7. Vorlesung

1. 7. Vorlesung • Vererbung • Einfach- und Mehrfachvererbung • Polymorphismus • Konkrete und abstrakte Klassen • Pakete • CRC-Karten • Wie findet man Klassen? Hans-Jürgen Steffens Systemanalyse SS 04

2. Vererbung • Generalisierung / Spezialisierung („ist ein“) • Z. B. Quadrat ist ein Rechteck • Extension der Unterklasse ist eine Teilmenge der Extension ihrer Oberklasse • Eine Unterklasse verfügt über die Eigenschaften, das Verhalten und die Assoziationen der Oberklassen (d. h. sie erbt diese von der Oberklasse) • Die Unterklasse ist vollständig konsistent mit der Oberklasse, erweitert diese aber um zusätzliche Informationen (Attribute, Operationen, Assoziationen) • Ein Objekt einer Unterklasse kann überall dort verwendet werden, wo ein Objekt der Oberklasse erlaubt ist • Es sind mehrere Stufen der Vererbung möglich, d. h. eine Unterklasse kann wiederum Oberklasse von weiteren Klassen sein (Klassenhierarchie, Vererbungsstruktur) Hans-Jürgen Steffens Systemanalyse SS 04

3. Vererbung Geometrische Figur Oberklasse x : int y : int sichtbar : bool zeichnen() entfernen() verschieben() Unterklassen Jede Objekt zu einer der Unterklassen verfügt automatisch auch über die Attribute x, y, sichtbar und die Operations zeichnen(), entfernen(), verschieben() Kreis Rechteck Dreieck radius a x2 b y2 x3 y3 Hans-Jürgen Steffens Systemanalyse SS 04

4. Beispiel für Vererbung Hans-Jürgen Steffens Systemanalyse SS 04

5. Generalisierung im Beispiel • Jeder Stammkunde ist ein Privatkunde • Jeder Firmenkunde ist ein Kunde, jeder Privatkunde ist ein Kunde Kunden Privatkunden Firmen-kunden Stamm-kunden Hans-Jürgen Steffens Systemanalyse SS 04

6. Was wird vererbt? • Attribute • Attribute der Oberklasse incl. Typ (Werte werden nicht vererbt) • Klassenattribute und ihre Werte (es handelt sich um dasselbe Attribut) • Operationen • Alle Operationen, die auf Objekte der Oberklasse angewendet werden könne, können auch auf Objekte der Unterklasse angewendet werden. • Wird eine Nachricht an ein Objekt geschickt, so wird zunächst bei dessen Klasse nach der entsprechenden Operation gesucht, anschließend bei der direkten Oberklasse, anschließend bei deren Oberklasse usw. • Klassenoperationen können ebenfalls auf Unterklassen angewendet werden • Assoziationen • Wenn Objekte der Oberklasse Beziehungen mit Objekten einer bestimmten Klasse eingehen können, dann können Objekte der Unterklasse dies ebenfalls Hans-Jürgen Steffens Systemanalyse SS 04

7. Einfach- und Mehrfach-Vererbung • Einfachvererbung: Jede Klasse kann maximal eine direkte Oberklasse haben • Mehrfachvererbung: Klassen können auch zwei oder mehr Oberklassen haben (und von diesen erben) • Mehrfachvererbung wird von vielen Programmiersprachen (z. B. Java) nicht unterstützt • Wirft eine Reihe von Problemstellungen auf, was passiert z. B. bei Vererbung gleichnamiger Operationen von verschiedenen Oberklassen? Hans-Jürgen Steffens Systemanalyse SS 04

8. Mehrfach-Vererbung Privatkundeerbt „Kunden-Nr“von Kunde undVorname, Nach-name, Geschlecht, Telefon von Person Hans-Jürgen Steffens Systemanalyse SS 04

9. Merfach-Vererbung Quadrat ist ein Rechteck und Quadrat ist eine Raute. Nachteil dieser Modellierung: Quadrat erbt alle Attribute von Rechteck und Raute und muss diesen auch Werte zuweisen (a=b=c, x2=x+a, y2=y+b) Hans-Jürgen Steffens Systemanalyse SS 04

