Objektorientierte Software-Entwicklung
Klaus Becker
2006
2
Objektorientierte Software-Entwicklung
ProblemAuftrag
Ermittlung der AnforderungenPflichtenheft
(Prototyp)
Entwicklung eines Modells
OO-AnalysemodellOO-Designmodell
Implementierung des Modells
LauffähigesProgramm
Testen des Programms
AuftraggerechtesProdukt
3 Teil 1
Software-Entwicklungsprozess
4 Vom Problem zum Auftrag
Software-Entwicklung geht in der Regel von einer Problemstellung und einer hieraus resultierenden Zielsetzung aus. Eine Formulierung der Zielsetzung kann auch als Auftrag für einen Entwicklungsprozess aufgefasst werden.
1$ 1$ 1$ 1$1$ 1$ 1$
1$ 1$1
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631$31$
Auftrag „chuck a luck“: Entwicklung eines Simulationsprogramms, mit dem das Würfelspiel „chuck a luck“ am Rechner gespielt werden kann.
ProblemAuftrag
5 Ermittlung der Anforderungen
Zu Beginn eines Software-Entwicklungsprozesses legen die Entwickler gemeinsam mit dem Auftraggeber die Funktionalität des gewünschten Systems fest. Beide Parteien müssen dabei genau vereinbaren, was das zu entwickelnde System leisten soll.
ProblemAuftrag
Ermittlung der AnforderungenPflichtenheft
(Prototyp)
6 Prototyp
Ein Prototyp dient dazu, bestimmte Aspekte eines zu entwickelnden Software-Systems vor der Realisierung zu überprüfen. Häufig wird ein Prototyp der Benutzungsoberfläche erstellt. Anhand dieses Prototyps können die Entwickler mit dem Auftraggeber diskutieren, inwieweit dessen Wünsche beachtet und umgesetzt wurden.Prototyp „chuck a luck“: Benutzungsoberfläche, bei der noch keine Funktionalitäten implementiert sind.
7 Pflichtenheft
Ein Pflichtenheft ist eine textuelle Beschreibung dessen, was das zu realisierende System leisten soll. Es soll dabei zwei Zielsetzungen erfüllen: Zum einen ist es das „Einstiegsdokument“ in das Projekt für alle, die das System später pflegen und warten sollen, zum anderen soll es den Systemanalytiker in die Lage versetzen, eine objektorientierte Analyse vorzunehmen.
Pflichtenheft „chuck a luck“
/0/ Der Benutzer erhält zu Beginn einen bestimmten Geldbetrag, mit dem er spielen kann.
/1/ Der Benutzer kann eine Zahl auf einem Spielbrett auswählen. Er kann die Wahl dieser Zahl auch korrigieren.
/2/ Der Benutzer kann sämtliche Spielaktionen einzeln auslösen: Einsatz zahlen, Würfel werfen, ...
/3/ Der Spielablauf wird vom System „überwacht“, so dass keine unzulässigen Aktionen möglich sind.
/4/ Sämtliche Spieldaten werden jeweils aktualisiert angezeigt.
/5/ ...
8 Objektorientierte Modellierung
Ein komplexeres Software-System muss zunächst entworfen werden, bevor es mit einer Programmiersprache realisiert werden kann. Hierzu werden Modelle des Systems aus unterschiedlicher Blickrichtung erstellt.
ProblemAuftrag
Ermittlung der AnforderungenPflichtenheft
(Prototyp)
Entwicklung eines Modells
OO-AnalysemodellOO-Designmodell
9 Objektorientierte Analyse
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1$ 1$1
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631$31$ Miniwelt
ModellAbbild der Miniwelt
Vorlage für das System
Der Blick richtet sich auf die Struktur der Miniwelt.
Aufgabe der objektorientierten Analyse (kurz: OOA) ist es, die Miniwelt unabhängig von der späteren Implementierung mit Hilfe von Objekten, Klassen sowie deren Beziehungen zu beschreiben. Die Miniwelt wird dabei soweit abstrahiert, dass alle für den Auftraggeber relevanten Bestandteile des Problembereichs abgebildet sind. Das Ergebnis einer OOA ist also eine präzise, abstrahierende Beschreibung der Miniwelt.
10 Objektorientiertes Design
System
ModellAbbild der Miniwelt
Vorlage für das System
Der Blick richtet sich auf das zu entwickelnde System.
