Die Unified Modelling Language (UML) Version 2 - Stichworte Udo Kelter 20.11.2007 Zusammenfassung dieses Lehrmoduls Die Unified Modelling Language (UML) ist der de-facto-standard für Modellierungssprachen geworden. Die neue Version 2 weist in vielen Bereichen signifikante Änderungen gegenüber der Version 1.5 auf. Dieses Lehrmodul stellt nach einem Überblick über die Geschichte der UML und den Motiven für die neue Version die Diagrammtypen der Version 2 kurz vor und skizziert die Änderungen gegenüber der Version 1.5. Vorausgesetzte Lehrmodule: obligatorisch: Objektorientierte Modellierung Objektorientierter Entwurf Zustandsübergangsdiagramme Petri-Netze Stoffumfang in Vorlesungsdoppelstunden: 0.7 1
Die Unified Modelling Language (UML) Version 2 - Stichworte 2 Inhaltsverzeichnis 1 Einordnung der UML 3 1.1 Historie der UML......................... 4 1.2 Die Diagrammtypen der UML 2.0 - Übersicht......... 6 2 Kurzbeschreibung der Diagrammtypen 6 2.1 Klassendiagramm......................... 6 2.2 Paketdiagramm.......................... 7 2.3 Objektdiagramm......................... 7 2.4 Kompositionsstrukturdiagramm................. 8 2.5 Verteilungsdiagramm....................... 9 2.6 Komponentendiagramm..................... 10 2.7 Use-Case-Diagramm....................... 11 2.8 Aktivitätsdiagramm....................... 11 2.9 Zustandsautomat bzw. Zustandsübergangsdiagramm..... 11 2.10 Interaktionsdiagramme...................... 12 3 Exkurs: logische und physische Dokumente 13 Literatur.................................. 14 Index.................................... 14 Dieser Text darf für nichtkommerzielle Nutzungen als Ganzes und unverändert in elektronischer oder gedruckter Form beliebig weitergegeben werden und in WWW-Seiten, CDs und Datenbanken aufgenommen werden. Jede andere Nutzung, insb. die Veränderung und Überführung in andere Formate, bedarf der expliziten Genehmigung. Die jeweils aktuellste Version ist über http://kltr.de erreichbar.
Die Unified Modelling Language (UML) Version 2 - Stichworte 3 1 Einordnung der UML UML ist Abkürzung von Unified Modelling Language Was ist die UML? ist eine große Hype, vielfach als die Wunderwaffe schlechthin hochstilisiert (des Kaisers neue Kleider...) ist eine graphische Notationsform für Systemmodelle; (UM)..L = language! nicht nur Analyse, sondern auch (bzw. sogar schwerpunktmäßig) Entwurf, incl. Generierung von Programmrümpfen stellenweise sogar PiK (Programmieren im Kleinen) graphisch dient zur Visualisierung und Dokumentation von Softwaresystemen ist teilweise Sprache mit Semantik-Definition d.h. Transformation der Modelle (oder von Modellteilen) in Programmquelltext (Datenstrukturen, Ablaufstrukturen) oder Interpretation des Modells Spezifikationssprache, sofern für Entwurf eingesetzt aber: ist nicht vollständig, keine Programmiersprache, nicht komplett formalisiert ist eine Spezifikation einer SEU (Software-Entwicklungsumgebung): teilweise ja; unterstellt leistungsfähige SEU und erläutert z.b. Darstellungsvarianten / Interaktionsformen mit Entwickler ist kein explizites Vorgehensmodell (oder Methode / Pragmatik), unterstellt aber ein evolutionäres, oo-typisches Vorgehen ist nicht spezialisiert auf ein Anwendungsgebiet, versucht, beliebige Arten von SW / Anwendungsbereichen abzudecken
