Softwarearchitektur, UML, Design Patterns und Unit Tests

Transkript

1 Softwarearchitektur, UML, Design Patterns und Unit Tests Stefan Wehr Prof. Dr. Peter Thiemann 7. Dezember 2005

2 Übersicht Softwarearchitektur UML Design Pattern Unit Tests 2 / 34

3 Softwarearchitektur Softwarearchitektur Es gibt verschiedene Softwarearchitekturen Batch Sequential Pipes & Filters Layered System... Object Oriented Organization 3 / 34

4 Softwarearchitektur Object Oriented Organization Das System besteht aus Objekten, die mittels Methodenaufrufe (Nachrichten) miteinander kommunizieren. 4 / 34

5 Softwarearchitektur Wichtige Konzepte Klassen Definieren Attribute und Methoden Werden zur Laufzeit instanziert Instanzen / Objekte Interfaces Spezifizieren die Schnittstelle einer Klasse Enthalten keinen Code Können nicht instanziert werden 5 / 34

6 Übersicht Softwarearchitektur UML Design Pattern Unit Tests 6 / 34

7 UML UML Unified Modeling Language (Booch / Jacobson / Rumbaugh) Stellt verschiedene Diagrammarten zur Verfügung, um unterschiedliche Aspekte eines Systems zu modellieren Hier: nur Klassendiagramme Literatur Martin Fowler, UML distilled: a brief guide to the standard object modeling language 7 / 34

8 UML Klassendiagramme Repräsentieren Klassen und statische Beziehungen zwischen Klassen Keine zeitliche Informationen Ein Klassendiagramm ist ein Graph mit Knoten: Klassen (Rechtecke) Kanten: Beziehungen zwischen Klassen Kann auch Interfaces, Packages und Instanzen enthalten 8 / 34

9 Klasse UML Student matriculation number name grades count issue certificate () enter grade () list degrees () Namensabteilung Attribute Operationen (Methoden) Nur Name obligatorisch Weitere Abteilungen möglich (Verantwortlichkeiten, Ereignisse, Ausnahmen,... ) 9 / 34

10 UML Inhalt der Namensabteilung Optionale Stereotypen «interface», «controller» Klassenname, abstrakte Klassen werden kursiv geschrieben / 34

11 Attributabteilung UML Syntax von Attributen Sichtbarkeit Name Typ Kardinalität Ordnung Initialwert Eigenschaften Sichtbarkeit,,, Kardinalität Menge natürlicher Zahlen Ordnung / Eigenschaften z.b.: Statische Attribute werden unterstrichen 11 / 34

12 Sichtbarkeit UML,,,, 12 / 34

13 Kardinalität UML Definiert Menge natürlicher Zahlen Kardinalität Intervall Kardinalität Kardinalität Intervall int int* int* int* int Beispiele:,,,, 13 / 34

14 UML Operationsabteilung Syntax Sichtbarkeit Name Parameterliste Rückgabetype Eigenschaften Sichtbarkeit,,, Parameterliste Art Name Typ Art,, Eigenschaften z.b.: Statische Operationen werden unterstrichen 14 / 34

15 Beziehungen UML Binäre Beziehungen Zusammenarbeit zweier Klassen Durchgezogene Linie zwischen zwei Klassen Optional: Name für die Beziehung, Rolennamen, Navigation, Kardinalität Generalisierung/Vererbung Spezifiziert Subklassenbeziehung Durchgezogene Linie mit Pfeil auf Superklasse 15 / 34

16 Beispiele (1) UML class class name name of abstract class or attribute1 attribute2: Typ = default /derived attribute class attribute abstractoperation1() op2(parmlist): result type class operation implementation of op2 vehicle inheritance flying object car airplane bird association n m Class 1 class 2 role role 16 / 34

17 Beispiele (2) UML subpart Part partno product manufacturer * 1 order orderer Company * 0..1 * * superpart 17 / 34

18 UML Aggregation und Komposition (1) Aggregation Drückt eine ist Teil von Beziehung aus Bedeutung: Inhalt gehört einem Container Notation: Kante mit weißem Rombus als Pfeilkopf 18 / 34

