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UML Modellierung und deklarative Programmierung mit Attributen Achim Oellers newtelligence AG.

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Präsentation zum Thema: "UML Modellierung und deklarative Programmierung mit Attributen Achim Oellers newtelligence AG."—  Präsentation transkript:

1 UML Modellierung und deklarative Programmierung mit Attributen Achim Oellers newtelligence AG

2 Voraussetzungen Grundkenntnisse in OOA/OOD Objektorientierte Programmierung

3 Agenda Skizze eines Analyseprozesses UML Grundlagen Statische und dynamische Modellierung Entsprechungen zwischen Modellierung und Programmkonstrukten Stereotypen und Tagged Values Metamodellerweiterungen Modellierung in Visual Studio.NET Custom Attributes Konzepte und Umsetzung in C# Ansätze für ein Applikationsframework Codegenerierung aus Visual Studio.NET

4 Begriffe und Konzepte Objekte Physische oder konzeptionelle Begriffe Zustand Zustand eines Objektes Auf relevante Dinge beschränkt Ist ein Internum Actors Objekte mit Eigenleben Müssen nicht menschliche Benutzer sein

5 Begriffe und Konzepte Klasse Kategorisierung strukturell identischer Objekte Hat einen Mechanismus zur Erzeugung von Objekten Instanzen Individuelle Objekte – durch den klasseneigenen Mechanismus erzeugt Metaklasse Eine Klasse, deren Instanzen Klassen sind Parametrisierte Klasse Eine Klasse, die zur Erzeugung von Klassen Parameter benötigt

6 Begriffe und Konzepte Abstrakte Klasse Zusammenstellung unvollständiger Konzepte Wird durch Spezialisierung verfügbar Wird niemals instanziiert Members Methoden Konstanten Attribute (In.NET: Fields) Exceptions Events

7 Begriffe und Konzepte Interface Physisch: Zusammenstellung von öffentlichen Members Konzeptionell: Semantischer Kontrakt Aggregation Ein oder mehrere Objekte werden Teil eines anderen Monolithisch: Struktur ist von außen nicht direkt erkennbar Eventuell durch Interface zugreifbar

8 Begriffe und Konzepte Vererbung Beziehung, in der eine Klasse die Eigenschaften der anderen erhält Einfach oder mehrfach Spezialisierung Genauere Bestimmung Generalisierung Allgemeinere Bestimmung

9 Software Engineering Prozess Fachleute und Softwareentwickler sprechen unterschiedliche Sprache Übersetzungen werden notwendig Übersetzungen machen Probleme Gemeinsame Sprache wird benötigt Eine grafische Sprache mit wenigen Elementen Umsetzungen statt Übersetzungen Automation wo möglich Aber: Bunte Bildchen ohne definierten Prozess sind sinnlos!

10 Probleme der Anforderungsanalyse Qualität ist Erfüllung von Anforderungen Ein Fehler ist eine Nichterfüllung einer Anforderung Was bedeutet "Nichterfüllung"? Messbarkeit ist gefordert Anforderungen müssen schriftlich vorliegen Müssen mit Akzeptanzkriterien versehen sein Exemplarische Kommentare und Beweisgrundlage Kunde ist für Korrektheit der Anforderungen verantwortlich Auftragnehmer ist für die Konsistenz der Anforderungen verantwortlich

11 Weitere Probleme Typische Probleme bei Anforderungsaufnahme Auslassungen Widersprüche Mehrdeutigkeiten Mehrfachdefinitionen Ungenauigkeiten Zu viel Design Prioritäten nicht definiert Irrelevante Informationen

12 Pre-Analysis Beschreibe die Aufgabe Normalerweise : Eine wohlbekannte Lösung für ein wohlbekanntes Problem zu automatisieren Keine (software-)technischen Termini benutzen Nur die fachlichen Begriffe Benutze nur verlässliche Informationsquellen Achte auf angemessenes Antwortverhalten Das System muss alle Anforderungen abbilden Das System soll keine Funktionalität ausserhalb der Anforderungen beinhalten "Einfach – kurz – klar"

