PTA_OO_Einfuehrung.pdf - PTA GmbH

seit 1969 

Beratung 

Organisation 

Softwareentwicklung 

Einführung Einführung in in die die Objektorientierung 

Objektorientierung

Schulung 

Einführung in die Objektorientierung 

Einführung 

• Objektorientierung betrifft alle Prozesse der Software-Entwicklung 

(Analyse, Design, Implementierung..). 

• Objekte bilden den Mittelpunkt der Modellierung. 

• Eine Vereinheitlichung der Modellierung erfolgte durch die Unified 

Modeling Language (UML). 

• Eine Vereinheitlichung des Vorgehensmodells erfolgte durch den 

Unified Process (UP). 

• Sprachen sind: C++, Java, Smalltalk, Eiffel, Forté ... 

12.02.2007 PTA GmbH, Unternehmensberatung 2

Schulung 


Vorgehensmodell 

• Das OO-Vorgehensmodell ist der Unified Process. 

• Drei wesentliche Säulen kennzeichnen den UP: 

– Use-Case getriebene Entwicklung. 

– Architekturzentrierte Entwicklung. 

– Iterative und inkrementelle Entwicklung. 


Schulung 



Use Cases 

• Use Case Modelle sind Kernbestandteil des UP. 

• Use Case Modelle beruhen auf zwei Komponenten: 

– Use Case (Anwendungsfall): „A use case specifies a sequence 

of actions, including variants, that the system performs and that 

yields an observable result of value to a particular actor.“ 

(Jacobson 1999, S. 41) 

– Actor (Akteur): „An actor is someone or something outside the 

system that interacts with the system.“(Kruchten 1998, S. 94) 


Schulung 



Use Cases 

• Use Cases beinhalten die Beschreibung des Ablaufs eines 

Geschäftsprozesses, einer Anwendungsfunktion usw. aus Sicht der 

Akteure. 

• Akteure sind Benutzergruppen (Rollen), die einen Ablauf im System 

initiieren und das Ergebnis der Aktion zurückerhalten. 

• In der UML werden Use Case Diagramme genutzt, um diese 

Anwendungsfälle zu spezifizieren. 

• Die nachfolgenden Folien zeigen Beispiele für diese Diagramme: 


Schulung 



• Elemente eines Use Case-Modells 

– Akteure 

– Use Cases 

– Beziehungen (extends, includes) 

User1 

Use Case 1 

Use Case 2 

 

 

Use Case 3 

12.02.2007 PTA GmbH, Unternehmensberatung 6 

User2

Schulung 

• Beispiel für Use Case Modell: 

Administrator 

Fahrplanbearbeiter 



Administriere Zugdaten 

Verwalte Fahrpläne 

 

 

Speichere Daten 

 

Verwalte Trassenbestellungen 


Schulung 

• Beispiel für Use Case-Modell: 

Bankkunde 



Use Cases 

Geld abheben 

Geld einzahlen 

Geld transferieren 


Schulung 



Use Cases 

• Beispiel für Use Case-Beschreibung: 

• Anwendungsfall Geld abheben 

– Der Bankkunde identifiziert sich gegenüber dem System. 

– Der Bankkunde wählt das Konto aus, von dem er Geld abheben 

will und gibt den abzuhebenden Betrag ein. 

– Das System zieht den Betrag von dem angegebenen Konto ab 

und gibt das Geld aus. 


Schulung 

• Aufgabe 1: 



Use Cases 

– Entwerfen Sie die Akteure und Anwendungsfälle für die Beispiel- 

Anwendung Arbeitsgruppen-Zuteilung. Beschreiben Sie jeden 

Anwendungsfall kurz. 

– Nutzen Sie Rational Rose zur Modellierung. 


Schulung 



Architektur 

• Eine Software-Architektur beinhaltet: 

– Entscheidungen über die Organisation des Systems, 

– Struktur und Verhalten der wichtigsten Elemente des Systems, 

– funktionale und Performance-Aspekte, ‚ästhetische‘ 

Entscheidungen usw. 

• Die Architektur basiert auf den wichtigsten Anwendungsfällen. 

• „Architecture is what remains when you cannot take away any more 

things and still understand the system and explain how it works“ 

(Kruchten 1998, S. 78) 


Schulung 



Architektur 

• Eine Software-Architektur wird repräsentiert durch: 

– ‚Multiple Views‘ oder 

– ‚4 + 1 view model of architecture‘ (Kruchten): 

Logical View 

Use-Case View 

Implementation View 

Process View Deployment View 


Schulung 



Iterativ und inkrementell 

• UP unterscheidet zwei Dimensionen: 

– Prozesse (logische Aktivitäten, Workflows). 

