Objektorientierte Softwareentwicklung. Unified Modeling Language (UML) angewendet an einem Praxisbeispiel

Inhaltsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

1 Einleitung
1.1 Motivation
1.2 Zielsetzung und Vorgehensweise
1.3 Ausgangssituation
1.4 SOLL-Konzept

2 Grundlagen
2.1 Definition und Entstehung von UML
2.2 Ziele von UML
2.3 Diagramm-Typen in UML
2.3.1 USE-CASE-Diagramm/Anwendungsfalldiagramm
2.3.2 Klassendiagramm
2.3.3 Sequenzdiagramm

3 Anwendung von UML im Praxisbeispiel
3.1 USE-CASE-Diagramm/Anwendungsfalldiagramm
3.2 Klassendiagramm
3.3 Sequenzidagramm

4 Rolle der Diagramme im objektorientierten Entwicklungsprozess

5 Fazit

Literaturverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Abb. 1: Überblick der UML-Diagrammtypen

Abb. 2: Bestandteile des Anwendungsfalldiagramms

Abb. 3: Bestandteile des Klassendiagramms

Abb. 4: Bestandteile des Sequenzdiagramms

Abb. 5: Praxisbeispiel als Anwendungsfalldiagramm

Abb. 6: Praxisbeispiel als Klassendiagramm

Abb. 7: Praxisbeispiel als Sequenzdiagramm

Abkürzungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

1 Einleitung

1.1 Motivation

„ Zeig mir, wie du baust, und ich sage Dir, wer Du bist. “ ¹

Was Morgenstern schon vor über 100 Jahren über die Planung von Häusern wusste, das gilt auch heute für die Modellierung von Software. Bevor die eigentlichen Bauarbei- ten beginnen, setzt sich der Bauherr zunächst mit dem Architekten zusammen und klärt mit ihm möglichst genau, wie sein Traumhaus aussehen soll. Diese Überlegungen müssen zwingend vor dem Bau des Hauses erfolgen, um während der Bauphase bitte- re Enttäuschungen, Rückschläge und Verzögerungen bis zur Fertigstellung zu vermei- den.² Damit die Wünsche des Bauherrn für alle Beteiligten schriftlich fixiert werden kön- nen, bedarf es Pläne und Zeichnungen des neuen Eigenheims. Erst nachdem der Bau- herr die Sicherheit erlangt hat, dass der Architekt alle seine Wünsche korrekt erfasst hat, gibt er ihm grünes Licht, um mit den eigentlichen Bauarbeiten zu beginnen.

Eine sehr ähnliche Vorgehensweise ist auch in der Softwareentwicklung notwendig, um stabile und zuverlässige Systeme zur realisieren. Um auch hierbei für den Auftraggeber, den Softwarearchitekten und die Programmierer eine einheitliche Darstellung des angestrebten Ziels zu schaffen, wurde in den letzten Jahrzehnten viel Mühe und Zeit in die Entwicklung von Unified Modeling Language (UML) gesteckt.³ Diese Arbeit möchte daher dem Leser einen Einblick in UML verschaffen und anhand einer Aufgabenstellung einen Praxisbezug herstellen.

