UML. Tutorium 1 2. März 2009

Transkript

1 UML Tutorium 1 2. März 2009

2 System Modell Sicht (View) Modellierung Modelle eines Systems können sich überschneiden. Sichten auch. UML Diagrammart

3 Diagrammtypen Strukturdiagramm Klassendiagramm Objektdiagramm Paketdiagramm Komponentendiagramm Kompositions strukturdiagramm UML Diagramm Verteilungsdiagramm Verhaltensdiagramm UseCase Diagramm Aktivitätsdiagramm Zustandsdiagramm Interaktionsdiagramm Neu in UML 2 Stark verändert in UML 2 Sequenzdiagramm Kommunikations diagramm Interaktions übersichtsdiagramm Zeitverlaufsdiagramm

4 Klassendiagramm Grundlegende Konzepte Klasse Attribute und Operationen Beziehungen: Generalisierung Assoziation (class diagram)

5 Klassendiagramm Generalisierung spezialisierte Klasse (Unter o. Subklasse) allgemeinere Klasse (Ober, Basis o. Superklasse) Figur Kurve Polygon Vererbungssemantik Spezifikationsvererbung (Typ Substitutiierbarkeit) Spezialisierungsvererbung (is a Beziehung) Implementierungsvererbung (Code Wiederverwendung, ohne besondere konzeptionelle Beziehung)

6 Exkurs: OO Konzepte s. Vorlesung OOP

7 OO Konzepte Objekt Nachricht Interface Klasse Vererbung (inheritance) Typ Typ Polymorphismus Dynamisches Binden und Vererbung

8 Polymorphismus Polymorhp Vielgestaltig (griechisch) Polymorphe Ausdrücke Ausdrücke die Werte verschiedener Typen annehmen können Dynamischer Typ eines Ausdrucks Der Typ des Wertes eines Ausdrucks zur Laufzeit Falls der Wert ein Objekt ist, ist sein Typ die Klasse von der es instanziiert wurde. Statischer Typ eines Ausdrucks Der deklarierte bzw. der aus Deklarationen herleitbare Typ Er ist die obere Schranke der Typen möglicher Werte des Ausdrucks

9 Nachricht Aufforderung an ein Objekt, Nachricht eine seiner Methoden auszuführen Java Syntax: <empfängerausdruck>.<aufruf> Beachte: Nachricht Prozeduraufruf Eine Nachricht! Verschiedene Effekte, je nach Empfängerobjekt! Dynamisches Binden Dynamisches Binden Bestimmung des auszuführenden Codes geschieht erst zur Laufzeit, in Abhängigkeit vom Empfänger Objekt Die Methode des Empfänger Objekts wird ausgeführt!

10 Zwei Schritte: Nachricht Auflösen von Nachrichten Bestimmung der aufgerufenen Operation Bestimmung der Aufrufsignatur Bestimmung der Kandidatensignaturen Bestimmung der spezifischsten Kandidatensignatur Bestimmung der aufgerufenen Implementierung Dynamisches Binden anobject.f(arg1,..., argn)

11 Umsetzen von dynamischem Binden Szenario (Ursprünglicher Java Code): class Mitarbeiter { erledigeauftrag() {...} berechnekosten(){...} } klassenbasiert Speicherbereich der Klasse Mitarbeiter Speicherbereich der referenzierten Instanz von Mitarbeiter Speicherbereich für Variable m (enthält eine ObjektID) Methodentabellen vtable ( = virtual method table)... class Übersetzte Methoden class XYZ { dosth() { Mitarbeiter m;...; m.berechnekosten(); } } Ref. auf Code von erledigeauftrag() Ref. auf Code von berechnekosten() Mitarbeiter::erledigeAuftrag() Mitarbeiter::berechneKosten()

12 Overloding vs. Overriding Overloading Beziehung zwischen Methoden innerhalb einer Klasse Methoden haben gleichen Namen aber verschiedene Signatur Sie stellen verschiedene Operationen dar sie bekommen verschiedene Methodentabellen Indices Overriding Beziehung zwischen Methoden in Oberklasse und Unterklasse Gleiche Signatur gleiche Operation bekommen gleichen Methodentabellen Index Die spezifischste Methode (= Implementierung der Operation) gilt!

