Einführung in die Informationsverarbeitung Teil Thaller

Stunde VII:

Planen und Realisieren

Manfred Thaller, Universität zu Köln

Köln 7. Januar 2010

Rekapitulation

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Der Gang der Argumentation

1. Der Rohstoff: „Information“2. Darstellung der Information auf dem Rechner:

„Datenstrukturen.“3. Verarbeitung der Information auf dem Rechner:

„Algorithmen“.4. Verbindung der Bausteine im Kleinen:

Simulationen5. Verbindung der Bausteine im Großen: Google6. Abstrakte Lösungen für den Entwurf von Systemen:

Graphen

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?

Systemdesign / Systemplanung

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(1) Entsteht Software, entstehen Informationssysteme als Ergebnis eines künstlerischen Prozesses?

(2) Oder sind sie planbar?

Die Grafiken dieser Stunde entstammen zum großen Teil den von M. Glinz unter http://www.ifi.unizh.ch/groups/req/ftp/ses/ bereitgestellten Materialien zu seiner Vorlesung "Spezifikation und Entwurf von Software".

Ein ernstes Problem …

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Erfolg von IT Projekten laut Umfragen:

• 45,2 % aller Softwareprojekte erfolgreich.• 19,4 % Zeit- und Kostenüberschreitungen.• 35,4 % Fehlschläge.

Ein ernstes Problem …

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In Abhängigkeit von der Teamgröße.Erfolgreiche Projekte bei einer Teamgröße von:

• Bis 4 Personen 60 %• 4 – 8 Personen 38 %• 8 – 20 Personen 32 %• Mehr als 20 Personen 18 %

I. Was heißt Planung?

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I. Was heißt Planung?

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I. Was heißt Planung?

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Der eben beschriebene Vorgang, angewendet auf informationstechnische Probleme: Requirements Engineering.

Ia. Requirements Engineering

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Requirements Engineering bildet Modelle eines Ausschnitts der Realität.

Ia. Requirements Engineering

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Systeme sind daher immer in einen Kontext eingebettet, der den direkt für den Entwurf des Systems relevanten Bestandteil der Realität beschreibt.

Ia. Requirements Engineering

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Requirements Engineering legt die Grenzen des Systems gegenüber dem Kontext fest.

Ia. Requirements Engineering

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Unterschiedliche, aus einander abgeleitete, Betrachtungsebenen

Anforderung aus der Realität:Auf dem bestehenden Schiennenetz sollen mehr Leute transportiert werden.

Daraus abgeleitete Anforderung an das System:Die Minimaldistanz zwischen zwei Zügen ist immer größer als der maximale Bremsweg des nachfolgenden Zuges.

Daraus abgeleitete Anforderung an das umzusetzende Informationssystem ("die Software"):Der maximale Bremsweg muss alle 100 ms neu berechnet werden.

I. Was heißt Planung?

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Wie kann man die formalisierte Beschreibung der Anforderungen in einen Gesamtprozess eingliedern, der ein Projekt zur Erzeugung eines Informationssystems insgesamt beschreibt?

Konzept des Systems Designs / Software Engineering.

I b 1. Wasserfallmodell

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I b 2. Iteratives Vorgehen

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I b 3. „Extreme Programming“

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I b 4. „Ohne Namen“

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II. Wie kann man Planen?

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Gesucht ist eine Ausdrucksweise für Planungen, die: Ihre BenutzerInnen zur Disziplin zwingt.Die Kommunikation über unterschiedliche Planungen erlaubt.

90‘er Jahre: Verschiedene Ansätze als Bestandteil des objektorientierten Paradigmas in der Softwareentwicklung.James Rumbaugh: Object Modelling Technique (OMT)Grady Booch: Booch MethodeIvar Jacobson: Object Oriented Software Engineering (OOSE)

Konvergenz seit 1996 zur UML (Unified Modelling Language) als allgemeine „Modellierungssprache“

II 0. UML 2.0 (2003 / 04 ff.)

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UML ist eine Sammlung von "graphischen Sprachen", d.h. Regelsystemen für die Konstruktion graphischer Schemata, die:unterschiedliche Perspektiven von Anforderungen an Systeme und Entwürfen von Systemteilen, sowie deren Zusammenwirken darstellen,einander dabei überlappen können undunabhängig voneinander verwendet werden können.

Am wichtigsten:Klassenmodelle beschreiben den strukturellen Aufbau eines Systems,Anwendungsfallmodelle (Use Cases) beschreiben die Interaktion mit dem System aus Benutzersicht.