– Phasen (zeitlich, Lebenszyklus). 


Schulung 




• „A process describes who is doing what, how and when“ (Kruchten 

1998, S. 35) 

• Daraus leiten sich folgende Modellelemente ab: 

– Workers: ‚Wer tut etwas‘. 

– Activities: ,Wie wird etwas getan‘. 

– Artifacts: ‚Was wird getan - das Produkt‘. 

– Workflows: ‚Wann wird etwas getan‘. 


Schulung 

• Worker können sein: 

– System Analyst 

– Designer 

– Project Manager 

– Architect 




– ... 

• Worker sind Rollen, beschreiben ein Bündel von Verantwortlichkeiten. 

• Der gleiche Projektmitarbeiter kann mehrere Worker darstellen. 


Schulung 




• Activities sind Operationen, die ein Worker ausführen muss, um ein 

Artifact zu erstellen. 

• Beispiele sind: 

– Planen einer Iteration. 

– Ermitteln von Anwendungsfällen und Akteuren. 


Schulung 




• Workflows beschreiben eine Sequenz von Activities, die ein Artifact 

hervorbringen. 

• Workflow Analysis & Design 


Schulung 




• Der UP ist eine Alternative zum 'klassischen' Wasserfallmodell der 

Entwicklung: 

System feasibility 

Validation 

Software plans and 

requirements Validation 

Product design 

Verification 

Detailed design 

Verification 

Code 

Unit test 

Integration 

Product verification 

Implementation 

System test 

Operation and 

maintanence Revalidation 


Schulung 




• Das Wasserfallmodell beruht auf falschen Annahmen: 

• ‚Einfrieren der Anforderungen‘ - aber 

– Probleme und Benutzerwünsche ändern sich, 

– Technologien ändern sich, 

– vollständige Spezifikationen sind nicht möglich. 

• ‚Richtiges Design, dann realisieren‘ - aber 

– Prüfung der ‚Richtigkeit‘ des Designs (noch) nicht möglich. 

– Erfahrung zeigt, dass Design oft fehlerhaft. 

– Risiken sind schwer abzuschätzen ohne Realisierung. 


Schulung 




• Lösung durch UP: 

– Pro Phase kann es mehrere Iterationen geben. 

– alle Prozesse werden (in unterschiedlicher Ausprägung) je 

Iteration durchgeführt. 

– Eine Iteration wird mit einem Internal Release beendet. 

– Das erstmalige Durchlaufen aller Phasen ist der Development 

Cycle. 

– Jeder weitere Durchlauf ist der Evolution Cycle. 

– Ergebnis eines jeden Durchlaufs: ein Produkt mit mehreren 

Artifacts und einem Final Release. 


Schulung 

• Mehrere Iterationen pro Phase 

Inception Elaboration 

Requirements 

Analysis 

Design 

Coding 

Unit Testing 

Integration 

Test 




Eine Iteration 

Requirements 

Analysis 

Design 

Zeit 

Coding 

Unit Testing 

Integration 

Test 

Requirements 

Analysis 

Design 

Coding 

Unit Testing 

Integration 

Test 


Schulung 


Objekte und Klassen 

• Bei daten- bzw. funktionsorientierter Modellierung werden Daten 

und Funktionen getrennt behandelt. 

D a t e n F u n k t io n e n 

S c h ü le r 

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 

n a m e 

a d re s s e 

k la s s e 


1 

w ä h le 

A G 

M in i-S p e c 

1 w ä h le A G 

A rb e its g ru p p e 

W u n s c h 

A rb e its g ru p p e 

E s w e rd e n a lle A rb e its g ru p p e n 

z u r A u s w a h l a n g e b o te n . 

A u s d ie s e n A rb e its g ru p p e n 

w e rd e n b is z u 3 A rb e its g ru p p e n 

a ls W u n s c h -A g s a u s g e w ä h lt. 

....

Schulung 



• Bei objektorientierter Modellierung werden Daten und Funktionen 

als Einheit behandelt. 

• Ein Objekt ist immer eine Einheit von Daten und Funktionen. 

• Ein Objekt hat einen Zustand (Daten) und ein Verhalten 

(Funktionen). 

• Beispiel: ein Auto hat bestimmte Maße, bestimmte Eigenschaften, 

aber auch bestimmte Verhaltensweisen: Es kann bremsen, 

beschleunigen usw. 

• Beispiel: Ein Schüler hat bestimmte Eigenschaften wie einen 

Nachnamen, einen Vornamen usw. Und er zeigt bestimmte 

Verhaltensweisen: er wählt bestimmte Fächer, bestimmte 

Arbeitsgruppen usw. 


