Objektorientierter Softwareentwurf: Integration mit UML

242 Pages·2001·18.772 MB·German

by  Dr. Ruth Breu (auth.)

Objektorientierter Softwareentwurf
Springer-Verlag Berlin Heidelberg GmbH
Ruth Breu
Objektorientierter
Softwareentwu rf
Integration mit UML
Mit 156 Abbildungen
, Springer
Or. Ruth Breu
Institut für Informatik
Technische Universität München
80290 München
[e-mail]
ACM Computing Classification (1998):
0.2.1-2,0.2.9,0.3.2, F.3.3, K.6.3
Die Deutsche Bibliothek - CIP-Einheitsaufnahme
Breu, Ruth: Objektorientierter Softwareentwurf: Integration mit UMURuth Breu.
Berlin; Heidelberg; New York; Barcelona; Hongkong; London; Mailand; Paris;
Singapur; Tokio: Springer, 2001
ISBN 978-3-540-41286-1 ISBN 978-3-642-56600-4 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-642-56600-4
ISBN 978-3-540-41286-1
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Ursprünglich erschienen bei Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York 2001
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Vorwort
Dieses Buch ist fiir Leserinnen und Leser geschrieben, die eine kompakte, tief
gehende Einfiihrung in die Konzepte und Techniken und die Methodik objektori
entierten Modellierens mit der Unified Modeling Language (UML) suchen. 1m
Vordergrund steht dabei nicht die ganze Bandbreite an Notationen der UML.
Vielmehr wird ein Geriist von Kemkonzepten aufgebaut, anhand dessen die
grundlegende Bedeutung und die methodische Verwendung unterschiedlicher
Diagrammtypendiskutiertwird.
Die behandelten Aspekte umfassen die Grundsicht von Objekten in einer ver
teilten Umgebung, die Grundkonzepte von Klassen-, Sequenz- und Zustandsdia
grammen, die Prinzipien des Entwurfs mit Anwendungsnmen (engl. use cases),
die Verwendung und Bedeutung von Invarianten und Aggregation in Klassendia
grammen, der Zusammenhang von Nachrichten- und Operationskonzept, das
Zusammenspiel von Sequenz- und Zustandsdiagrammen im Entwurf und die
Verwendung von Generalisierungs- und Vererbungsbeziehungen. Die vorgestell
ten Techniken werdendurch ein formales Modell fundiert.
Dieses Buch ist hervorgegangen aus jahrelanger Tatigkeit auf dem Gebiet
graphischer Beschreibungstechniken und objektorientierter Konzepte. Dabei sind
sowohl Erfahrungen aus der Anwendung als auch aus der formalen Beschreibung
der Methoden miteingeflossen. Mitdem Buch verbinde ich das Ziel, objektorien
tierte Entwurfsmethoden einem prazisen Verstandnis zuzufiihren, sie als fundierte
Disziplin innerhalb der Informatik zu etablieren und ihren Einsatz in der Praxis
voranzutreiben.
An dieser Stelle mochte ich mich auch bei allen bedanken, die mich in den
letzten Jahren unterstutzt und mir so das Gelingen meiner Habilitation und das
Entstehendieses Buchesermoglichthaben.
Mein erster Dank gilt Prof. Dr. Manfred Broy fiir seine langjiihrige Untersttit
zung und Betreuung. Danken mochte ich auch meinen Kollegen in der
Forschungsgruppe von Prof. Broy fiir die gemeinsame Arbeit. Besonders erwiih
nen mochte ich dabei Wolfgang Schwerin, Dr. Ingolf KrUger, Franz Huber und
Dr. Bernhard Rumpe. Fur das Korrekturlesen des Manuskripts bedanke ich mich
bei MichaelGnatz.
Ein herzliches Dankeschon gehtauch an die Mitgliederdes Munchner Arbeits
kreises fiir objektorientierte Analyse. Viele Ideen aus den Arbeitskreistreffen sind
in dieses Buch eingeflossen. Besonders danken mochte ich Gunther Muller
Luschnat, Prof. Dr. Wolfgang Hesse, Thomas Matzner, Thomas Naefe, Bernd
Sevenichund UlrikeGrottrup.
