Einführung in die UML-Object-Constraint-Language OCL

1. Einführung in die UML-Object-Constraint-Language OCL Runqiu Song 24.06.03 Projektgruppe Intelligente Datenbank im SS03

2. Überblick UML – Motivation UML - Was ist es? UML – Eigenschaften UML – Bestandteile UML – Beziehungen UML – Bestandteile – Strukturelemente UML – Bestandteile – Verhaltensweisen UML – Bestandteile - Gruppierungen und Kommentare OCL – Einführung OCL – typisches Problem OCL – Beispielausdrücke OCL – Beispielausdrücke – Anfragen OCL – Typhierarchie OCL – Typhierachie – Operationen OCL - Typhierachie – Komplexe Typen OCL - Typhierachie – Komplexe Typen – Operation OCL und UML Klassen Modelle OCL - Systemzustand

3. UML - Motivation Unternehmensinterne Informationssysteme Banken und Finanzdienstleistungen Telekommunikation Transportwesen Verteidigung/Luft- und Raumfahrt Einzelhandel Medizinelektronik Wissenschaft Verteilte Web-basierte Dienste => Komplexe Softwaresysteme erfordern besondere Sorgfalt bei der Entwicklung

4. UML - Was ist es? • UML (Unified Modelling Language) ist eine grafische Sprache zur Beschreibung von Softwaresystemen. Man benutzt UML zur Visualisierung, Spezifizierung, Konstruktion und Dokumentation der Bestandteile eines Softwaresystems und den Beziehungen zwischen ihnen. Beispiel: class Hello extends Applet{ public void paint(Graphics g){ ... } }

5. UML - Eigenschaften Visualisierung • Ohne formalisierte Visualisierung spricht jeder seine eingene Sprache, so daß es zu Fehlern und Mißverständnissen kommen kann. • Infomationen gehen vorloren. Spezifizierung Präzise, eindeutige und vollständige Modelle erstellen Konstruktion Keine visuelle Programmiersprache, sondern sprachübergreifend ---- läßt sich auf verschiedene Sprachen abbilden. Dokumentation Anforderung Projektpläne Entwurf Quellcode Architektur Tests

6. UML - Bestandteile • UML beschreibt Softwaresystem, ist aber selbe auch ein System und besteht aus Dinge und Beziehungen zwischen den Dingen. • Zusammenhänge werden in UML mit Hilfe von Diagrammen dargestellt. Die meisten Diagramme zeigen nur ein Ausschnitt des zu modellierenden Systems.

7. UML – Bestandteile - Beziehungen • In UML gibt es vier Arten von Beziehungen • Abhängigkeit • Assoziation Arbeitgeber Arbeitnehmer • Generalisierung • Realisierung 0..1 *

8. UML - Bestandteile Things (Dinge) sind die grundlegenden objektorientierten Bestandteile der UML. • Strukturelemente • Verhaltensweisen • Gruppierungen • Kommentare Strukturelemente sind die Grundbestandteile eines UML Modells. Es gibt insgesammt 7 Arten von Strukturelementen.

9. UML – Bestandteile - Strukturelemente • Klasse ist eine Beschreibung einer Menge von Objekten • Schnittstelle Ist eine Zusammenfassung von Operationen, Die einen Dienst einer Klasse oder Komponente Spezifizieren. ISpelling

10. UML – Bestandteile - Strukturelemente • Kollaboration ist eine Gruppe von Klassen, Schnittstellen und anderen Elementen, die zusammenarbeiten, um ein kooperatives Verhalten zu bieten, das mehr leistet als die Summe seiner Teile. Verantwortlichkeitskette

11. UML – Bestandteile - Strukturelemente • Aktive Klasse Ist eine Klasse, deren Objekt einen oder mehren Prozesse oder Thread besitzen und daher Stuerungsaktivitäten in Gang setzen können. • Komponente ist Software Einheit, aus der die Applikation zusammengebaut wird. Mercedes Ifahrzeug

12. UML – Bestandteile - Strukturelemente • Knoten Ist ein zur Laufzeit vorhandendes physisches Element, das eine Rechnerresource repräsentiert und im allgemeinen zumindest ein Speicher und oft auch Rechenkapazität besitzt. Server Auftrag erteilen • Anwendungsfall Ist eine Beschreibung einer Menge aufeinander folgender Aktionen, die ein System ausführt und die ein beobachtbares Ereignis hervorbringt.

