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Prof. Dr. D. Frosch-WilkeProf. Dr. U. Samberg
Unified Modeling Language
überarbeitet UML 2.0
UML - Diagramme
Lerneinheit 2Lerneinheit 2
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Unified Modeling Language
überarbeitet UML 2.0
Diagramme in der UML
• Wesentlicher Bestandteil der Modellbildung• Graphen, wobei fundamentale Modellelemente (z.B.
Klassen, Objekte, Zustände) die Knoten und Beziehungen zwischen den Modellelementen die Kanten bilden
• Identifikation der Modellelemente und semantische Informationen durch Stringeintragungen und Labeling
• Ziel: Schnell wesentliche Zusammenhänge sichtbar machen• Auslagerung von Detailinformationen in formalisierte
Tabellen (nicht durch UML definiert)
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Diagrammtypen
• Use-Case-Diagramm• statische Strukturdiagramme:
Klassendiagramm, Objektdiagramm, Paketdiagramm• Interaktionsdiagramme zur Beschreibung des
Informationsaustausches: Sequenzdiagramm, Kommunikationsdiagramm, Zeitdiagramm
• Zustandsdiagramme zur Beschreibung des Verhaltens: Zustandsdiagramm, Aktivitätendiagramm
• Architekturdiagramme zur Beschreibung der Implementierung: Komponentendiagramm, Einsatzdiagramm
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Interaktionsdiagramme
• Interaktion = Reaktion von Objekten auf Ereignisse (Botschaften) und dadurch ausgelöste Aktionen, wodurch wiederum Ereignisse für andere Objekte ausgelöst werden können
• Interaktionsdiagramme stellen die Interaktionen zwischen den beteiligten Objekten dar
• drei Darstellungsformen:– Sequenzdiagramm– Kommunikationsdiagramm– Zeitdiagramm
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Zustandsdiagramme
• Darstellung des inneren dynamischen Verhaltens eines Objektes, das mit anderen Objekten interagiert
• zwei Darstellungsformen:– Zustandsübergangsdiagramm (state chart diagram)– Aktivitätendiagramm (activity diagram)
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Architekturdiagramme
• Darstellung des physikalischen Entwurfs (Modularisierung, Konfigurierung) eines Systems
• zwei Darstellungformen:– Komponentendiagramm (component diagram)– Einsatzdiagramm (deployment diagram)
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InteraktionsdiagrammeBestandteile
• Objekte, die an der Interaktion beteiligt sind• Angaben zum Lebenszyklus der beteiligten Objekte• Kommunikationspfade und Botschaften zwischen den
beteiligten Objekten• Reaktionen der Empfängerobjekte auf eingehende
Botschaften• Reihenfolge der Botschaften
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Sequenzdiagramm
Lerneinheit 2Lerneinheit 2
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SequenzdiagrammDefinition
• Interaktionsdiagramm, das die zeitliche Sequenz (Reihenfolge) der Interaktionen von Objekten betont
• Die Botschaften werden in zeitlicher Ordnung als gerichtete Verbindungen zwischen den Lebenslinien der Objekte dargestellt
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SequenzdiagrammAuftragserteilung durch Neukunden
:Kunde :Verkäufer :Controller
:Auftrag
Auftrag Anfrage Bonität (Kunde)
Bonität
[Bonität ok]
[auslieferungsfähig]
Zahlungs-eingang
Zahlung
Bestätigung
Ablehnung
a: Lieferung
b: Rechnung
[Bonität ok]
[Bonität nicht ok]
Scripts:Ereignis: Kundeerteilt Auftrag
Erzeugung desObjekts Auftrag
{b. SendTime - a. SendTime = 2 Werktage}
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SequenzdiagrammEinsatzfelder
• Präzisierung von Anwendungsfall-Szenarien• Darstellung des Entwurfs von Interaktionen im DV-System• Spezifikation von Echtzeit-Systemen
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SequenzdiagrammModellelemente (1)
• Objekte: Horizontale Anordnung am oberen Rand des Diagramms oder Darstellung zum Zeitpunkt der Erzeugung