1.2 Zielsetzung und Vorgehensweise

Um den Einsatz von UML in der Praxis aufzuzeigen, besteht das Hauptziel der vorlie- genden Arbeit darin, die UML anhand des unter Punkt 1.4 beschriebenen SOLL- Konzepts für ein individuelles Verkaufssystem im Unternehmen S-W-E anzuwenden. Um dieses Ziel zu erreichen, wird das Fallbeispiel als USE-CASE-, Klassen- und Se- quenzdiagramm dargestellt. Der Aufbau der Diagramme wird dabei textuell näher erläu- tert und begründet. Daraufhin geht der Autor der Frage nach, welche Rolle die verwen- deten Diagramme im Rahmen des objektorientierten Entwicklungsprozesses spielen. Zunächst wird im allgemeinen Teil der Arbeit der Begriff UML definiert und ein geschichtlicher Hintergrund geliefert. Danach werden die Ziele, die durch die Anwen-dung der Diagramme verfolgt werden, aufgezeigt. In Kapitel 2.3 geht der Autor auf die im Praxisbeispiel verwendeten Diagrammtypen ein. Es folgen die auf die Aufgabenstel-lung anzuwendenden drei UML-Varianten USE-CASE-, Klassen-, und Sequenzdia-gramm mit einer inhaltlichen Beschreibung. Danach wird die Frage beantwortet, welche Rolle die verwendeten Diagramme im Rahmen des objektorientierten Entwicklungspro-zesses haben. Abschließend wird die vorliegende Arbeit kurz zusammengefasst und ein Fazit daraus gezogen.

1.3 Ausgangssituation

Das mittelständige Unternehmen S-W-E fertigt und vertreibt direkt Stark-Wachs-Elastan (SWE). Momentan wird für die Prozesse ein Standard-Softwaresystem verwendet, das die Anforderungen für die sehr unternehmensspezifischen Abläufe im Verkauf nicht ausreichend erfüllen kann. Da in der IT-Abteilung des Unternehmens vier Software- Entwickler beschäftigt sind, ist eine Eigenentwicklung des neuen Verkaufssystems SWE-SD geplant. Es soll Verkäufe aufnehmen und Zahlungen abwickeln, um den fi- nanziellen Mehraufwand von 50.000€ im Jahr durch das aktuelle System zu kompensie- ren. Wegen diesen Anforderungen ist ein kompletter Neuentwurf der Software und der dazugehörigen Datenhaltung notwendig.

1.4 SOLL-Konzept

Kunden können im Rahmen einer Online-Bestellung die gewünschte Stark-Wachs- Elastan-Konfiguration eingeben. Zur Kaufdurchführung sind danach die Kundennummer sowie ein kundenspezifischer Geheimcode einzugeben. Der Auftrag wird bei vorhande- nem Bestand an die Lagerverwaltung weitergegeben und der Betrag per Bankeinzug beim Kunden abgebucht. Der Versand der Ware wird veranlasst. Ist die gewünschte Konfiguration nicht vorhanden, geht nach einer Rückfrage beim Kunden hinsichtlich ei- ner dreiwöchigen Lieferzeit ein Auftrag an die Produktion. Nach erfolgter Produktion erfolgt der Verkauf analog. Neben der Einkaufsmöglichkeit sollen alle Kunden mit ihrer Kundennummer und ihrem Geheimcode auch eine Liste aller Bestellungen sowie den aktuellen Bestell- und Bezahlstatus erfragen können.

Die Anwendung benötigt dabei Schnittstellen zu verschiedenen Dienstanwendungen, wie beispielsweise zu einer Finanzsoftware oder zu der Lagerbestandskontrolle. Das SD-System hat auch hohe Fehlertoleranzansprüche. So soll selbst bei einem temporären Ausfall des Lagersystems die Anwendung noch immer in der Lage sein Verkäufe und Zahlungen abzuwickeln.

2 Grundlagen

2.1 Definition und Entstehung von UML

Die UML, auf Deutsch „vereinheitlichte Modellierungssprache“, ist die erfolgreiche Einführung einer Standard-Modellierungssprache für die Softwareentwicklung durch die Object Management Group (OMG) in den 1990er Jahr. Da es sich bei der OMG um ein Industriekonsortium handelt, dem Mitglieder wie IBM, HP, SUN und Oracle angehören, ist die Sprache als Industriestandard anzusehen.⁴

Mit UML hat sich eine international anerkannte Sprache und Notation zur Spezi- fikation, Konstruktion, Visualisierung und Dokumentation von Modellen für Softwaresys- teme entwickelt. Sie eignet sich aber genauso gut für die Modellierung von Geschäfts- prozessen. Dabei erfüllt sie die heutige Komplexität von Systemen, deckt ein breites Spektrum von Anwendungsgebieten ab und wird für konkurrierende, verteilte, zeitkriti- sche und sozial eingebettete Systeme verwendet.⁵ Seit Juni 2015 ist sie in der Version

2.5 verfügbar.