Die Unified Modelling Language (UML) Version 2 - Stichworte 4 Stammtischthema: gibt es Modelle, die domänenunabhängig sind? (Gibt es eine domänenunabhängige Softwaretechnik, die mehr bietet als eine gute Programmiersprache?) Schwerpunkt bei zur Zeit betrieblichen Informationssystemen und Realzeitanwendungen, hierzu eine Vielzahl ergänzender Standards (Vergleich: Java-Sprachkern - Java Development Kit incl. div. Bibliotheken) ist ein Industriestandard: breite Unterstützung, ist OMG-Standard ist komplex und kaum noch überschaubar (insb. wegen ergänzender Technologien und Standards) individuell zu beantwortende Frage: welche Teile der UML sind sinnvoll nutzbar? 1.1 Historie der UML Methodenkrieg der oo-modellierung Ende 198* - Anfang 199*: Methode Object-Oriented Analysis and Design von Booch [Bo91, Bo94], Object-Oriented Analysis von Coad/Yourdon [CoY90, CoY91], Object-Oriented Design von Coad/Yourdon [CoY91a], Object Modelling Technique (OMT) von Rumbaugh et al. [Ru+91] Object-Oriented Software Engineering (OOSE) von Jacobson [Ja+92a], Differenzen zwischen den Methoden: Notationsunterschiede (bei gleicher Bedeutung) konzeptuelle Differenzen bei der Behandlung gleicher Modellierungsaspekte (teilweise kleinkariertes Gezänk) unterschiedliche Abdeckung von Entwicklungsphasen und Modellierungsaspekten
Die Unified Modelling Language (UML) Version 2 - Stichworte 5 UML-Versionen: 1.0 (1997) von Booch, Jacobson, Rumbaugh (alle von Rational aufgekauft ); erster Ansatz zur Vereinigung der Einzelmethoden 1.1 (1997) weitere Beteiligte; Hinzunahme der OCL (Object Constraint Language) 1.2 (1998) nicht publiziert 1.3 (1999) von OMG übernommen; + XMI (XML Metadata Interchange) 1.4 (2001) div. Bereinigungen / Ergänzungen, von vielen Werkzeugen unterstützt 1.5 (2003) div. Bereinigungen 2.0 (2005) erheblicher Umbau; inzwischen formell verabschiedet Schwächen der UML 1.x / Ziele bei der Entwicklung der UML 2.0: Entrümpelung um wenig benutzte / spezielle Konstrukte mehr Präzision, hierzu: Verbesserung des Metamodells; stärkere Verwendung der OCL Verbesserung der Konsistenz zwischen statischen und dynamischen Modellen bessere Unterstützung der Komponentenentwicklung auf Basis von J2EE bessere Unterstützung von Echtzeitanwendungen leistungsfähigere Verhaltensmodellierung (betrifft vor allem Aktivitätsdiagramme und ZÜD) bessere Unterstützung von Systemhierarchien / -Zerlegungen
Die Unified Modelling Language (UML) Version 2 - Stichworte 6 1.2 Die Diagrammtypen der UML 2.0 - Übersicht Strukturdiagramme: 1. Klassendiagramm 2. 3. Komponentendiagramm Kompositionsstrukturdiagramm 4. Objektdiagramm 5. Verteilungsdiagramm 6. Paketdiagramm Verhaltensdiagramme: 1. Use-Case-Diagramm 2. Aktivitätsdiagramm 3. Zustandsautomat 4. Interaktionsdiagramme 1. Sequenzdiagramm 2. Kommunikationsdiagramm 3. Interaktionsübersichtsdiagramm 4. Timing-Diagramm 2 Kurzbeschreibung der Diagrammtypen... und Neuerungen in UML 2.0 2.1 Klassendiagramm Varianten für Analyse und Entwurf/Architektur Mitarbeiter 1 betreut * Kunde ist Datenmodell und Funktionsmodell Zweck: Überblick über die statische Struktur eines Systems / Beziehungen der Systemteile gewinnen dargestellter Inhalt: statische Struktur des Systems (Datentypen und Signaturen der Operationen); Typhierarchien; ggf. Schnittstellen
