5. Vorlesung: Grundkonzepte Objekt-Orientierung

1. 5. Vorlesung: Grundkonzepte Objekt-Orientierung • Objekt • Objektorientierte Prinzipien • Klasse • Objektverwaltung • Operationen • Stereotypes Hans-Jürgen Steffens Systemanalyse SS 04

2. Objektorientierung • In der realen Welt begegnen wir zahlreichen Objekten • Menschen, Tieren, Autos, ... • Verträge, Gruppen, Dreiecke, ... • Objekte haben Eigenschaften (Attribute) • Z. B. Name, Alter, Farbe • Objekte haben ein Verhalten • Z. B. können Menschen ihr Alter nennen, ihre Adresse ändern usw. • Objekte können in Beziehung miteinander stehen • Z. B. Freundschaft, Heirat, eine Person ist Kunde einer Firma, .. • Objekte können sich aus anderen Objekten zusammen setzen • Gleichartige Objekte können zusammen gefasst werden zu Klassen • Z. B. umfasst die Klasse Person einzelne Objekte wie „Edmund Stoiber“, „Gerhard Schröder“, „Angela Merkel“, „Joschka Fischer“ Hans-Jürgen Steffens Systemanalyse SS 04

3. Objektorientierte Modellierung Objektorientiertes Modell Reale Welt Sandra Müller Abbildung Name = Sandra Müller Wohnort = Zweibrücken Beruf = Informatikerin besitzt : Fahrzeug Abbildung Marke = Peugeot Autonr = ZW-AB 97 Baujahr = 2001 Hans-Jürgen Steffens Systemanalyse SS 04

4. Objekt • Ein Objekt im Sinne der objektorientierten Software-Entwicklung • besitzt eine Struktur (Attribute) • hat zu einem Zeitpunkt einen definierten Zustand(repräsentiert durch Attribut-Werte) • hat ein bestimmtes Verhalten (beschrieben durch eine Menge von Operationen) • Änderungen oder Abfrage des Zustands nur über Operationen möglich • Hat eine eindeutige Identität, die es von allen anderen Objekten unterscheidet • Kann ein oder mehrere andere Objekte kennen (mit diesen in Beziehung stehen) Hans-Jürgen Steffens Systemanalyse SS 04

5. Beispiel: Mitarbeiter-Objekt einstellen () UML-Darstellung: Personalnr = 1234 Name = Müller Gehalt = 3000 erhöheGehalt () druckeAusweis () Hans-Jürgen Steffens Systemanalyse SS 04

6. UML-Notation von Objekten Objektnameimmer unterstrichen! • Angabe von Attributen: Attribut : Typ = Wert (i.d.R. ist der Typ aber bei der Klasse definiert) Attribut = Wert Attribut • Operationen werden nicht beim Objekt angegeben (sondern bei seiner Klasse) Wenn der Namekeine Rolle spielt,wird nur die Klasse angegeben (Doppelpunkt davor!) :Klasse Hans-Jürgen Steffens Systemanalyse SS 04

7. Prinzipien • Kapselung: • Zustand und Verhalten eines Objekts bilden eine Einheit, das Objekt kapselt Zustand (Daten) und Verhalten (Operationen) • Geheimnisprinzip: • Attribute sind von außen nicht sichtbar • Es kann nur über Operationen darauf zugegriffen werden • Objektidentität: • Auch wenn zwei Objekte identische Attributwerte besitzen (Gleichheit der Objekte), sind sie aufgrund ihrer Identität verschieden. Hans-Jürgen Steffens Systemanalyse SS 04

8. Klasse • Objekte mit gleichartiger Struktur und gleichartigem Verhalten werden zu Klassen zusammengefasst • Die Klasse definiert für ihre Objekte die Attribute, Operationen und Beziehungen (Assoziationen und Vererbungsstrukturen) • Jedes Objekt gehört zu genau einer Klasse • Verhalten einer Klasse: • Wird beschrieben durch die Botschaften, auf die seine Objekte reagieren können • Eine Botschaft aktiviert eine Operation gleichen Namens Hans-Jürgen Steffens Systemanalyse SS 04