13 Design Prinzipien Ersetzbarkeit bzw. Das liskovsche Substitutionsprinzip (LSP) B ist ein Subtyp von A : Instanzen von B sind immer für Instanzen von A einsetzbar Instanzen von B fordern höchstens und bieten mindestens das gleiche wie Instanzen von A

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15 Klassendiagramm Assoziation beschreibt die gemeinsame Struktur einer Menge von i.d.r. langfristigen Beziehungen zwischen Objekten. Firma Arbeitgeber * arbeitet für Arbeitnehmer * Person Eine fehlende Multiplizitätsangabe bedeutet 1..1 bzw. 1.

16 Klassendiagramm Qualifizierte Assoziation Ausgangssituation: Multiplizität am Assoziationsende > 1 Wunsch der Indizierung im Kontext einer Klasse zerlege die Menge der Links in disjunkte einelementige Teilmengen i.a. Reduktion der Mult. auf 1 qualifizierende Attribute (Qualifier) Schlüssel der Assoziation Bank kontonummer * Konto 0..1 Person

17 Klassendiagramm Modellieren komplexe Assoziationen zwischen Klassen wenn Assoziationsklasse sie durch eigene Attribute näher beschieben werden oder ihrerseits an deren Assoz. teilnehmen sollen Asoziationsname = Klassenname Konto erstellungsdatum:datumzeit Bank kontonummer * 0..1 Person

18 Klassendiagramm»Teil von«beziehung modelliert logische oder physische Einheit eines "Ganzen" mit seinen "Teilen impliziert oft kaskadierende Operationen Existenz Abhängigkeit Exklusivität

19 Klassendiagramm»Teil von«beziehung Spezialisierungen Aggregation asymmetrische, transitive Assoziation zwischen nicht gleichwertigen Partnern Komposition»starke Aggregation«Aus den Definitionen folgt: Aggregation Unabhängigkeit Komposition Exklusivität

20 Modellierung: exklusiv (nur in einem Ganzen) nicht exklusiv (in mehreren Ganzen) existenz abhängig (Propagierung der Löschoperation) 1 1..* + explizite Angabe der Propagierungs Semantik Spalte 1 Firma 1 * Abteilung Zeile 1 { } Zelle existenz unabhängig (keine Propagierung der Löschoperation) 0..1 * Auto Reifen Proj. * * Mitarb.

21 Klassendiagramm»Teil von«beziehung zwei weitere Kategorien: : Teile können unabhängig von Ganzem erzeugt werden 1: Sobald sie einem Ganzen zugeordnet werden sind sie von diesem abhängig 1 Exklusivität Abhängigkeit (es muss ein Ganzes geben)... ist also wie Komposition mit Kardinalität 1 aber keine Propagierung des Löschens (sie muss explizit angegeben werden)

22 Objektdiagramm zeigt einen konkreten, beliebig komplexen Ausschnitt des System Zustands zu einem bestimmten Ausführungszeitpunkt des Systems auf Basis der im Klassendiagramm spezifizierten Strukturen. Link Instanz einer Assoziation keine Multiplizitätsangabe keine Zyklen (object diagram)

23 Paketdiagramm Gruppierungsmechanismus Referenz Import Keine Klasseneigenschaften " s. Komponenten Paket (package)

24 Komponentendiagramm ist ein modularer Teil eines Systems, der zur Abstraktion und Kapselung einer beliebig komplexen Struktur dient und nach außen wohldefinierte Schnittstellen zur Verfügung stellt. s. Systementwurf Sichten Komponente (component) Extern (black box view) Spezifikation Intern (white box view) Implementierung

25 Komponentendiagramm zeigt Komponenten und deren Abhängigkeiten kann im gesamten Softwareelbenszyklus modelliert und zunehmend verfeinert werden kann sowohl physische als auch logische Modellierungsaspekte abdecken (darüber hinaus) ist Sonderform einer Klasse darf alle Klasseneigenschaften aufweisen darf instanziiert werden