• Objekt-Lebenslinien: Vertikale Ausrichtung; kennzeichnen die Existenz und Lebensdauer eines Objektes (Symbol: gestrichelte Linie); Aufspaltung der Lebenslinie bei Aktivitäten des Objekts, die aus alternativen oder sich zeitlich überdeckenden Botschaften resultieren
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• Botschaften (als Pfeile zwischen den Lebenslinien dargestellt):– Synchroner Operationsaufruf ( )– Asynchroner Operationsaufruf ( ) (UML 1.0 )– Rückgabewert ( )– Syntax:
["[" Wächter-Bedingung "]"] NameBotschaft [([Parameter])]– Iterative Übermittlung von Botschaften: Syntax
*["[“Iterationsbereich "]"]
SequenzdiagrammModellelemente (2)
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SequenzdiagrammDetailinformationen (1)
• Dauer der Objektaktivierung: Zeigt die Zeitdauer an, die ein Objekt zur Ausführung einer Aktivität benötigt (Transformation der Lebenslinie zu einem Balken); Symbolisierung von Rekursionen durch überlagerte Balken
• Script: Nähere Angaben zu einer Botschaft (z.B. auslösendes Ereignis) als freier Textstring (Darstellung am linken Diagrammrand auf Höhe der Botschaft)
• Zeitliche Ordnung der Botschaften: Botschaften sind zeitlich geordnet; bei Bedarf kann skalierbare Zeitachse verwendet werden
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SequenzdiagrammDetailinformationen (2)
• Spezifikation von Zeitbedingungen: Verwendung von beliebigen Zeitfunktionen (z.B. sendTime, receiveTime) möglich
• Übermittlungsdauer: Falls diese nicht vernachlässigt werden kann, Verdeutlichung durch schräg verlaufenden Botschaftspfeil
• Erzeugung und Löschung eines Objektes• Alternative und parallele Botschaften:
Bedingungsabhängige oder zeitgleiche Botschaften an andere Objekte
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SequenzdiagrammNebenläufige Lebenslinie (Beispiel)
:Kunde :Verkäufer :Controller
Auftrag
Bonität
[Neukunde] Bonitätsprüfung
[Bestandskundekunde] Auftragsübersicht
Auftragsliste
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Kommunikations-diagramme
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KommunikationsdiagrammDefinitionen
• Statische Elemente der Kommunikation: Klassen, Assoziationen und ihre Rollen (Spezifikationsebene) bzw. Objekte, Links und Ereignisse (Instanzenebene)
• Dynamisches Konstrukt der Kommunikation: Interaktionen• Ein Kommunikationsdiagramm repräsentiert die
Zusammenarbeit in Form eines Graphen. Knoten sind die Klassen (Objekte), Assoziationen (Links) die Kanten. Botschaften werden entlang der Kanten dargestellt.
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KommunikationsdiagrammAuftragserteilung durch Neukunden
:Verkäufer
:Auftrag
{new}
{destroy}
:Kunde
:Controller
[Bonität ok]3B: Auftrag
2: Bonität := Anfrage Bonität (Kunde)
7: Zahlungs-eingang
1: Auftrag
4: Lieferung
5: Rechnung
[Bonität ok] 3A: Bestätigung
[Bonität nicht ok] 3: Ablehnung
6: Zahlung
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KommunikationsdiagrammZeitliche Reihenfolge von Botschaften
• Syntax:[Sequenznummern/] ["[" Wächter-Bedingung "]"] [Sequenzausdruck] NameBotschaft
– Sequenznummer: Liste mit Sequenznamen anderer Botschaften
– Wächter-Bedingung: Botschaft wird nur weitergeleitet, wenn Bedingung erfüllt ist
– Sequenzausdruck:• Syntax: [Name|Zahl][.Zahl...][SequenzName]• Die Zahlenfolge kennzeichnet die relative Reihenfolge der
Botschaften• SequenzNamen kennzeichnen zeitliches Nebeneinander von
Botschaften
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KommunikationsdiagrammWeitere Detailinformationen
• Iterative Botschaftsübermittlung: *["[" Iterationsbereich "]"]• Rückgabewerte:
[NameVariable:=]NameBotschaft([Parameterliste])
• Link-Attribute: Stellen den Bezug zum statischen Modell her. U.a. folgende Kennungen möglich:– Name der Rolle eines anonymen Objektes– Deskriptoren für Beschränkungen bei einem Objekt bzw.
