklasse: <<metaclass>> Klasse Metaklasse: Parametrisierbare Klasse: <<metaclass>> Klasse <<instance of >> Klasse Eine parametrisierbar Klasse ist eine mit generischen formalen Parametern versehen Schablone, mit der gewöhnlich, nicht parametrisierbare Klassen erzeugt werden. In C++ werden aus diesen Klassen templates erzeugt.

15 Parametrisierbare Klasse: Klasse parameter:typ <<bind>> <Parameter> Klasse<Parameter> Die von einer parametrisierbaren Klasse abgeleiteten Klassen werden mit dem Parameter in den spitzen ( < und > ) Klammern oder durch die Relation mit dem Stereotyp <<bind>> bezeichnet. Abstrakte Klasse: Von einer abstrakten Klasse werden niemals Objektexemplare erzeugt. Sie ist bewußt unvollständig und bildet somit die Basis für weitere Unterklassen, die Exemplare haben können. Sie wird mit dem Stereotyp <<abstrakt>> oder durch eine kursive Schreibweise bezeichnet. Klasse {abstrakt} Attribute Operationen( ) Klasse {abstrakt} Klasse Attribute Operationen( ) Klasse

16 Hilfsmittelklasse Hilfsmittelklassen sind Sammlungen von globalen Variablen und Funktionen, die zu einer Klasse zusammengefaßt und dort als Klassenattribute und -operationen definiert sind. Dieser Klassentyp wird mit dem Stereotyp <<utility>> gekennzeichnet. <<utility>> Klasse Utility1( ) Utility2( ) Utility3( ) Objekte: Ein Objekt ist eine im laufenden System konkret vorhandene Einheit. Jedes Objekt ist eine Instanz einer Klasse. Objekte Ein Objekt enthält durch die Attribute repräsentierte Informationen, deren Struktur in der Klasse definiert ist.

17 Objekte Ein Objekt kann die in der Klasse definierten Nachrichten empfangen, das heißt es besitzt für jede definierte Nachricht entsprechende Operationen. Objekte Das durch die Nachrichten definierte Verhalten gilt für alle Objekte einer Klasse gleichermaßen, ebenso die Struktur ihrer Attribute. Die Werte der Attribute sind jedoch individuell für jedes Objekt. Klasse <<instance of>> Objekt:Klasse Attributname = wert Ein Multiobjekt kann in Kollaborationsdiagrammen verwendet werden, um anzuzeigen, daß eine Nachricht gleich an eine Menge von Objekten der selben Klasse gesendet wird.

18 Multiobjekt Multiobjekt Multiobjekt? Operation? Methode? Nachricht Operationen: Operationen sind Dienstleistungen, die von einem Objekt angefordert werden können, sie werden beschrieben durch ihre Signatur.? Operationsname? Parameter? Rückgabetyp Methoden: Eine Methode implementiert eine Operation. Sie ist eine Sequenz von Anweisungen.

19 Nachricht: Eine Nachricht überbringt einem Objekt die Information darüber, welche Aktivität von ihm erwartet wird und fordert es so zur Ausführung einer Operation auf. Name( Argument : Typ = Standardwert,... ) : Rückgabewert {Eigenschaftwerte} {Zusicherungen} Beispiel: setposition( x: Integer = 1, y : Integer = 2 ): Boolean {abstrakt} { ( x > 0 ) und ( y > 0 ) } KlassenOperation( ) +PublicOperation( ) #ProtectedOperation( ) -privateoperation( ) AbstrakteOperation( )

20 KlassenOperation( ) Klassenoperationen werden durch Unterstreichung gekennzeichnet. Dazu gehören Konstruktoren und Destruktoren. +PublicOperation( ): Zeigen die Sichtbarkeit mit einem vorangestellten»+«zeichen an. In C++ bedeutet public für alle sichtbar. #ProtectedOperation( ): Zeigen die Sichtbarkeit mit einem vorangestellten»#«zeichen an. In C++ bedeutet protected für die Klasse selbst und als friend deklarierte Klassen sichtbar. -PrivateOperation( ): Zeigen die Sichtbarkeit mit einem vorangestellten»-«zeichen an. In C++ bedeutet private nur für die Klasse selbst sichtbar.

