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Vorlesung Software Engineering I

WS 2019/20

Prof. Dr. Dirk Müller

8 Unified Modeling Language:Klassendiagramme

WS 2019/20Dirk Müller: Software Engineering I

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Übersicht

● Einführung● Software-Entwicklungsprozesse● Anforderungsanalyse● Prozessanalyse und -modellierung● Objekt-orientierte Analyse● UML

– Ziele, Grenzen, Geschichte, Metamodellierung, Bewertung– Anwendungsfalldiagramme– Klassendiagramme– Aktivitätsdiagramme– Zustandsdiagramme


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Diagrammarten in der UML 2.4.1

Quelle: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/de/5/53/UML-Diagrammhierarchie.pngDownload am 27.05.2014

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/de/5/53/UML-Diagrammhierarchie.png


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Motivation

● Erstellung eines Klassendiagramms als einer der ersten Analyse-Schritte– datenorientierte OOA: 1. Schritt– verhaltensorientierte OOA: 2. Schritt

● White-Box-Sicht auf Strukturierung der Daten und Brücke zur Modellierung des Verhaltens im System

● Klassen mit Attributen und Operationen sowie Beziehungen zwischen Klassen spezifizieren

● Aus welchen Klassen besteht das System und wie stehen diese untereinander in Beziehung?


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Klassen und Objekte

● Klasse ist Typ, dessen Ausprägungen deren Objekte sind.● Klasse: „A class describes a set of objects that share the

same specifications of features, constraints, and semantics.“ [1], S. 118

● Eine Klasse beschreibt eine Menge von Objekten, die über dieselben Spezifikationen von Eigenschaften, Neben-bedingungen und Semantik verfügen.

PersonAbstraktion


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Klassen und Attribute

● Attribute als Mikrosicht auf Daten● Attribute sind mit Objekten untrennbar verbunden.

– weist auf Modellierung als Attribut und nicht als andere Klasse, z. B. Name und Geburtsdatum einer Person

– Existenz des Objekts nötig, Ausnahme: Klassenattribut

● Zugriff auf Attribute nur über Klasse/Objekt: Kapselung

Quelle: [3], S. 110 f.


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Analyse- und Entwurfsmodelle

fachlichtechnisch

Quelle: [3], S. 112 Quelle: [3], S. 114


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Grundelement Klasse

● Klassenname im Rechteck zentriert, fett, Großschreibung● Substantiv im Singular● abstrakte Klasse kursiv, z. B. Rolle● 3 verschiedene Detaillierungsstufen:

Überblick, Analyse, Entwurf● Namensraum mit Attributen und

Operationen– keine globalen Variablen/Funktionen

● aktive Klasse mit zweitervertikaler Linie links und rechts– jede Instanz mit eigenem

Kontrollfluss

Quelle: [1], S. 120

Quelle: [3], S. 116


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Abstrakte Syntax einer Klasse

Quelle: [1], S. 95

kann abstraktsein, Standard

konkret

Attribute

Operationen


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Attribute

● typisierte Daten, die der Klasse zugeordnet sind● [sichtbarkeit] [/] name [: Typ] [[Multiplizität]][= Vorgabewert] [{eigenschaftswert [, eigenschaftswert]*}]

● Sichtbarkeit– public(+): keine Beschränkung– private(-): Zugriff nur durch Instanzen der eigenen Klasse– protected(#): Zugriff nur durch Instanzen der eigenen und

abgeleiteter Klassen– package(~): Zugriff nur durch Instanzen von Klassen des Pakets

● / : abgeleitetes Attribut, das zur Laufzeit berechnet werden kann, z. B. Lebensalter, kein Speicher nötig

● Typ: Standardtypen, Aufzählungstyp, Listentyp, Klasse


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Typen

● Primitive Typen– Boolean, zweiwertig, nur true und false– Integer, ganze Zahl– Real, reelle Zahl– String, Zeichenkette– UnlimitedNatural, * für unbegrenzt, z. B. bei Multiplizitäten

● Date, Time, Int, UInt

● Fließkomma: Float (32 Bit) , Double (64 Bit)● Festkomma: Fixed(Vorkommastellen,Nachkommastellen)

● Aufzählungstypen«enumeration»

Jahreszeitfruehlingsommerherbstwinter


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Multiplizitäten

● Unter- und Obergrenze der Anzahl der Instanzen● Notation: in eckigen Klammern, „..“ als Abk. für „bis“

● Untergrenze– 0 „kann“– 1 „muss“

● Obergrenze– * für unbegrenzt

● Untergrenze=Obergrenze: Abk. durch einen Wert „genau“● weitere Abk. * für 0..*● Die Standardmultiplizität (bei fehlender Angabe) ist 1.


