1313 6.11.2001 Grundlagen 3: UML VL Software Architektur-Modelle Dr. Harald Störrle Vorbereitung ·Stimmen meine sprachlichen Regelungen mit den Aussagen

6.11.2001Grundlagen 3: UML

VL Software Architektur-ModelleDr. Harald Störrle

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Vorbereitung

· Stimmen meine sprachlichen Regelungen mit den Aussagen aus dem SOPHIST-Buch überein?!

· alle ?? entfernt?!



23

Vorbereitung

· Beamer, Laptop, Maus· 5 Exemplare der Diss· Anwesenheitsliste· Handout

• IS-Artikel: Architektur• OS-Artikel von Oesterreich über GePro

Modellierung mit UML• sprachliche Richtlinine aus Sophist-Buch

kopieren· Fragen?



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Vorlesung

Software Architektur-ModelleGrundlagen 3: UML

Dr. Harald Störrle

Ludwig-Maximilians-Universität MünchenWintersemester 2001



43

Organisatorisches

• WWW-Angebotwww.pst.informatik.uni-muenchen.de/lehre/WS0102/architektur

• Buch bitte nach der Vorlesung abholen (DM 25)(Fehler bitte melden, Erratum in Vorbereitung)

• Vorlesungszeit ist kostbar, und dies ist keine Anfängerveranstaltung: Vorwissen und Nacharbeit sind erforderlich!

• Aufgaben vom letzen Mal



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· Geschäftsprozesse einer Bibliothek

• Was gibt es für welche?• Welchen haben Sie vertieft?• Wie sind Sie vorgegangen?

• Welche Notationen haben Sie verwendet?

• Welchen Schwierigkeiten sind Sie begegnet?• Welche Erkenntnisse haben Sie daraus gezogen?

Aufgaben vom letzten Mal



63

Aufgaben vom letzten MalBeabsichtigte Lerneffekte

• „Bewußtseinserweiterung“

• hört sich einfach an - und ist mit das Schwerste

• es gibt eine Vielzahl verschiedener Notationen mit unterschiedlichen Vor- und Nachteilen

• Die allgemeine Verständlichkeit einer Notation ein entscheidender Vorteil, selbst wenn sie mit sonstigen Nachteilen erkauft würde.



73

Einleitung– Architektur-Einheiten („Komponenten“)– Semantik-Formalismen (CSP, PN, ES, LTS)– Entwurfs-Notationen (UML, SARA)– Wright– Darwin– UML/AM (SARA, ROOM, UML/RT, SDL,...)– Elementare Methodiken– Konsistenz, Verifikation– Validation, Soft-FactorsRückschau

SemestervorschauÜberblick

Prozesse

ADLs

Grundlagen3

7

2



83

Einleitung– Architektur-Einheiten („Units“)– Modellierungs-Notationen (UML, ...)– Semantik-Formalismen (CSP, PN; Traces, LTS, PW)– Wright– Darwin– UML/AM– Konsistenz, Verifikation– S/390 („Host“) & CICS vs. EJB & Applicationserver– Grundbegriffe am Beispiel Änderungsverwaltung– elementare Methodiken– Validation, Soft-FactorsRückschau

SemestervorschauÜberblick (neu)

Prozesse

ADLs

Grundlagen3

5

3

Host vs. EJB



93

Einleitung– Architektur-Einheiten („Units“)– UML vs. Wright, Darwin, SARA, ROOM– UML 2 UCM, UML/AM– Wright, Darwin, SARA, ROOM– Semantik-Formalismen (CSP, PN; Traces, LTS, PW)– Konsistenz, Verifikation

– S/390 („Host“) & CICS vs. EJB & Applicationserver– Grundbegriffe am Beispiel Änderungsverwaltung– elementare Methodiken– Validation, Soft-FactorsRückschau

SemestervorschauÜberblick (neu)

Prozesse

ADLs5

3

Host vs. EJB



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Ziele für heute (& nächstes Mal)

· Einführung in UML– Grundlagen– Notationen

· Grundbegriffe der Methodologie

· Vertiefung am Beispiel „Bibliothek“– Lücken und Probleme der UML– UML-Erweiterungen für Architektur-Modellierung– UML-Semantik– Konsistenz von Modellen



113

UML\RTUML\AM

UML 2.0

UML 1.1

UML 1.4

Booch‘93OMT‘94OOSE‘94

(UML 1.0)

StateCharts80‘er HarelOOSE

80‘er, Jacobson et al.OMT

80‘er Jahre ROOM94, Selic et al.