Schulung 



• Eigenschaften (Attribute) eines Objekts und seine Funktionen 

(Operationen, Methoden) werden in der UML wie folgt dargestellt 

(Beispiel Schueler): 

einSchueler : Schueler 

nachname = Meier 

vorname = Klaus 

wunschAGs = #(Deutsch Mathe) 

waehleAG(eineArbeitsgruppe : Arbeitsgruppe) 

Name des Objekts 

Eigenschaften 

Attribute 

Operationen 

Methoden 


Schulung 



• Attribute und Operationen eines Objekts können gekapselt werden. 

• Kapselung bedeutet: bestimmte Operationen und Attribute sind 

öffentlich, andere privat; die letzteren können von außen nicht 

manipuliert werden. 

• Dabei werden Schnittstelle nach außen und Implementierung 

voneinander getrennt; Implementierungsdetails werden vor dem 

Nutzer der Schnittstelle verborgen. 

• Vergleichbare Konzepte in der daten- bzw. funktionsorientierten 

Modellierung sind: Modularisierung, abstrakte Datentypen, 

information hiding. 


Schulung 



• Klassen sind Verallgemeinerungen gleichartiger Objekte 

(Klassifizierung) 

• Gemäß UML werden Klassen wie folgt dargestellt: 

a ttribut1 

a ttribut2 

Kla s s e 1 

ope ra tion1 () : String 

ope ra tion2 (a rgum e nt1 : String = '') : Kla s s e 2 


Schulung 

• Beispiel für Klasse: Kreis 



Kre is 

ra d iu s : Flo a t 

m itte lp u nkt : P o in t = (1 0,1 0) 

a n ze ig e n () 

e n tfe rn e n () 

s e tP o s itio n (p o s : P o in t = (10,1 0)) 

s e tR a d iu s (n e u e rR a d iu s : Flo a t = 0) 

ra d iu s > 0 


Schulung 



• Beispiel für Klassen: Schueler in Arbeitsgruppen-Zuteilung 

Schueler 

nachname : String 

v orname : String 

wunschAGs : Collection 


Klassenname 

Operationen 

Methoden 

Eigenschaften 

Attribute 


Schulung 



• Klassen stellen Baupläne für konkrete Objekte dar. 

• Das Erzeugen konkreter Objekte nennt man Instanziierung oder 

Exemplarbildung. 

• In den jeweiligen Programmiersprachen stehen Mechanismen zur 

Verfügung, um Instanzen einer Klasse zu erzeugen. 

• In Smalltalk gibt es z.B. eine Klassenmethode new, die an die 

Klasse geschickt wird und eine neue Instanz zurückliefert. 

• In C++ und Java gibt es sog. Konstruktoren, die neue Instanzen zur 

Verfügung stellen. 


Schulung 

• Beispiel in Smalltalk: 

| einSchueler | 



einSchueler := Schueler new. "Erzeuge neues Exemplar von Schueler" 

einSchueler name: 'Klaus‘ 

• Beispiel in Java 

public static void main(String[] args) 

{ //Erzeuge Exemplar von Schueler 

} 

Schueler einSchueler = new Schueler(); 

einSchueler.setNachname("Meier“); 

... 


Schulung 



• Die Instanziierungsmechanismen können individuell angepasst 

werden. 

• z.B. werden Konstruktoren in Java genutzt, um Objekte zu 

initialisieren. 

• Beispiel: Konstruktor für Schueler 

public Schueler(Integer id, String nachname, String klasse) 

{ 

this.id = id; 

this.nachname = nachname; 

this.klasse = klasse; 

} 


Schulung 



• Der Begriff Typ bezeichnet ebenfalls eine Verallgemeinerung 

gleichartiger Objekte. 

• Typ meint aber nur die allgemeinen Charakteristika dieser Objekte, 

i.B. deren Schnittstelle nach außen, nicht aber die Implementierungsdetails. 

• Generell gilt: Eine Klasse ist die Implementierung eines Typs. 


Schulung 


Attribute, Operationen und Nachrichten 

• Attribute legen die Struktur und die Eigenschaften eines Objekts 

fest. 

• Attribute können jeder Instanz oder der Klasse zugeordnet sein. 

• Attribute einer Instanz sind Datenelemente, die in jedem Objekt 

einer Klasse vorhanden sind und dort mit einem individuellen Wert 

belegt werden können.(Instanzvariablen) 

• Attribute einer Klasse sind Datenelemente, deren Wert allen 

Instanzen einer Klasse zukommt. (Klassenvariablen, static 

Variablen) 

• Ein Attribut hat einen Namen, einen Typ und kann Merkmale und 

Zusicherungen enthalten. 


