UML-Basics: Einführung in Objekt- Orientierte …UML-Basics: Einführung in Objekt-Orientierte Modellierung mit der Unified Modeling Language ADV-Seminar Leiter: Dr. Michael Hahsler

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Abteilung für Informationswirtschaft


UML-Basics: Einführung in Objekt-Orientierte Modellierung mit der Unified

Modeling Language

ADV-SeminarLeiter: Dr. Michael Hahsler


Seite 2Dr. Michael Hahsler

Ziel dieses Seminars• Verständnis von Objekt-Orientierung

– Was sind Klassen?– Was ist Vererbung?

• Modellierung mit UML– Welche Diagramme gibt es?– Wie liest und erstellt man diese

Diagramme

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Unterlagen zu UML• Buch

– M. Fowler, K. Scott: UML konzentriert, Addison-Wesley, München 2000 (ISBN 3-8273-1617-0)

• On-Line / Tools– Object Management Group (Spezifikationen)

http://www.omg.org/technology/uml/– Rational (Info und Tool)

http://www.rational.com/umlhttp://www.rational.com/products/rose

– Link Sammlunghttp://wwwai.wu-wien.ac.at/~hahsler/work/adv/



Das Wasserfall Modell• Analyse (WAS?)

– Erstellung der Problembeschreibung, Requirements– Abbildung der Realität im Objektmodell

• Design (WIE?)– Verfeinerung des Objektmodells– Beschreibung der Eigenschaften der Objekte

• Implementierung– Auswahl einer Programmiersprache– Programmieren, Testen, Dokumentieren– Wartung und Verbesserung

UML alsNotation

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Objekte• „Dinge“ aus der realen Welt• Besitzen:

– Eigenschaften (Attribute)– Verhalten (Methoden)

• Kommunizieren mit anderen Objekten(Nachrichten)

trinken



Nachrichten und Methoden• Nachrichten sind Signale von einem Objekt an ein

anderes.• Nachrichten lösen Methoden des anderen Objekts

aus.

trinken (einen Schluck)

Michael1. Dose

Nachricht

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Kapselung• Objekte können Eigenschaften (Attribute) verbergen• Objekte können Methoden gegen Zugriff von außen

schützen• Die allgemein zugänglichen Methoden nennt man Interface

Wieviel Flüssigkeit ist in dieser Dose?Kann jeder diese Dose verschließen?



Klassen• Bauplan für ähnliche Objekte.• Beschreibt Methoden und Attribute die das Objekt

bekommt.• Objekte (Instanzen) werden aus Klassen erzeugt

Volumen = x

Instanzierung

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Vererbung (Inheritance)• Hierarchische Beziehung zwischen Klassen mit

ähnlichen Eigenschaften

Behälter

Dose Häferl Gießkanne



Polymorphismus• Griechisch: Vielgestaltigkeit• Gemeinsames Interface von verschiedenen Objekten

Behälter

Dose Häferl Gießkanne

Ich kenne das Interface eines Behälters!

Was weiß ich daher überGießkannen?

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Objekte und Abstraktion• Modellierung ist Vereinfachung• Modellierung ist Einschränkung• Was ist das Wesentliche?

Ist diese Nutzung des modelliertenHäferls vorgesehen?



Vorteile der Objekt-Orientierung• Objekte in Programmen entsprechen realen Objekten (von

Analyse bis zur Implementierung)• Modularität durch die Kapselung in Objekte• Wiederverwendung von Objektbibliotheken• Geringere Kosten bei Wartung• ...

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Die UML Notation• Use-Case-Diagramm (Akteure, Szenarios)• Klassendiagramm (Klassen, Beziehungen)• Paket-Diagramm (Strukturierung der Darstellung)• Kollaborationsdiagramme (Zusammenwirken der

Komponenten)• Aktivitätsdiagramm (Ablaufmöglichkeiten)• Sequenzdiagramme (Objekte, Interaktionen)• Zustandsübergangsdiagramm (Internes

Verhalten von Objekten)• Komponentendiagramm (Innere Struktur der

Objekte)• Verteilungsdiagramm (Einbettung der Objekte in

eine Umgebung)

Anforderungen(Requirements)

Statische Sicht:log. Aufbau desSystems

Dynamische Sicht:Interaktionen,Abläufe

Implementierung



Akteure (Actor)• Akteure verwenden das System• Akteure stellen Anforderungen (Requirements) an das

System.

RolleKonsument Ein anderesSystem

Darstellung in UML

Eine andereOrganisation

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Use-Case-DiagrammeZweck der Darstellung• Zeigen die benötigten Interaktionen zwischen dem

System und den Akteuren• Werden durch Szenarios beschrieben

(Normalfall + Problemfälle)• Grundlage für die Erstellung des Systems (müssen daher

vollständig sein!)• Grundlage für das Testen des Systems nach der

Erstellung

Wichtig: Use Cases beschreiben gewünschte Eigenschaftenund nicht das System wie es ist!