13 Problem-Dekomposition Für jedes Problem gibt es ein angemessenes Abstraktionsniveau Finde Subjekte, Prädikate, Objekte : Use Cases Welche Aufgaben soll das System erfüllen? Bezeichnet eine für den Benutzer sichtbare Funktion Erfüllt ein konkretes Ziel des Benutzers Beachte die 7±2-Regel Wird ein Use Case zu groß – unterteile ihn Dies alles hat nichts mit der Benutzeroberfläche zu tun

14 Analyse-Prozess Anforderungen Test Szenarien Akzeptanz- kriterien Integrations- Modell Simulations- Modell

15 Anforderungen Beschreiben ein einzelnes Leistungsmerkmal Prosa in der natürlichen Sprache des Kunden Er verantwortet die Korrektheit Grafiken und Formeln wenn nötig Beispiel: Jeder Kunde hat ein bestimmtes Kreditlimit." Beschreibt die Welt des Benutzers – nicht ein Softwaresystem!

16 Akzeptanzkriterien Beschreiben einen Test, ob eine Anforderung erfüllt ist oder nicht Ist ein Beispiel Ist ein Testfall Ist rechtlich bindend Wenn alle Akzeptanzkriterien erfüllt sind, ist das System o.k. Jedes AK bezieht sich auf eine einzelne Anforderung Jede Anforderung hat mindestens ein Akzeptanzkriterium AKen müssen so konkret wie möglich sein – keine Interpretationsmöglichkeiten Bloße Anerkennung einer Anforderung ist nicht genug

17 Akzeptanzkriterium Struktur: Situation: Kunde Schmitz hat zwei Kredite, einer über 10K, einer über 20K; sein Kreditlimit ist 50K. " Aktion: "Schmitz beantragt einen weiteren Kredit über 15K." Erwartetes Ergebnis: Kunde Schmitz bekommt den Kredit, und hat anschließend drei Kredite mit einer Gesamtsumme von 45K."

18 Offene Fragen Probleme zeigen sich oft bei der Integration der Anforderungen Analyst muß Lösung anfragen Lösung kann angenommene Antwort enthalten Rückfrage ist terminiert Angenommene Antwort wird wahr Beispiel: Frage: Eine Anforderung nimmt ein gemeinsames Kreditlimit für alle Kunden an, eine andere verschiedene Limits je nach Kunde. Was ist richtig? " Angenommene Antwort: Kreditlimits sind je nach Kunde verschieden."

19 Integrationsmodell Ein OOA-Modell mit allen Anforderungen Integration der verschiedene Aspekte der Dinge Sollte mit Hilfe eines Werkzeugs erstellt werden Identifikation von Klassen und Assoziationen

20 Simulationsmodell Lauffähiger Abkömmling des Integrationsmodells Ist keine Zeitverschwendung! Ist der einzige Weg, Übereinstimmung mit den Anforderungen sicherzustellen Sollte von einem Werkzeug generiert werden Lasse Testszenarien dagegen laufen Abgeleitet von Akzeptanzkriterien Wenn es funktioniert, ist kein Platz mehr für fachliche Fehler

21 Grafische Modellierung Darstellung des Integrationsmodells Grafik kann nur grobe Struktur zeigen Hinter der Grafik ist mehr Werkzeuge ermöglichen erst die Arbeit Auch hier gilt: Einfach, kurz, klar!