10. Polymorphismus • „Vielgestaltigkeit“ • Verschiedene Objekte, die auf die gleiche Botschaft reagieren, können unterschiedliche Implementierungen besitzen • Eine Unterklasse kann eine von der Oberklasse geerbte Operation überschreiben • Sie muss allerdings die gleichen Parameter und Rückgabewerte besitzen • Im Falle einer abstrakten Oberklasse kann die Operation in der Oberklasse eine abstrakte Operation sein, d. h. sie verfügt selbst über keine Implementierung, sondern überlässt die Implementierung den Unterklassen Hans-Jürgen Steffens Systemanalyse SS 04

11. Polymorphismus Es existieren verschiedene Implementierungen für die Operation zeichnen(), je nachdem ob ein Kreis oder ein Rechteck gezeichnet werden soll. Diese Operations überschreiben die gleichnahmige Operation der Oberklasse. Hans-Jürgen Steffens Systemanalyse SS 04

12. Konkrete und abstrakte Klassen • Von konkreten Klassen kann es Objekte geben • Von abstrakten Klassen selbst kann es keine Objekte geben, nur von ihren Unterklassen. • Abstrakte Klassen werden durch Kursivschreibung des Namens gekennzeichnet Hans-Jürgen Steffens Systemanalyse SS 04

13. Abstrakte Operation • Die Oberklasse verfügt nur über die Definition der Operation, nicht aber über eine Implementierung. • Die Unterklassen müssen entsprechende Implementierungen bereit stellen. • Zweck: Aufgrund der Definition in der Oberklasse weiß man, dass man jedem Objekt einer beliebigen Unterklasse eine entsprechende Nachricht schicken kann, selbst wenn man die genaue Unterklasse noch gar nicht kennt. • Abstrakte Operationen werden durch Kursivschreibung des Namens gekennzeichnet. Hans-Jürgen Steffens Systemanalyse SS 04

14. Beispiele für abstrakte und konkrete Klassen Von dieser Klasse können keine Objekte angelegt werden, d. h. jede geometrische Figur muss entweder ein Kreis oder ein Rechteck sein. Kennzeichnung von abstrakten Klassen durch Kursivschreibung. Geometrische Figur x : int y : int sichtbar : bool zeichnen() entfernen() verschieben() Abstrakte Operation, d. h. die Klasse Geometrische Figur verfügt nur über die Definition der Operation, nicht aber über eine Implementierung. Die Unterklassen Kreis und Rechteck müssen Implementierungen bereit stellen. Rechteck Kreis a radius b zeichnen() zeichnen() Hans-Jürgen Steffens Systemanalyse SS 04

15. Beispiel für abstrakte und konkrete Klassen Abstrakt – Kundenmüssen immerPrivat- oder Firmen-kunden sein. Konkret, d. h. es können auch Privatkunden angelegt werden, die keine Stammkunden sind. Hans-Jürgen Steffens Systemanalyse SS 04

16. Pakete (Packages) • UML-Konstrukt zur Gruppierung von Modellelementen (z. B. Klassen) • Ein Paket kann selbst wieder Pakete enthalten • Dient der Strukturierung großer, komplexer Modelle (Zerlegung in Teilmodelle) • Zwischen den Paketen können Abhängigkeiten modelliert werden, um bei einer Änderung herauszufinden, wo möglicherweise weitere Änderungen erforderlich sind. • Jedes Modellelement gehört zu maximal einem Paket • Pakete definieren einen Namensraum (namespace), in dem die Namen eindeutig sein müssen. Außerhalb des Pakets werden sie folgendermaßen identifiziert: Paketname::Klassennname Hans-Jürgen Steffens Systemanalyse SS 04