Schulung 



• Attribute werden in der UML nach folgender Syntax vereinbart: 

attribut : Klasse {Zusicherung} {Merkmal} 

• Mit '+' oder '-' vor dem Attribut-Namen wird deklariert, ob es sich um 

ein public oder private Attribut handelt. 

• Beispiel: 

+ rechnungsDatum : Date = Date today 


Schulung 



• Beispiel: Attribute mit Zusicherung 

Kreis 

radius : Integer 

mittelpunkt : Point = (10,10) 

radius > 0 


Schulung 



• Beispiel: Attribute von Schueler 

Schueler 


vorname : String 



nachname ist vom Typ String 

vorname ist vom Typ String 

wunschAGs ist Collection mit Objekten 

vom Typ Arbeitsgruppe 


Schulung 



• Erläuterungen zu dem Beispiel: 

• Typen können skalar sein: char, float, int usw. 

• Typen können auch durch Klassen repräsentiert werden: z.B. 

eineCollection ist ein Exemplar der Klasse OrderedCollection (in 

Smalltalk) bzw. von Vector, Set oder List (in Java). 

• Zusicherungen sind Constraints für Attribute, Operationen, Klassen 

usw.; in der UML werden sie gewöhnlich als Notizen dargestellt. 


Schulung 



• Operationen sind Dienstleistungen, die von einem Objekt 

angefordert werden können. 

• Operationen sind charakterisiert durch ihre Signatur: 

– Operationsname 

– Parameter, Argumente 

– ggf. Rückgabewert 

• Methoden sind Implementierungen einer Operation. 


Schulung 



• Operationen werden in der UML nach folgender Syntax vereinbart: 

operationsname(argument : Argumenttyp = Initialwert, ...) : 

Rückgabetyp {Merkmal} {Zusicherung} 

• Mit '+' oder '-' vor dem Operations-Namen wird deklariert, ob es sich 

um eine public oder private Operation handelt. 

• Beispiel: 

+ setPosition(x : Integer = 1, y : Integer = 1) : Boolean {abstrakt} {(x 

> 0) and ( y > 0 )} 


Schulung 



• Beispiel Operationen: Schueler 

Schueler 





wunschAGs() : Collection 

public Vector wunschAGs() 

{ return wunschAGs; } 

public void waehleAG(Arbeitsgruppe eineArbeitsgruppe) 

{ wunschAGs. add( eineArbeitsgruppe);} 


Schulung 



• Objekte kommunizieren miteinander indem sie Nachrichten 

(Messages) austauschen. 

• Eine Nachricht besteht aus einem Selektor (einem Namen) und 

ggbf. einem oder mehreren Argumenten. 

• Die Nachricht selektiert eine Operation (gleichen Namens) beim 

Objekt, an das die Nachricht geschickt wird. 

• Das sendende Objekt erhält ggbf. ein Ergebnis zurück 


Schulung 



• Beispiel in Smalltalk: 

vorhandeneAGs 

| ag ags | 

ag := Arbeitsgruppe new. 

ags := ag alleArbeitsgruppen. 

^ags 

• Beispiel in Java: 

private Vector vorhandeneAGs() 

{ 

Arbeitsgruppe ag = new Arbeitsgruppe(); 

Vector alleArbeitsgruppen = ag.alleArbeitsgruppen(); 

return alleArbeitsgruppen; 

} 


Schulung 



• In der UML kann das Senden von Nachrichten in einem Sequenzoder 

Interaktionsdiagramm dargestellt werden: 

• Beispiel für Sequenzdiagramm 

Starte Zuteilung 

fuer alle Schueler 

Ermittle WunschAGs 

.... 

starter : Starter 

starteZuteilung 

zuteilung : 


Zuteilung 

wunschAGs( ) 

einSchueler : 

Schueler

Schulung 



• Erläuterungen zum Sequenzdiagramm 

Beschreibung 

des Ablaufs 

Starte Zuteilung 

fuer alle Schueler 

Ermittle WunschAGs 

.... 

starter : Starter :Zuteilung 

: : 

starteZuteilung 

Lebenslinie 

des Objekts 

Nachricht 

Return 

Objekt und Klasse 

Beliebiges Objekt 

einer Klasse 


Schulung 



• Beispiel für Sequenzdiagramm 

: Bankkunde 

insertCard( ) 

specifyPinCode( ) 

: CardReader : Display : KeyPad 

showRequest( ) 

cardInserted(Integer) 

askForPinCode( ) 

pinCode(String) 

: Client 

Manager 


Schulung 




– Modellieren Sie die Attribute und Operationen aller Objekte der 

Beispielapplikation Arbeitsgruppen-Zuteilung. 