21 Schnittstelle: Schnittstellenklassen beschreiben einen ausgewählten Teil des extern sichtbare Verhaltens von Modellelementen. Schnittstellenklassen sind abstrakte Klassen, die ausschließlich abstrakte Operationen definieren. Sie werden mit dem Stereotyp <<interface>> gekennzeichnet. String <<interface>> Sortierbar <<implement>> IsEqual(Object):Boolean IsEqual(String):Boolean isgreater(object):booolean isgreater(string):booelan String String IsEqual(String):Boolean isgreater(string):booelan Sortierbar StringListe Sortierbar IsEqual(String):Boolean isgreater(string):booelan

22 Zusicherung: Eine Zusicherung ist ein Ausdruck, der die möglichen Inhalte, Zustände oder die Semantik eines Modellelements einschränkt und der stets erfüllt sein muß. Zusicherung:? Abhängigkeit? Konsistenz? Werte? Ordnung? Formeln? Enumerationen { Zusicherung } Beispiel Kreis:Radius { radius > 0 } Kreis:Ursprung { ( x > 0 ) && ( y > 0 ) } Eigenschaftswert: Eigenschaftswerte sind benutzerdefinierte, sprach- und werkzeugspezifische Schlüsselwort Paare, die die Semantik einzelner Modellelemente um spezielle charakteristische Eigenschaften erweitern.

23 { Schlüsselwort = Ausprägung } { Schlüsselwort } Beispiel: { transient = true } { transient } Stereotyp: Stereotype sind projekt-, unternehmens- oder methodenspezifische Erweiterungen vorhandener Modellelemente. Entsprechend der mit der Erweiterung definierten Semantik, wird das Modellierungselement, auf das es angewandt wird, direkt semantisch beeinflußt. Stereotypen: Dekorative Stereotypen Deskriptive Stereotypen Restriktive Stereotypen Redefinierende Stereotypen Dekorative Stereotypen: Hiermit lassen sich Werkzeuge und Diagramme etwas farbenfroher und bildreicher gestalten. Als Beispiel kann der Akteur in den en gelten.

24 Deskriptive Stereotypen: Damit sind solche gemeint, die in erster Linie Verwendungszusammenhänge beschreiben oder eine Art standardisierte Kommentierung darstellen, beispielsweise um Klassen einer speziellen Architekturschicht zuzuordnen. Restriktive Stereotypen: Mit dieser Art sind formale Einschränkungen auf bestehende Modellierungselemente gemeint.sie definieren Restriktionen auf das Vorhanden- oder Nicht-Vorhandensein bestimmter Eigenschaften. Sie erweitern somit das Metamodell. Redefinierende Stereotypen: Hiermit sind Metamodell-Modifikationen gemeint, mit denen das Grundkonzept der Ursprungssprache (hier UML) verletzt werden können und daher vermieden werden sollten. Die Stereotyp-Bezeichnung wird von spitzen Klammern ( < und > ) eingeschlossen. << Stereotyp >>

25 Notiz: <<Stereotyp>> Klasse Notizen sind Kommentare zu einem Diagramm oder einem beliebigen Element in einem Diagramm ohne semantische Wirkung. Text Paket: Pakete sind Ansammlungen von Modellelementen beliebigen Typs, mit denen das Gesamtmodell in kleinere überschaubarere Einheiten gegliedert wird.

26 Paket: Ein Paket definiert einen Namensraum, in dem alle Elemente eindeutig sind. Pakete können Pakete enthalten. Das oberste Paket beinhaltet das System. Paket: Paketname::Klassenname UML Diagramme Paketname Paketname (Beziehungselemente )

27 Vererbung: Vererbung ist ein Programmiersprachen- Konzept, das heißt ein Umsetzungsmechanismus für die Relation zwischen Ober- und Unterklasse, wodurch Attribute und Operationen der Oberklasse auch den Unterklassen zugänglich werden. Abstraktion: Generalisierung und Spezialisierung sind Abstraktionsprinzipien zur hierarchischen Strukturierung der Semantik eins Modells. Abstraktion: Abstraktion: Unterklasse Diskriminator 1 Diskriminator 3 Oberklasse Diskriminator 2 Unterklasse Unterklasse Diskriminator 1 Diskriminator 3 Diskriminator 2 Oberklasse Unterklasse Unterklasse Unterklasse Unterklasse Unterklasse Unterklasse Unterklasse