22 UMLUML UML kann mit jedem Prozessmodell und jeder Methode eingesetzt werden Mächtiges, erweiterbares Modell Definiert diverse verschiedene Diagramme Weit verbreitet, gut bekannt Viele Publikationen und Kommentare Gute Werkzeugunterstützung auf allen Plattformen

23 Architektur UML ist definiert auf vier verschiedenen Ebenen Model Layer User Model Layer Metamodel Layer Meta-Metamodel Layer Jede Ebene ist eine Instanz der darüberliegenden

24 Diagrammtypen User Model Use Case Diagramme Structural Model Klassen- und Objektdiagramme Behavioral Model Sequenz-, Kollaborations-, Zustandsdiagramme Aktivitätendiagramme Implementation Model Komponentendiagramme Environment Model Verteilungsdiagramme

25 Use Cases Actors Menschliche Benutzer Externe Systeme Objekte, die Messages generieren Use Cases Können untereinander Beziehungen haben Extends Uses Achtung: Use Cases stellen einen funktionsorientierten Blick auf das System dar Strukturiere das Problem - nicht das System!

26 Use Case Diagram

27 Klassendiagramme Statische Sicht auf Struktur und Beziehungen der Dinge Beschreibt Klassen Members Attribute, Methoden Eigenschaften Stereotyp Abstrakt oder instanziierbar Sichtbarkeit Und mehr... Beziehungen zwischen den Klassen Assoziationen Aggregationen Generalisierungen/Spezialisierungen

28 Klassenbeschreibung Klassenname Attribute Methoden Sichtbarkeit Stereotyp

29 Assoziationen Beziehung zwischen (zwei) Klassen Beide Enden bezeichnen jeweils eine Rolle die die Klassen in der Beziehung einnehmen Kann uni- oder bidirektional sein Haben eine bestimmte Kardinalität auf beiden Seiten Navigierbare Rollen und Kardinalitäten

30 Assoziationsklassen Assoziationen mit eigenen Eigenschaften Modelliert als Klassen

31 Aggregationen Integrale Bestandteile werden aggregiert Üblicherweise nur notwendige Teile Aggregation kann shared" oder "composite sein

32 Generalisierung/Spezialisierung Stellt Vererbungsbeziehungen dar Interfaces werden mit besonderem Symbol dargestellt

33 Assoziationsqualifizierer Qualifizierer sind Eigenschaften der Assoziation Dienen zur Bestimmung der Art des Verhältnisses

34 Klassediagramm

35 Utilities Zusammenfassung von globalen Konstanten und Methoden in Form einer Klasse Enthält nur statische Methoden

36 Erweiterungsmechanismen Einfache Erweiterungen Stereotypen Tagged Values Constraints Metamodellerweiterungen

37 Stereotypen Einfachste Form der UML-Erweiterung Kategorisiert Klassen, Attribute, Methoden Führt neue Modellelemente ein Einige vordefinierte Stereotypen: >, > Werkzeuge erlauben in der Regel völlig freie Definition

38 Tagged Values Schlüssel-Werte-Paar Kann jedem Modellelement hinzugefügt werden Können frei definiert werden Haben standardmäßig keinerlei Auswirkung auf Codegenerierung

39 Metamodellerweiterung Beschreibung Vorausgesetzte Erweiterungen Stereotypen Name Metamodell-Klasse (die erweitert wird) Semantiken Syntax (Notation) Icon Constraint Property Tagged Value Property Well-formedness Regeln Generalisierung Assoziation Kommentare

40 Packages Jede Klasse gehört genau einem Package an Referenzierung einer Klasse innerhalb desselben Package ist unkompliziert Benutzung einer Klasse aus einem anderen Package induziert Abhängigkeit Ziel sind minimale Abhängigkeiten Nur public-Klassen können von ausserhalb des Packages referenziert werden

41 Package Diagramm

42 Design Patterns Beschreiben die technische Sicht auf ein fachliches Detail Sind wohldokumentierte Teillösungen für wiederkehrende Probleme Werden erst in der Designphase angewandt

