Diagrammtypen der UML 2.0

1. 1 DigInf 05/06 Diagrammtypen der UML 2.0

2. 2 DigInf 05/06 Java-Praxiskurs I: Themen�berblick Objektorientierte Analyse und Design Modellierung in UML und Java Java-Programmiertechniken Datentypen, Kontrollstrukturen, Interfaces, Exception Handling, ... Ein-/Ausgabe-Operationen Datei-System-Zugriffe, Streams, ... Grafische Benutzungsoberfl�chen Swing, Model-View-Controller-Paradigma, ...

3. 3 DigInf 05/06 Java-Praxiskurs I: Organisatorisches zweiw�chige Kompaktveranstaltung 20.03.-31.03.2006 (letzte zwei Wochen der Semesterferien) montags-freitags jeweils von 9-12 Uhr Vorlesung und Global�bung Ort: H�rsaal KH 2-07 (st�dtisches Kaufhaus) freie �bungsbearbeitung in Pools oder auf eigenem Rechner Anmeldung durch Eintragen auf der Mailingliste �javakurs06i�: http://ebus.informatik.uni-leipzig.de/mailman/listinfo/javakurs06i weitere Informationen www.lpz-ebusiness.de ? Lehre ? Sommersemester 2006 Malte H�lder (huelder@ebus.informatik.uni-leipzig.de) Vincent Wolff-Marting (wolff@ebus.informatik.uni-leipzig.de)

4. 4 DigInf 05/06 Use-Case-Diagramm Problem: Das externe Verhalten des Systems soll aus Nutzersicht dargestellt werden. Diese zentrale Frage beantwortet das Diagramm: Was leistet mein System f�r seine Umwelt (Nachbarsysteme, Stakeholder)? Diese St�rken hat das Diagramm: pr�sentiert die Au�ensicht auf das System geeignet zur Kontextabgrenzung hohes Abstraktionsniveau, einfache Notationsmittel

5. 5 DigInf 05/06 Notationselemente I Ein Use-Case beschreibt eine Menge von Aktionen, die zu einem fachlichen Ergebnis f�hren. Ein Use-Case ist eine abgeschlossene Einheit, seine innere Struktur ist zun�chst nicht relevant. Das System ist diejenige Einheit, die durch die Use-Cases beschrieben wird. Ein Use-Case wird immer von einem Akteur ausgel�st.

6. 6 DigInf 05/06 Notationselemente II Die <<extend>>-Beziehung zeigt an, dass ein Use-Case erweitert werden kann (durch A). Der erweiterbare Use-Case wird mit einer Linie in der Ellipse und dem Namen unter der Ellipse dargestellt. Generalisierung: B und C erben das Verhalten von A, das auch �berschrieben werden kann. Import: A importiert die Use-Cases B und C (w�hrend der Ausf�hrung von A werden B und C aufgerufen).

7. 7 DigInf 05/06 Anwendungsbeispiel

8. 8 DigInf 05/06 Use-Case-Diagramm �nderungen gegen�ber fr�heren UML-Versionen Akteure m�ssen benannt werden Die <<extend>>-Beziehung kann Vorbedingungen und extension points besitzen. Besondere Hinweise Use-Cases sollten nicht zur detaillierten Beschreibung von Operationen oder Funktionen verwendet werden. Es sollten keine nicht-funktionalen Anforderungen beschrieben werden. Use-Cases sollten immer die Anwendersicht, nie die Entwicklersicht widerspiegeln.

9. 9 DigInf 05/06 Diagrammtypen der UML 2.0

10. 10 DigInf 05/06 Zustandsautomaten Diese zentrale Frage beantwortet das Diagramm: Welche Zust�nde kann ein Objekt, eine Schnittstelle, ein Use-Case etc. bei welchen Ereignissen annehmen? Diese St�rken hat das Diagramm: pr�zise Abbildung eines Zustandmodells mit Zust�nden, Ereignissen, Nebenl�ufigkeiten, Bedingungen, Ein- und Austrittsaktionen Schachtelung m�glich

11. 11 DigInf 05/06 Annahmen Das System befindet sich zu einem bestimmten Zeitpunkt genau in einem Zustand. Eine Transition ist der �bergang von einem Ausgangs- zu einem Zielzustand. Der �bergang (Transition) von einem Zustand in den n�chsten erfolgt ohne zeitlich Verz�gerung. Vorteile Es k�nnen parallel Abl�ufe modelliert werden.