26 Verteilungsdiagramm (deployment diagram) Zeigen Module / Komponenten und deren Manifestation (Realisierung) durch Artefakte, Verteilung der Artefakte auf Rechner (Geräte) und Laufzeitumgebungen, Parametrisierung des Deployment, Kommunikation und sonstige Beziehungen (Abhängigkeits Pfeile Zeigen von der abhängigen Komponente weg)

27 Anwendungsfalldiagramm (use case diagram) Alternative dt. Bez.: Use Case Diagramm Funktionalität des zu entwickelten Softwaresystems aus Benutzersicht Beziehungen include Bez. extend Bez. Generalisierungsbez.

28 Use Case Diagramm Beispiel Autofahrt Simulation Tool Test Fahrer Fahrt starten fahren extension points Abbiegen <<include>> <<extend>> Motor starten abbiegen Condition: {Lenkrad gedreht} extension point: Abbiegen links abbiegen rechts abbiegen bremsen Test Stuntman Stunt vorführen

29 Aktivitätsdiagramm Ablauforientierte Notation Auch für nicht objekt orientierte Systeme Elementare Konzepte Aktivität = benanntes Verhalten Aktion = atomare Aktivität (einzelner Arbeitsschritt) gerichteter Graph, bestehend aus Aktivitätsknoten Aktionsknoten Kontrollknoten Datenknoten Aktivitätskanten (activity diagram)

30 Zustandsdiagramm (state diagram) beschreibt das Verhalten (eines Teils) eines Systems, indem sie die möglichen Folgen von Zuständen definieren, die Elemente des Systems oft Objekte einer bestimmten Klasse während ihres Lebenslaufs während der Ausführung einer Operation oder Interaktion der Reihe nach einnehmen können

31 Interaktionsdiagramme (interaction diagrams ) Interaktion Nachricht (i. A.) Interaktionspartner Rollen Kontext Sequenzdiagramm Kommunikationsdiagramm ab UML 2: Interaktionsübersichtsdiagramm Zeitverlaufsdiagramm

32 Sequenzdiagramm (sequence diagram) 2 Darstellungsdimensionen Zeitachse Interaktionspartner

33 Sequenzdiagramm Lebenslinie stellt Interaktionspartner dar erstreckt sich über die gesamte»lebenszeit«des zur Laufzeit an die Rolle gebundenen Objekts Interaktionen als Abfolge von Ereignisspezifikationen Ausführung eines Verhaltens innerhalb einer Interaktion wird durch 2 Ereignisspezifikationen: Start und Ende, auf der gleichen Lebenslinie definiert Ausführungsspezifikation genannt In UML 1: Aktivierung (focus of control) Sende Ereignis spez. rolle:typ Empfangs Ereignis spez.

34 Sequenzdiagramm Ausführung einer Nachricht Versenden einer Nachricht synchron Antwortnachricht Rückgabewerte asynchron m1 m2 Nachrichten m1 att=m1:wert

35 Sequenzdiagramm Kontrollflusssteuerung Kombinierte Fragmente sd Anmelden Beispiele: Verzweigung (alt, opt, break) Schleife (loop) calc:a obj1:b obj2:b u1:user gettotal getvalue getvalue getvalue getvalue computetotal() total=computetotal() alt [total 21] resetvalue resetvalue [total < 21] gettotal:total

36 Kommunikationsdiagramm (communication diagram) Möglichkeit der Darstellung des strukturellen Zusammenhangs der Interaktionspartner Keine graphische Dimension für Zeit

37 Quellenangabe Dr. Kniesel, Vorlesungsfolien zu Softwaretechnologie, WS Martin Hitz, Gerti Kappel, Elisabeth Kapsammer, and Werner Retschitzegger. Objektorientierte Modellierung mit UML 2, dpunkt Verlag, Heidelberg, 3 edition, 2005.