Schulung 


Beziehungen zwischen Objekten 

• Permanente Beziehungen zwischen Objekten können vor allem sein 

– Assoziation 

– Aggregation/Komposition 

– Vererbung 


Schulung 



• Assoziationen sind permanente Beziehungen zwischen Objekten, 

die einen Namen tragen können. 

• Assoziationen werden als Linie zwischen zwei Klassen dargestellt. 

• Auf jeder Seite der Assoziation wird die Multiplizität (Kardinalität) 

eingetragen; sie gibt an, mit wie vielen Objekten ein Objekt 

assoziiert sein kann. 

• Auf jeder Seite der Assoziation kann eine Rolle definiert werden, die 

die Funktion des jeweiligen Objekts in der Beziehung angibt. 

• Eine Assoziation kann unidirektional (gerichtet) sein; dies wird durch 

einen Pfeil auf einer Seite der Linie ausgedrückt. Die Assoziation ist 

dann nur in diese Richtung navigierbar. 


Schulung 



• Beispiel Assoziation: Schueler - Arbeitsgruppe 

Schueler 




waehleAG() 

wunschAGs() 

+Entscheider 

0..* 

bevorzugt 

+WunschAG 

Arbeitsgruppe 

name : String 

beschreibung : String 


1..*

Schulung 

• Erläuterungen zum Beispiel: 



– Die Implementierung erfolgt in aller Regel dadurch, dass auf 

einer oder auf beiden Seiten der Assoziation Attribute 

vorgesehen werden, die die Objekte aufnehmen können. 

– Im Beispiel existiert das Attribut wunschAGs, das alle Exemplare 

des Typs Arbeitsgruppe aufnimmt. 

– Umgekehrt könnte das Attribut schueler in der Arbeitsgruppe den 

zugeordneten Schüler halten. 


Schulung 



• Eine Aggregation ist eine permanente Beziehung zwischen 

Objekten, die eine Teile-Ganzes-Hierarchie bilden (‚ist-Teil-von‘, 

‚besteht aus‘, ‚setzt sich zusammen aus‘). 

• Beispiele: Ein Auto besteht aus Rädern, dem Motor, dem Gehäuse; 

ein Unternehmen besteht aus Abteilungen, Abteilungen bestehen 

aus Gruppen usw. 

• Ist ein Teil existenzabhängig vom Ganzen, handelt es sich um eine 

Komposition. 

• Existenzabhängigkeit bedeutet, dass die Teile nicht ohne das Ganze 

existieren können (Beispiel: Rechnungspositionen machen ohne 

Rechnungskopf keinen Sinn.) 


Schulung 



• Beispiel Aggregation: Zuteilung - Arbeitsgruppe - Schueler 

Arbeitsgruppe 

name : String 


Zuteilung 

agSchuelerZuteilung : Dictionary 

teileZu() 

1..* 

0..1 


0..1 

1..* 

Schueler 




waehleAG() 

wunschAGs()

Schulung 




– Die Zuteilung kann in Form eines Dictionaries (Map) modelliert 

werden, das zu jeder Arbeitsgruppe die zugeordneten Schüler 

enthält. 

– Arbeitsgruppe(key) Collection of: Schueler (value) 

eineArbeitsgruppe('Mathe') #(einSchueler('Meier') einSchueler('Müller') einSchueler('Schulz')) 

eineArbeitsgruppe('Deutsch') #(einSchueler('Vogel') einSchueler('Taube')) 

– In diesem Fall existieren Aggregationen zu den Objekten 

Schueler und Arbeitsgruppe. 

– Schueler und Arbeitsgruppe werden nicht gelöscht, wenn die 

Zuordnung gelöscht wird (keine Existenzabhängigkeit!) 


Schulung 




– Entwerfen Sie ein allgemeines Klassenmodell für die 

Beispielapplikation Arbeitsgruppen-Zuteilung. 

– Entwerfen Sie ein grobes Modell für den Zuteilungs-Algorithmus. 

Stellen Sie dies in Form eines Sequenz-Diagramms dar. 

– Entwerfen Sie ein Klassendiagramm für die Arbeitgeber- 

Arbeitnehmer-Beziehung. 

– Entwerfen Sie ein Klassendiagramm für ein Unternehmen, das 

aus verschiedenen Firmen und Abteilungen besteht. 

– Entwerfen Sie das Klassendiagramm für eine Auftragsabwicklung, 

in der Kunden, Aufträge, Auftragspositionen und – 

unterpositionen vorkommen. 


Schulung 


Vererbung 

• Die Vererbung basiert auf einer Generalisierungs-/Spezialisierungsbeziehung. 