Aufgabe des objektorientierten Designs (kurz: OOD) ist es, das OOA-Modell zu erweitern und an die Rahmenbedingungen des zu erstellenden Systems anzupassen. Hier werden dann u. a. auch programmiertechnische Details festgelegt wie die genaue Spezifikation der Attribute (Datentypen) und Methoden (Parameter und ihre Datentypen) oder die Anbindung an die Benutzungsoberfläche.
11 Objektorientierte Analyse
1$ 1$ 1$ 1$1$ 1$ 1$
1$ 1$1
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631$31$ Miniwelt
Identifikation der Objekte
spielbrett wuerfelA wuerfelB wuerfelC
zahl = 3 augen = 3 augen = 3 augen = 5
konto
stand = 9
spielmanager
zustand = ...
Zuständigkeit:verwaltet den Spielzustand und erteilt die passenden Aufträge an die Spiel-Objekte
Zuständigkeit:Geldbetrag verwalten
Zuständigkeit:getippte Zahl merken
Zuständigkeit:würfeln
12 Objektorientierte Analyse
1$ 1$ 1$ 1$1$ 1$ 1$
1$ 1$1
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4
5
631$31$ Miniwelt
TWuerfelTSpielbrettTKonto
augenzahlstand
werfensetzen(tipp)abheben(betrag)einzahlen(betrag)
TSpielmanager
zustand
einsatzZahlenspielzahlSetzen(zahl)wuerfelWerfengewinnVerbuchen
kennt
kennt
kennt3
Klassenentwurf
13 Objektorientiertes Design
System
kontospielmanagerFGUIhat kennt
Anbindung an die GUI
14 Objektorientiertes Design
System
Schnittstellenspezifikation
TKonto
– stand: integer
+ create(betrag: integer)+ destroy+ abheben(betrag: integer)+ einzahlen(betrag: int.)+ getStand: integer+ setStand(betrag: integer)
TKonto
stand
abheben(betrag)einzahlen(betrag)
15 Implementierung des Modells
Das entwickelte Modell wird mit den Mitteln der gewählten Programmiersprache implementiert.
ProblemAuftrag
Ermittlung der AnforderungenPflichtenheft
(Prototyp)
Entwicklung eines Modells
OO-AnalysemodellOO-Designmodell
Implementierung des Modells
LauffähigesProgramm
16 Implementierung des Modells
TKonto
– stand: integer
+ create(betrag: integer)+ destroy+ abheben(betrag: integer)+ einzahlen(betrag: int.)+ getStand: integer+ setStand(betrag: integer)
unit uKonto;interfacetype TKonto = class private stand: integer; public constructor create(startkapital: integer); procedure einzahlen(betrag: integer); procedure abheben(betrag: integer); function getStand: integer; end;
implementation...
17 Testen des Programms
Bevor das fertige System an den Auftraggeber abgeliefert werden kann, muss systematisch getestet werden, ob es die gewünschten Anforderungen auch erfüllt. Gegebenenfalls müssen Korrekturen vorgenommen werden.
ProblemAuftrag
Ermittlung der AnforderungenPflichtenheft
(Prototyp)
Entwicklung eines Modells
OO-AnalysemodellOO-Designmodell
Implementierung des Modells
LauffähigesProgramm
Testen des Programms
AuftraggerechtesProdukt
18 Testen des Programms
Testprotokoll:
/1/ Der Benutzer hat keine Zahl auf dem Spielfeld ausgewählt. (ok)
/2/ Der Benutzer versucht, mehrfach zu würfeln. (ok)
...
19 Prozessdokumentation
ProblemAuftrag
Ermittlung der AnforderungenPflichtenheft
(Prototyp)
Entwicklung eines Modells
OO-AnalysemodellOO-Designmodell
Implementierung des Modells
LauffähigesProgramm
Testen des Programms
AuftraggerechtesProdukt
Genaue Formulierung des Auftrags
Detailliertes Pflichtenheft
Diagramme zur Darstellung der Modelle
Kommentiertes Programm
Testprotokoll
20 Werkzeuge zur Unterstützung
ProblemAuftrag
Ermittlung der AnforderungenPflichtenheft
(Prototyp)
Entwicklung eines Modells
OO-AnalysemodellOO-Designmodell
Implementierung des Modells
LauffähigesProgramm
Testen des Programms
AuftraggerechtesProdukt
Textverarbeitung
Textverarbeitung; Entwicklungsumgebung
UML-Editor (z. B. Violet)
Code-Generator (z. B. UMLEd), Entwicklungsumgebung
Entwicklungsumgebung, Textverarbeitung
21 Sequentielles Vorgehen
ProblemAuftrag
Ermittlung der Anforderungen Pflichtenheft
(Prototyp)
Entwicklung eines Modells
OO-AnalysemodellOO-Designmodell
Implementier-ung des Modells
LauffähigesProgramm
Testen des Programms
AuftraggerechtesProduktWasserfallmodell
Die Schritte zur Entwicklung der Software werden streng sequentiell – einer nach dem anderen – durchlaufen.In der Praxis ist dieses
Vorgehen kaum einsetzbar, da in späteren Phasen oft Erkenntnisse gewonnen werden, die eine Überarbeitung früher gewonnener Ergebnisse erforderlich machen.