2.2 Ziele von UML

Da die UML auf bewährte, weit verbreitete Ansätzen aufbaut und weitestgehend aus der Praxis entwickelt wurde, bietet sie ihren Verwendern eine gebrauchsfertige, ausdrucksstarke Notation an, mit der nutzbare Modelle erstellt und ausgetauscht werden können. Von ihrem Grundkonzept ausgehend sind Mechanismen vorhanden, welche Erweiterungen und Spezialisierungen zulassen.⁶

Die einfach gehaltenen grafischen Notationselemente visualisieren die Aspekte der modellierten Systeme und erleichtern somit das Verständnis bei allen Beteiligten. Mit der UML können Softwaresysteme für jede denkbare Plattform und Programmier- sprache modelliert werden. Ihre Stärken hat sie dabei in der objektorientierten Welt, kann aber auch ohne weiteres für prozedurale Sprachen verwendet werden. Dabei de- finiert sie mit ihren Diagrammen nur die Werkzeuge, um die Spezifizierung, Visualisie- rung und Dokumentation von Softwaresystemen zu erleichtern, und überlässt den Soft- wareentwicklern die Entscheidung, wie sie diese am effizientesten nutzen.⁷

2.3 Diagramm-Typen in UML

Seit den Anfängen der UML wurde die Spezifizierung der Diagrammtypen ständig ab- geändert, was die Dokumentation in ihrer Gesamtheit in der aktuellen Version sehr um- fangreich und auch komplexer gemacht hat. Einige Typen sind schon seit Anfang an dabei, andere wie beispielsweiße das Zeitdiagramm wurden erst neu aufgenommen.⁸ In den folgenden Kapiteln wird auf die Notation der im Praxisbeispiel verwendeten Dia- grammtypen näher eingegangen. Grundsätzlich ist die UML mit ihren 14 Diagrammar- ten in die Bereiche Struktur- und Verhaltensdiagramme aufzuteilen. Abbildung 1 zeigt eine Übersicht aller spezifizierten Diagrammtypen in der Version 2.5 und ihre Aufga- bengebiete auf.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1: Überblick der UML-Diagrammtypen⁹

2.3.1 USE-CASE-Diagramm/Anwendungsfalldiagramm

Das Anwendungsfalldiagramm modelliert die Funktionalität des Systems und seine Schnittstellen auf einem hohen Abstraktionsniveau aus der Black-Box-Sicht es Anwen- ders. Dabei beschreibt es nur Anwendungsfälle, die das System dem Akteur anbietet. Die Assoziation verdeutlicht die Interaktion, die zwischen dem Akteur und dem Use- Case stattfindet. Akteure können dabei Menschen oder andere automatisierte Systeme sein und befinden sich stets außerhalb des Systems. Außerdem kann ein Anwen- dungsfall mit Hilfe einer Extend-Beziehung durch einen anderen Fall, auf den die Spit- ze der gestrichelten Linie zeigt, erweitert werden.

[...]

¹ Morgenstern, Christian (1871 - 1914): Deutscher Dichter, Schriftsteller und Übersetzer. Besondere Bekanntheit erreichte seine komische Lyrik, die jedoch nur einen Teil seines Lebenswerkes ausmacht

² Vgl. Kecher (2009), S. 13

³ Vgl. Grechenig et al. (2004), S. 194

⁴ Vgl. Oestereich et al. (2004), S. 147

⁵ Vgl. Oestereich (2012), S. 239

⁶ Vgl. Grechenig et al. (2004), S. 194

⁷ Vgl. Kecher (2009), S. 16

⁸ Vgl. Kecher (2009), S. 19

⁹ In Anlehnung an Oestereich (2012), S. 241