Die Unified Modelling Language (UML) Version 2 - Stichworte 7 Querbeziehungen zu anderen Diagrammtypen: sehr viele, wichtigster Diagrammtyp UML 2.0: nur wenige Detailänderungen gegenüber UML 1.x 2.2 Paketdiagramm ist Modell für die Grobstruktur eines Systems UB OPAC Fernleihe Standorte Zweck: Überblick über die Grobstruktur eines Systems gewinnen dargestellter Inhalt: Hierarchie der Pakete, Namen der enthaltenen Klassen, Benutztbeziehungen; bildet Namensräume Querbeziehungen zu anderen Diagrammtypen: Klassendiagramme UML 2.0: keine wesentliche Änderungen 2.3 Objektdiagramm ist (im weiteren Sinne) ein Funktionsmodell Zweck: Gruppierung von Objekten darstellen, i.d.r. Laufzeitobjekte (vgl. Begriff Kollaboration) dargestellter Inhalt: Objekte, deren Beziehungen untereinander, ggf. deren Typ und Attributwerte; auch Anzahl bzw. Mengen von Objekten oft anonyme, als Beispiele zu verstehende Objekte
Die Unified Modelling Language (UML) Version 2 - Stichworte 8 Querbeziehungen zu anderen Diagrammtypen: Klassendiagramme; erben von dort die Liste der zulässigen Attribute und die nicht dargestellten Operationen der Objekttypen UML 2.0: keine wesentliche Änderungen 2.4 Kompositionsstrukturdiagramm komplett neu in UML 2.0 Zweck: veranschaulichen, wie eine Systemkomponente zusammengesetzt ist wie die Teile mit anderen Systemkomponenten kommunizieren dargestellter Inhalt: Laufzeitinstanzen innerhalb verschiedener Systemteile und deren Kommunikationswege a) Teile (Parts): anwendbar für ein beliebiges Modellelement (Classifier); stellt darin enthaltene andere Modellelemente und die jeweilige Anzahl dar b) Port: repräsentiert Schnittstelle, über die ein Classifier oder ein Teil davon mit seiner Umwelt kommuniziert Beispiel: Klasse realisierteschnittstelle benötigteschnittstelle c) Kollaborationstypen: Rollen von Objekten (eines bestimmten Typs), die in Beziehung zueinander stehen Kollaborationstyp Name Rolle1 : Objekttyp Rolle2 : Objekttyp
Die Unified Modelling Language (UML) Version 2 - Stichworte 9 d) Kollaborationen: stellen Anwendungen von Kollaborationstypen mit bestimmten Objekten / in bestimmten Situationen dar Querbeziehungen zu anderen Diagrammtypen: zu Klassendiagrammen 2.5 Verteilungsdiagramm (deployment diagram) modelliert die Hardware-Umgebung, Ausführungsumgebung und Zuordnung von Komponenten nur bei verteilten Systemen sinnvoll Zweck: Überblick darüber gewinnen, welche (installierte) Software auf welchem (virtuellen) Prozessor ausgeführt wird und wie die Prozesse miteinander kommunizieren dargestellter Inhalt: a) Knoten in einem Rechnernetz (Prozessoren), dargestellt als flacher Kasten <<device>> :Applikationsserver <<device>> :DB Server 1..* 1..* <<execution environment>> : J2EE Server config.xml XBean.class Stereotyp << device >> : reales Gerät / Prozessor Stereotyp << execution environment >> : Softwareumgebung, in der bestimmte Artefakte ausgeführt werden können Artefakt: Dokument, das als Programm geladen und ausgeführt oder interpretiert werden kann