VI Vorwort
FUrseineUnterstUtzung mochte ich auBerdem ganz besonders Prof. Dr. Rudolf
HaggenmUIler danken. Auch dem Springer-Verlag danke ich herzlich, vor allem
Herrn Dr. HansWossnerfUr seinehilfreicheBetreuung.
NichtzuletztsolieinDankeschonauch an meineFamiliegehen: an Michael fUr
sein Verstandnis und seine Hilfe in allen Lagen, an meine Eltem fUr ihre groBe
Untersttitzung und Ermutigung und an Korbinian und Magdalena, dass sie da
sind.
MUnchen, imJanuar2001 Ruth Breu
Inhaltsverzeichnis
EINFOHRUNG UNO OBERSICHT 1
1 GRUNOLEGENOE KONZEPTE 7
1.1 Softwareentwicklungsmethoden 7
1.1.1 FunktionsorientierteundobjektorientierteSystemsicht... 8
1.1.2 DieBeschreibungstechniken 11
1.1.3 DasmethodischeVorgehen 14
1.2 Informationssysteme 17
1.2.1 KennzeichnendeMerkrnale von Informationssystemen 18
1.2.2 Standardarchitekturen von Informationssystemen 22
1.3 PragmatischeundformaIe Methoden 23
1.3.1 DerAnsatzpunktsemantischerFundierung 25
1.3.2 DieRolledes formalen Modellsin MOS 26
1.3.3 Integrationvon pragmatischenund formalen Methoden 28
2 MOS- DIE BESCHREIBUNGSTECHNIKEN 31
2.1 Klassendiagramme 31
2.1.1 Objekte, Klassen und Attribute 31
2.1.2 Assoziationen 34
2.1.3 Aggregation 36
2.104 Generalisierung 38
2.1.5 Invarianten 40
2.1.6 Operationen 41
2.1.7 Zusammenfassung 42
2.1.8 WeitereElementein UML-Klassendiagramrnen .43
2.2 DieBeschreibungstechnikenderDynamik .44
2.2.1 Sequenzdiagramrne 47
2.2.2 Zustandsdiagramme 51
2.2.3 Zusamrnenfassung 57
VIII Inhaltsverzeichnis
2.3 DiepradikativeSpracheP-MOS 59
2.3.1 P-MOS-Ausdrticke 59
2.3.2 P-MOS-Pradikate 63
2.3.3 LokaleP-MOS-Pradikate 63
2.3.4 P-MOS undoeL 64
2.4 WeitereDiagrammtypenderUML 65
2.4.1 Objektdiagramme 65
2.4.2 Kollaborationsdiagramme 66
2.4.3 Aktivitatsdiagramme 67
2.4.4 Anwendungsfalldiagramme 68
2.4.5 Implementierungsdiagramme 68
3 MOS- DIE METHODIK 69
3.1 Fallstudie- EineelektronischeBibliothek. 69
3.1.1 DieAnwenderderelektronischen Bibliothek 70
3.1.2 DieAufgabenderelektronischenBibliothek 70
3.2 AnwendungsfallorientierterEntwurf 71
3.2.1 Anwendungsfalle 72
3.2.2 DieStrukturdes Anwendungskems 78
3.3 StrukturierungimGro8en 83
3.3.1 Fachklassen 84
3.3.2 ExterneAkteure 85
3.3.3 Interaktionsklassen 86
3.3.4 Vorgangsklassen 87
3.3.5 Komponenten 90
3.4 DieSpezifikationdesGesamtsystems 93
3.4.1 DieSpezifikation vonSzenarien 94
3.4.2 Spezifikation vonOperationen 98
3.4.3 Entwicklung von Automatensichten 101
3.5 Einordnunginden Gesamtentwurf 104
3.5.1 Uberblick tiberden UnifiedSoftwareDevelopmentProcess 105
3.5.2 DieMOS-Methodikim Kontextdes USDPs 107
4 DIEGESAMTSICHT III