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Attribute: Klassenattribute, Eigenschaftswerte, Konstanten

● Klassenattribute: Speicher pro Klasse statt pro Objekt– z. B. aktuelle Anzahl der Objekte

● Eigenschaftswerte– in geschweiften Klammern– {readOnly}: nur Lesezugriff, unveränderlich– {ordered}: Inhalte sind sortiert– {unique}: keine Duplikate– {id}: ist Teil des Identifiers der Klasse

(z. B. relationale Datenbank, XML)

● Konstante: als unveränderlichesKlassenattribut

Kreis

+anzInstanzen: Integer = 0+pi: Real = 3.14159 {readOnly}+radius: Real/flaeche: Real {readOnly}


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Operationen

● Art von Verhalten, das der Klasse zugeordnet ist● [Sichtbarkeit] name ([Parameterliste])[: [Rückgabetyp] [[<Multiplizität>]]{eigenschaftswert [, eigenschaftswert]*}] <Parameterliste>::=<Parameter>[,<Parameter>]*<Parameter> ::= [Übergaberichtung] name : Typ <Ausdruck>[[<Multiplizität>]][=Vorgabewert][{eigenschaftswert[, eigenschaftswert]*}]

● Übergaberichtung– in: Datenfluss nur vom Aufrufenden – out: Datenfluss nur zum Aufrufenden– inout: Datenfluss in beide Richtungen– return: Datum als Rückgabewert Syntactic Sugar [1], S. 157

Konzept von der SpracheAda übernommen


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Klassenoperationen

● arbeiten auf Klassen- statt auf Objektebene● keine Objekterzeugung vorher nötig● Syntax: unterstrichen● Standardbeispiel

– Konstruktor zum Erzeugen einer Instanz

Person

+name: String

+Person(name: String)


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Beispiel: Klasse Konto

Konto

-anzInstanzen: Integer = 0-nummer: Integer {id}-stand: Fixed(10,2) = 0

+Konto(nummer: Integer)+getNummer(): Integer+buchen(betrag: Betrag)-pruefeKontostand(in betrag: Betrag, in datum: Datum[0..1]): Boolean+listeBuchungen(von: Datum, bis: Datum): Buchung[*] {ordered}


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Generalisierung

● Taxonomische zweiwertige Beziehung zwischen Classifiern, Features werden vom Allgemeinen an das Spezielle vererbt

● nicht ausgefüllter Pfeilvom Speziellen zumAllgemeinen

● Vererbung +Substitution =Generalisierung

● Mehrfachgeneralisierung mgl.,aber nicht empfohlen

Quelle: [3], S. 136


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Assoziation

● Darstellung von Beziehungen zwischen Klassen● allgemein: n-äre Assoziation (n beteiligte Klassen)● wichtigster Spezialfall: binäre Assoziation (n=2)

Quelle: [3], S. 143

rolle rolle{eigenschaft}


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Generalisierung zwischen AssoziationenAbgeleitete Assoziation

Quelle: [3], S. 137

Quelle: [3], S. 137

ergibt sich aus demWeg via Cocktail

kleiner Schwachpunkt hier:Rollennamen bitte in Kleinschreibung


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Aggregation

● Teile-Ganzes-Beziehung– Notation: ungefüllte Raute auf Seite des Ganzen

● 1 Teil kann zu einem Zeitpunkt zumehreren Ganzen gehören

● Semantic Variation Point– „Precise semantics of shared aggregation

varies by application area and modeler.“ [2], S. 36

● Zerstörung eines Ganzen impliziert nichtZerstörung seiner Teile

Vorlesung Student StudentenklubVorlesung* 3..* **


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Komposition

● verschärfte Teile-Ganzes-Beziehung– Notation: gefüllte Raute auf Seite des Ganzen

● 1 Teil kann zu einem Zeitpunkt zuhöchstens 1 Ganzem gehören

● Ganzes hat Verantwortung für Existenzund Speicherung seiner Teile

● Teile und Ganzes im physischen Sinne– wechselseitige Implikation zwischen Zerstörung des Ganzen und

Zerstörung aller Teile

● gerichteter, azyklischer Graph (DAG)– transitives Löschverhalten

Auto RadFuhrpark1 1..* 1 4


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Beispiel: LinkedIn

● Diskussionen können bewegt werden.– gewöhnlich von

Diskussionen zu Jobs oder Promotions

● kann aber nicht Teil von zwei (oder mehr) Kategorien zur selben Zeit sein

Quelle: [4]


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Zusammenfassung

● Aus welchen Klassen besteht das System und wie stehen diese untereinander in Beziehung?

● Klasse mit Attributen (typisierte Daten) undOperationen (Verhalten) – Instanzen sind Objekte– Klassenattribute und -operationen per Klasse und nicht per Objekt

● wichtige Beziehungen zwischen Klassen– Generalisierung: Vererbung + Substitution – Assoziation: gleichberechtigte Beziehung– Aggregation: Teile-Ganzes-Beziehung– Komposition: Teile-Ganzes-Beziehung mit impliziertem

Lebenszyklus und vorgegebener Multiplizität 1 beim Ganzen


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Literatur

[1] OMG Unified Modeling LanguageTM (OMG UML),Infrastructure Version 2.4.1, August 2011, Download am 27.05.2014, http://www.omg.org/spec/UML/2.4.1/Infrastructure/PDF/

[2] OMG Unified Modeling LanguageTM (OMG UML), Superstructure Version 2.4.1, August 2011, Download am 27.05.2014, http://www.omg.org/spec/UML/2.4.1/Superstructure/PDF/

[3] Chris Rupp, Stefan Queins: „UML 2 glasklar“, Hanser Verlag, 2012, 4. Auflage

[4] Geert Bellekens: “UML Composition vs Aggregation vs Association”, 20/12/2010, Download am 06.10.2016, http://bellekens.com/2010/12/20/uml-composition-vs-aggregation-vs-association/

http://www.omg.org/spec/UML/2.4.1/Infrastructure/PDF/

http://www.omg.org/spec/UML/2.4.1/Superstructure/PDF/

http://bellekens.com/2010/12/20/uml-composition-vs-aggregation-vs-association/

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