Einführung in die UML-Object-Constraint-Language OCL

Runqiu Song 24.06.03

Projektgruppe Intelligente Datenbank im SS03

Einführung in die UML-Object-Constraint-Language OCL

Überblick

UML – MotivationUML - Was ist es?UML – EigenschaftenUML – BestandteileUML – BeziehungenUML – Bestandteile – StrukturelementeUML – Bestandteile – VerhaltensweisenUML – Bestandteile - Gruppierungen und KommentareOCL – EinführungOCL – typisches ProblemOCL – BeispielausdrückeOCL – Beispielausdrücke – AnfragenOCL – TyphierarchieOCL – Typhierachie – OperationenOCL - Typhierachie – Komplexe TypenOCL - Typhierachie – Komplexe Typen – OperationOCL und UML Klassen ModelleOCL - Systemzustand

UML - Motivation

Unternehmensinterne InformationssystemeBanken und FinanzdienstleistungenTelekommunikationTransportwesenVerteidigung/Luft- und RaumfahrtEinzelhandelMedizinelektronikWissenschaftVerteilte Web-basierte Dienste

=> Komplexe Softwaresysteme erfordern besondere Sorgfalt bei der Entwicklung

UML - Was ist es?

UML (Unified Modelling Language) ist eine grafische Sprache zur Beschreibung von Softwaresystemen. Man benutzt UML zur Visualisierung, Spezifizierung, Konstruktion und Dokumentation der Bestandteile eines Softwaresystems und den Beziehungen zwischen ihnen.

Beispiel:

class Hello extends Applet{

public void paint(Graphics g){

...

}

}

UML - Eigenschaften

Visualisierung Ohne formalisierte Visualisierung spricht jeder seine eingene Sprache,

so daß es zu Fehlern und Mißverständnissen kommen kann. Infomationen gehen vorloren.

Spezifizierung Präzise, eindeutige und vollständige Modelle erstellen

Konstruktion Keine visuelle Programmiersprache, sondern sprachübergreifend ---- läßt sich auf verschiedene Sprachen abbilden.

Dokumentation Anforderung Projektpläne Entwurf Quellcode

Architektur Tests

UML - Bestandteile

UML beschreibt Softwaresystem, ist aber selbe auch ein System und besteht aus Dinge und Beziehungen zwischen den Dingen.

Zusammenhänge werden in UML mit Hilfe von Diagrammen dargestellt. Die meisten Diagramme zeigen nur ein Ausschnitt des zu modellierenden Systems.

UML – Bestandteile - Beziehungen

In UML gibt es vier Arten von Beziehungen Abhängigkeit

Assoziation

Arbeitgeber Arbeitnehmer

Generalisierung

Realisierung

0..1 *

UML - Bestandteile

Things (Dinge) sind die grundlegenden objektorientierten Bestandteile der UML.

Strukturelemente Verhaltensweisen Gruppierungen Kommentare

Strukturelemente sind die Grundbestandteile eines UML Modells. Es gibt insgesammt 7 Arten von Strukturelementen.

UML – Bestandteile - Strukturelemente

Klasse ist eine Beschreibung einer Menge von

Objekten

Schnittstelle Ist eine Zusammenfassung von Operationen,Die einen Dienst einer Klasse oder

KomponenteSpezifizieren.

ISpelling

Window

ursprunggröße

öffnen()schließen()


Kollaboration ist eine Gruppe von Klassen, Schnittstellen und anderen

Elementen, die zusammenarbeiten, um ein kooperatives Verhalten zu bieten, das mehr leistet als die Summe seiner Teile.

Verantwortlichkeitskette


Aktive Klasse Ist eine Klasse, deren Objekt einen oder mehren

Prozesse oder Thread besitzen und daher Stuerungsaktivitäten in Gang setzen können.

Komponente ist Software Einheit, aus der die Applikation zusammengebaut wird.

EreignisManager

aussetzen()verwerfen()

MercedesIfahrzeug


Knoten Ist ein zur Laufzeit vorhandendes physisches Element, das eine

Rechnerresource repräsentiert und im allgemeinen zumindest ein Speicher und oft auch Rechenkapazität besitzt.