12. 12 DigInf 05/06 Anwendung Beschreibung des Verhaltens von Use-Cases Die formale Modellierung von Use-Cases hat folgende Vorteile: Sie sind eindeutig und weniger interpretierbar. Es k�nnen Testf�lle abgeleitet werden. Beschreibung des Verhaltens von Klassen Dem Attribut einer Klasse wird im Allgemeinen ein Datentyp zugeordnet. Wenn der Datentyp eine endliche Menge von g�ltigen Werten besitzt, dann ergeben sich die verschiedenen Zust�nde der Klasse aus allen m�glichen Kombinationen dieser Zustandsvariablen. Protokollzustandsautomaten Unter einem Protokoll versteht man hier die erlaubte Abfolge von Aufrufen der Operationen, die von einem Classifier angeboten werden.

13. 13 DigInf 05/06 Notationselemente I Ein einfacher Zustand wird durch ein Rechteck mit abgerundeten Ecken dargestellt. Ein Zustandsautomat hat immer genau einen Start- und einen Endzustand. Ein Zustand wird durch ein Rechteck mit abgerundeten Ecken dargestellt. Die Bezeichnung des Zustands steht �ber der horizontalen Linie. Es sind Aktivit�ten mit ihren Ausl�sern definiert: entry ? Eintrittsaktivit�t exit ? Austrittsaktivit�t do ? Andauernde Aktivit�t

14. 14 DigInf 05/06 Notationselemente II Zustandsautomaten sind in einem Rahmen mit Angabe des Namens untergebracht (sm = state machine). Trigger sind Ausl�ser von Transitionen. Der Guard ist eine Bedingung, die wahr sein muss, damit die Transition ausgel�st wird. Aktivit�t ist die Aktivit�t, die beim Durchlaufen der Transition ausgel�st wird. Startzustand Endzustand

15. 15 DigInf 05/06 Notationselemente III Pseudozust�nde werden genutzt, um komplexe Beziehungen zwischen Zust�nden einfach darzustellen. Das System kann sich nicht im Pseudozustand aufhalten (kein Zeitverbrauch). Eine Entscheidung erm�glicht es, die Auswahl der n�chsten Transition von einem aktuellen Ergebnis abh�ngig zu machen. Eine Kreuzung erm�glicht es, Zust�nde hintereinander zu schalten (im Gegensatz zur Entscheidung steht der Weg der Ausf�hrung von Beginn an fest). Eine Gabelung teilt ein eingehende Transition auf mehrere parallel Ziele auf (Guards/Trigger an ausgehenden Verbindungen nicht erlaubt). Eine Vereinigung dient dazu, um aufgeteilte Transitionen wieder zusammenzuf�hren (Guards/Trigger an eingehenden Verbindungen nicht erlaubt).

16. 16 DigInf 05/06 Anwendungsbeispiel

17. 17 DigInf 05/06 Zustandsautomaten �nderungen gegen�ber fr�heren UML-Versionen verbesserte Verkn�pfung von statischen Elementen und dahinter liegenden Zustandsmodellen Protokollzustandsautomaten wurden zur pr�zisen Definition von Schnittstellen und Ports eingef�hrt. Besondere Hinweise Es sollten niemals Zust�nde existieren, die nur eingehende, aber keine ausgehenden Transitionen besitzen (ansonsten ist das Modell unvollst�ndig).

18. 18 DigInf 05/06 Diagrammtypen der UML 2.0

19. 19 DigInf 05/06 Sequenzdiagramm Diese zentrale Frage beantwortet das Diagramm: Wer tauscht mit wem welche Informationen in welcher Reihenfolge aus? Diese St�rken hat das Diagramm: stellt detailliert den Informationsaustausch zwischen Kommunikationspartnern dar sehr pr�zise Darstellung der zeitlichen Abfolge auch mit Nebenl�ufigkeiten Schachtelung und Flusssteuerung (Bedingungen, Schleifen, Verzweigungen) m�glich

20. 20 DigInf 05/06 Sequenzdiagramm Bedeutung des Diagramms Das Sequenzdiagramm ist das meistverwendeste unter den Interaktionsdiagrammen. Gegenstand des Diagramms Es zeigt den zeitlichen Verlauf der Interaktion zwischen mehreren Kommunikationspartnern (2 Dimensionen). H�ufige Anwendungsf�lle Die Abfolge der Nachrichten ist wichtig. Die durch Nachrichten verursachten Zustands�berg�nge sind kaum relevant. Die Interaktionen sind kompliziert. Die strukturelle Verbindung zwischen den Kommunikationspartner ist nicht relevant. Es stehen Ablaufdetails im Vordergrund.

