Einführung in UML

Frank Simon 22.05.00
UML-Historie (1/2)
Vereinheitlichung und Erweiterung bestehender OO-
Modellierungstechniken:
→ Grady Booch (OOD, “Wolkenklassen”)
→ James Rumbaugh (OMT)
→ Ivar Jacobsen (Use-Cases)
Januar 1997: Version 1.0 (von OMG als Standard gewählt);
heute: Version 1.3 in Vorbereitung
Exakte Spezifikation unter: http://www.rational.com
UML-Historie (2/2)
Frank Simon, BTU Cottbus: Einführung in UML 1
Frank Simon, BTU Cottbus: Einführung in UML 2

Frank Simon 22.05.00
Ziel von UML:
Objektorientierte Modellierung aller Systeme in allen
Entwicklungsstufen.
Umfangreiche Dokumentation.
Detaillierte Spezifikation der Semantik.
Verfügbarkeit, Akzeptanz, Erweiterbarkeit
Views (Ansichten)
Behavioral view
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Implementation view
User view
Environment view
Structural view
Frank Simon, BTU Cottbus: Einführung in UML 4

Frank Simon 22.05.00
User-View (1/5)
Wie sieht der Anwender das System?
Beschreibt das Problem und die Lösung aus der Sicht
derjenigen Menschen, dessen Probleme durch die Lösung
angesprochen werden.
Summe aller Beschreibungen bildet die externe Sicht des
Systems.
UML-Notationen:
→ Use-Cases
Frank Simon, BTU Cottbus: Einführung in UML 5
User-View (2/5): Use Case Diagramme
→ Analysephase
Einsatz
→ Kommunikation mit Auftraggeber / Benutzer
→ Erfassung von Anwendungsfällen (Use Cases)
→ Akteure
Elemente
→ System
→ Use Cases
→ Kommentare
→ Beziehungen
Name
Name
Name
Name
Behavioral view
Implementation view
User view
Environment view
Frank Simon, BTU Cottbus: Einführung in UML 6
Behavioral view
Implementation view
User view
Environment view
Structural view
Structural view

Frank Simon 22.05.00
User-View (3/5): Use Case Diagramme
Beziehungen (Fts):
→ :
Name Name
Ein Anwendungsfall D benutzt (uses) einen
Anwendungsfall B, wenn er dessen Verhalten beinhaltet.
Die -Beziehung faktorisiert gemeinsames
Verhalten aus Anwendungsfällen heraus, um es in
verschiedenen anderen Fällen benutzen zu können.
Name Name
→ :
Ein Anwendungsfall D erweitert (extends) einen
Anwendungsfall B, wenn er an einem Erweiterungspunkt
zusätzliches spezialisiertes Verhalten einfügt.
Frank Simon, BTU Cottbus: Einführung in UML 7
Behavioral view
Implementation view
User view
Environment view
User-View (4/5): Use Case Diagramme
Beispiel 1:
User view
Structural view
Frank Simon, BTU Cottbus: Einführung in UML 8
Behavioral view
Implementation view
Environment view
Structural view

Frank Simon 22.05.00
User-View (5/5): Use Case Diagramme
Beispiel 2:
Structural View (1/11)
Frank Simon, BTU Cottbus: Einführung in UML 9
Modelliert statische Struktur der Problemwelt und der Lösung
(logische Sicht).
Ignoriert weitestgehend Verhalten des Systems.
Anwendbar auf verschiedenen Abstraktionsniveaus
→ Durchgängig benutzbar von Analyse bis zur Wartung
UML-Notationen:
→ Klassendiagramme (Statische Struktur des Systems)
→ Objektdiagramme (Statische Struktur des Systems zu
einem bestimmten Zeitpunkt während der Ausführung.
Beschreiben konkrete Instanziierung eines
Klassendiagramms.)
Frank Simon, BTU Cottbus: Einführung in UML 10
Behavioral view
Implementation view
User view
Environment view
Structural view