4.1 Spezifikationen,Sichten,Modelle III
4.1.1 SystemmodeIle 112
4.1.2 OffeneInterpretation vonSpezifikationen 112
4.1.3 Dasformale ModeIl 113
Inhaltsverzeichnis IX
4.2 Objekte,Identitliten,Zustlinde 114
4.2.1 DieAttributsignatur 114
4.2.2 Objektidentifikatoren 114
4.2.3 Werte 115
4.2.4 Objektzustande 115
4.2.5 Systernzustande 116
4.3 Nachrichten,Lebenszyklen,DynamischeExistenz 116
4.3.1 Objekteund ihrVerhalten 117
4.3.2 Nachrichten 118
4.3.3 Lebenszyklen 119
4.3.4 Operationen 121
4.3.5 DynarnischeExistenzvonObjekten 124
4.4 DieGesamtsichtdesEntwurfsprozesses 125
4.4.1 DieoffeneInterpretation von MOS-Spezifikationen 126
4.4.2 DerEntwurfsprozess 127
5 KLASSENDIAGRAMME 131
5.1 DieInterpretationvon Klassendiagrammen 131
5.1.1 Klassen und Datentypen 132
5.1.2 Attribute 133
5.1.3 GerichteteAssoziationen 133
5.1.4 Generalisierung 135
5.2 UngerichteteAssoziationen 135
5.2.1 Von EIR-Diagrarnrnen zu Klassendiagrammen 135
5.2.2 Ungerichtete Assoziationen in MOS 137
5.3 Invarianten 140
5.3.1 Interpretationvon P-MOS-Priidikaten 140
5.3.2 Invarianten und Lebenszyklen 142
5.4 Aggregation 147
5.4.1 AggregationaufKlassenebene 148
5.4.2 AggregationaufObjektebene 149
5.4.3 KonstanteAggregation 150
5.4.4 AbhangigeAggregation 151
5.4.5 GekapselteAggregation 151
5.4.6 DieRolle von AggregationsbeziehungenirnEntwurf 153
X Inhaltsverzeichnis
6 DIE BESCHREIBUNGSTECHNIKEN DER DYNAMIK 157
6.1 Sequenzdiagramme 157
6.1.1 DieInterpretationvonSequenzdiagrammen 157
6.1.2 DieGrundelementevon Sequenzdiagrammen 161
6.1.3 Interpretation vonSequenzdiagrammen 162
6.2 Zustandsdiagramme 164
6.2.1 DieGrundelementevonZustandsdiagrammen I64
6.2.2 Interpretation von Zustandsdiagrammen 167
6.2.3 Zustands- undSequenzdiagrammeimKontext 169
6.3 OperationenundOperationsspezifikation 172
6.3.1 DasOperationskonzeptinMOS 172
6.3.2 Operationsschemata 174
6.3.3 AblauforientierteOperationsspezifIkation 176
6.3.4 ZustandsdiagrammederSchnittstellensicht... 179
6.3.5 Vor- und Nachbedingungen 182
7 GENERALISIERUNG 189
7.1 Grundkonzepte 189
7.1.1 GeneralisierungindenSystemmodellen 190
7.1.2 Generalisierunginden Beschreibungstechniken 191
7.2 Verhaltensahnlichkeitvon Zustandsdiagrammen 193
7.2.1 DasVerfeinerungskonzept... 194
7.2.2 Regeln zurAbleitung von Verfeinerungsbeziehungen 196
7.3 MethodischeAspekte 198
7.3.1 Generalisierung von Fachklassen 198
7.3.2 Generalisierungvon Vorgangsklassen 201
ANHANG 205
AnhangA- MathematischeGrundlagenund Notationen 206
AnhangB- Systemmodelle 207
AnhangC- Klassendiagramme 214
AnhangD- DieBeschreibungstechnikenderDynamik 217
LITERATUR 229
INDEX 237