Analyse und Design objektorientierter Softwaresysteme mit der Unified Modeling Language (UML) - Cheatsheet

Geschichte und Entwicklung von UML

Definition:

Unified Modeling Language (UML) wurde in den 1990er Jahren entwickelt, um die Vielzahl von Diagrammtechniken zu standardisieren, die zur Modellierung von Softwaresystemen verwendet wurden.

Details:

• Ursprung: 1994 durch Grady Booch, James Rumbaugh und Ivar Jacobson bei Rational Software entwickelt
• 1997: UML 1.1 als Standard durch die Object Management Group (OMG) angenommen
• Hauptziel: einheitliche und verständliche Darstellung von Softwarearchitekturen
• Aktuelle Version: UML 2.5.1 (seit Dez. 2017)
• Bietet diverse Diagrammtypen: Klassendiagramme, Use-Case-Diagramme, Sequenzdiagramme, Aktivitätsdiagramme etc.

Grundkonzepte der Modellierung

Definition:

Grundkonzepte der Modellierung: fundamentale Prinzipien und Abstraktionstechniken, die in der Softwaremodellierung verwendet werden.

Details:

• Abstraktion: Reduktion der Komplexität durch Hervorhebung wichtiger Details.
• Kapselung (Encapsulation): Verbergen der internen Zustände eines Objekts und Bereitstellung von Schnittstellen zur Interaktion.
• Modularität: Zerlegung eines Softwaresystems in unabhängige Module, die getrennt entwickelt und gewartet werden können.
• Hierarchie: Strukturierung von Modellen in verschiedene Ebenen oder Schichten zur besseren Organisation.
• Komposition: Zusammenfügen kleinerer Teile zu komplexeren Einheiten.
• Generalisierung und Spezialisierung: Zusammenfassen ähnlicher Konzepte zu allgemeineren Konzepten und Ableiten speziellerer Konzepte aus allgemeinen.
• Assoziation: Definition von Beziehungen zwischen Objekten.

Übersicht der verschiedenen UML-Diagrammtypen

Definition:

Kurze Übersicht der verschiedenen UML-Diagrammtypen für die Modellierung objektorientierter Softwaresysteme.

Details:

• Anwendungsfalldiagramm: Darstellung der Interaktionen zwischen Akteuren und dem System.
• Klassendiagramm: Struktur des Systems durch Klassen, Attribute und Methoden.
• Objektdiagramm: Instanzen von Klassen und deren Beziehungen zu einem bestimmten Zeitpunkt.
• Sequenzdiagramm: Zeitliche Abfolge von Nachrichten zwischen Objekten.
• Kollaborationsdiagramm (Kommunikationsdiagramm): Interaktionen zwischen Objekten und deren Struktur.
• Zustandsdiagramm: Zustände und Übergänge von Objekten während ihres Lebenszyklus.
• Aktivitätsdiagramm: Logischer Ablauf von Aktivitäten und Workflows.
• Komponentendiagramm: Struktur und Abhängigkeiten von Softwarekomponenten.
• Verteilungsdiagramm: physikalische Verteilung von Softwarekomponenten auf Hardware.

Beziehungen in Klassendiagrammen (Assoziationen, Vererbungen, Aggregationen)

Definition:

Beziehungen in Klassendiagrammen definieren die Verbindungen zwischen Klassen. Drei Grundtypen: Assoziationen, Vererbungen, Aggregationen.

Details:

• Assoziation: Verbindung zwischen Klassen; repräsentiert z.B. Nutzung oder Zusammenarbeit.
• Vererbung: Eine Klasse erbt Attribute und Methoden von einer anderen; dargestellt durch eine Linie mit einem unvollständigen Dreieck.
• Aggregation: Spezielle Form der Assoziation; Ganzes-Teil-Beziehung, wobei das Teil unabhängig existieren kann; dargestellt durch eine Raute an der Seite des Ganzen.

Erstellung und Interpretation von Objektdiagrammen

Definition:

Objektdiagramme zeigen spezifische Instanzen von Klassen zu einem bestimmten Zeitpunkt. Sie dienen zur Visualisierung von konkreten Objekten und deren Beziehungen in einem System.

Details:

• Objekte werden durch Rechtecke dargestellt, die den Klassennamen und die Attributwerte enthalten.
• Beziehungen zwischen Objekten werden durch Linien illustriert.
• Diagramme helfen, das Verhalten eines Systems zu einem bestimmten Zeitpunkt zu verstehen.
• Nützlich für die Validierung von Klassendiagrammen.
• Zeigen eine Momentaufnahme des Systems anstelle des gesamten Lebenszyklus.

Darstellung von Nachrichtenfluss in Sequenzdiagrammen

Definition:

Veranschaulicht den Austausch von Nachrichten zwischen Objekten im zeitlichen Verlauf.

Details:

• Sequenzdiagramm zeigt Interaktionen zwischen Objekten in der zeitlichen Abfolge
• Hauptkomponenten: Akteure, Objekte, Lebenslinien, Nachrichten
• Nachrichtenfluss durch Pfeile dargestellt
• Synchroner Nachrichtentyp: durchgezogener Pfeil mit geschlossener Pfeilspitze
• Asynchroner Nachrichtentyp: durchgezogener Pfeil mit offener Pfeilspitze
• Rückgabewerte: gestrichelte Pfeile
• Selbstaufruf: Schleifen innerhalb einer Lebenslinie
• Aktivitätsbalken zeigen aktive Objektphasen

Schlüsselkonzepte von Zustandsdiagrammen (Zustandsmaschinen, Übergangsbedingungen)

Definition:

Zustandsdiagramme visualisieren die Zustände eines Objekts und die Übergänge zwischen diesen Zuständen in einem Softwaresystem.

Details:

• Zustandsmaschinen: Modellieren das Verhalten eines Objekts durch Zustände und Übergänge.
• Zustände: Beschreiben die mögliche Konfiguration eines Objekts zu einem bestimmten Zeitpunkt.
• Übergänge: Definieren Wechsel zwischen Zuständen aufgrund von Ereignissen.
• Übergangsbedingungen: \textit{guard conditions}, die erfüllt sein müssen, damit ein Übergang stattfindet.
• Zustandswechsel: Wird durch Trigger \textit{(events)} initiiert.

Darstellung von Aktionen und Kontrollflüssen in Aktivitätsdiagrammen

Definition:

Darstellung von Aktionen und Kontrollflüssen in Aktivitätsdiagrammen.

Details:

• Aktionen: Elementaroperationen im Diagramm, dargestellt durch Rechtecke mit abgerundeten Ecken.
• Kontrollflüsse: Verbinden die Aktionen, dargestellt durch gerichtete Pfeile.
• Startpunkt: Initialknoten, dargestellt als ausgefüllter Kreis.
• Endpunkt: Aktivitätsendknoten, dargestellt als ausgefüllter Kreis mit äußerem Ring.
• Verzweigungen: Entscheidungs- und Zusammenführungsknoten, dargestellt durch Rhomben.
• Parallele Ausführung: Gabelungs- und Synchronisationsknoten, dargestellt durch dicke Balken.
• Schleifen: Kontrollstrukturen zur wiederholten Ausführung von Aktionen.