Link: z.B. {new}, {destroy},{transient}, {persistent}
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KommunikationsdiagrammEinsatzfelder
• Darstellung der Realisierung einer Operation• Darstellung zeitgleicher Interaktionen von Objekten• Darstellung der Dynamik von Entwurfsmustern
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KollaborationsdiagrammDarstellung des Operationsablaufes
tutor / Teacher : Person lecturer / Teacher : Person
/ Student : Person :Course
1.1*[i:=1..n]: lecturer()
1: namesOfTeachers() 1.2.i: name()
studentTeachers()
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Kommunikationsdiagramm auf Spezifikationsebene (Beispiel)
benachrichtigen
Benutzer
benachrichtigen
Vormerkung
Vormerkung prüfen
Buch
entlasten
Ausleihezurücknehmen
reservieren
Exemplar
gehört zu
betrifft
gibt zurück
veranlaßt betrifft
gehö
rt z
u
rese
rvie
rt
0,1
0,1
0,1
* **
**1
1
1
1
1
Vormerker
Entleiher
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Übung Kommunikationsdiagramm - Lösung
:Ausleihe
4B: benachrichtigen ()
:Exemplar :Buch
:Vormerkung/Entleiher : Benutzer /Vormerker : Benutzer
1: zurücknehmen () 4A: reservieren ()
2A: entlasten ()
{destroy}
2B: Vormerkung prüfen ()
3: benachrichtigen ()
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Zustandsübergangs-diagramme
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ObjektzustandDefinition
Der Zustand eines Objektes ist eine Sammlung/Ausprägungvon Attributen des Objektes und Beziehungen des Objekteszu anderen Objekten.
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Warte- und Aktionszustände
• Wartezustand: Ein Zustand in dem das Objekt auf das Eintreten eines Ereignisses und/oder die Erfüllung einer Bedingung wartet.
• Aktionszustand: Ein Zustand in dem das Objekt definierte Aktionen ausführt.
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Zustand - Notation
• Symbol:• Symbolinhalte:
– Bezeichner(:String)– Aktionen: Syntax: Aktionsbezeichner/Aktionsausdruck
• entry-AktionSyntax: entry/Aktionsausdruck
• exit-AktionSyntax: exit/Aktionsausdruck
• do-AktionSyntax: do/Aktionsausdruck
• ereignisbedingte AktionSyntax: Ereignis["[" Wächterbedingung“]“]/Aktionsausdruck
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Einfache Zustände
Kartenprüfung
do / pruefeKarte( )
prüfe Karte
:KontoAuszugsDrucker :WindowObjekt
Aktionszustand Wartezustand
Paßworteingabe
entry / ausschaltenEcho()onZeichentaste(Z:char) / transformiere(Z)onF1 / anzeigenHilfe()exit / einschaltenEcho()
Objekte
Zustände
bzw. alternativ
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Einfacher Zustandsübergang
• Ein einfacher Zustandsübergang (Transition) ist der Übergang eines Objektes von einem Start- in einen Zielzustand
• Start- und Zielzustand können identisch sein• Auslöser:
– Ereignis und (optional) Wächterbedingung erfüllt (Wartezustand)
– Abschluß einer Aktivität (Aktionszustand)
• Zustandsübergang kann Aktionen auslösen
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Notation eines Zustandsübergangs
• Syntax[Ereignis]["["Wächter-Bedingung“]"] / [Aktions-Ausdruck] [^Sendeklausel]
– Ereignis: Ereignisname[(Parameterliste)]– Aktions-Ausdruck: Liste von Aktionen, die durch den
Zustandsübergang ausgelöst werden– Sendeklausel: Zielobjekt.Ereignisname[(Paramterliste)]