13. UML – Bestandteile - Strukturelemente

14. UML – Bestandteile - Verhaltensweisen Verhaltensweisen sind die dynamischen Bestandteile von UML Modell . Sie sind die Verben eines Modelles , die das Verhalten in Zeit und Raum repräsentieren. Es gibt insgesammt zwei Hauptarten von Verhaltensweisen. • InteraktionEine Interaktion ist eine Verhaltenweise, die eine Menge von Nachrichten umfasst, welche von einer Menge von Objekten in einem bestimmten Kontext zum Erreichen eines bestimmten Zwecks ausgetauscht werden. anzeigen

15. UML – Bestandteile - Verhaltensweisen

16. UML – Bestandteile - Verhaltensweisen • Automat Das Verhalten einer einzelnen Klasse oder einer Kollaboration von Klassen kann mit einem Automaten spezifiziert werden.

17. UML – Bestandteile - Gruppierungen und Kommentare • Gruppierungen Sind die zur Organisation gehörenden Teile von UML-Modellen. Es sind Kästchen, in die ein Modell zerlegt werden kann. Es gibt nur eine Hauptart von Gruppierung, nämlich packete. • Kommentare Datum zurückgeben Kopf

18. OCL - Einführung • Vor OCL wurden die Integritätsbedinungen textlich , informell mit Hilfe von Kommentaren beschrieben. • OCL wurde eingeführt, um die Beschränkungen formal zu beschreiben. • Beispiel

19. OCL – typisches Problem Dieses Beispiel liefert wegen unterschiedlichen Iterationsreihenfolgen verschiedenen Ergebnisse. rs : RentalStation rs.employee->iterate ( P:Person; names: String = “ “ | names.concat(p.lastname))

20. OCL – Beispielausdrücke Beispiele Person self.age > 0 self --- Instanz von Typ Person RentalStation Self.employee->forAll ( p | p.income(„98/03/01“) >2000 ) forAll testet ,ob jede Element einer collection ein Prädikat erfüllt.

21. OCL – Beispielausdrücke - Anfragen Company self.vehicleselect( v|v.registration.substring(1,3) = „R24“)

22. OCL - Typhierarchie • In OCL gibt es folgende Basisdatentypen : Integer, Real, Boolean, String. Jeder dieser Basisdatentypen enthält zusätzlich noch den undefinierten Wert  . • Aufzählungstypen ---- Basis Datentypen erweitern. • Beispiel: enum{compact,midsize,luxury} in Abbildung.1 kann als Typ CategoryKind ausgezeichnet werden.

23. OCL – Typhierachie - Operationen • Operationenen auf Basisdatentypen {,: BooleanBooleanBoolean,:BooleanBoolean,...} {+,-,*, /,div,mod,max: IntegerIntegerInteger,...} {,<=,>=,>: IntegerIntegerBoolean,...} {+,-,*, /,max,min: RealRealReal,floor : RealInteger,...} {,<=, >=, >,:RealRealBoolean,...} {concat: StringStringString,size : StringInteger,...} • undefinierte Werte als Parameter -----einen undefinierten Wert als Ergebnis Ausnahme----- boolschen Operationen . False ------immer False True -------immer True. Ausnahme ------- forAll und exits

24. OCL - Typhierachie – Komplexe Typen Komplexe Typen • mehrere Werte -----collection Typen. • Set, bag und sequence z.B:Sequence(Integer) -----eine Liste mit Integer Elemente. • Collection Typen können nicht geschachtelt werden. Verflachungsprozess • Z.B c.rentalStation->collect( employee).-----------Bag(Set(Person)) -------Bag (Person) • Set{set{1,2},set{3,4},set{5,6}}  Set{1,2,3,4,5,6} • Sequence{Set {p1,p2}}, p1 und p2 sind Variable, die auf Objekte vom Typ Person zeigen--------Sequence{p1,p2} ?--------Sequence{p2,p1}? • Die Anforderung, das alle Datentypen eine Reihenfolge haben ist sehr stark. Deswegen schlagen wir vor, das Reihenfolge des Auswertungsergebnisses zu behalten.