28 Mehrfachvererbung: Fahrzeug Name Hersteller Bei der Mehrfachvererbung kann eine Klasse mehr als eine Oberklasse besitzen. Statt von einer Klassenhierarchiekann hier von einer Klassenheterarchiegesprochen werden. Wasser Tiefgang Verdrängung {Overlapping} Segelboot Segelfläche AnzahlSegel Windgetrieben MinimaleWindstärke maximalewindstärke Overlapping: Die durch Mehrfachvererbung von einem gemeinsamen Ahnen über mehrere Zweige erhaltenen Eigenschaften werden wieder zusammengeführt. Overlapping: Name Hersteller Tiefgang Verdrängung Segelfläche AnzahlSegel

29 Disjoint: Disjoint: Anstatt der Zusammenführung der gemeinsamen Eigenschaften, werden diese über den getrennten Vererbungsweg zugeordnet. Wasser:Name Wind:Name Wasser:Hersteller Wind:Hersteller Tiefgang Verdrängung Segelfläche AnzahlSegel Assoziation: Eine Assoziation beschreibt als Relation zwischen Klassen die gemeinsame Semantik und Struktur einer Menge von Objektverbindungen. Kardinalität: Die Anzahl der Element. Multiplizität: Bereich erlaubter Kardinalitäten.

30 Kardinalität: Klasse A <<stereotypen>> Beziehungsname {Zusicherung}{Eigenschaftswerte} 1 * Klasse B Rekursive Assoziation: Rekursive Assoziationen sind Assoziationen an denen nur eine Klasse beteiligt ist. Attributierte Assoziation: Klasse Manager 1 Sachbearbeiter * Führt > < Berichtet Ein Modellelement, das sowohl über die Eigenschaften einer Klasse als auch über die einer Assoziation verfügt. Es kann gesehen werden als Assoziation mit zusätzlichen Klasseneigenschaften oder als Klasse mit zusätzlichen Assoziationseigenschaften.

31 Qualifizierte Assoziation: Klasse A Assoziation Klasse B Eine qualifizierte Assoziation ist eine Assoziation, bei der die referenzierte Menge der Objekte durch qualifizierende Attribute in Partitionen unterteilt wird, wobei vom Ausgangsobjekt aus betrachtet jede Partition nur einmal vorkommen kann. Klasse A Attribut A Attribut B Klasse A Attribut A Attribut B Attribut B Klasse B Attribut A Attribut C Klasse B Attribut A Attribut C Abgeleitete Assoziation: Eine abgeleitete Assoziation ist eine Assoziation, deren konkrete Objektbeziehungen jederzeit aus den Werten anderer Objektbeziehungen und ihrer Objekte abgeleitet oder berechnet werden können.

32 Mehrgliedrige Assoziation: Eine mehrgliedrige Assoziation ist eine (gewöhnliche, binäre) Assoziation, an der mehr als zwei Assoziationsrollen beteiligt sind. Klasse A Klasse C Klasse B Gerichtete Assoziation: Eine gerichtete Assoziation ist ein Assoziation, bei der von der einen beteiligten Assoziationsrolle zur anderen direkt navigiert werden kann, nicht aber umgekehrt. Klasse A Klasse B

33 Aggregation Eine Aggregation ist ein Assoziation, deren beteiligte Klassen eine Ganzes-Teil-Hierarchie darstellen. Ganzes Teil Komposition Eine Komposition ist eine strenge Form der Aggregation, bei der Teil vom Ganzen existenzabhängig sind. Ganzes Teil

34 Impressum Impressum Dieser Vortrag kann im Internet unter herunter geladen werden. Er liegt als Star-Office und als Microsoft-Office Dokument vor. Bitte beachten Sie die Copyrights. Der Autor ist unter folgender Adresse erreichbar: Hannes Fischer Fischer Software Elfenstr Stuttgart Tel.: Fax.: Ende