UML Grundlagen, Zustandsautomat. Zustandsautomaten bilden eine Erweiterung der endlichen Automaten

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1 Zustandsautomaten bilden eine Erweiterung der endlichen Automaten angereichert um zusätzliche Elemente Bedingungen Verzweigungen theoretische Wurzeln: David Harel, 1985 DI. Helmut Tockner 1

2 Zustandsautomaten beschreiben das Zustandsbehaftete Verhalten von Systemkomponenten wenig Raum für Missverständnisse notwendig: Kenntnis der Notation DI. Helmut Tockner 2

3 es gelten folgenden Annahmen pro Zeitpunkt genau 1 Zustand die Zeitverzögerung beim Zustandsübergang ist irrelevant DI. Helmut Tockner 3

4 Beispiel: einfacher Fahrkartenautomat Trigger [Guard] Kreuzungspunkt Startzustand Zustand Transition Guard Eintrittsverhalten Zustandsverhalten DI. Helmut Tockner 4

5 Anwendung im Projekt Verhalten von Use Cases Zustände von Klassen (Objekten) Protokollzustände DI. Helmut Tockner 5

6 Use Case : Authentifizieren DI. Helmut Tockner 6

7 Klasse : PKW DI. Helmut Tockner 7

8 Protokoll : Telnet Port 23 DI. Helmut Tockner 8

9 einfacher Zustand bildet eine Situation ab, in deren Verlauf eine spezielle Bedingung gilt DI. Helmut Tockner 9

10 einfacher Zustand, Verhalten : ab hier aktiv ab hier inaktiv Verhalten (entry) Verhalten (do) Eintritts- Zustands- Austritts- Verhalten (exit) Betreten des Zustands Verlassen des Zustands DI. Helmut Tockner 10

11 einfacher Zustand wird betreten wenn eine Transition, die diesen als Endpunkt besitzt durchlaufen wird wird verlassen wenn eine Transition, die diesen als Startpunkt besitzt durchlaufen wird wird aktiv sobald dieser betreten wird DI. Helmut Tockner 11

12 Transition eine gerichtete Verbindung (Pfeil) zwischen zwei Knoten schafft einen Übergang von einem Ausgangs- zu einem Zielzustand Trigger Guard Verhalten DI. Helmut Tockner 12

13 Transition Trigger Auslöser einer Transition, pro Transition sind mehrere Trigger möglich Guard Bedingung, die wahr sein muss damit der Trigger ausgelöst wird Verhalten das Verhalten welches beim Durchlaufen des Triggers ausgeführt wird DI. Helmut Tockner 13

14 Transition, Triggertypen Call Trigger Signal Trigger Change Trigger Time Trigger Any Trigger DI. Helmut Tockner 14

15 Abarbeitung von Transitionen 1. die Transition wird erst ausgeführt, wenn das Eintrittsverhalten des Quellzustands beendet ist 3. ist das Zustandsverhalten des Quellzustandes noch in Bearbeitung wird dieses unterbrochen DI. Helmut Tockner 15

16 Abarbeitung von Transitionen 1. weiters gilt folgende Reihenfolge: a) Austrittsverhalten des Quellzustands ausführen b) Quellzustand wird inaktiv c) Verhalten der Transition ausführen d) Zielzustand wird aktiv e) Eintrittsverhalten des Zielzustandes ausführen DI. Helmut Tockner 16

17 Startzustand bildet den Startpunkt für das Betreten des Zustandsautomaten von ihm ausgehend wird der erste Zustand erreicht DI. Helmut Tockner 17

18 Startzustand, Einschränkungen die vom Startzustand ausgehende Transition hat weder einen Trigger noch eine Bedingung die vom Startzustand ausgehende Transition kann eigenes Verhalten aufweisen jeder Startzustand hat genau eine ausgehende Transition DI. Helmut Tockner 18

19 Endzustand bildet den Endpunkt für die Bearbeitung eines Zustandsautomaten von ihm führen keine ausgehenden Transitionen weg DI. Helmut Tockner 19

