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Hans-Jürgen Steffens Systemanalyse SS 04 1
7. Vorlesung
Vererbung Einfach- und Mehrfachvererbung Polymorphismus Konkrete und abstrakte Klassen Pakete CRC-Karten Wie findet man Klassen?
Hans-Jürgen Steffens Systemanalyse SS 04 2
Vererbung
Generalisierung / Spezialisierung („ist ein“)• Z. B. Quadrat ist ein Rechteck• Extension der Unterklasse ist eine Teilmenge der Extension ihrer
Oberklasse Eine Unterklasse verfügt über die Eigenschaften, das Verhalten
und die Assoziationen der Oberklassen (d. h. sie erbt diese von der Oberklasse)
Die Unterklasse ist vollständig konsistent mit der Oberklasse, erweitert diese aber um zusätzliche Informationen (Attribute, Operationen, Assoziationen)
Ein Objekt einer Unterklasse kann überall dort verwendet werden, wo ein Objekt der Oberklasse erlaubt ist
Es sind mehrere Stufen der Vererbung möglich, d. h. eine Unterklasse kann wiederum Oberklasse von weiteren Klassen sein (Klassenhierarchie, Vererbungsstruktur)
Hans-Jürgen Steffens Systemanalyse SS 04 3
Vererbung
zeichnen()entfernen()verschieben()
x : inty : intsichtbar : bool
Geometrische Figur
radius
Kreis
ab
Rechteck
x2y2x3y3
Dreieck
Oberklasse
Unterklassen
Jede Objekt zu einer der Unterklassen verfügt automatisch auch über die Attribute x, y, sichtbar und die Operations zeichnen(), entfernen(), verschieben()
Hans-Jürgen Steffens Systemanalyse SS 04 4
Beispiel für Vererbung
-Kunden-Nr
Kunde
-Vorname-Nachname-Geschlecht-Telefon-Kreditkarten-Nr
Privatkunde
-Firmenname
Firmenkunde
-Kreditlimit
Stammkunde
-Vorname-Nachname-Geschlecht-Telefon
Mitarbeiter1
*
Ansprechpartner
-Straße-Hausnr-PLZ-Ort
Adresse
0..1 1
Lieferadresse
0..1
1Rechnungsadresse
0..1
1
Rechnungsadresse
Hans-Jürgen Steffens Systemanalyse SS 04 5
Generalisierung im Beispiel
Jeder Stammkunde ist ein Privatkunde Jeder Firmenkunde ist ein Kunde, jeder Privatkunde ist ein Kunde
Kunden
Privatkunden
Stamm-kunden
Firmen-kunden
Hans-Jürgen Steffens Systemanalyse SS 04 6
Was wird vererbt?
Attribute
• Attribute der Oberklasse incl. Typ (Werte werden nicht vererbt)
• Klassenattribute und ihre Werte (es handelt sich um dasselbe Attribut)
Operationen
• Alle Operationen, die auf Objekte der Oberklasse angewendet werden könne, können auch auf Objekte der Unterklasse angewendet werden.
• Wird eine Nachricht an ein Objekt geschickt, so wird zunächst bei dessen Klasse nach der entsprechenden Operation gesucht, anschließend bei der direkten Oberklasse, anschließend bei deren Oberklasse usw.
• Klassenoperationen können ebenfalls auf Unterklassen angewendet werden
Assoziationen
• Wenn Objekte der Oberklasse Beziehungen mit Objekten einer bestimmten Klasse eingehen können, dann können Objekte der Unterklasse dies ebenfalls
Hans-Jürgen Steffens Systemanalyse SS 04 7
Einfach- und Mehrfach-Vererbung
Einfachvererbung: Jede Klasse kann maximal eine direkte Oberklasse haben
Mehrfachvererbung: Klassen können auch zwei oder mehr Oberklassen haben (und von diesen erben)
Mehrfachvererbung wird von vielen Programmiersprachen (z. B. Java) nicht unterstützt
Wirft eine Reihe von Problemstellungen auf, was passiert z. B. bei Vererbung gleichnamiger Operationen von verschiedenen Oberklassen?
Hans-Jürgen Steffens Systemanalyse SS 04 8
Mehrfach-Vererbung
Kunden-Nr
Kunde
Kreditkarten-Nr
Privatkunde Firmenname
Firmenkunde
Kreditlimit
Stammkunde
VornameNachnameGeschlechtTelefon
Mitarbeiter1
*
Ansprechpartner
VornameNachnameGeschlechtTelefon
Person
Privatkundeerbt „Kunden-Nr“von Kunde undVorname, Nach-name, Geschlecht, Telefon von Person
Hans-Jürgen Steffens Systemanalyse SS 04 9
Merfach-Vererbung
Quadrat ist ein Rechteck und Quadrat ist eine Raute.