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ZustandsübergangBeispiel
WindowObjektedargestellt
WindowObjektselektiertClickMausTaste (Pos : Point)
[Pos-in-einemObjekt]/ Objekt := pickObjekt(Pos)∧ Objekt.blinken
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ZustandsübergangsdiagrammDefinition
Ein Zustandsübergangsdiagramm zeigt die Zustände eines repräsentativen Objektes einer Klasse und die Zustandsübergänge in Form eines Graphens(Zustände=Knoten, Übergänge = Kanten). Es hat einen Startzustand (Symbol: ausgefüllter Kreis) und einen oder mehrere Endzustände (Symbol:Kreisring)
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ZustandsübergangsdiagrammAuftrag
Aufgenommen
do / Bonität prüfen
Bestätigt
Angenommendo / Lieferdatum
ermitteln
Ausgeliefert
[Neukunde]
[Bestandskunde]
[Bonität nicht ok]
/ Ablehnen
/ Bestätigen
[Bonität ok]
/ Rechnung, ausliefern
Auslieferungsfähig
Zahlungseingang[Zahlung vollständig]
Zahlungseingang[Zahlung unvollständig]/ Anforderung Restbetrag
Zahlungszielverstrichen/ Mahnung
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ZustandsübergangsdiagrammEinsatzfelder
• Modellierung von Zuständen eines Anwendungsfalls/Szenarios (in der Analysephase) oder eines Controller-Objektes (in der Designphase)
• Spezifikation von Objekten deren Verhalten stark ereignisgesteuert ist
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Zusammengesetzter ZustandDefinition
Ein zusammengesetzter Zustand besteht aus mehreren nebenläufigen Subzuständen (Regionen) oder sich gegenseitig ausschließende Subzuständen. Die Übergänge zwischen den Subzuständen eines zusammengesetzten Zustands werden i.a. mit Zustandsübergangsdiagrammen dargestellt.Die Details eines zusammengesetzten Zustands können verborgen werden.
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Zusammengesetzter ZustandTransitionen
• Übergang in einen zusammengesetzten Zustand (Z): Eine Transition, die gezeichnet am Rand des Symbols für Z endet, ist äquivalent mit einer Transition in alle Pseudoanfangszustände von Z. Eine Transition in einen Subzustand von Z ist möglich.
• Übergang von einem zusammengesetzten Zustand (Z): Ein Transition von Z führt zum unmittelbaren Verlassen aller Subzustände von Z. Eine (direkte) Transition von einem Subzustand in einen Zustand außerhalb von Z ist möglich.
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Zusammengesetzter ZustandInterne und externe Zustandsübergange
Zustand 2
Zustand 3
Zustand 4E2
E4
E6
E5
Zustand 1
E3
Zusammengesetzter Zustand
SubZust 2.1 SubZust 2.2 SubZust 2.3
SubZust 1.1 SubZust 1.2E1.1
E2.1
E1.2
E2.2 E2.3
H
E1Zustand 5
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• Eine Transition in den History Indicator eines zusammengesetzten Zustands (Z) (oder einer Region von Z) bedeutet, daß der Übergang in den Subzustand von Z erfolgt, den Z vor dem letztmaligen Verlassen eingenommen hatte.
• Symbol des History Indicators:
Zusammengesetzter ZustandHistory Indicator
H
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Zusammengesetzter Zustand Zustandsübergangsrumpf
• Um bei einem zusammengesetzten Zustand, dessen Details innerhalb eines Zustandsübergangsdiagramms verborgen sind, zu symbolisieren, daß eine Transition in einen Subzustand erfolgt oder von einem Subzustand erfolgt, kann ein Zustandsübergangsrumpf verwendet werden.