Die Unified Modelling Language (UML) Version 2 - Stichworte 10 b) Kommunikationspfade c) Verteilungsbeziehungen d) Einsatzspezifikationen Querbeziehungen zu anderen Diagrammtypen: Kompositionsstrukturdiagramm in UML 2.0 überarbeitet 2.6 Komponentendiagramm zeigt Kommunikationsbeziehungen zwischen Komponenten Zweck: Bestandteile des Systems als Komponenten darstellen (i.w. nur andere Sicht auf Klassen- und Objektdiagramme) dargestellter Inhalt (Modellelemente): a) Komponenten: realisierte und benötigte Schnittstellen <<component>> Komponentenname ggf. Angaben zur Realisierung durch andere Komponenten und eingesetzte Artefakte b) Artefakte: physisches Dokument (z.b. Datei), das eine Komponente beinhaltet ( instantiiert ), z.b..jar -Datei <<artefact>> Komponentenname c) Abhängigkeiten: organisatorische Abhängigkeiten unterstützt J2EE und.net Querbeziehungen zu anderen Diagrammtypen: UML 2.0: erneuert in UML 2.0
Die Unified Modelling Language (UML) Version 2 - Stichworte 11 2.7 Use-Case-Diagramm ist Funktionsmodell Zweck: Überblick über Systemverhalten aus Anwendersicht gewinnen dargestellter Inhalt: Anwendungsfälle; primär textuelle Notation Querbeziehungen zu anderen Diagrammtypen: ergänzende Verhaltensdiagramme UML 2.0: keine wesentliche Änderungen 2.8 Aktivitätsdiagramm erhebliche Änderungen gegenüber UML 1.x basiert jetzt auf erweiterten Petri-Netzen ist Funktionsmodell, teilweise auf der Ebene von Programmiersprachen, d.h. ausführbar, ferner Zustandsmodell Zweck: Verhalten detailliert spezifizieren dargestellter Inhalt: Programmablaufkonstrukte (Verzweigungen usw.), u.a. ähnlich wie Nassi-Shneidermann-Diagramme Plätze und Transitionen wie bei Petri-Netzen Start-, End- u.a. Pseudozustände Querbeziehungen zu anderen Diagrammtypen: viele eigenes Lehrmodul 2.9 Zustandsautomat bzw. Zustandsübergangsdiagramm ist Zustandsmodell Zweck: Überblick über Zustände eines Systems gewinnen dargestellter Inhalt: s. Lehrmodul ZÜD Querbeziehungen zu anderen Diagrammtypen: Klassendiagramme
Die Unified Modelling Language (UML) Version 2 - Stichworte 12 in UML 2.0 überarbeitet: bessere Integration mit statischen Strukturelementen Unterart: Protokollzustandsautomat 2.10 Interaktionsdiagramme 1. Sequenzdiagramm: stellt einen Ablauf (Sequenz von Operationsaufrufen) im System dar, an dem bestimmte Objekte beteiligt sind, die i.d.r. durch Beziehungen verbunden sind; betont zeitlichen Ablauf (Zeitachse) wesentliche Ergänzungen / Neuerungen in der UML 2.0: ist strukturierbar und zerlegbar (Hierarchie) div. Konzepte, mit denen Kontrollflüsse und Nebenläufigkeit dargestellt werden kann 2. Kommunikationsdiagramm: stellt auch einen Ablauf dar betont die Kommunikationspartner / Kommunikationspfade hieß in UML 1.3 Kollaborationsdiagramm; keine wesentlichen konzeptuellen Änderungen gegenüber UML 1.3 3. Interaktionsübersichtsdiagramm komplett neu in UML 2.0 verwaltet / integriert einzelne Verhaltensdiagramme, stellt übergeordnete Abläufe dar benutzt hierzu gleiche Kontrollkonstrukte wie in Aktivitätsdiagrammen 4. Timing-Diagramm komplett neu in UML 2.0 beschreibt Zeitverhalten von Objekten: pro Zustand eine horizontale Bahn Aktivitätslinie, die von links nach rechts durch die Bahnen läuft, Bahnwechsel durch Ereignisse zusätzlich Zeitangaben an den Linienabschnitten (veranschaulicht durch Länge der Linie)