21. 21 DigInf 05/06 Notationselemente I Das Sequenzdiagramm (sd) ist in einem Rahmen gefasst, in der Kopfzeile wird der Name des Diagramms angegeben. Ein Kommunikationspartner wird durch einen Kasten mit dessen Namen und einer angeschlossenen Lebenslinie dargestellt. Auf der Lebenslinie werden Aktionssequenzen eingezeichnet, die eine T�tigkeit des Kommunikationspartners beschreiben. Eine Aktionssequenz wird durch ein Startereignis ausgel�st, schlie�t mit einem Endereignis ab und kostet Zeit.

22. 22 DigInf 05/06 Notationselemente II Eine Lebenslinie verl�uft immer bis an das Ende des Sequenzdiagramms. Soll der Kommunikationspartner vorher gel�scht werden, kann das durch ein Kreuz an der Lebenslinie ausgedr�ckt werden (Destruktion). Eine asynchrone Nachricht wird versendet, ohne auf die Antwort des Empf�ngers zu warten. Eine synchrone Nachricht (durchgehende Linie) wird versendet, die Abarbeitung stoppt solange, bis eine Antwort vom Empf�nger (gestrichelte Linie) eintrifft.

23. 23 DigInf 05/06 Notationselemente III Eine Zustandsinvariante ist eine Bedingung f�r eine Interaktion. Sie wird zur Laufzeit unmittelbar vor einem Ereignis ausgewertet. Gilt sie nicht (Lebenslinie nicht in angegebenem Zustand), ist die Interaktion fehlerhaft implementiert. Diese Bedingung wird durch das entsprechende oder durch geschweifte Klammern angegeben. Innerhalb der Sequenzdiagramms k�nnen andere Interaktionen referenziert werden (Interaktionsreferenzen), es handelt sich dabei um einen Interaktionsaufruf.

24. 24 DigInf 05/06 Notationselemente IV Kombinierte Fragmente k�nnen verwendet werden, um f�r einen Teil der Interaktion besondere Regeln anzugeben. Interaktionsoperatoren werden durch Interaktionsbedingungen (eckige Klammern) gesteuert. Interaktionsoperatoren sind z.B.: alt ? alternative Ablaufm�glichkeiten, par ? nebenl�ufige Interaktionen, opt ? optionale Interaktionsteile ...und viele mehr.

25. 25 DigInf 05/06 Anwendungsbeispiel

26. 26 DigInf 05/06 Sequenzdiagramm �nderungen gegen�ber fr�heren UML-Versionen ist strukturier- und zerlegbar Sequenzen k�nnen damit beliebig ineinander verschachtelt werden. viele M�glichkeiten zur Steuerung von Kontrollfl�ssen und Nebenl�ufigkeiten Alle wesentlichen Konstrukte aus den beliebten Message Sequence Charts (MSC) wurden �bernommen. Besondere Hinweise Es sollten h�ufig Interaktionsreferenzen genutzt werden, um das Diagramm �bersichtlich zu gestalten. Es sollten an kritischen Stellen auch die falschen Abl�ufe mit den entsprechenden kombinierten Fragmenten modelliert werden.

27. 27 DigInf 05/06 Diagrammtypen der UML 2.0

28. 28 DigInf 05/06 Kommunikationsdiagramm Problem: Es soll modelliert werden, wie Interaktionspartner in einem komplexen System miteinander kommunizieren. Diese zentrale Frage beantwortet das Diagramm: Wer kommuniziert mit wem? Wer arbeitet im System zusammen? Diese St�rken hat das Diagramm: stellt den Informationsaustausch zwischen Kommunikationspartnern dar �berblick steht im Vordergrund (Details und zeitliche Abfolge sind weniger wichtig)

29. 29 DigInf 05/06 Notationselemente Das Kommunikationsdiagramm wird mit einem rechteckigen Rahmen gefasst und mit dem Interaktionsnamen versehen (irref�hrenderweise steht sd f�r sequence diagramm). Eine Nachricht wird als durchgezogene Linie dargestellt, ein Pfeil kennzeichnet die Richtung der Nachricht. Die zeitliche Reihenfolge der Nachrichten wird durch eine Gliederungshierarchie abgebildet (Sequenzbezeichner). Kommunikationspartner werden als Rechteck dargestellt.