• Allgemeinere Attribute und Operationen werden in Oberklassen, 

speziellere in Unterklassen modelliert. 

• Die Eigenschaften der Oberklassen werden an Unterklassen 

vererbt. 

• Das Kriterium der Spezialisierung wird durch einen Diskriminator 

ausgedrückt. 


Schulung 


Vererbung 

• Beispiel Vererbung: Person - Lehrer - Schueler 

Schueler 


klasse : Schulklasse 

Person 



id : Integer 

vorname() : String 

setzeVorname(einVorname : String) 

nachname() : String 

setzeNachname(einNachname : String) 

id() : Integer 

setzeId(eineId : Integer) 

 

Typ 



setzeWunschAGs(wunschAGs : Collection) 

klasse() : Schulklasse 

setzeKlasse(eineSchulklasse : Schulklasse) 

 

Lehrer 

funktion : String 

funktion() : String 

setzeFunktion(eineFunktion : String) 


Typ

Schulung 


Vererbung 

• Private Attribute bzw. Operationen sind nur innerhalb der Klasse 

verfügbar. 

• Werden Attribute oder Operationen als protected definiert, so sind 

sie in der Klasse und in den Unterklassen ansprechbar. 

• Werden Attribute oder Operationen als public vereinbart, sind sie 

von jeder Klasse nutzbar. 


Schulung 


Vererbung 

• Beispiel Vererbung: Person - Lehrer - Schueler 

einSchueler 

nachname: 'Meier' "in Klasse Person" 

vorname: 'Klaus' "in Klasse Person" 

klasse: '4e' "in Klasse Schueler" 

wunschAGs: 

#( eineArbeitsgruppe('Mathe') eineArbeitsgruppe('Deutsch')) "in Klasse Schueler" 

• Sendet man an das Objekt einSchueler die Nachricht nachname(), 

so wird der Wert 'Meier' selektiert, obwohl das Attribut nachname 

und die Operation nachname() nicht in der Klasse Schueler, 

sondern in der Klasse Person vereinbart sind. 

• Die Operation nachname() wird vererbt und ist in der Instanz 

einSchueler verfügbar. 

• Der Wert ‚Meier‘ ist im Kontext der Instanz einSchueler gespeichert. 


Schulung 


Vererbung 

• Es muss zwischen Einfach- und Mehrfachvererbung unterschieden 

werden: 

Einfach-Vererbung Mehrfach-Vererbung 

A 

B 

(AB) 

C 

(AC) 

E 

(AE) 

D 

(ACD) 


A 

B 

(AB) 

C 

(AFC) 

E 

(AE) 

F 

D 

(AFCD)

Schulung 


Vererbung 

• Man muss zwischen Implementierungs- und Schnittstellenvererbung 

unterscheiden. 

• Bei Implementierungsvererbung können Attribute und Operationen 

einer Oberklasse von Unterklassen direkt genutzt werden. 

• Bei Schnittstellenvererbung definiert das Interface nur die 

allgemeine Signatur von Operationen; die implementierende Klasse 

muss die spezifizierten Operationen implementieren. 

• Diese Signatur von Operationen stellt für die implementierende 

Klasse eine Schnittstelle (Interface) dar. 


Schulung 


Vererbung 

• Beispiel Schnittstellenvererbung: Person - Lehrer - Schueler 

Schueler1 












setzeKlasse(eineKlasse : Schulklasse) 

 

AbstraktePerson 





Lehrer1 











Schulung 



Vererbung 

– Entwerfen Sie ein Klassendiagramm für die Beziehung zwischen 

verschiedenen Typen von Fahrzeugen. Der Diskriminator soll im 

einen Fall die Antriebsart, im zweiten Fall das Fortbewegungsmedium 

(Luft, Wasser usw.) sein. 


Schulung 


Polymorphie 

• Polymorphie (Vielförmigkeit) bedeutet, dass Operationen gleichen 

Namens in unterschiedlichen Klassen unterschiedliches Verhalten 

zeigen, also unterschiedlich implementiert sein können. 

• Eine Variante der Polymorphie besteht in der Variation der Schnittstelle 

von Operationen: der Operationsname ist gleich, die Struktur 

der Argumente ist unterschiedlich. 

• Beispiel: 


waehleAG(eineCollection : Collection) 

• In diesem Fall spricht man von Überladen (Overloading) von 

Operationen 


Schulung 


Polymorphie 

• Die Mächtigkeit der Polymorphie zeigt sich vor allem in Verbindung 

mit der Vererbung: 

• Operationen werden in Oberklassen abstrakt vereinbart oder 

implementiert; in der Unterklasse wird die Operation aber 

überschrieben. 