Nachteil dieser Modellierung: Quadrat erbt alle Attribute von Rechteck und Raute und muss diesen auch Werte zuweisen (a=b=c, x2=x+a, y2=y+b)
zeichnen()entfernen()verschieben()
x : inty : intsichtbar : bool
Geometrische Figur
radius
Kreis
ab
Rechteck
x2y2c
Raute
Quadrat
Hans-Jürgen Steffens Systemanalyse SS 04 10
Polymorphismus
„Vielgestaltigkeit“ Verschiedene Objekte, die auf die gleiche Botschaft reagieren,
können unterschiedliche Implementierungen besitzen Eine Unterklasse kann eine von der Oberklasse geerbte
Operation überschreiben
• Sie muss allerdings die gleichen Parameter und Rückgabewerte besitzen
Im Falle einer abstrakten Oberklasse kann die Operation in der Oberklasse eine abstrakte Operation sein, d. h. sie verfügt selbst über keine Implementierung, sondern überlässt die Implementierung den Unterklassen
Hans-Jürgen Steffens Systemanalyse SS 04 11
Polymorphismus
zeichnen()entfernen()verschieben()
x : inty : intsichtbar : bool
Geometrische Figur
zeichnen()
radius
Kreis
zeichnen()
ab
Rechteck
Es existieren verschiedene Implementierungen für die Operation zeichnen(), je nachdem ob ein Kreis oder ein Rechteck gezeichnet werden soll. Diese Operations überschreiben die gleichnahmige Operation der Oberklasse.
Hans-Jürgen Steffens Systemanalyse SS 04 12
Konkrete und abstrakte Klassen
Von konkreten Klassen kann es Objekte geben Von abstrakten Klassen selbst kann es keine Objekte geben, nur
von ihren Unterklassen. Abstrakte Klassen werden durch Kursivschreibung des Namens
gekennzeichnet
Hans-Jürgen Steffens Systemanalyse SS 04 13
Abstrakte Operation
Die Oberklasse verfügt nur über die Definition der Operation, nicht aber über eine Implementierung.
Die Unterklassen müssen entsprechende Implementierungen bereit stellen.
Zweck: Aufgrund der Definition in der Oberklasse weiß man, dass man jedem Objekt einer beliebigen Unterklasse eine entsprechende Nachricht schicken kann, selbst wenn man die genaue Unterklasse noch gar nicht kennt.
Abstrakte Operationen werden durch Kursivschreibung des Namens gekennzeichnet.
Hans-Jürgen Steffens Systemanalyse SS 04 14
Beispiele für abstrakte und konkrete Klassen
zeichnen()entfernen()verschieben()
x : inty : intsichtbar : bool
Geometrische Figur
zeichnen()
radius
Kreis
zeichnen()
ab
Rechteck
Von dieser Klasse können keine Objekte angelegt werden, d. h. jede geometrische Figur muss entweder ein Kreis oder ein Rechteck sein. Kennzeichnung von abstrakten Klassen durch Kursivschreibung.
Abstrakte Operation, d. h. die Klasse Geometrische Figur verfügt nur über die Definition der Operation, nicht aber über eine Implementierung. Die Unterklassen Kreis und Rechteck müssen Implementierungen bereit stellen.
Hans-Jürgen Steffens Systemanalyse SS 04 15
Beispiel für abstrakte und konkrete Klassen
Kunden-Nr
Kunde
VornameNachnameGeschlechtTelefonKreditkarten-Nr
Privatkunde
Firmenname
Firmenkunde
Kreditlimit
Stammkunde
Abstrakt – Kundenmüssen immerPrivat- oder Firmen-kunden sein.
Konkret, d. h. es können auch Privatkunden angelegt werden, die keine Stammkunden sind.
Hans-Jürgen Steffens Systemanalyse SS 04 16
Pakete (Packages)
UML-Konstrukt zur Gruppierung von Modellelementen (z. B. Klassen)
Ein Paket kann selbst wieder Pakete enthalten Dient der Strukturierung großer, komplexer Modelle (Zerlegung in
Teilmodelle) Zwischen den Paketen können Abhängigkeiten modelliert
werden, um bei einer Änderung herauszufinden, wo möglicherweise weitere Änderungen erforderlich sind.