SARA70‘er, Estrin et al.Objectory

70‘er, Jacobson et al.SADT, MSC, SDL, ...

UML 0.8Booch/Rumbaugh

UML 0.9„3 Amigos“

UML 1.3

1997

2001

2002?

2000

1998

UML Übersicht Kurze Geschichte der Methodik



123

UML Übersicht Interner Aufbau in 4 Schichten

· S3 Meta-Metamodel MOF

· S2 Metamodell P/LMM, CDIF, CWM

· S1 Modell

· S0 System



133

UML ÜbersichtErfolgsfaktoren

· Konsolidierung des Methodik-„Marktes“ durch die vereinte Anstrengung der 3 Marktführer.

· Dadurch wurde der Aufwand für• Integration• (formale) Semantik• Werkzeuge

überhaupt erst wirtschaftlich tragbar.



143

UML ÜbersichtGeltung, Abdeckung, Rang

· Nur ein Quasi-Standard von der (Hersteller-Vereinigung) OMG, gilt aber de-facto:„UML ist die lingua franca der Software-Engineering Community“.

· UML definiert Notation und eine informelle Semantik, aber kein Vorgehen, keine Methodik.

· UML unterstützt Objektorientierung (was immer das sein mag), ist aber nicht darauf beschränkt.

· UML deckt recht viel von dem ab, was abgedeckt werden muß.· UML ist (einigermaßen) präzise, aber (noch) nicht immer formal

interpretierbar.

· UML hat viele Fehler und Lücken, aber es ist der beste Ansatz bislang.

· UML wird auf absehbare Zeit das Kommunikationsvehikel (von Architekten) sein.

Geltung

Rang

Abdeckung

Fazit



153

UML ÜbersichtWerkzeuge

· Die meisten Werkzeuge sind sehr weit weg von der UML (z.B. Rational Rose, Together).

· Es gibt aber auch sehr gute Werkzeuge, die sich wirklich an die UML halten (insbesondere MagicDraw).

· Für kleine Beispiele gehen auch einfache Malwerkzeuge (Visio „Schablone „Software“, xfig).



163

UML ÜbersichtNutzen der UML

· Entscheidender Schritt von UML 0.8 zu 1.1 Integration der Notationen und Begriffswelten durch Metamodell.

· Das ist es, was UML wertvoll macht.

· Damit ist potentiell eine echte (d.h. formale und umfassende) Semantik möglich.



173

Notationen in der UML

· Nutzfalldiagramm („Anwendungsfalldiagramm“)· „statische-Struktur-Diagramme“

• Klassendiagramm, Objektdiagramm· Zustandsdiagramm

• Aktivitätendiagramm· Interaktionsdiagramme

• Sequenzdiagramm• Kollaborationsdiagramm

· Implementationsdiagramm• Komponentendiagramm• Verteilungsdiagramm• Paketdiagramm

· Object Constraint Language (OCL)



183

UML Notationen1. Nutzfalldiagramm

· Gegenstandfunktionale Anforderungen (inkl. Geschäftsprozesse) beliebiger Modellelemente

· ElementeAktor, Nutzfall, div. Beziehungen, Systembox



193

UML Notationen1. Nutzfalldiagramm

· Einbettung• Actor und UseCase sind Classifiers• „Bounding Box“ exisitiert nicht• Extend, Include, Generalisation, Association

sind Relationships· Semantik

• unklar• Beziehungen zu ActionState, Subsystem und

Interface?• UseCaseInstance aber keine ActorInstance?



203

UML NotationenNutzfälle Bibliothek



213

UML NotationenKontext Bibliothek

Ebene 0 des Systems „Bibliothek“ enthält das Unterstützungssystem selber, den Leser, den Interessenten und den Bibliothekar.

Der Kontext eines Systems ist die Struktur auf der übergeordneten Ebene.