• Dadurch wird erreicht, dass gleichnamige Operationen in verschiedenen 

Klassen einer Klassenhierarchie unterschiedliche 

Ergebnisse liefern. 


Schulung 


Polymorphie 

• Beispiel Polymorphie: Person - Lehrer - Schueler 

 

PersonAllgemein 







istGleich(einePerson : Person) : Boolean 

fachSchluessel() : String 

 

typ 

Schueler1 








fachSchluessel 

return nachname + vorname + klasse 


return null 

istGleich: einePerson 

fachSchluessel == einePerson.fachSchluessel 

 

typ 

Lehrer1 






return nachname + vorname + funktion 


Schulung 


Polymorphie 

• Beispiel: Nutzung Polymorphie in Java 

Schueler s1 = new Schueler(); 

s1.setId(new Integer(1)); 

s1.setVorname("Klaus"); 

s1.setNachname("Meier"); 

s1.setKlasse("Klasse1"); 

Schueler s2 = new Schueler(); 

s2.setId(new Integer(2)); 

s2.setVorname("Klaus"); 

s2.setNachname("Meier"); 

s2.setKlasse("Klasse2"); 

s2.istGleich(s1); // liefert false, da Attribut ‚Klasse‘ unterschiedlich. 


Schulung 



Polymorphie 

– Die Operation fachschluessel() ist in Person abstrakt vereinbart. 

– In Schueler und Lehrer ist diese Operation jeweils unterschiedlich 

implementiert. 

– Sie liefert den Inhalt der Attribute, die das jeweilige Objekt aus 

fachlicher Sicht eindeutig definieren. 

– Dadurch kann z.B. eine Operation istGleich() in der Oberklasse 

generisch implementiert werden. 


Schulung 


Polymorphie 

• Erläuterungen zum Beispiel (Fortsetzung): 

– istGleich(einePerson : Person) wird an das jeweils konkrete 

Objekt (Schueler oder Lehrer) geschickt. 

– Das übergebene Argument ist ebenfalls eine Instanz von 

Schueler oder Lehrer. 

– Die Prüfung referenziert das jeweils konkrete Objekt und 

vergleicht über die Methode fachSchluessel mit dem 

übergebenen Objekt. 

– Das Ergebnis der Prüfung ist entweder true oder false. 


Schulung 


Persistenz 

• Persistenz bedeutet: Speicherung von Objekten, um ihr Weiterleben 

nach Beendigung des Programms zu sichern. 

• Die Speicherung kann erfolgen in ein: 

– File System 

– Relationales DBMS (RDBMS) 

– Objektorientiertes DBMS. 

• Zur Zeit erfolgt in aller Regel die Persistenzgewährleistung durch 

RDBMS. 


Schulung 


Persistenz 

• Prinzipien von RDBMS sind: 

– Das DBMS präsentiert sich dem Benutzer als Gesamtheit von 

Tabellen (Relationen); 

– Eine Tabelle besteht aus Zeilen (Rows) und Spalten (Columns); 

– Jede Zeile in einer Tabelle wird über einen eindeutigen 

Schlüssel identifiziert (primary key); 

– In jeder Spalte werden nur atomare Attribute gespeichert 

(einfache Datentypen); 

– Die Relationen sind normalisiert, d.h. redundanzfrei; 

– Die Beziehungen zwischen Tabellen werden durch Verbindung 

(Join) von Spalteninhalten dargestellt; 

– Das DBMS unterstützt die relationale Abfragesprache SQL - 

Structured Query Language. 


Schulung 


Persistenz 

• Objekte eines Objektmodells müssen auf die Tabellen des 

relationalen Modells abgebildet werden. 

• Allgemeine Abbildungsregeln sind: 

– Klasse → Tabelle 

– Objekt / Instanz der Klasse → Zeile der Tabelle 

– Attribut des Objekts → Spalte der Tabelle 

• Das nachfolgende Beispiel zeigt diese Abbildung für das Objekt 

Arbeitsgruppe: 


Schulung 


Persistenz 

• Beispiel Abbildung: Arbeitsgruppe: 

Arbeitsgruppe 

name : String 


groesse : Integer = 12 

id : Integer 

name() : String 

setzeName(einName : String) 

beschreibung() : String 

setzeBeschreibung(eineBeschreibung : String) 

groesse() : Integer 

setzeGroesse(eineGroesse : Integer) 

fuegeHinzu(einSchueler : Schueler) 

id() : Integer 

setzeId(eineId : Integer) 

Arbeitsgruppe id 

name beschreibung groesse 


Schulung 



Persistenz 

– Jedes elementare Attribut des Objekt-Modells wird auf eine 

Tabellenspalte abgebildet. 

– Das Objekt enthält ein Attribut id. 