Beispiel: Use-CaseUse-Cases für eine KFZ-Versicherung:

– Versicherung abschließen– Versicherung kündigen– Versicherter bezahlt Prämie– Sachbearbeiter behandelt Schadensfall– Sachbearbeiter ändert Konditionen

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Beispiel: Use-Case-Diagramm

Fahrzeug-halter

V. abschließen

Versicherung

Sachbearbeiter

V. kündigen

Konditionenändern

Schadensfallbehandeln

Prämie bezahlen



Beispiel: SzenarioSzenario "Schadensfall behandeln"

• Schaden wird von der Versicherung bezahlt– Eigenverschulden– Fremdverschulden

• Fahrzeughalter bezahlt selbst• Gerichtsverhandlung• Andere Versicherung bezahlt• ...

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Das Klassendiagram• Zweck der Darstellung

– Logischen Aufbau des Systems– Statischen Aspekte– Zusammenhänge und Beziehungen zwischen

den Komponenten



KlassenKlassen sind die Baupläne für Objekte (Instanzen)

Klassenname

Attribute

Methoden

Darstellung in UML

Klassenname

Beispiel einer Klasse in UML

PKWFarbeLeistungGeschwindigkeit....

BeschleunigenBremsenLenken...

Klasse Objekte (Instanzen)

oder

W59777: PKW

Rot

50km

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Elemente Klassendiagramm I• Klassen

• Beziehungen (Paths/Associations)

• Richtung der Beziehungen (Navigability)

Klassenname

Klasse A Klasse Bspricht mit

Klasse A Klasse Bspricht mit



Elemente Klassendiagramm II• Kardinalitäten (Multiplicity)

• Aggregation (Aggregation/Composition)

• Generalisierung (Generalization)

Klasse A Klasse Bspricht mit1 0..*

besteht aus1 *

Auto Einzelteile

Einzelteil

Motor Karosserie ...

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Elemente Klassendiagramm II• Abhängigkeiten (Dependencies)

• Anmerkungen oder Einschränkung

Klasse A Klasse Bbenötigt

PKW

PKW ist nur fahrtüchtig mit: Räder, Karosserie,...



Beispiel: Klassendiagramm

PKW Einzelteil

Motor Karosserie

besteht aus

1 *

...verwendet

ZylinderFahrzeughalter

0..*

1

41besteht aus

PKW ist nur fahrtüchtig mit: Räder, Karosserie,...

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Wie kommt man zu Klassen?• Analyse der Use-Cases:

– Substantive sind Kandidaten für Klassen– Verben sind Kandidaten für Methoden

• Auswahl der Klassen– Synonyme finden– Unwichtige Klassen entfernen– Wichtige Klassen hinzufügen (Brainstorming)

• Organisation der Klassen



Beispiel: KFZ-VersicherungSzenario "KFZ-Versicherung"

Ein Fahrzeughalter muß für sein KFZ eineVersicherung abschließen. Er wird bei derVersicherung von einem Sachbearbeiterbetreut. Nach dem Abschluß bekommt derVersicherte einen Vertrag mit den genauenVersicherungsdaten und der Sachbearbeiterführt Unterlagen zu etwaigen Schadensfällen.

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Eigenschaften von Klassen• Attribute

Was muß sich das Objektmerken können?

• MethodenWelches Verhalten(Funktionen) soll das Objekthaben?

PKWFarbeLeistungGeschwindigkeit....

BeschleunigenBremsenLenken...



Beispiel: KFZ-VersicherungKlasse Versicherung:

– Welche Attribute?– Welche Methoden?

Versicherung

??

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Zusammenfassung• Was sind Klassen• Wie kommt man zu Klassen• Eigenschaften von Klassen• Beziehungen zwischen Klassen



Paket-DiagrammZweck der Darstellung

– Es werden als Übersicht Gruppen von Diagrammenoder Elementen zusammengefaßt. Pakte enthaltenmehrere Klassen.

– Es werden Abhängigkeiten angegeben. EineAbhängigkeit bedeutet, dass das abhängige Paketdurch Änderungen im anderen Paket betroffen ist(Änderung des Codes oder neuerliche Kompilierungkann notwendig sein)

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Beispiel: Paket-Diagram

Paket

Abhängigkeit

Generalisierung

Beispiel aus UML Kompakt von Günter Wahl



AktivitätsdiagrammZweck der Darstellung

– Ablaufmöglichkeiten eines Systems

Aktivitäten sind zugeordnet zu– Klassen– Operationen– einem Use Case

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Beispiel: Kfz-VersicherungSzenario "Schadensfall"

Ein Schadensfall tritt ein. Der Sachbearbeiter wirdinformiert und bearbeitet den Fall. Der Vorfall wird inden Versicherungsunterlagen vermerkt. BeiVerschulden durch den Versicherungsnehmer wirddie monatliche Prämie erhöht.