• Symbol:
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ZustandsübergangsrumpfStruktur
(a) Zustandsübergangsdiagramm ohne Zustandsübergangsrumpf
(a) Zustandsübergangsdiagramm mit Zustandsübergangsrumpf
Zustand 1
Zustand 2
Zustand 3
E2
E1 Zustand 4
Zustand 5
E5
Zustand 3
Zustand 1
Zustand 2
SubZust 3.1
SubZust 3.2
E3
E4
Zustand 4
Zustand 5
E5
E5
E1
E2
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Komplexer Zustandsübergang
• Unter einem komplexen Zustandsübergang versteht man eine Transition mit mehreren Startzuständen (Synchronisation) oder mehreren Zielzuständen (Verzweigung)
• Symbol:
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Komplexer Zustandsübergang
Warenanlieferungerfolgt
Warenerhaltbestätigen
Wareprüfen
Lieferscheinprüfen
[ok][ok]
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Übung Zustandsübergangsdiagramm - Lösung
Einstellmodus Stundenentry / BlinkenStdAnzeige ()onK3Press / StundenErhöhen ()exit / FestStdAnzeige ()
Normalzeit Einstellmodus Minutenentry / BlinkenMinAnzeige ()onK3Press / MinutenErhöhen ()exit / FestMinAnzeige ()
Uhrzeit
H
Start Knopf2Press
Knopf2Press
Knopf2Press
DatumUhrzeitHStart
/Initialisierung Normalzeit
Knopf1Press
Knopf1Press
(a)
(b)
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Aktivitätendiagramm
Lerneinheit 2Lerneinheit 2
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AktivitätendiagrammDefinition und Einsatzfelder
• Spezialfall eines Zustandsübergangsdiagramms:– (fast) alle Zustände sind Aktionszustände– (fast) alle Zustandsübergänge werden durch den Abschluß
einer Aktivität ausgelöst
• Einsatzfelder:– Beschreibung von Arbeitsabläufen– Spezifikation einer komplexen Operation mit parallelen
Ablauf- und Kontrollpfaden
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Entscheidungsknoten
• Ermöglicht die bedingungsabhängige Transition in einen oder mehrere Zustände
• Führt verschiedene Entscheidungszweige wieder zusammen
• Symbol:
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Aktivitätendiagramm mit Entscheidungsknoten
prüfe Warenbewegungabgeschlossen
Lager: Stichtagsinventur durchführen
offene Warenbewegungabschließen
erfasse Bestand
[Warenbewegung nichtabgeschlossen]
[Warenbewegungabgeschlossen]
sperre betroffeneLagerbereiche drucke Inventurliste
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AktivitätendiagrammZustände unterschiedlicher Klassen
• In einem Aktivitätendiagramm können Zustände unterschiedlicher Klassen dargestellt werden
• Die einzelnen Klassen werden graphisch durch Verwendung von Bahnen (swimlanes) organisiert
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AktivitätendiagrammEinfluß der Aktivitäten auf Objektzustände
• Verändern die in einem Aktivitätendiagrammbeschriebenen Aktivitäten den Zustand eines Objektes, so kann dies explizit dargestellt werden:– Objekt wird zusammen mit seinem Zustand (in eckigen
Klammern) in einem Objektsymbol dargestellt – Verbindung mit den Aktivitäten, die eine Zustandsänderung
bewirken
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Aktivitätendiagramm mit Objektzuständen
Lager
bereitstellen Ware
Auftrag[abholbereit]
übergeben Ware
Auftrag[aufgenommen]
erfasse Auftrags-daten in Rechnung
quittieren
bezahlen Rechnung
erteile Kaufauftrag
entgegen-nehmen Ware
Auftrag[erledigt]
VerkaufKunde
Auftrag[erteilt]
Use Case: Verkauf Möbelmitnahmemarkt
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Übung Aktivitätendiagramm - Lösungeinholen
Lohnbestätigung
prüfe Kreditart
einholen Schufaauskunft
ermittle pfändbaresGehalt
einholenGrundbuchauszug schätze Liegenschaft
ermittleBeleihungsgrenze
prüfe Kreditantrag
gewähre Kredit ablehnen Kredit
prüfe Kreditantragdurch Vorstand
[Kreditantrag liegt vor]
[Kreditart =Konsumentenkredit] [Kreditart = Hypothekenkreditkredit]
[zu gewähren] [weiterleiten an Vorstand]
[abzulehnen]
[abzulehnen]
[zu gewähren]