– Das id-Attribut ist die Implementierung eines eindeutigen Objekt- 

Identifizierers (OID). 

– Ein OID ist eine bessere Lösung als über einen Fachschlüssel 

die Eindeutigkeit eines Objekts zu gewährleisten. 

– Die OID kann als systemweit eindeutig vereinbart werden, oder 

es kann vereinbart werden, dass sie innerhalb einer Klasse 

eindeutig ist. 


Schulung 



Persistenz 

– Bilden Sie die Klassen Ihres Klassenmodells auf Tabellen eines 

relationalen Modells ab. Problem: Wie lassen sich die Wunsch- 

AGs in einer relationalen Struktur abbilden? 


Schulung 


• Beispiel Abbildung: Schueler: 

Schueler1 













Persistenz 

Schueler1 na chname kla sse 

vorname 


Schulung 



Persistenz 

– Das Attribut wunschAGs aus dem Objekt-Modell kann nicht 

direkt auf das relationale Modell abgebildet werden. 

– Es handelt sich um ein komplexes Objekt, das mehrere Einträge 

enthält. Attribute im relationalen Modell müssen aber elementar 

sein (keine Wert-Wiederholungen, keine Wiederholgruppen). 

– Die Abbildung auf das relationale Modell müsste durch eine 

eigene Tabelle geschehen, die in Schueler1 referenziert wird. 

– Eine Alternative wäre die Nutzung objekt-relationaler Erweiterungen 

von RDBMS: dann wäre die Abbildung der wunschAGs 

auf eine nested table möglich. 


Schulung 


Persistenz 

• Die Abbildung von Klassenhierarchien auf Tabellen kann in 

unterschiedlicher Form erfolgen: 

– Eine Tabelle für die gesamte Hierarchie, 

– Eine Tabelle für jede konkrete Klasse der Hierarchie, 

– Eine Tabelle für jede Klasse der Hierarchie. 

• Das folgende Beispiel demonstriert die verschiedenen 

Möglichkeiten: 


Schulung 


Persistenz 

• Beispiel Abbildung Klassenhierarchie: Person: 

Eine Tabelle für 

Hierarchie 

Person 

id 

name 

vorname 

funktion 

klasse 

Eine Tabelle für jede 

konkrete Klasse 

Schueler 

id 

name 

vorname 

klasse 

Lehrer 

id 

name 

vorname 

funktion 

Eine Tabelle für jede Klasse 

Person 

id 

vorname 

nachname 

(1,1) (1,1) 

Schueler 

id(fk) 

klasse 

Lehrer 

id(fk) 

funktion 


(1,0) 

(1,0)

Schulung 


Persistenz 

• Die Gewährleistung der Persistenz erfolgt in aller Regel durch 

entsprechende Frameworks. 

• Ein Framework besteht aus einer Anzahl kooperierender Klassen, 

die die Lösung eines oder mehrerer Anwendungsprobleme (in 

diesem Falle das der Persistenz) sicherstellen. 

• Die folgende Abb. zeigt ein rudimentäres Modell eines solchen 

Frameworks: 


Schulung 


Persistenz 

• Beispiel Persistency-Framework 

PersistenceMechnism 

processSQL(sqlStatement : String) 

1..1 

process 

PersistentObject 

store() 

retrieve() 

delete() 

0..1 

maps 

Lehrer Schueler Arbeitsgruppe 

buildSQL 

1..1 

0..1 

1..* 

ClassMap 

newId 

neue Id := .nextval 

SQLStatement 

insertForObject(anObject : PersistentObject) : SQLString 

updateForObject(anObject : PersistentObject) : SQLString 

deleteForObject(anObject : PersistentObject) : SQLString 

newId(argname) : Integer 


1..1 

createdFrom 

0..1 

SQLStatementOracle 

newId() 

newId 

neue Id := max(Id) + 1

Schulung 


Persistenz 


– Domänen-Klassen (Schueler usw.) sind Unterklassen von 

PersistentObject. Dadurch können die Operationen store(), 

retrieve() und delete() geerbt werden. 

– PersistentObject kennt eine ClassMap. Diese enthält die 

Abbildung von Klassen auf Tabellen. 

– Mit Hilfe der Klasse SQLStatement und ihrer konkreten 

Unterklassen kann ein spezifisches SQL-Statement erzeugt 

werden. So können herstellerspezifische Erweiterungen effektiv 

genutzt werden (Beispiel: nextId() in der Standard-Implementierung 

und in RDBMS Oracle).

PTA_OO_Einfuehrung.pdf - PTA GmbH

Erfolgreiche ePaper selbst erstellen

Template löschen?

Als Template speichern?