Beispiel: Aktivitätsdiagramm

Schaden feststellen

[Schaden ist gering]

[Schaden ist groß]

Selbstbezahlen

Schaden melden

Schadenvermerken

Mit andererVersicherungverhandeln

{AND}

[eigenverschulden]

[fremdverschulden]

Prämieerhöhen

Szenario "Schadensfall"

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SequenzdiagrammZweck der Darstellung

– Interaktion zwischen Objekten aus Szenarios– Identifikation von zusätzlichen Klassen und

Methoden

Enthält– Objekte– Lebenszeit von Objekten– Nachrichten zwischen Objekten



Beispiel: KFZ-VersicherungSzenario "Versicherung abschließen" Ein Fahrzeughalter beantragt eine KFZ-

Versicherung. Der Antrag wird vom zuständigenSachbearbeiter geprüft. Nach erfolgreicherPrüfung wird ein Vertrag abgeschlossen.

Szenario "Versicherung kündigen"Der Versicherte kündigt die Versicherung. Der

Sachbearbeiter löst den Vertrag auf.

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Beispiel: SequenzdiagrammKFZ-Versicherung - 2 Szenarios

:Fahrzeughalter :Sachbearbeiter

Ein V.: Versicherung

Versicherung beantragen (Daten)

Antrag prüfen

Vertrag erstellenVertrag schicken(Versicherungs#)

Kündigen (Versicherungs#)

Vertrag auflösen

bestätigen

Versicherungabschließen

Versicherungauflösen



KollaborationsdiagrammZweck der Darstellung

– Interaktion und Verflechtung zwischenObjekten

– Alternative zum Sequenzdiagramm

Enthält– Objekte– Struktur der Objekte– Sequenz von Nachrichten zwischen Objekten

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Beispiel: KFZ-VersicherungSzenario "Versicherung abschließen"

Ein Fahrzeughalter beantragt eine KFZ-Versicherung. Der Antrag wird vom zuständigenSachbearbeiter geprüft. Nach erfolgreicherPrüfung wird ein Vertrag abgeschlossen.



Beispiel: KollaborationsdiagrammSzenario "Versicherung abschließen"

:Fahrzeughalter :Sachbearbeiter

Eine V.: Versicherung

1: Versicherung beantragen (Daten)2: Antrag prüfen

3: Vertrag erstellen

4: Vertrag schicken(Versicherungs#)

Versicherungsdatenbank

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Zustandsübergangsdiagramm(State Transition Diagramm)

Zweck der Darstellung– Ablauf innerhalb eines Objekts

Enthält– Zustände (States)

– Ereignisse (Events)

– Übergänge zwischenZuständen (Transitions)

Name

Aktivität

Ereignis(Argumente)[Bedingungen]/Aktion



Beispiel: Kfz-VersicherungSzenario "Schadensfall"

Ein Schadensfall tritt ein. Der Sachbearbeiter wirdinformiert und bearbeitet den Fall. Der Vorfall wird inden Versicherungsunterlagen vermerkt. BeiVerschulden durch den Versicherungsnehmer wirddie monatliche Prämie erhöht.

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Beispiel: Kfz-VersicherungKlasse Versicherung aus Szenario "Schadensfall"

Klasse Versicherung

Versichert BearbeitungSchaden tritt ein

kündigen

vermerken

Fertig [Eigenverschulden]/Prämie erhöhen

Fertig [Fremdverschulden]



KomponentendiagrammZweck der Darstellung

– Abhängigkeit zwischen den Softwarekomponenten(Quellcode, Binärcodekomponenten und ausführbarenProgrammen)

– Abhängigkeiten entsprechen den Abhängigkeiten imPaket-Diagramm

Enthält– Komponenten (Module)– Interfaces– Abhängigkeiten

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Beispiel: Komponentendiagramm

Beispiel aus UML Kompakt von Günter Wahl

InterfaceKomponente

Abhängigkeit



Verteilungsdiagramm (Deployment Diagram)

Zweck der Darstellung– Einbettung des Komponentenmodells in eine

externe (HW-/SW-)Umgebung– Physikalische Realisierung der Softwarelösung

auf Servern und im Netz

Enthält– Module– Clients und Server– Netzwerkanbindungen

nach: Martin Klarner/Horst Silberhorn, Uni Erlangen

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Beispiel: Verteilungsdiagramm

GenerischeWeb-Applikation

nach: Martin Klarner/Horst Silberhorn, Uni Erlangen

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