II 1. Klassendiagramme

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Objekt „Mitarbeiter“(kann Attribute und Methoden haben) Programmierung

II 1. Klassendiagramme

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Binäre Assoziation beschreibt die Beziehungen zwischen Klassen

II 1. Klassendiagramme

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Multiplizität gibt an, wie viele Objekte an einer Assoziation beteiligt sein können.

II 1. Klassendiagramme

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Reflexive Assoziation verbindet Objekte einer Klasse miteinander.

II 1. Klassendiagramme

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Aggregation verbindet beliebig viele Klassen zu einer übergeordneten.

II 1. Klassendiagramme

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Generalisierungsbeziehung zwischen Superklasse und Subklasse.

II 2. Anwendungsfalldiagramme

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Das Verhalten eines Systems kann als Sammlung von Anwendungsfällen ( = use cases) beschrieben werden.

Ein Anwendungsfall beschreibt eine Klasse möglicher Interaktionen.

Konkrete Anwendungsfälle heißen auch Szenarien. ( scenario based design.)

Anwendungsfälle werden in strukturiertem Text beschrieben.

Alle möglichen Anwendungsfälle - oder ein für ein bestimmtes Teilsystem relevanter Teil - werden als Anwendungsfalldiagramm realisiert.

II 2. Anwendungsfalldiagramme

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Anwendungsfall als strukturierter Text (auch als Aktivitäts – oder Zustandsdiagramme)

Beispiel: "Buch an einem Selbstausleiheautomaten ausleihen"

Normallfall:1.BenutzerIn liest Ausweis in System ein; System validiert Ausweis.2. BenutzerIn wählt "Ausleihen"; System aktiviert Ausleihfunktion.3.BenutzerIn liest Buchcode ein; System identifiziert das Buch, registriert Ausleihe, deaktiviert das Diebstahletikett.

Sonderfälle:

II 2. Anwendungsfalldiagramme

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Akteur

II 2. Anwendungsfalldiagramme

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Anwendungsfall

II 2. Anwendungsfalldiagramme

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Anwendungsfall-diagramm

II 2. Anwendungsfalldiagramme

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Include:Bindet anderenAnwendungsfall ein, der an mehreren Stellen genutzt werden kann.

II 2. Anwendungsfalldiagramme

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Extend:Modelliert Varianten, die einen Basisanwendungsfall abwandeln.

II 3. Zustandsdiagramme

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Zustandsdiagramme modellieren das dynamische zeitliche Verhalten eines Systems.

Auch state machine state diagram

Mögliche Zustände der Objekte einer Klasse oder eines Teilsystems.

Dynamik des Systemverhaltens: Reaktionen auf äußere Ereignisse.

II 3. Zustandsdiagramme

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II 4. Aktivitätsdiagramme

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Aktivitätsdiagramme beschreiben Abläufe in einem System.

Verbinden Aktivitäten, einen Steuerfluss und Objektzustände miteinander.

Erinnern stark an traditionelle "Flussdiagramme" (und haben auch alle ihrer Nachteile).

II 4. Aktivitätsdiagramme

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II 5. Interaktionssicht

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Ziel: Darstellung der Interaktion ausgewählter Objekte in zeitlicher Folge.

Entweder als Sequenzdiagramme, die die Zeitachse in den Mittelpunkt rücken …

… oder als Zusammenarbeitsdiagramme die Objektstruktur und Aufrufe der Objekte in den Vordergrund rücken.

(Beide Diagrammtypen sind logisch äquivalent!)

II 5. Interaktionssicht

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Als Sequenzdiagramm …

II 5. Interaktionssicht

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… und als Zusammenarbeitsdiagramm.

II 6. Paketdiagramme

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Ziel: Aufteilung eines großen auf mehrere kleine Systeme.

Innerhalb der Pakete müssen Namen eindeutig sein – aber eben nicht zwischen Ihnen.

(Vgl. Namespacekonzept in XML.)

II 6. Paketdiagramme

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II 7. Komponentendiagramme

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Ziel: Aufteilung der Gesamtfunktionalität eines Systems auf mehrere Softwaremodule, die:

Möglichst unabhängig voneinander entwickelt / gewartet werden können.Nur über genau definierte Schnittstellen miteinander kommunizieren.

II 7. Komponentendiagramme

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II 8. Verteilungsdiagramme

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Ziel: Aufteilung der Gesamtfunktionalität eines Systems auf mehrere Hardwaremodule (Server).

II 7. Verteilungsdiagramme

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Herzlichen Dank!