43 Singleton Stelle sicher, dass es nur eine Instanz von einem Objekt geben kann

44 Decorator Füge Funktionalität dynamisch hinzu

45 Composite Baumstruktur, die eine Teil-/Ganzes- Beziehung abbildet Funktioniert mit einzelnen Objekten oder Composites

46 Proxy Kontrolliere den Zugriff auf eine Objekt durch einen Stellvertreter Nützlich als: Remote, virtueller oder Schutz-Proxy Smart References

47 Command Kapsele einen Methodenaufruf als Objekt

48 Observer Definiert eine eins-zu-viele Beziehung zwischen Objekten Änderungen in dem einem Objekt werden an die vielen Objekte signalisiert

49 State Dynamische Verhaltensänderung in Abhängigkeit vom Zustand

50 Aktivitätendiagramme Dynamisches Modell Flussdiagramm mit Parallelflüssen und Synchronisation Nützlich für: Paralleles Verhalten Wie verschiedene Use Cases miteinander zusammenhängen

51 Aktivitäten-Shapes

52 Aktivitäten Create Instantiierung eines Objektes Call / Local Invocation Synchroner oder asynchroner Methodenaufruf Return Methodenaufruf mit Rückgabewert Send Erzeugung eines Signals Destroy / Terminate Zerstörung eines Objektes

53 Events Call Ein Element wird aufgerufen Signal Ein Element empfängt ein Signal von einem anderen Element Change Eine bestimmte Bedingung wird wahr Time Zu einem bestimmten Zeitpunkt oder nach einem bestimmten Intervall

54 Demo

55 Weitere Diagrammtypen Sequenzdiagramme Zeigt die beteiligten Objekte eines Use Case Veranschaulicht den zeitlichen Ablauf der Messages Kollaborationsdiagramme Zeigt dieselben Informationen wie das Sequenzdiagramm Betont jedoch die Beziehungen und Abhängigkeiten anstatt Abfolge

56 Demo

57 Custom Attributes in.NET Einfache Art die Metadaten eines Sprachelements zu erweitern Ist effektiv eine Spracherweiterung In allen.NET Sprachen verfügbar Sind zur Laufzeit via Reflection auswertbar

58 .NET Reflection Kernkonzepte Metadaten Eine Beschreibung für Typen und Code Code (IL) ist Teil der Typenbeschreibung (!) Jedes.NET Objekt kennt seinen Datentyp Metadaten können per Reflection ausgelesen werden. Dynamisches Typensystem Typen können zur Laufzeit erzeugt werden..NET Compiler benutzen.NET um.NET Code zu erzeugen

59 Metadaten: Typen zur Laufzeit [serializable] public class Person : { public event OnSaveChange onsv; public Date DOB; public string FirstName; public string LastName; public string Name { get { return FirstName + " " + LastName; } } public void Person(string First,string Last) { FirstName=First;LastName=Last; } public bool Save() { System.Type t = this.GetType() ; foreach( FieldInfo f in t.GetFields() ) {... } } System.Type Attribute Felder Properties Konstruktoren Methoden Events Parameter

60 Wer bist du? Zugriff auf Metadaten: System.Object.GetType() Alle.NET Klassen ererben (implizit) System.Object Verfügbar auf jeder.NET Klasse; auch einfache Typen "Hallo Welt!".GetType(), 243.GetType() Explizite Sprachunterstüzung für Metadaten C#, JScript.NET: typeof(…) VB.NET: If TypeOf … Is … Then … Feststellen der Typenidentität Typen haben eigene Identität innerhalb der Assembly Typen können auf Identität verglichen werden if ( a.GetType() == b.GetType() ) { … };

61 System.Type Zugriff auf Metadaten für jeden.NET Typ Zurückgeliefert von System.Object.GetType() Erlaubt die Erforschung aller Facetten: Kategorien: Einfach, Enum, Struktur oder Klasse Methoden und Konstruktoren, Parameter Felder und Properties, Argumente und Attribute Events, Delegates und Namespaces