Frank Simon 22.05.00
Structural View (2/11): Klassendiagramme
→ Klassen: Beschreibung von einer Menge von Objekten
mit gleichen strukturellen Eigenschaften und gleichem
Elemente
Verhalten.
(Stereotyp)
Name
Attribute [:type [=initval]]
Operation (arglist): retype
→ Sichtbarkeit: + public, # protected, - private
→ Besonderheiten: Klassenvariablen und -methoden,
abstrakte Klassen/Methoden
Frank Simon, BTU Cottbus: Einführung in UML 11
Structural View (3/11): Klassendiagramme
Name
Elemente (Fts)
→ Interfaces:
Definieren eine Menge
von extern verfügbaren
Operationen, die anderen
Klassen angeboten werden.
→ Templates:
Beschreiben eine Familie von
Klassen, die eine gemeinsame
Form haben. Spezielle Klassen
oder
legen freie Parameter der Template-Klasse fest.
→ Entwurfsmuster:
Standardentwürfe für Teilprobleme
Name
Behavioral view
Implementation view
User view
Environment view
Name
Rolle
Frank Simon, BTU Cottbus: Einführung in UML 12
Behavioral view
Implementation view
User view
Environment view
Parameter-List
Name
(Value-List)
Entwurfsmuster
Rolle
Name
Klasse1
Klasse2
Structural view
Structural view

Frank Simon 22.05.00
Structural View (4/11): Klassendiagramme
Beziehungen:
→ Assoziationen (binär)
Beschreiben Verbindungen
zwischen Klassen.
Zahlen oder * an den Enden
der Assoziationen geben an,
wieviele Objekte der Klasse man
an diesem Ende finden kann, wenn man von einem Objekt
auf der anderen Seite ausgeht. Keine Angabe= 1
„Name“ sollte durch ein ⇒ die Leserichtung vorgeben.
Gerichtete Assoziationen (Pfeilspitze) kennzeichnen
lediglich Referenzen in Pfeilrichtung.
→ Assoziationen (n-är)
Name
Raute, die mit den
Klasse1
beteiligten Klassen verbunden
ist.
Klasse2
* | n..m
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Structural View (5/11): Klassendiagramme
Beziehungen (Fts)
→ Assoziation (Fts)
Behavioral view
Implementation view
User view
Environment view
Klasse1 Klasse2
Rolle1
Name
Qualifizierte Assoziation
Zugriffsschlüssel auf beteiligte
Klasse.
→ Aggregation
Klasse1 Klasse2
Ganzes-Teil-Beziehung
Kardinalitäten wie bei Assoziation
Standard 1:n
Klasse1 Klasse2
→ Komposition
Strengere Form der Aggregation,
Teil vom Ganzen existenzabhängig.
Kardinalitäten wie bei Aggregation
* | n..m
Rolle2
Klasse1 Klasse2
Name
Klasse3
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Behavioral view
Implementation view
User view
Environment view
Structural view
Structural view

Frank Simon 22.05.00
Structural View (6/11): Klassendiagramme
User view
Structural view
Beziehungen (Fts)
→ Vererbung
Generalisierung/
Spezialisierung
Structural View (7/11): 1. Beispiel
Klasse1
Klasse2 Klasse3
Frank Simon, BTU Cottbus: Einführung in UML 15
Behavioral view
Implementation view
Environment view
Kardinalitäten?
Frank Simon, BTU Cottbus: Einführung in UML 16

Frank Simon 22.05.00
Structural View (8/11): 2. Beispiel
Frank Simon, BTU Cottbus: Einführung in UML 17
Structural View (9/11): Objektdiagramme
Variante des Klassendiagramms
Zeigt alle in Beziehung stehenden Instanzen
„Snapshot“ eines (Teil-) Systems
Können verwendet werden, um spezielle
Objektkonfigurationen zu untersuchen.
Notation:
→ InstanzName:Klassenname
→ Nur einfache Links zwischen Klassen
→ Keine Methoden
Frank Simon, BTU Cottbus: Einführung in UML 18
Behavioral view
Implementation view
User view
Environment view
Structural view

Frank Simon 22.05.00
Structural View (10/11): Objektdiagramme
1. Beispiel
t=x
Frank Simon, BTU Cottbus: Einführung in UML 19
Structural View (11/11): Objektdiagramme
2. Beispiel
Behavioral view
Implementation view
User view
Environment view
Frank Simon, BTU Cottbus: Einführung in UML 20
Behavioral view
Implementation view
User view
Environment view
Structural view
Structural view