9. Beispiel Müller : Mitarbeiter Meyer : Mitarbeiter Personalnr = 1234 Personalnr = 5678 Name = Müller Name = Meyer Gehalt = 3000 Gehalt = 2800 Mitarbeiter Personalnr Name Gehalt einstellen() erhöheGehalt() druckeAusweis() Hans-Jürgen Steffens Systemanalyse SS 04

10. Darstellung von Klassen Klasse Attribut 1 Attribut2 Klasse ... Operation 1() Operation 2() ... Hans-Jürgen Steffens Systemanalyse SS 04

11. Objektverwaltung • Jedes Objekt kennt seine Klasse • Attribute und ihre Typen • Operationen • In der Systemanalyse geht man vereinfachend davon aus, dass eine Klasse ihre Objekte ebenfalls kennt • Objektverwaltung kann dann bei der Klasse dokumentiert werden, z. B.: • Erzeugen und Löschen von Objekten • Anfragen und Manipulationen auf allen Objekten einer Klasse • Im Entwurf und der Implementierung muss die Objektverwaltung explizit realisiert oder von der verwendeten Umgebung bereit gestellt werden Hans-Jürgen Steffens Systemanalyse SS 04

12. Klasse und Klassen-Extension • Klasse: • Ist eine Abstraktion, die Gemeinsamkeiten von Objekten und Regeln zu ihrer Erzeugung beschreibt • Klassen-Extension: • Menge aller Objekte dieser Klasse (Ansammlung von Objekten) • Wird z. B. für die Objektverwaltung benötigt. • Beschreibung: • Personen haben einen Namenund ein Alter Brad Pitt Nicole Kidmann Max Meier Michael Schumacher Hans-Jürgen Steffens Systemanalyse SS 04

13. Attribute • Beschreiben die Daten, die von Objekten angenommen werden können • Jedes Attribut ist von einem bestimmten Typ • Alle Objekte einer Klasse besitzen dieselben Attribute, jedoch unterschiedliche Attributwerte Hans-Jürgen Steffens Systemanalyse SS 04

14. Attribute: Beispiel Student : Student Matrikelnr Matrikelnr = 868768 Name Name = (Hans, Meyer) Geburtsdatum Geburtsdatum = 4.7.1983 Immatrikulation Immatrikulation = 1.10.2001 Vordiplom Vordiplom Noten Noten = ((2.3, Mathematik), (1.3, Informatik)) Hans-Jürgen Steffens Systemanalyse SS 04

15. Attribut-Typen • Angabe des Typs ist optional • UML gibt keine bestimmten Typen vor • Hängen von der jeweiligen Programmiersprache ab • Häufig in der Analyse verwendete Typen: • String • Int • Float • Fixed (Vorkommastellen, Nachkommastellen) • Boolean • Date • Time • Aufzählungstypen: {Wert1, Wert2, Wert3} • Listen: List of ... Student Matrikelnr:Int Name:String Geburtsdatum: Date Immatrikulation:Date Vordiplom:Date Noten:List of Note Hans-Jürgen Steffens Systemanalyse SS 04

16. Spezielle Attribute • Klassenattribute • Es existiert nur ein Attributwert für alle Objekte einer Klasse • Existieren auch, wenn noch kein Objekt für die Klasse besteht • Klassenattribute werden unterstrichen • Z. B. MaximaleAnzahlObjekte • Abgeleitete Attribute • Attribute, die jederzeit aus anderen Attributen berechnet werden können • Werden mit Präfix / gekennzeichnet • Z. B.: /Alter : Int {Akt. Datum – Geburtsdat., abge- rundet auf ganze Jahre} /AnzahlObjekte Hans-Jürgen Steffens Systemanalyse SS 04

17. Operationen • Ausführbare Tätigkeiten • Alle Objekte einer Klasse verwenden dieselben Operationen • Jede Operation kann auf alle Attribute eines Objekts dieser Klasse direkt zugreifen • Menge aller Operationen: Verhalten oder Schnittstelle der Klasse Hans-Jürgen Steffens Systemanalyse SS 04

