Einführung Propra Softwareentwicklung im 21. Jahrhundert. Jörg Niere Raum H-C 8304 Tel: 0271/

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1 University of Siegen Einführung Propra Softwareentwicklung im 21. Jahrhundert Jörg Niere Raum H-C 8304 Tel: 0271/ Überblick 1. Vom Modell zum Code 2. Klassen Attribute Methoden 3. Vererbungsbeziehungen Mehrfachvererbung Schnittstellen 4. Assoziationen 5. Stereotypen 6. Bedingungen Softwareentwicklung im 21. Jahrhundert 2

2 1. Vom Modell zum Code Fremdwörterduden: 1. Muster, Vorbild; 2. Entwurf, Nachbildung in kleinem Maßstab; 3. vereinfachte Darstellung der Funktion eines Gegenstandes oder des Ablaufs eines Sachverhaltes, die eine Untersuchung oder Erforschung erleichtert oder erst möglich macht. abstrakte, vereinfachte Darstellung der Realität weglassen von Details Der Begriff Hund ist eine Abstraktion des Begriffs Pudel richtige Wahl der Abstraktionsstufe Problem wenn entscheidende Details weg gelassen werden Problem ist trotz Abstraktion nicht lösbar Softwareentwicklung im 21. Jahrhundert 3 Modelle in der Informatik Automaten Petrinetze Flussdiagramme Softwareentwicklung im 21. Jahrhundert 4

3 Modelle in der Informatik Automaten Petrinetze Flussdiagramme Nassy-Schneidermann Diagramme Softwareentwicklung im 21. Jahrhundert 5 Modelle in der Informatik Automaten Petrinetze Flussdiagramme Nassy-Schneidermann Diagramme Object Modelling Technique (OMT) Booch-Diagramme Statecharts Unified Modelling Language (UML) Softwareentwicklung im 21. Jahrhundert 6

4 Softwareentwicklungsprozess Unterscheidung Entwurf-Implementierung informale Abstraktion Testen: Entwurf?=? Implementierung formale Abstraktion Codegenerierung möglich Testen: Anforderung?=? Implementierung Entwurf wird zur Implementierung ähnlich wie bei Programmiersprachen Boot-Strap-Ansatz Softwareentwicklung im 21. Jahrhundert 7 Fahrstuhlbeispiel Softwareentwicklung im 21. Jahrhundert 8

5 2. Klassen OO-Sprachen Klasse -> Klasse Methode -> Methode Parameter -> Parameter evtl. Typumsetzung Sichtbarkeit jeweils entsprechend normale Attribute Attribut mit Sichtbarkeit private Zugriffsmethoden mit ursprünglicher Sichtbarkeit abgeleitete Attribute lesende Methoden nicht OO-Sprachen OO-Interpreter (Pascal) Strukturen und Funktionszeiger (C) Softwareentwicklung im 21. Jahrhundert 9 3. Vererbung Vererbung -> Vererbung Java eine Klassenvererbung mehrere Schnittstellen Mehrfachvererbung Programmiersprachenunterstützt Klassen werden zu Schnittstellen teilweise große Probleme Siamesische Zwillinge starke Delegation funktioniert nur aus unterer Ebene Softwareentwicklung im 21. Jahrhundert 10

6 Namen und Leserichtung Rollen(namen) Kardinalitäten Navigierbarkeit Aggregation ist_teil_von (has) Beziehung eigentlich nur Kommentar Komposition coincedent life time Teil ist nur einem Ganzen zugeordnet qualifizierte Assoziation zusätzlich assoziative Klasse ternäre Assoziation 4. Assoziationen A 1..5, 8 Softwareentwicklung im 21. Jahrhundert attr r1 1..n C {ordered {sorted Name r3 D * n 1..n Rolle 1,n r2 B Besonderheiten von Assoziationen strukturelle Beziehungen repräsentieren Verbindungen von Objekten typischerweise bidirektional Ausnahme: Navigierbarkeit wird meist unterschlagen keine direkte Programmiersprachenunterstützung => Abbildung auf vorhandene Sprachkonstrukte (Klassen, Attribute, Zeiger, Methoden) Softwareentwicklung im 21. Jahrhundert 12