Server Auftrag erteilen

Anwendungsfall Ist eine Beschreibung einer Menge aufeinander folgender Aktionen,

die ein System ausführt und die ein beobachtbares Ereignis hervorbringt.


UML – Bestandteile - Verhaltensweisen

Verhaltensweisen sind die dynamischen Bestandteile von UML Modell . Sie sind die Verben eines Modelles , die das Verhalten in Zeit und Raum repräsentieren. Es gibt insgesammt zwei Hauptarten von Verhaltensweisen.

Interaktion Eine Interaktion ist eine Verhaltenweise, die eine Menge von Nachrichten umfasst, welche von einer Menge von Objekten in einem bestimmten Kontext zum Erreichen eines bestimmten Zwecks ausgetauscht werden.

anzeigen



Automat Das Verhalten einer einzelnen Klasse oder einer

Kollaboration von Klassen kann mit einem Automaten spezifiziert werden.

UML – Bestandteile - Gruppierungen und Kommentare

Gruppierungen Sind die zur Organisation gehörenden Teile von UML-Modellen. Es sind Kästchen, in die ein Modell zerlegt werden kann. Es gibt nur eine Hauptart von Gruppierung, nämlich packete.

Kommentare

Datum zurückgeben

Kopf

OCL - Einführung

Vor OCL wurden die Integritätsbedinungen textlich , informell mit Hilfe von Kommentaren beschrieben.

OCL wurde eingeführt, um die Beschränkungen formal zu beschreiben.

Beispiel

OCL – typisches Problem

Dieses Beispiel liefert wegen unterschiedlichen Iterationsreihenfolgen verschiedenen Ergebnisse.

rs : RentalStation

rs.employee->iterate ( P:Person; names: String = “ “ | names.concat(p.lastname))

OCL – Beispielausdrücke

Beispiele

Person self.age > 0

self --- Instanz von Typ Person

RentalStationSelf.employee->forAll ( p | p.income(„98/03/01“) >2000 )

forAll testet ,ob jede Element einer collection ein Prädikat erfüllt.

OCL – Beispielausdrücke - Anfragen

Company self.vehicle select( v|v.registration.substring(1,3) = „R24“)

OCL - Typhierarchie

In OCL gibt es folgende Basisdatentypen : Integer, Real, Boolean, String. Jeder dieser Basisdatentypen enthält zusätzlich noch den undefinierten Wert .

Aufzählungstypen ---- Basis Datentypen erweitern . Beispiel: enum{compact,midsize,luxury} in Abbildung.1 kann als Typ

CategoryKind ausgezeichnet werden.

OCL – Typhierachie - Operationen

Operationenen auf Basisdatentypen{,: BooleanBooleanBoolean,:BooleanBoolean,...}{+,-,*, /,div,mod,max: IntegerIntegerInteger,...}{,<=,>=,>: IntegerIntegerBoolean,...}{+,-,*, /,max,min: RealRealReal,floor : RealInteger,...}{,<=, >=, >,:RealRealBoolean,...}{concat: StringStringString,size : StringInteger,...}

undefinierte Werte als Parameter -----einen undefinierten Wert als Ergebnis

Ausnahme----- boolschen Operationen . False ------immer False

True -------immer True. Ausnahme ------- forAll und exits

OCL - Typhierachie – Komplexe Typen

Komplexe Typen mehrere Werte -----collection Typen. Set, bag und sequence z.B:Sequence(Integer) -----eine Liste mit Integer Elemente. Collection Typen können nicht geschachtelt werden.

Verflachungsprozess Z.B c.rentalStation->collect( employee).-----------

Bag(Set(Person)) -------Bag (Person) Set{set{1,2},set{3,4},set{5,6}} Set{1,2,3,4,5,6} Sequence{Set {p1,p2}}, p1 und p2 sind Variable, die auf Objekte

vom Typ Person zeigen --------Sequence{p1,p2} ?--------Sequence{p2,p1}?