Jedes Modellelement gehört zu maximal einem Paket Pakete definieren einen Namensraum (namespace), in dem die
Namen eindeutig sein müssen. Außerhalb des Pakets werden sie folgendermaßen identifiziert:
Paketname::Klassennname
Hans-Jürgen Steffens Systemanalyse SS 04 17
Beispiel für Package Diagram
Kundenverwaltung
Auftragsverwaltung
Lagerverwaltung
Abhängigkeiten
Jedem Package kann wieder ein Modell, z. B. ein Klassendiagrammhinterlegt sein.
Hans-Jürgen Steffens Systemanalyse SS 04 18
Notation von Paketen
System
Package1 Package2
Package3
Hans-Jürgen Steffens Systemanalyse SS 04 19
CRC-Karten
Class/Responsibility/Collaboration CRC-Karte: Karteikarte, in die Klassenname, Verantwortlichkeiten
der Klasse (Wissen und Operationen) und die Zusammenarbeit mit anderen Klassen eingetragen wird
Ergänzung zum OOA-Modell
• Dienen der Ausarbeitung, Diskussion und Detaillierung der Klassendefinitionen
• Werden im Rahmen von CRC-Workshops von interdisziplinären Teams genutzt
• CRC-Karten werden an Whiteboard geheftet, durch Linien verbunden (zur Entwicklung von Vererbungen, Aggregationen, Assoziationen), wieder geändert usw.
Hans-Jürgen Steffens Systemanalyse SS 04 20
Beispiel für CRC-Karte
Class Reservierung
Responsibilities•Gewünschter Kfz-Typ•Mietzeitraum von bis•Gewünschte Ausstattung•Abhol-Niederlassung•Rückgabe-Niederlassung•Anlegen•Bestätigen•Ändern•Stornieren
Collaborations•Kunde•Kfz-Typ•Ausstattungsmerkmal•Vermietung
Hans-Jürgen Steffens Systemanalyse SS 04 21
CRC-Karte vs. UML-Klassendiagramm
erfassen()drucken()
NummerDatum
Bestellung
ArtikelnrBezeichnungAnzahl
Bestellposition
1 1..*
Class Bestellung
Responsibilities•Verwaltet eine Bestellung
•Delegiert Aufgaben an Bestellpositionen
Collaborations•Bestellposition
Hans-Jürgen Steffens Systemanalyse SS 04 22
Wie findet man Klassen? (1)
Dokumentenanalyse
• Dokumente, z. B. Formulare, enthalten Attribute sowie Hinweise auf Klassen und Assoziationen
• Hieraus kann bottom-up ein Klassendiagramm entwickelt werden Beschreibung der Use Cases
• Top-down-Ableitung von Klassen
• Substantive und z. T. Verben stellen potenzielle Klassen dar, die dann auf mögliche Attribute usw. untersucht werden müssen
Hans-Jürgen Steffens Systemanalyse SS 04 23
Wie findet man Klassen? (2)
Untersuchung, ob folgende Kategorien vorkommen:
• Konkrete Objekte (Dinge)
• Personen und deren Rollen
• Informationen über Aktionen
• Orte
• Organisationen
• Behälter
• Dinge in einem Behälter
• Ereignisse
• Kataloge
• Verträge
Hans-Jürgen Steffens Systemanalyse SS 04 24
Zusammenfassung
Generalisierungen stellen Vererbungsbeziehungen zwischen Klassen mit der Bedeutung „ist ein“ dar.
Die Unterklassen erben Attribute, Operationen und Assoziationen von den Oberklassen.
Man unterscheidet Einfachvererbung, wo jede Klasse nur eine Oberklasse haben darf, und Mehrfachvererbung.
Unterklassen können die in der Oberklasse definierten Operationen überschreiben (Polymorphismus).
Klassen, von denen keine direkten Objekte gebildet werden können, nennt man abstrakt, die anderen konkret.
Pakete (Packages) strukturieren komplexe Modelle. CRC-Karten sind ein Mittel zur Entwicklung von Klassen. Klassen können über Dokumentenanalyse, die Beschreibung der
Use Cases und die Identifikation von typischen Kategorien gefunden werden.
Hans-Jürgen Steffens Systemanalyse SS 04 25
Übungsfragen
Was versteht man unter Vererbung? Was wird vererbt? Erläutern Sie:
• Einfach- und Mehrfachvererbung
• Konkrete und abstrakte Klassen
• Polymorphismus Was sind CRC-Karten? Wie sind sie aufgebaut? Wozu verwendte man Pakete in der UML? Wie findet man Klassen?
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