Die Unified Modelling Language (UML) Version 2 - Stichworte 13 3 Exkurs: logische und physische Dokumente ER-Modell = ER-Diagramm + Datenlexikon also 2 autarke Dokumente? OOA-Modell = Klassendiagramm + Paketdiagramm + einige use cases +... +... gemeinsame Attributnamen / gemeinsame Klassennamen usw. gemeinsame logische / konzeptuelle Modellelemente physische Dokumente (Diagramme) repräsentieren nur einen Ausschnitt aus einem logischen (Gesamt-) Dokument logisches (konzeptuelles) Gesamt-Dokument: beinhaltet alle logischen Modellelemente, die in den physischen Dokumenten repräsentiert sind beinhaltet nur inhaltlich relevante Angaben, aber keine Layout- Daten (wird oft als Baum dargestellt) Diagramme / physische Dokumente: repräsentieren nur einen Ausschnitt aus einem logischen (Gesamt-) Dokument enthalten nur Referenzen auf Modellelemente in Gesamtdokument 1 Modellelement kann in mehreren Diagrammen unterschiedlichen Typs referenziert werden! häufige Bezeichnung in Werkzeugen: model = logisches Gesamtdokument diagram = physisches Dokument Varianten von Löschbefehlen: delete from diagram delete from model denkbare Bedeutungen einer Namensänderung eines Modellelements: Element wird im logischen Gesamtdokument umbenannt und implizit in allen Diagrammen, in denen es referenziert wird anderes Element im logischen Gesamtdokument wird referenziert
Die Unified Modelling Language (UML) Version 2 - Stichworte 14 Literatur [Bo91] Booch, G.: Object-oriented design with applications; The Benjamin/Cummings Publ. Comp.; 1991 [Bo94] Booch, G.: Object-oriented analysis and design with applications, 2nd edition; The Benjamin/Cummings Publ. Comp.; 1994 [BoRJ99] Booch, Grady; Rumbaugh, James; Jacobson, Ivar: The Unified Modeling Language User Guide; Addison Wesley; 1999 [CoY90] Coad, Peter; Yourdon, Edward: Object-oriented analysis; Yourdon Press, Prentice-Hall, Englewood, New-Jersey; 1990 [CoY91] Coad, Peter; Yourdon, Edward: Object-oriented analysis, 2nd edition; Yourdon Press, Prentice-Hall, Englewood, New-Jersey; 1991 [CoY91a] Coad, Peter; Yourdon, Edward: Yourdon Press, Prentice-Hall; 1991 Object-oriented design; [Ja+92a] Jacobson, I.; Christerson, M.; Jinsson, P.; Övergaard, G.: Object-oriented software engineering - a use case driven approach; Addsion Wesley; 1992 [Ru+91] Rumbaugh, J.; Blaha, M.; Premerlani, W.; Eddy, F.; Lorensen, W.: Object-oriented modelling and design; Prentice-Hall, Englewood Cliffs, New-Jersey; 1991 [UML99] OMG Unified Modeling Language Specification (draft, Version 1.3 alpha R5, March 1999); OMG; 1999 [UML06a] Unified Modeling Language: Infrastructure, Version 2.0; OMG, Doc. formal/05-07-05; 2006 [UML06b] Unified Modeling Language: Superstructure, Version 2.0; OMG, Doc. formal/05-07-04; 2006
Index Aktivitätsdiagramm, 11 Interaktionsdiagramme, 12 Interaktionsübersichtsdiagramm, 12 Klassendiagramm, 6 Kommunikationsdiagramm, 12 Komponentendiagramm, 10 Kompositionsstrukturdiagramm, 8 Objektdiagramm, 7 Paketdiagramm, 7 Semantik, 3 Sequenzdiagramm, 12 Timing-Diagramm, 12 UML Diagrammtypen, 6 Historie, 4 Version 2, 5 Versionen, 5 Unified Modelling Language, 3 Use-Case-Diagramm, 11 Verteilungsdiagramm, 9 Vorgehensmodell, 3 Zustandsautomat, 11 Zustandsübergangsdiagramm, 11 15