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Einführung in die Informationsverarbeitung Teil Thaller
Stunde VII:
Planen und Realisieren
Manfred Thaller, Universität zu Köln
Köln 6. Februar 2014
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 8. Verteilungsdiagramme
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Herzlichen Dank!