Frank Simon 22.05.00
Behavioral View (1/15)
Modelliert dynamische Aspekte des Systems, sein Verhalten
Ignoriert weitestgehend Struktur des Systems.
Anwendbar auf verschiedenen Abstraktionsniveaus
→ Durchgängig benutzbar von Analyse bis zur Wartung
UML-Notationen:
→ Sequenz-Diagramme: Stellt den Fluß von Nachrichten zwischen Objekten
im Zeitablauf dar.
→ Kooperations-Diagramme: Andere Form der Sequenzdiagramme mit
Fokus auf der Verantwortlichkeit und Kooperation der beteiligten Objekte.
→ Statechart-Diagramme: Geben an, bei welchen Ereignissen Objekte einer
Klasse ihren Zustand ändern und welche Reaktionen sie dabei zeigen.
→ Aktivitäts-Diagramme: Andere Form der Statechart-Diagramme, wobei
meistens in Zuständen eine Aktivität ausgeführt wird und die meisten
Zustandsübergänge durch das Ende einer Aktivität ausgelöst wird.
Frank Simon, BTU Cottbus: Einführung in UML 21
Behavioral View (2/15): Sequenzdiagramme
→ Objektinstanz mit Lebenslinie
Elemente
→ Aktivierung eines Objektes
→ Nachricht / Antwort
→ Rekursion
→ Löschen eines Objektes
Name()
Name
Name
Behavioral view
Implementation view
User view
Environment view
Frank Simon, BTU Cottbus: Einführung in UML 22
Behavioral view
Implementation view
User view
Environment view
Structural view
Structural view

Frank Simon 22.05.00
Behavioral View (3/15): Sequenzdiagramme
1. Beispiel
Behavioral
View (4/15):
Sequenzdiagramme
2. Beispiel
Frank Simon, BTU Cottbus: Einführung in UML 23
Behavioral view
Implementation view
User view
Environment view
Frank Simon, BTU Cottbus: Einführung in UML 24
Structural view

Frank Simon 22.05.00
Behavioral View (5/15): Kooperationsdiagramme
User view
Structural view
→ Objektinstanz
Elemente
→ Nachricht
→ Erstellung /Löschen
→ Reihenfolge
Objekt::Klasse
Name
New() Destroy()
Reihenfolge-Nr.(geschachtelt) Name
Frank Simon, BTU Cottbus: Einführung in UML 25
Behavioral View (6/15): Kooperationsdiagramme
1. Beispiel
Behavioral view
Implementation view
Environment view
Frank Simon, BTU Cottbus: Einführung in UML 26

Frank Simon 22.05.00
Behavioral View (7/15): Kooperationsdiagramme
2. Beispiel
Frank Simon, BTU Cottbus: Einführung in UML 27
Behavioral view (8/15): Statechart-Diagramme
(erweiterte Zustandsautomaten)
Elemente
→ Zustand
(Ausprägung von Eigenschaften
eines Objektes, die über eine
gewisse Zeitspanne konstant ist)
→ Anfangszustand
→ Endzustand
→ Zustandsüberführung
→ Zustandshierarchie
Name
Aktivitäten
(entry, do, exit)
Ereignis [Bedingung]/ Aktion
Frank Simon, BTU Cottbus: Einführung in UML 28
Behavioral view
E/A
Implementation view
User view
Environment view
Structural view

Frank Simon 22.05.00
Behavioral view (9/15): Statechart-Diagramme
User view
Structural view
Elemente (Fts.)
→ Nebenläufige Zustände
→ Synchronisation
Frank Simon, BTU Cottbus: Einführung in UML 29
Behavioral view (10/15): Statechart-Diagramme
1. Beispiel
Behavioral view
Implementation view
Environment view
Frank Simon, BTU Cottbus: Einführung in UML 30
Behavioral view
Implementation view
User view
Environment view
Structural view