20 Endzustand ein Zustandsautomat kann mehrere Endzustände besitzen Beispiel: Ventilator DI. Helmut Tockner 20

21 Pseudozustände ermöglichen komplexen Kontrollfluss in einem Zustandsautomat Transitionen können auch über Pseudozustände geführt werden Pseudozustände dürfen keine Zeit verbrauchen DI. Helmut Tockner 21

22 Pseudozustand: Kreuzung erlaubt ein- und ausgehende Transitionen, somit sind die Vereinigung und Aufspaltung von Transitionsflüssen möglich DI. Helmut Tockner 22

23 Beispiel: Labyrinth Kreuzung Kreuzung DI. Helmut Tockner 23

24 Pseudozustand: Entscheidung erlaubt die dynamische Auswertung der Guards (Bedingungen) aller ausgehenden Transitionen DI. Helmut Tockner 24

25 Pseudozustand Verzweigung Bsp.: PKW DI. Helmut Tockner 25

26 Pseudozustand: Terminator bricht die Ausführung des ZA ab, ähnlich wie ein Endzustand in der Softwarerealisierung bedeutet dieser Zustand das Ende des zugehörigen Objektes DI. Helmut Tockner 26

27 Pseudozustand: zusammengesetzter Zustand besteht aus mehreren Unterzuständen, diese können beliebigen Typs sein (also auch wiederum zusammengesetzt), somit ist die Bildung von Zustandshierarchien möglich DI. Helmut Tockner 27

28 Bsp.: Fahrkartenautomat DI. Helmut Tockner 28

29 zusammengesetzter Zustand beim Verlassen gibt es 3 Möglichkeiten : DI. Helmut Tockner 29

30 Pseudozustände: Gabelung und Vereinigung um eine Transitionen in mehrere parallele Transitionen aufzuspalten und diese wieder zusammenzuführen Vereinigung (Join) Gabelung (Fork) DI. Helmut Tockner 30

31 Pseudozustand: Region um zueinander parallele Abläufe zu beschreiben die für den zusammengesetzten Zustand erzeugten Trigger gelten gleichzeitig für alle Regionen DI. Helmut Tockner 31

32 Pseudozustand: Region DI. Helmut Tockner 32

33 Betreten eines zusammengesetzten Zustands mit mehreren Regionen Zustandsübergang von außen die Startzustände aller Regionen werden aktiv DI. Helmut Tockner 33

34 Betreten eines zusammengesetzten Zustands mit mehreren Regionen Zustandsübergang von innen an den Rand warten bis alle Regionen bereit sind um gemeinsam von den Startzuständen zu beginnen DI. Helmut Tockner 34

35 Betreten eines zusammengesetzten Zustands mit mehreren Regionen 1. Expliziter Start mittels Gabelung kann für jede Region ein bestimmter Startzustand angesprungen werden DI. Helmut Tockner 35

36 Verlassen eines zusammengesetzten Zustands mit mehreren Regionen Erreichen aller Endzustände ausführen der ungetriggerten Transition am Rand Region beendet Region beendet DI. Helmut Tockner 36

37 Verlassen eines zusammengesetzten Zustands mit mehreren Regionen Auslösen eines Triggers alle Regionen werden sofort beendet DI. Helmut Tockner 37

38 Verlassen eines zusammengesetzten Zustands mit mehreren Regionen Trigger für einen Unterzustand alle Regionen werden sofort beendet DI. Helmut Tockner 38

39 Verlassen eines zusammengesetzten Zustands mit mehreren Regionen Vereinigung von Unterzuständen Trigger nur an der einen wegführenden Transition DI. Helmut Tockner 39

40 Pseudozustand: Eintrittspunkt und Austrittspunkt dienen nur der Übersichtlichkeit DI. Helmut Tockner 40

41 Beispiel Eintrittspunkt Notation ohne Eintrittspunkt Notation mit Eintrittspunkt DI. Helmut Tockner 41

42 Pseudozustand: Unterzustandsautomat erlaubt die Strukturierung und Wiederverwenbarkeit von Zustandsautomaten können alle Arten von Zuständen enthalten DI. Helmut Tockner 42

43 Bsp.: Handy DI. Helmut Tockner 43

44 Übungen Telefon Drucker Handy Authentifizierung Kaffeeautomat Bankomat Taschenrechner DI. Helmut Tockner 44