25. OCL - Typhierachie – Komplexe Typen - Operation • Eine Menge von Operationen ist auf den Typ-Ausdrücken definiert • Beispiele: • Die linke Seite von dem Pfeil deutet eine Instanz von dem gegebenen Typ an. Eine entsprechende Operation ist in der rechter Spalte gegeben.Geerbte Funktion auf Typ Collection fordert spezifische Operation von jedem Untertyp. Die passende Operation wird ausgewählt beim Entscheiden ob der Collection Ausdruck ein set, bag oder sequence ist. • weitere Gruppe von Operationen --------Konstruktor zum Bilden von Literalen in OCL. Beispiel: Literal Set{2,3} ---------MkSet{2,3}.

26. OCL und UML Klassen Modelle Die folgenden Teile eines UML Klassenmodells sind von OCL Ausdrücken ansprechbar: • Classifiers: jeder Classifier führt ein Typ ein. Er ist eine Klasse oder Schnittstelle. • Attribut : Die Datenfelder der Classifiers. • Association: verbintet 2 oder mehr Classifiers. • Operation: Methode. ( Seiteneffektfrei) • Enumerations : Aufzählungstypen Wir definieren jetzt ein UML Klassenmodell als eine Struktur M = (C, , , , ) mit folgenden Bedeutungen: • C ist einen Menge von Classifiers ist eine partielle Ordnung auf C, die die Generalisierungs-Hierachie der Classifiers wiederspiegelt C = {Vehicle, Car, Motorcycle, Company, RentalStation, Person} = { (Car, Vehicle),(Motorcycle,Vehicle)}

27. OCL und UML Klassen Modelle • -         ist eine Menge von Signaturen für seiteneffektfreie Operationen, die für einen Classifier c definiert sind und Ergebnistyp s haben. Der erste Parameter deutet eine Instanz an, auf der eine Funktion angewandt wird (manchmal auch Empfänger einer Meldung genannt).

28. OCL und UML Klassen Modelle • ist eine Menge von Operations-Signaturen für Funktionen, die ein Objekt von Typ c zu einem entsprechenden Attributwert vom Typ s abbildet. Das Attributsymbol ist eine Element von . • ist eine Menge von Operations-Signaturen für Funktionen, die eine Instanz zurückliefern, die einem Objekt von Typ c‘ entspricht. Das Operationssymbol ist nach dem eindeutigen Rollen-Namen am Associationsende gewählt. Nach der Vielfachheit einer Association, kann das Ergebnis vom Typ s entweder c’ für einzelwertige Associationen, Set(c’) für mehrwertige Associationen oder Sequence(c’) für angeordnete Associationen sein.

29. OCL - Systemzustand • Systemzustand zu einem bestimmten Zeitpunkt bietet einen Kontext für die Auswertung von OCL Ausdrücken. • Objektinstanzen, deren Attributwerten, und die Verbindungen (Association) zwischen Instanzen

30. Zusamenfassung Dieser Vortrag ist eine sehr grobe Einführung in UML und OCL. Er beantwortet folgende Fragen: ----Was ist UML und OCL und was für eine Beziehung gibt es zwischen ihnen? ----Was sind Grundbestandteile von UML , wie sie in einem System funktionieren und wie man sie zusammenfügt. ----Was für Datentypen gibt es in OCL und was für Operationen gibt es auf diesen Datentypen. ----Die Verbindung von OCL und den Elementen des UML Klassenmodells und der Systemzustand.