Die Anforderung, das alle Datentypen eine Reihenfolge haben ist sehr stark. Deswegen schlagen wir vor, das Reihenfolge des Auswertungsergebnisses zu behalten.

OCL - Typhierachie – Komplexe Typen - Operation

Eine Menge von Operationen ist auf den Typ-Ausdrücken definiert Beispiele:

Die linke Seite von dem Pfeil deutet eine Instanz von dem gegebenen Typ an. Eine entsprechende Operation ist in der rechter Spalte gegeben.Geerbte Funktion auf Typ Collection fordert spezifische Operation von jedem Untertyp. Die passende Operation wird ausgewählt beim Entscheiden ob der Collection Ausdruck ein set, bag oder sequence ist.

weitere Gruppe von Operationen --------Konstruktor zum Bilden von Literalen in OCL.

Beispiel: Literal Set{2,3} ---------MkSet{2,3}.

OCL Feature Operation

set->union(set2:Set(T)):Set(T)bag->including(object:T):Bag(T)Collection->size: Integer

union: Set(s)Set(s)Set(s)including: Bag(s)sBag(s)size: Set(s)Integesize:Sequence(s)Integersize:Bag(s)Integer

= { (Car, Vehicle),(Motorcycle,Vehicle)}

Die folgenden Teile eines UML Klassenmodells sind von OCL Ausdrücken ansprechbar:

Classifiers: jeder Classifier führt ein Typ ein. Er ist eine Klasse oder Schnittstelle.

Attribut : Die Datenfelder der Classifiers. Association: verbintet 2 oder mehr Classifiers. Operation: Methode. ( Seiteneffektfrei) Enumerations : Aufzählungstypen

Wir definieren jetzt ein UML Klassenmodell als eine Struktur M = (C, , , , ) mit folgenden Bedeutungen:

C ist einen Menge von Classifiers

ist eine partielle Ordnung auf C, die die Generalisierungs-Hierachie der Classifiers wiederspiegelt

OCL und UML Klassen Modelle

ATT c Opc ASSOCc

C = {Vehicle, Car, Motorcycle, Company, RentalStation, Person}


- ist eine Menge von Signaturen für seiteneffektfreie Operationen, die für einen Classifier c definiert sind und Ergebnistyp s haben. Der erste Parameter deutet eine Instanz an, auf der eine Funktion angewandt wird (manchmal auch Empfänger einer Meldung genannt).

Opc

sc ssW nC ...:

1

}:,Re:{ Pr IntegerDatePersonalCompany incomeicestockOp personCompanyc


ist eine Menge von Operations-Signaturen für Funktionen, die ein Objekt von Typ c zu einem entsprechenden Attributwert vom Typ s abbildet. Das Attributsymbol ist eine Element von .

ist eine Menge von Operations-Signaturen für Funktionen, die eine Instanz zurückliefern, die einem Objekt von Typ c‘ entspricht. Das Operationssymbol ist nach dem eindeutigen Rollen-Namen am Associationsende gewählt. Nach der Vielfachheit einer Association, kann das Ergebnis vom Typ s entweder c’ für einzelwertige Associationen, Set(c’) für mehrwertige Associationen oder Sequence(c’) für angeordnete Associationen sein.

ATT cscac :

Aattr

ac

ASSOCc

scr cc:

',

Aroler

OCL - Systemzustand

Systemzustand zu einem bestimmten Zeitpunkt bietet einen Kontext für die Auswertung von OCL Ausdrücken.

Objektinstanzen, deren Attributwerten, und die Verbindungen (Association) zwischen Instanzen

Zusamenfassung

Dieser Vortrag ist eine sehr grobe Einführung in UML und OCL. Er beantwortet folgende Fragen:

----Was ist UML und OCL und was für eine Beziehung gibt es zwischen ihnen?

----Was sind Grundbestandteile von UML , wie sie in einem System funktionieren und wie man sie zusammenfügt.

----Was für Datentypen gibt es in OCL und was für Operationen gibt es auf diesen Datentypen.

----Die Verbindung von OCL und den Elementen des UML Klassenmodells und der Systemzustand.

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