17. Beispiel für Package Diagram Jedem Package kann wieder ein Modell, z. B. ein Klassendiagrammhinterlegt sein. Kundenverwaltung Auftragsverwaltung Lagerverwaltung Abhängigkeiten Hans-Jürgen Steffens Systemanalyse SS 04

18. Notation von Paketen System Package1 Package2 Package3 Hans-Jürgen Steffens Systemanalyse SS 04

19. CRC-Karten • Class/Responsibility/Collaboration • CRC-Karte: Karteikarte, in die Klassenname, Verantwortlichkeiten der Klasse (Wissen und Operationen) und die Zusammenarbeit mit anderen Klassen eingetragen wird • Ergänzung zum OOA-Modell • Dienen der Ausarbeitung, Diskussion und Detaillierung der Klassendefinitionen • Werden im Rahmen von CRC-Workshops von interdisziplinären Teams genutzt • CRC-Karten werden an Whiteboard geheftet, durch Linien verbunden (zur Entwicklung von Vererbungen, Aggregationen, Assoziationen), wieder geändert usw. Hans-Jürgen Steffens Systemanalyse SS 04

20. Beispiel für CRC-Karte Class Reservierung • Collaborations • Kunde • Kfz-Typ • Ausstattungsmerkmal • Vermietung • Responsibilities • Gewünschter Kfz-Typ • Mietzeitraum von bis • Gewünschte Ausstattung • Abhol-Niederlassung • Rückgabe-Niederlassung • Anlegen • Bestätigen • Ändern • Stornieren Hans-Jürgen Steffens Systemanalyse SS 04

21. CRC-Karte vs. UML-Klassendiagramm Class Bestellung • Collaborations • Bestellposition • Responsibilities • Verwaltet eine Bestellung • Delegiert Aufgaben an Bestellpositionen Hans-Jürgen Steffens Systemanalyse SS 04

22. Wie findet man Klassen? (1) • Dokumentenanalyse • Dokumente, z. B. Formulare, enthalten Attribute sowie Hinweise auf Klassen und Assoziationen • Hieraus kann bottom-up ein Klassendiagramm entwickelt werden • Beschreibung der Use Cases • Top-down-Ableitung von Klassen • Substantive und z. T. Verben stellen potenzielle Klassen dar, die dann auf mögliche Attribute usw. untersucht werden müssen Hans-Jürgen Steffens Systemanalyse SS 04

23. Wie findet man Klassen? (2) • Untersuchung, ob folgende Kategorien vorkommen: • Konkrete Objekte (Dinge) • Personen und deren Rollen • Informationen über Aktionen • Orte • Organisationen • Behälter • Dinge in einem Behälter • Ereignisse • Kataloge • Verträge Hans-Jürgen Steffens Systemanalyse SS 04

24. Zusammenfassung • Generalisierungen stellen Vererbungsbeziehungen zwischen Klassen mit der Bedeutung „ist ein“ dar. • Die Unterklassen erben Attribute, Operationen und Assoziationen von den Oberklassen. • Man unterscheidet Einfachvererbung, wo jede Klasse nur eine Oberklasse haben darf, und Mehrfachvererbung. • Unterklassen können die in der Oberklasse definierten Operationen überschreiben (Polymorphismus). • Klassen, von denen keine direkten Objekte gebildet werden können, nennt man abstrakt, die anderen konkret. • Pakete (Packages) strukturieren komplexe Modelle. • CRC-Karten sind ein Mittel zur Entwicklung von Klassen. • Klassen können über Dokumentenanalyse, die Beschreibung der Use Cases und die Identifikation von typischen Kategorien gefunden werden. Hans-Jürgen Steffens Systemanalyse SS 04

25. Übungsfragen • Was versteht man unter Vererbung? Was wird vererbt? • Erläutern Sie: • Einfach- und Mehrfachvererbung • Konkrete und abstrakte Klassen • Polymorphismus • Was sind CRC-Karten? Wie sind sie aufgebaut? • Wozu verwendte man Pakete in der UML? • Wie findet man Klassen? Hans-Jürgen Steffens Systemanalyse SS 04