Beachte:Bibliothek vs. Bibliothekssystem



223

UML NotationenGeschäftsprozesse Bibliothek

•Layout•Überschneidungen•Knickpunkte•„Kamm“-Notation•horizontal•vertikal

•Namen•System•GePros („Bestandspflege“)•Aktoren ->Glossar

Beachte:keine Systemgrenze



233

UML NotationenFacharchitektur Bibliothek



243

UML NotationenZuordnung GePros / Facharchitektur



253

UML Notationen2. Klassendiagramm

· Gegenstandstatische Struktur

· ElementeKlasse, Schnittstelle, div. Beziehungen; Aktor, Objekt, Link



263


· Einbettung• Class, Interface sind Classifier, Object ist Instance• Assciation, Generalisation , Flow, Dependency

(und Unterklassen) sind Relationships

· Semantik• im Prinzip: Code. Aber was ist mit

AssociationClass, n-ären Assoziationen, Aggregation vs. Komposition, Analyse- vs. Implementationsklassen?



273




283

UML Notationen3. Zustandsdiagramm

· Gegenstandgenerisches Verhalten belibiger Modellelemente

· Elementeverschiedene Arten Zustände, Transitionen



293


· Einbettung• vollkommen separater Baum - historisch bedingt• Wie könnte es anders sein? Ist ein Zustand/ein

Automat generisch oder eine Instanz?

· Semantik• Umfängliche textuelle Beschreibung, viele

Lücken und unklarheiten, die aber aus den Vorläufern heraus formal interpretierbar sind. Es gibt hunderte StateChart-Semantiken...



303




313

UML Notationen4. Aktivitätendiagramm

· GegenstandKontroll- & Datenfluß

· Elementeverschiedene Arten Aktivitäten,Transitionen, Flußrelation,Daten, Schwimmbahnen



323


· Einbettung• ActivityGraph ist eine StateMachine• Swimlanes? (Achtung - „Bounding box“!)

· Semantik• siehe StateMachine• ObjectFlowStates sind im MM rein syntaktisch



333




343




353

UML Notationen5. Sequenzdiagramm

· GegenstandInteraktion von beliebigen Modellelementen (Fokus: Zeit)

· ElementeRollen, Lebenslinien, Aktivierung, Nachrichten



363


· Einbettung• eigener Baum - historisch bedingt• Partielle Ordnung von Nachrichten auf einem

Ensemble von Rollen

· Semantik• lückenhaft (s. Dissertation von Alexander

Knapp)• Event Structures, Partielle Worte



373




383

UML Notationen6. Kollaborationsdiagramm

· GegenstandInteraktion von beliebigen Modellelementen (Fokus: Rolle)

· ElementeRollen, Verbindungen, Nachrichten (Punkt-Notation, Buchstaben)

unübersichtlich, was den Ablauf angehtaber das Layout bleibt (ggf.) bestehen



393

UML Notationen6. Kollaborationsdiagramm

· Einbettung• identisch zu Sequenzdiagramm

· Semantik• identisch zu Sequenzdiagramm



403

UML Notationen7. Komponentendiagramm

· Gegenstandstatische Struktur auf Implementationsebene

· ElementeKomponente, Schnittstelle, div. Beziehungen



413

UML Notationen8. Verteilungsdiagramm

· GegenstandSystemtopologie und Verteilung von Komponenten darauf

· ElementeKnoten, Verbindung, & Elemente des Komponentendiagrammes



423

UML Notationen9. Paketdiagramm

· Gegenstandstatische Struktur von Artefakten (Modelle, Code, ...)

· ElementePakete, Schnittstellen, div. Beziehungen & Elemente des Klassendiagrammes



433

UML Notationen(2,) 7, 8, 9: „Implmentation“



443

UML Notationen2, 7, 8, 9: Implementationsdiagramme

· Einbettung• Node, Component, Interface sind Classifier• Dependency, Flow sind Relationships• NodeInstance, ComponentInstance sind

Instance

· Semantik• Source-Code, Make-Skripte,

Verzeichnisstrukturen• => Abhängigkeitsgraphen, partielle Ordnung



453

UML Notationen2, 7, 8, 9: Implementationsdiagramme



463

UML Notationen??10. OCL

· Gegenstandlogische Randbedingungen eines Systems

· ElementeSchlüsselworte, Operatoren, Variablen

· <etwas aus dem MM>



473

UML Notationen??10. OCL

· Einbettung• in UML 1.3: keine• in UML 1.4: ??

· Semantik• in etwa getypte Prädikatenlogik erster Stufe• siehe Beiträge von Knapp/Cengarle auf den

letzten UML Konferenzen• wird im Moment gerade zunichte standardisiert



483

UML Notationen10. OCL

· Ein Leser darf höchstens• 20 Bücher• 10 Zeitschriften• 10 CDs

ausleihen, maximal jedoch 20 Medien.