Frank Simon 22.05.00
Behavioral view (11/15): Statechart-Diagramme
2. Beispiel
Elemente
→ Aktivität
→ Aktivitätswechsel
→ Entscheidung
→ Synchronisation / Splitting
Frank Simon, BTU Cottbus: Einführung in UML 31
Behavioral view (12/15): Aktivitäts-Diagramme
User view
Structural view
Name
[Bedingung]
[Bedingung1]
[Bedingung2]
Frank Simon, BTU Cottbus: Einführung in UML 32
Behavioral view
Implementation view
Environment view

Frank Simon 22.05.00
Behavioror view (13/15): Aktivitäts-Diagramme
User view
Structural view
Elemente (Fts.)
→ Startaktivität
→ Endaktivität
→ Mitführen von
relevanten Objekten
und deren Zustand
Behavioral view
(14/15):
Aktivitäts-
Diagramme
1. Beispiel
Objekt::Klasse
[Zustand]
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Behavioral view
Implementation view
Environment view
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Frank Simon 22.05.00
Behavioral view (15/15): Aktivitäts-Diagramme 2. Beispiel
Implementation view (1/3)
Frank Simon, BTU Cottbus: Einführung in UML 35
Beschreibt Struktur der Realisierung (Komponenten, Beziehungen
und Abhängigkeiten)
Ignoriert weitestgehend Struktur des Anwendungssystems.
Anwendbar auf der Ebene der Implementierung.
UML-Notationen:
→ Komponenten-Diagramm
Frank Simon, BTU Cottbus: Einführung in UML 36
Behavioral view
Implementation view
User view
Environment view
Structural view

Frank Simon 22.05.00
Implementation view (2/3): Komponenten-Diagramm
Elemente:
→ Komponente
(Quellcodes, Libraries,
Programme...)
→ Aufruf, Abhängigkeit
Name:Typ
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Behavioral view
Implementation view
Implementation view (3/3): Komponenten-Diagramm, 1. Beispiel
User view
Environment view
Frank Simon, BTU Cottbus: Einführung in UML 38
Structural view

Frank Simon 22.05.00
Environment view (1/3)
Modelliert strukturelle Aspekte aus der Umgebung des
Problembereichs und den Zusammenhang zur erstellten
Software. Betrachtet wird dabei ein laufendes System.
Stellt Zusammenhang zwischen Implementierung und der
Zielumgebung her.
Anwendbar auf der Ebene der Implementierung.
UML-Notationen:
→ Deployment-Diagramm
Frank Simon, BTU Cottbus: Einführung in UML 39
Environment view (2/3): Deployment-Diagramm
Elemente
→ Komponenten
(Computer, Geräte...)
→ Kommunikation zwischen
Komponenten
→ Enthaltensein von
Implementierung
Name:Typ
Name:Typ
Name:
Typ
Name:
Typ
Behavioral view
Implementation view
User view
Environment view
Frank Simon, BTU Cottbus: Einführung in UML 40
Behavioral view
Implementation view
User view
Environment view
Structural view
Structural view

Frank Simon 22.05.00
Environment view (3/3): Deployment-Diagramm, 1. Beispiel
Zusammenfassung
Behavioral view
Frank Simon, BTU Cottbus: Einführung in UML 41
Sequenz-,
Kooperations-,
Statechart-,
Aktivitäts-
Diagramm
Implementation view
Komponenten-
Diagramm
User view
Deployment-
Diagramm
Environment view
Klassen-,
Objekt-
Diagramm
Structural view
Frank Simon, BTU Cottbus: Einführung in UML 42

Frank Simon 22.05.00
Referenzen
Sinan Si Alhir: „UML in a nutshell - a desktop quick
reference“, O‘Reilly & Associates, USA 1998
Klaus Zerbe: „Bauplan für Objekte - eine Einführung in
objektorientierte Verfahren mit der Unified Modelling
Language“, in c‘t 21/1999, Seite 338-354, Heise-Verlag,
Hannover 1999
Günter Wahl: „UML kompakt“, in OBJEKTspektrum 2/98,
Seite 22-33, SIGS Conferences, Bergisch Gladbach 1998
Alek Opitz: „Unified Modeling Language (UML)“,
Ausarbeitung für das Proseminar „Java“ im Sommersemester
1998
Frank Simon, BTU Cottbus: Einführung in UML 43