22 Iteratives Vorgehen
ProduktVersion 1
Während des Entwicklungsprozesses wird eine Folge von Produktversionen erstellt, wobei die Funktionalität des Software-Produkts fortlaufend erweitert und angepasst wird. Zunächst werden nur die Kernfunktionalitäten des Systems realisiert. Anschließend werden weitere Funktionen sukzessive ergänzt. Dabei werden die sich ergebenden Anforderungen und Rahmenbedingungen mit berücksichtigt.
ProblemAuftrag
ProduktVersion 2
ProduktVersion ...
23 Teil 2
Beispiele
24 Zielsetzung
Ziel ist es, dass Sie einen gesamten Software-Entwicklungsprozess selbstständig durchlaufen. Sie sollen in kleineren Teams eine etwas komplexere Software entwickeln und den gesamten Prozess gut dokumentieren.
ProblemAuftrag
Ermittlung der AnforderungenPflichtenheft
(Prototyp)
Entwicklung eines Modells
OO-AnalysemodellOO-Designmodell
Implementierung des Modells
LauffähigesProgramm
Testen des Programms
AuftraggerechtesProdukt
25 Entwicklungs-Teams
Ein Team besteht aus den an den jeweiligen Tischen sitzenden Personen. Diese müssen gemeinsam ein Software-Produkt entwickeln.
26 Entwicklungsauftrag
Als Auftraggeber möchte ich Ihnen zwei Aufträge zur Auswahl stellen:
Simulation eines einfachen Roulette-Spiels / Simulation eines Galton-Bretts
27 Roulett
Auftrag:Entwickeln Sie ein Programm zur Simulation eines Roulett-Spiels. Die Simulation kann einfach gehalten werden. Folgende Vereinfachungen könnte man z. B. vornehmen:
- Es gibt nur 8 Felder auf dem Tisch zum Setzen.- Es gibt nur eine Sorte Chips. Es können aber mehrere auf ein Feld gelegt werden. - Ein Chip kann nicht über mehrere Felder gelegt werden.- ...
28 Galton-Brett
Auftrag:Entwickeln Sie ein Programm zur Simulation eines Galton-Bretts. Die Simulation sollte zunächst eher einfach gehalten werden. So sollten Sie zunächst auf eine (sicher wünschenswerte, aber schwierig zu realisierende) Visualisierung verzichten.
29 Teamarbeit
AuftraggeberDas bin ich.
TeamleitungEine / einer sollte die Koordination des Teams übernehmen. Diese Person sollte insbesondere darauf achten, dass das Produkt fristgemäß erstellt wird und sämtliche Dokumentationsaufgaben erledigt werden.
Arbeit im TeamInnerhalb eines Teams sollte die Arbeit gemeinsam geplant und dann aber arbeitsteilig ausgeführt werden. Beachten Sie: Je genauer Sie sich abstimmen, desto reibungsloser funktioniert das Zusammensetzen der Arbeitsergebnisse.
30 Zeitvorgaben
Phase 1: Ermittlung der Anforderungen(bis zur Vormittagspause)beachte: Diese Anforderungen müssen mit dem Auftraggeber abgesprochen werden.
Phase 2: Entwicklung eines Modells(bis zur Mittagspause)beachte: Das Modell sollte dokumentiert werden. Benutzen Sie hierzu das Werkzeug Violet und / oder UMLed
Phase 3: Implementierung des Modells(bis zur Nachmittagspause)
Phase 4: Testen des Programms(bis zur Abendpause)
31 Literaturhinweise
Eine Linksammlung zum Thema „Software-Entwicklung“ findet man unter: http://hsg.region-kaiserslautern.de/faecher/inf/material/se/index.php