Grundlagen der Informatik I “Programmierung”

4.1.1 Analyse und Gestaltung
Softwaresysteme werden nur selten losgelöst von einem konkreten Bezug zur realen Welt erstellt. Deshalb
besteht die wesentliche Aufgabe beim Entwurf von Softwaresystemen fast immer darin, den für die Problemstellung
relevanten Ausschnitt der realen Welt zu modellieren. Softwareentwickler stehen also vor der Aufgabe,
einen Bezug zwischen der realen Welt und der Denkwelt von Computeralgorithmen herstellen zu müssen. Das
verlangt zum einen, den vorgesehenen Einsatzbereich des Softwareproduktes und das zugehörige Umfeld sowie
eventuelle Nebenwirkungen des Softwareeinsatzes zu verstehen, und zum anderen, einen derartigen Teil der
realen Welt auf formale Modelle zu reduzieren, was zwangsläufig eine drastische Beschränkung der Sicht der
realen Welt mit sich bringen wird.
Informatiker befinden sich daher immer in einer Doppelrolle. Einerseits sind sie Entdecker der Gesetzmäßigkeiten
des Umfelds, das sie modellieren und durch ihr Softwareprodukt beeinflussen wollen. Anderseits sind sie
aber auch Gestalter (oder Erfinder) eines Modells, das den relevanten Ausschnitt der Welt wiederspiegelt und
durch das entstehende Produkt wieder eine Rückwirkung auf die reale Welt – zum Beispiel auf Arbeitsabläufe
innerhalb eines Betriebs – haben wird. Sie als zukünftige Informatiker müssen sich dieser Doppelrolle immer
bewußt sein. Ihre Aufgaben und Ihre Verantwortung geht weit über die reine Technik (das Codieren eines
Programms) hinaus: Sie müssen die bestehende Welt und natürlich auch die Problemstellung analysieren und
sich dafür entscheiden, wie Sie sie durch Ihr Softwareprodukt gestalten wollen. Erst danach können Sie an
eine konkrete Implementierung denken.
Dementsprechend ist der Entwurf eines Softwaresystems in zwei prinzipiellen Schritten auszuführen:
1. Am Anfang eines Entwurfs steht die Analyse der Leistungen, die das Programm an seine Klienten erbringen
soll. Ergebnis der Analyse ist eine Reihe von Attributen, Methoden und Funktionen, die der
Anwender abrufen kann. Jede einzelne Leistung entspricht einer Routine, deren Wirkung über ihren Kontrakt
beschrieben ist. Das Gesamtangebot an Leistungen des Systems wird üblicherweise als Schnittstelle
bezeichnet. 1 Für jede einzelne Leistung wird ihr Kontrakt bestimmt und für das Gesamtprogramm die
Zusicherungen, die alle Prozeduren als Nachbedingung garantieren – also die Invariante.
Damit ist die äußere Sicht des Programms (Grobspezifikation) abgeschlossen und der inhaltliche Teil des
Pflichtenhefts definiert: Es ist vollständig festgelegt, was das Programm leisten soll.
Diese Aufgabe muß meist in Kooperation mit Spezialisten aus den Anwendungsbereichen geschehen, da
den Informatikern meist die notwendige Kompetenz fehlt. Das befreit Informatiker allerdings nicht von
der Pflicht, sich in die Denkweise der entsprechenden Dispziplinen einzuarbeiten.
2. Der nächste Schritt ist der kreative Anteil am Entwurf. Man überlegt sich, wie die einzelnen Angebote
realisiert werden können. Die Beschreibung davon nennt man Feinspezifikation.
Das Grundprinzip ist dabei eine Zerlegung des Systems in unabhängige kooperierende Komponenten
(Separation of Concerns), also die Frage, welche Objekte benötigt werden, um die geforderten Leistungen
mit geringem Aufwand zu beschreiben. Hierzu muß man versuchen, Objekte zu spezifizieren, aus deren
Merkmalen man die geforderten Leistungen zusammenbauen kann.
Zur Durchführung dieser Schritte ist eine Menge Einfallsreichtum und Begabung und vor allem auch eine
Menge von Erfahrung und Training erforderlich. Dennoch lassen sich – zumindest für den zweiten Schritt
– ein paar allgemeine Leitlinen angeben, die ein erfolgreiches Vorgehen fördern. Hierzu wollen wir zunächst
noch einmal die Grundmerkmale der objektorientierten Vorgehensweise resümieren.
1 Ist der Klient ein Anwender (im Gegensatz zu Systemen, bei dem der Klient wiederum ein technisches Systems ist, wie z.B. bei
ABS-Systemen, Waschmaschinen, autonomen Waffensystemen), dann wird er nicht direkt diese Routinen aufrufen sondern wird
ein Menü sehen, das die einzelnen Routinen kennzeichnet. Die aktuellen Parameter werden dann innerhalb eines Dialogs abgefragt.
In diesem Fall nennt man die Schnittstelle Benutzerschnittstelle (User Interface) und seine Darstellung Benutzeroberfläche.