18. Beispiel, Notation Student Matrikelnr Name Klasse Geburtsdatum Immatrikulation Attribut Vordiplom Klassenattribut Noten Operation() immatrikulieren() Klassenoperation() exmatrikulieren() AbstrakteOperation() druckeStudienbescheinigung() notiereNoten() berechneDurchschnitt() druckeVordiplomsliste() anmeldePraktikum() druckePraktbescheinigung() Hans-Jürgen Steffens Systemanalyse SS 04

19. Objekt- und Klassen-Operationen • Objekt-Operationen: • Werden auf einzelnes (bereits bestehendes) Objekt angewendet • (Abstrakte Operation: Operation einer abstrakten Klasse, wird erst in einer Unterklasse implementiert - siehe nächste Vorlesung). • Klassen-Operationen: • Ist der Klasse zugeordnet und kann nicht auf ein einzelnes Objekt der Klasse angewendet werden • Wird unterstrichen (z. B. drucke Vordiplomsliste( )) • Konstruktor-Operationen: • Erzeugt ein neues Objekt und führt entsprechende Initialisierungen und Datenerfassungen durch (z. B. Operation „immatrikulieren( )“) Hans-Jürgen Steffens Systemanalyse SS 04

20. Darstellung von Operationen in der Analyse • Meist genügt der Name der Operation, gefolgt von einer leeren Argumentenliste ( ) • Es werden vornehmlich die fachlich relevanten, von außen sichtbaren Operationen angegeben. Interne Operationen, d. h. solche, die nur von anderen Operationen aufgerufen werden, werden nur dann angegeben, wenn dies für das Verständnis erforderlich ist. • Trivial-Operationen zum Auslesen und Ändern von Attributwerten („get“, „set“) müssen nicht angegeben werden Hans-Jürgen Steffens Systemanalyse SS 04

21. Arten von Operations • Operationen mit lesendem Zugriff auf Attribute • Operationen mit schreibendem Zugriff auf Attribute • Operationen zur Durchführung von Berechnungen • Operationen zum Erzeugen und Löschen von Objekten (Konstruktur, Dekonstruktor) • Operationen zur Selektion von bestimmten Objekten einer Klasse • Operationen zum Herstellen und Löschen von Verbindungen • Operationen, die Operationen der Objekte anderer Klassen aktivieren Hans-Jürgen Steffens Systemanalyse SS 04

22. Namens-Konventionen • Klassen: • Substantiv im Singular, kann durch Adjektiv ergänzt werden • Sollte innerhalb des Systems eindeutig sein • Attribute: • Name beschreibt Daten, meist Substantiv • Innerhalb der Klasse eindeutig • Operationen: • Name drückt aus, was die Operation tut, enthält daher meist ein Verb • Innerhalb der Klasse eindeutig Hans-Jürgen Steffens Systemanalyse SS 04

23. Zusammenfassung • Ein Objekt besitzt Attribute, einen Zustand (repräsentiert durch Attributwerte) und ein Verhalten (beschrieben durch seine Operationen). Es hat eine eindeutige Identität. • Eine Klasse beschreibt Objekte mit gleichartiger Struktur und Verhalten. Sie definiert deren Attribute, Operationen und Beziehungen. • Die Verantwortung für die Objektverwaltung liegt in der Systemanalyse ebenfalls bei der Klasse. • Attribute beschreiben die Daten eines Objekts. Spezielle Attribute sind Klassenattribute und abgeleitete Attribute. • Operations beschreiben die Tätigkeiten, die ein Objekt ausführen kann. Hans-Jürgen Steffens Systemanalyse SS 04

24. Übungsfragen • Was ist ein Objekt? Wie wird es in der UML dargestellt? • Was versteht man unter Kapselung? • Was besagt das Geheimnisprinzip? • Erläutern Sie Gleichheit und Identität von Objekten • Was ist eine Klasse? • Erläutern Sie Verhalten und Schnittstelle einer Klasse. • Was ist ein Objektattribut? • Was ist ein Klassenattribut? • Was ist ein abgeleitetes Attribut? • Was ist eine Operation? • Was ist eine Konstruktor-Operation? • Welche Arten von Operationen kann man unterscheiden? Hans-Jürgen Steffens Systemanalyse SS 04