62 Was bist du? Wert, Interface oder Klasse? IsValueType, IsInterface, IsClass Public, Private oder Sealed ? IsNotPublic, IsSealed Abstrakt oder Implementation? IsAbstract Alle möglichen Eigenschaften eines "managed type" Sehr intuitives, einfaches API

63 Sag mir was du hast! Finden und Erforschen von Membern MemberInfo: GetMembers(), FindMembers() Erforschen von Feldern und Properties FieldInfo: GetFields(), PropertyInfo: GetProperties() Erforschen von Konstruktoren, Methoden und Events GetConstructors(), GetMethods(), GetEvents() Erforschen von Attributen, Implementierten Interfaces, Aufzählen von lokalen Typen, … Zusammengefasst: Alles was man wissen muss und wissen wollen könnte!

64 Typen und Instanzen "Type Safety First!" Typüberprüfung zur Laufzeit C#: if ( o is Customer ) { … } VB: If TypeOf o Is Customer Then … End If Dynamische Aufrufe durch Reflection Unterstützung für spätes Binden: MethodInfo.Invoke() FieldInfo.SetValue() / GetValue() PropertyInfo.SetValue() / GetValue()

65 MemberInfo Basisklasse für alle Elementbeschreibungen Felder, Properties, Methoden, etc. Elementtyp, Name und deklarierende Klasse MemberInfo MethodBaseParameterInfoFieldInfoEventInfoPropertyInfo MethodInfoConstructorInfo

66 FieldInfo, PropertyInfo FieldInfo Felddatentyp und Attribute Statisches Feld or Instanzfeld, Zugriffsschutz Wert kann durch Reflection gesetzt werden "low-level", Direktzugriff mit SetValueDirect() PropertyInfo Property Datentyp und Attribute Testmethoden für Lese-/Schreibzugriff "get" und "set" MethodInfo Indexer ParameterInfo Kann "set" und "get" Methoden über Reflection aufrufen

67 MethodInfo, ConstructorInfo MethodInfo Rückgabewerte und Attribute Liste aller Parameter als ParameterInfo Array Implementationsinformation im Detail durch Flags Methodenaufruf durch Reflection ConstructorInfo Gleiche Eigenschaften wie MethodInfo, nur für Konstruktoren

68 Custom Attributes Die Killer-App für Reflection! Attribute ermöglichen deklaratives Verhalten Attribute erlauben zusätzliche Informationen [dbcolumn("Address1")] string Street; [dbcolumn("Postcode")] string ZIP; [serializable] class Person {... Map fields to database columns with FieldInfo.GetCustomAttributes() Mark class as serializable Type.GetCustomAttributes()

69 Definition von Custom Attributes Ableitung von System.Attribute...oder spezialisierter Klasse Definition des Anwendungsbereiches Klassen, Members Interfaces, Assemblies Ansonsten völlig normale Klasse

70 Abfrage von Custom Attributes Attribute sind auf dem Type einer Klasse definiert Methode GetCustomAttributes() Instanziiert die Attributobjekte Kann Attribute filtern Nach exaktem Typ Nach Teilattributhierarchie

71 Demo

72 Codegenerierung Visio Enterprise Architect enthält Generatoren C# C++ Visual Basic.NET Generator erzeugt Visual Studio Projekt Codetemplates steuern die Generierung Roundtrip ist möglich Visual Studio.NET erzeugt Visio-Schema

73 Demo

74 Wo gibts weitere Infos? MSDN online Microsoft.NET Homepage MSDN TechTalk-Newsgroup microsoft.public.de.german.entwickler.techtalk newtelligence Website Rational Website Rösch Consulting Website Bücher Fowler, Scott: UML Distilled, Addison-Wesley 2000

75 Wo gibts weitere Infos? Developer Days are back! – Mainz – Hannover – Düsseldorf – Karlsruhe – Nürnberg – München

76 Fragen!? Uff...


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