7 Referenzen (zu-1) my A B entspricht Zeiger / Attribut / Variable Name oder Rollenname übernehmen Zugriffsmethoden spart Speicherplatz Zugriff teilweise kompliziert Baumelemente nur von der Wurzel aus zugreifbar Beziehungen werden gerne vergessen Benachrichtigungen Empfehlung: möglichst verweiden public class A { private B my; public B getmy (){ return my; public void setmy (B my){ this.my = my; //A Softwareentwicklung im 21. Jahrhundert 13 Referenzen (zu-n) kids n A B Keine direkte Referenz Verwendung von Containerklassen Array s auch möglich Zugriff nur über Methoden Iterator immer selbst implementieren Komposition: schwarze Raute Existenzabhängigkeit Teile im Vater-Konstuktor erzeugt Eltern-Destruktur löscht "Teile" mit private: set / add / del (oder weglassen) public class A { private TreeSet kids = new TreeSet(); public Iterator iteratorofkids (){ return kids.iterator(); public void addtokids (B kid) public boolean hasinkids (B kid) public void removefromkids (B kid) //A Softwareentwicklung im 21. Jahrhundert 14

8 Bidirektionale Beziehungen A 1 studies 1 studs B a1:a studs studs studs b2:b studs b2:b b2:b b2:b Softwareentwicklung im 21. Jahrhundert 15 Bidirektionale Beziehungen 1 studies 1 A studs B public class A { private B studs; public B getstuds () public void setstuds (B value){ if (this.studs!= value) { if (this.studs!= null) { B oldstuds = this.studs; this.studs = null; oldstuds.setlecture (null); this.studs = value; if (value!= null) { value.setlecture(this); // A public class B { private A ; public A getlecture () public void setlecture(a value){ if (this.!= value) { if (this.!= null) { B oldlecture = this.; this. = null; oldlecture.setstuds (null); this. = value; if (value!= null) { value.setstuds(this); // b Softwareentwicklung im 21. Jahrhundert 16

9 Bidirektionale Beziehungen höherer Kardinalität Verwendung von Containerbibliotheken {ordered => Liste {sorted => Container mit Sortierkriterium qualifizierte Assoziationen => Maps mehr Zugriffsmethoden aufgrund des Schlüssels Schlüssel Teil des Objekts externer Schlüssel Alternativ auch als extra Klassen zu implementieren Bei n-ärer Beziehung unbedingt notwendig Vorteil: ein bisschen mehr Übersicht Nachteil: noch eine Klasse mehr Softwareentwicklung im 21. Jahrhundert Stereotypen Möglichkeit der UML Erweiterung weitere Spezifikation Text oder Bild 18 Standard-Stereotypen interface create refine type Abbildung auf Quellcode komplex betrifft meist mehrere Klassen enthält dynamische Bedingungen <<immutable>> Date <<type>> FuzzySet <<interface>> Listener Softwareentwicklung im 21. Jahrhundert 18

10 Stereotyp <<type>> nicht primitive Attributtypen sind Assoziationen Stereotyp erlaubt Attribute mit nicht primitiven Typen (Klassen) ist immer unverletzbar <<immutable>> nach der Konstruktion eines Objekt können Werte nicht verändert werden Beispiel in Java: String, Date Konkatination erzeugt neues Stringobjekt Softwareentwicklung im 21. Jahrhundert Bedingungen Notation in geschweiften Klammern { Design-by-contract OCL-Ausdrücke context Flight inv: passengers->size() <= plane.numberofseats Abbildung auf Quellcode Wahl von Containerklassen z.b. {sorted Erweiterung der Zugriffsmethoden Konsistenzüberwachungskomponente explizites Anstoßen frequentierte Ausführung Softwareentwicklung im 21. Jahrhundert 20

11 Zusammenfassung Modelle Probleme bei Abstraktion Unified Modelling Language Definition der Abbildung von Modellelementen in Quellcode Klassendiagramme Klassen, Attribute, Methodendeklarationen einfach Assoziationen sind problematisch Einhaltung / Überwachung von Bedingungen Softwareentwicklung im 21. Jahrhundert 21 Literatur [FNTZ98] T. Fischer, J. Niere, L. Torunski, and A. Zuendorf. Story Diagrams: A new Graph Rewrite Language based on the Unified Modeling Language. In Proceedings of the 6th International Workshop on Theory and Application of Graph Transformation (TAGT), Paderborn, Germany. G. Engels and G. Rozenberg (editors), LNCS 1764, Springer Verlag, November [Zün96] A. Zündorf: Graph Pattern Matching in PROGRES; in: J. Cuny, H. Ehrig, G. Engels, G. Rozenberg (eds.): Proc. 5th. Int. Workshop on Graph-Grammars and their Application to Computer Science, Willamsburg, November 1994, Springer, LNCS 1073 (1996) [ASU86] : A. V. Aho, R. Sethi, and J. D. Ullman Compilers: Principles, Techniques and Tools, Addison-Wesley 1986, ISBN Softwareentwicklung im 21. Jahrhundert 22