· Ein Leser darf höchstens 5 Vorbestellungen aufgeben.

· Es kann höchstens 3 Vorbestellungen auf ein Medium geben.

· Die erste Mahnung ist kostenfrei, und wird erst 1 Woche nach Ablauf der Leihfrist ausgesprochen.



493

Ziele für heute (& nächstes Mal)

· Einführung in UML– Grundlagen– Notationen

· Vertiefung am Beispiel „Bibliothek“– Lücken und Probleme der UML– UML-Erweiterungen für Architektur-Modellierung– UML-Semantik– Konsistenz von Modellen



503

Architektur-Modelle und UML:Angebot / Bedarf

· Geforderte Konzepte• Einheiten• Ports• Konnektoren• Protokoll

...sowie passende Notationen.

· Wo gibt’s das in der UML?



513

Architektur-Modelle und UML:Notation

· Notation• Gegenstand• Elemente• Einbettung• Semantik



523

UML/AM Notationen1. SARA-Notation

· GegenstandModellierung von großen Strukturen

· ElementeEinheit, Sicht, Port, Konnektor, Konfiguration, Protokoll

· Einbettunghierin liegt der Trick!

· Semantikhängt vom Verwendungszweck ab



533

SARA-NotationMetamodell-Ausschnitt & Einbettung

Konfiguration

Einheit

Konnektor

Rolle

Protokoll

Sicht

Port2..*

+

+

2..*

*

*

+

+*

OH-FolieSkript Kapitel 4



543

SARA-NotationEinheiten

Hülle um die Einheit

Port mit Protokollrolle

© Bran Selic



553

SARA-NotationKonfiguration

© Bran Selic

Notation zu aufwendig•3D•Farbe



563

SARA-NotationEinheit, Konnektor, Konfig., Protokoll

© Bild: Bran Selic© Notation: Estrin et al. übernommen durch Bran Selic et al.

sender : Faxsender : FaxSenderSender

receiver : Faxreceiver : FaxReceiverReceiver

callcall

ackack

datadata

callcallackack

sendsend

SenderSender ChannelChannel ReceiverReceiver

ChannelChannel

datadata



573

Quellen

Ich empfehle (in dieser Reihenfolge):

· Object Management Group: The Unified Modeling Languagewww.omg.org bzw. P:/CCI/Wissensaufbau/UML

· Rumbaugh, Jacobson, Booch: The UML Reference ManualAddison Wesley, 2000

· Bernd Oesterreich: Objektorientierte SoftwareentwicklungOldenbourg, 2001, 5. Aufl., siehe auch www.oose.de

· Heide Balzert: Lehrbuch der Objektmodellierung Spektrum, 1999, siehe auch www.software-technik.de



583

Quellen

Als Hintergrund auch brauchbar:

· Craig Larman: Applying UML and PatternsPrentice-Hall, 1998

· D`Souza, Wills: Objects, Components, Patterns: The Catalysis Approach

Addison Wesley, 1999

· IEEE Architecture Working Group: P1471http://ieeexplore.ieee.org/iel5/7040/18957/00875998.pdf?isNumber=18957



593

Weitere Quellen

Ich rate dringend ab von:

· Martin Fowler: UML kompakt

· Booch, Rumbaugh, Jacobson: UML Tutorial

· Heide Balzert: Objektorientierung in 7 Tagen

· Helmut Balzert: Lehrbuch der Software-Technik



603

Nächste beiden Male· Vertiefung des Beipiels

· Methodik

· Neue Notationen

· Konsistenz

· Semantik



613

Aufgabe zum nächsten Mal· Modellieren Sie die Fachlichkeit der

Domäne „Bibliothek“, also• die statische Struktur• Objekt-Lebenszyklen• typische Interaktionen

mit den jeweils angemessenen Notationen.

· Kritisieren Sie meine Beispiele: was daran ist gut, was schlecht.



623

Aufgabe zum nächsten Malfür Motivierte

· Modellieren Sie die Domäne „Orchester“, also• den Systemkontext• die statische Struktur der Domäne• die Geschäftsprozesse

mit den jeweils angemessenen Diagrammen.

· Beachte: reines Analysemodell, daher verringerte Gefahr der vorzeitigen Realisierungsorientierung.

Documents

1313 6.11.2001 Grundlagen 3: UML VL Software Architektur-Modelle Dr. Harald Störrle Vorbereitung ·Stimmen meine sprachlichen Regelungen mit den Aussagen