30. 30 DigInf 05/06 Anwendungsbeispiel

31. 31 DigInf 05/06 Kommunikationsdiagramm �nderungen gegen�ber fr�heren UML-Versionen war fr�her das Kollaborationsdiagramm sonst keine wesentlichen �nderungen Besondere Hinweise Die Modellierung sollte nie aus Sicht eines bestimmten Kommunikationspartners erfolgen, sondern immer aus der �Vogelperspektive�. F�r nebenl�ufige und iterative Nachrichten sollte lieber das Sequenzdiagramm verwendet werden.

32. 32 DigInf 05/06 Diagrammtypen der UML 2.0

33. 33 DigInf 05/06 Timingdiagramm Problem: Das exakte zeitliche Verhalten eines Systems soll beschrieben werden. Diese zentrale Frage beantwortet das Diagramm: Wann befinden sich verschiedene Interaktionspartner in welchem Zustand? Diese St�rken hat das Diagramm: visualisiert das exakte zeitliche Verhalten von Klassen, Schnittstellen etc. geeignet f�r Detailbetrachtungen, bei denen es wichtig ist, zu welchem Zeitpunkt ein Ereignis eintritt

34. 34 DigInf 05/06 Notationselemente I Das gesamte Timing-Diagramm wird von einem Rahmen umschlossen. Der Name des Diagramms und eine Zeitskala k�nnen angegeben werden. Eine Lebenslinie steht f�r einen Teilnehmer der Interaktion. Die Zeitachse beginnt links und endet rechts. Jede Lebenslinie tr�gt den Namen des Interaktionspartners (es kann auch nur die Klasse oder beides angegeben werden).

35. 35 DigInf 05/06 Notationselemente II Die Zeitverlaufslinie zeigt die Zustands�nderungen einer Lebenslinie an. Die Zust�nde werden links untereinander notiert. Die Zeitverlauslinie gibt die zeitliche Reihenfolge der Zust�nde an. Ein waagerechter Verlauf zeigt einen ruhenden Zustand an. Ein senkrechter Verlauf zeigt einen Zustandswechsel an. Semantik und Syntax der Nachrichten wie im Sequenzdiagramm Sprungmarken k�nnen an Nachrichtenlinien benutzt werden, um die Lesbarkeit zu verbessern.

36. 36 DigInf 05/06 Anwendungsbeispiel

37. 37 DigInf 05/06 Timing-Diagramm �nderungen gegen�ber fr�heren UML-Versionen Das Timing-Diagramm wurde in UML 2.0 neu eingef�hrt. Besondere Hinweise Dieses Diagramm ist besonders f�r sicherheitskritische und technische Systeme geeignet (z.B. ABS-System, Auto-Waschstra�e). Vor der Anwendung des Timing-Diagramms sollten Use-Case-, Klassen-, Aktivit�ts- oder Zustandsdiagramme angefertigt werden, damit die notwendigen Klassen, Objekte oder Aktionen bekannt sind.

38. 38 DigInf 05/06 Diagrammtypen der UML 2.0

39. 39 DigInf 05/06 Interaktions�bersichtsdiagramm Problem: Interaktionsdiagramme liegen oft in gro�er Zahl vor und werden schnell un�bersichtlich. Diese zentrale Frage beantwortet das Diagramm: Wann l�uft welche Interaktion ab? Wie behalte ich die �bersicht �ber meine Interaktionen? Diese St�rken hat das Diagramm: verbindet Interaktionsdiagramme auf Top-Level-Ebene hohes Abstraktionsniveau

40. 40 DigInf 05/06 Interaktions�bersichtsdiagramm Idee Die leicht lesbare Notation der Aktivit�tsdiagramme wird mit der von kommunikationsorientierten Interaktionen kombiniert. Alternativen Das Diagramm kann auch komplett als Sequenzdiagramm dargestellt werden. Das Diagramm kann auch komplett als Aktivit�tsdiagramm dargestellt werden.

41. 41 DigInf 05/06 Notationselemente Das Interaktions�bersichtsdiagramm wird in einem Rahmen dargestellt. Auch hier wird irref�hrenderweise die Bezeichnung sd verwendet. Interaktionen k�nnen geschachtelt werden. Innerhalb der Interaktions�bersichtsdiagramms k�nnen andere Interaktionen referenziert werden (Interaktionsreferenzen), es handelt sich dabei um einen Interaktionsaufruf. Kontrollelemente (Verzweigung, Synchronisation etc.) werden wie bei Aktivit�tsdiagrammen verwendet.