19 UML Aggregation und Komposition (2) Komposition Spezieller Fall von Aggregation Container und Inhalt leben und sterben zusammen Notation: Kante mit schwarzem Rombus als Pfeilkopf 19 / 34

20 Beispiel UML polygon 1 1 {ordered} 2..* 1 point representation color line mode car traffic light wheel bulb 3 20 / 34

21 Übersicht Softwarearchitektur UML Design Pattern Unit Tests 21 / 34

22 Design Patterns Design Pattern Gamma, Helm, Johnson, Vlissides: Design Patterns, Elements of Reusable Object-Oriented Software, Addison Wesley, gang of four Häufig auftretende Muster in der Zusammenarbeit von Objekten Ziele: Flexibilität, Wartbarkeit, Kommunikation, Wiederverwendung Alternatives Vorgehen und Kombinationen möglich 22 / 34

23 Design Pattern Klassifikation von Patterns (1) Zweck Creational Patterns Abstrahieren über das Erzeugen von Objekten Structural Patterns Abstrahieren über häufig vorkommende Strukturen Behavioral Patterns Abstrahieren über Verhaltensmuster 23 / 34

24 Design Pattern Klassifikation von Patterns (2) Wirkungsbereich Klassen Statische Beziehungen zwischen Klassen (Vererbung) Objekte Dynamische Beziehungen zwischen Instanzen von Klassen 24 / 34

25 Design Pattern Composite Pattern Structural Pattern Rekursive Objektstrukturen Uniforme Behandlung von Container und Inhalt 25 / 34

26 Motivation Design Pattern Dateisystem Container Verzeichnisse Inhalt Verzeichnisse, Dateien Arithmetische Ausdrücke Container Operatoren Inhalt Operatoren, Konstanten, Variablen 26 / 34

27 Beispiel Design Pattern FileSystemEntry * getname() 1 File filehandle getname() Directory getname() getchildren() addchild(filesystementry) 27 / 34

28 Design Pattern Allgemeine Struktur Client Component operation() add(component) remove(component) getchild(int) children Leaf operation() Composite operation() add(component) remove(component) getchild(int) forall g in children g.operation(); 28 / 34

29 Visitor Pattern Design Pattern Behavioral Pattern Operationen auf einer Objektstruktur werden durch Objekte repräsentiert Hinzufügen neuer Operationen ohne Änderung der Klassen 29 / 34

30 Motivation Design Pattern Operation eines Filesystems: Löschen, Kopieren, Liste aller Namen bestimmen,... Naiver Ansatz: Operationen werden in den Klassen und implementiert FileSystemEntry delete() copy() getallnames() File delete() copy() getallnames() Directory delete() copy() getallnames() Problem: Für neue Operationen müssen und geändert werden 30 / 34

31 Design Pattern Beispiel mit Visitor visitfile(file) FileSystemVisitor visitdirectory(directory) visitfile(file) DeleteVisitor visitdirectory(directory) visitfile(file) CopyVisitor visitdirectory(directory) 31 / 34

32 Design Pattern Beispiel mit Visitor visitfile(file) FileSystemVisitor visitdirectory(directory) visitfile(file) DeleteVisitor visitdirectory(directory) visitfile(file) CopyVisitor visitdirectory(directory) Program FileSystemEntry accept(filesystemvisitor v) File accept(filesystemvisitor v) Directory accept(filesystemvisitor v) v.visitfile(this); v.visitdirectory(this); 31 / 34

33 Übersicht Softwarearchitektur UML Design Pattern Unit Tests 32 / 34

34 Unit Tests Unit Tests Idee Schreibe vor (bzw. während) der Implementierung einer Klasse eine Testklasse Archiviere alle Tests, so dass sie später wiederholt werden können Nutzen Software enthält weniger Fehler Software kann leichter geändert werden Testklasse dient als eine Art Spezifikation für die eigentliche Klasse 33 / 34

35 JUnit Unit Tests 34 / 34