42. 42 DigInf 05/06 Anwendungsbeispiel

43. 43 DigInf 05/06 Zusammenfassung �nderungen gegen�ber fr�heren UML-Versionen Das Interaktions�bersichtsdiagramm wurde in UML 2.0 neu eingef�hrt. Besondere Hinweise Dieses Diagramm dient zur Wahrung von Klarheit und Kontrolle. Es sollte daher immer mit m�glichst wenig Elementen und viel mit Schachtelung gearbeitet werden. Zur Erh�hung der Lesbarkeit sollten besser Referenzierungen anstatt Inline-Interaktionen verwendet werden.

44. 44 DigInf 05/06 Diagrammtypen der UML 2.0

45. 45 DigInf 05/06 Methodik Vom Klassenmodell und den wichtigsten Anwendungsf�llen zu Erg�nzungen

46. 46 DigInf 05/06 Datenstrukturen und Algorithmen Komplexit�t und Effizienz �bergangsstichwort zur n�chsten Folie ist die Verbreiterung der Kompetenzen von adesso, um dem Anspruch des FSP wirklich gerecht zu werden�bergangsstichwort zur n�chsten Folie ist die Verbreiterung der Kompetenzen von adesso, um dem Anspruch des FSP wirklich gerecht zu werden

47. 47 DigInf 05/06 Datenstrukturen und Algorithmen Bestandteile von Programmen: Benutzerschnittstelle (Presentation Layer) Verarbeitungs- / Bearbeitungsteile / Business Logik (Application oder Business Layer) Persistenzteil (Persistence Layer) 2 wichtige Faktoren: Qualit�t der Ergebnisse Laufzeit �bergangsstichwort zur n�chsten Folie ist die Verbreiterung der Kompetenzen von adesso, um dem Anspruch des FSP wirklich gerecht zu werden�bergangsstichwort zur n�chsten Folie ist die Verbreiterung der Kompetenzen von adesso, um dem Anspruch des FSP wirklich gerecht zu werden

48. 48 DigInf 05/06 �berlegungen zur Laufzeit Typisches Problem: Datenmigration / Anwendung auf relevante Menge von Daten und/oder echte Daten. H�ufig ist die Laufzeit auf echten Daten zun�chst v�llig inakzeptabel. Von mitentscheidender Bedeutung sind dabei die passenden Zugriffe auf gespeicherte Daten und das Einf�gen in Datenmengen. Damit wird deutlich: Algorithmen m�ssen zur gew�hlten Datenstruktur passen! F�r viele Standardprobleme sind geeignete Algorithmen und passende Datenstrukturen bekannt. �bergangsstichwort zur n�chsten Folie ist die Verbreiterung der Kompetenzen von adesso, um dem Anspruch des FSP wirklich gerecht zu werden�bergangsstichwort zur n�chsten Folie ist die Verbreiterung der Kompetenzen von adesso, um dem Anspruch des FSP wirklich gerecht zu werden

49. 49 DigInf 05/06 Wichtige Klasse von Algorithmen: Suchen und Sortieren Beispiel: Suchen im Telefonbuch Zur raschen Suche nutzen wir aus, dass die Eintr�ge alphabetisch sortiert sind nach �Name, Vorname, Adresse�. Intuitiv sucht man bin�r. Bei 1000 Eintr�gen Umfang, brauchen wir h�chstens 10 Schritte, bei 2000 Eintr�gen auch nur 11. Nehmen wir mal an, dass wir feststellen wollen, ob in einem Telefonbuch eine Telefonnummer vorkommt. Dann muss linear gesucht werden. Im Schnitt ben�tigen wir bei 1000 Eintr�gen 500 Schritte. Im schlimmsten Fall sogar 1000. Wenn man �fter Telefonnummern sucht, macht es wohl Sinn, nach Telefonnummern zu sortieren. �bergangsstichwort zur n�chsten Folie ist die Verbreiterung der Kompetenzen von adesso, um dem Anspruch des FSP wirklich gerecht zu werden�bergangsstichwort zur n�chsten Folie ist die Verbreiterung der Kompetenzen von adesso, um dem Anspruch des FSP wirklich gerecht zu werden

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