– Ohjelmistojen mallintaminen luokkamallin laatiminen

Esitys aiheesta: "– Ohjelmistojen mallintaminen luokkamallin laatiminen"— Esityksen transkriptio:

1 582104 – Ohjelmistojen mallintaminen luokkamallin laatiminen

2 Lähestymistapoja Kokonaisvaltainen lähestymistapa (top-down)
etsitään kerralla koko kohdealuetta kuvaavaa mallia hankalaa, jos kohdealue on laaja ensin karkea yleiskuva, sitten lisää yksityiskohtia JA/TAI Osista kokonaisuuteen (bottom-up) jaetaan kokonaisuus osiin ja tehdään osakohtaisia malleja, jotka sitten yhdistetään kokonaismalliksi osa voisi olla esimerkiksi käyttötapaus yksityiskohdista yleiskuvaan

3 Perussanasto Luettelo organisaation toiminnan kannalta keskeisistä käsitteistä ja niiden määritelmistä Voidaan esittää Koko organisaatiolle liiketoimintatason sanasto Kullekin kohdealueelle tarkemmin ja liiketoimintatason sanastoa laajentaen Auttaa luokkamallin laatimisessa Olioiden, olioiden välisten suhteiden ja olioluokkien löytäminen

4 Liiketoimintatason luokkamalli
Liiketoiminnalliset oliot (business entity) Vain organisaation päätoiminnallisuus ja peruskäsitteet Ei sisällä suunnittelu- eikä toteutustason käsitteitä (esim. käyttöliittymä- tai tietokantayhteysluokkia) Olioiden väliset yhteydet (association) Osallistumisrajoitteet (multiplicity) Koosteisuus (aggregation, composition) Yleistyssuhteet (generalizations) eli periytymishierarkia Ns. POJO-malli (Plain Ordinary Java Objects)

5 Luokkakaaviot UML:ssä
Luokkakaavioilla kuvataan Ohjelmiston tai muun järjestelmän rakenne Olioiden tietosisältö Olioiden ja olioluokkien väliset suhteet Olioiden tarjoamat palvelut

6 Yhteysviivatyypeistä
Erilaisia viivatyyppejä käytetään merkitsemään erilaisia asioita Assosiaatio, riippuvuus, yleistys Yhteystyypin valinta kertoo painotuksesta Kaavioiden tehtävänä parantaa ihmisten välistä kommunikaatiota

7 Luokkasymbolin osat

8 Luokan ilmentymän (olion) kuvaaminen
Ilmentymäviitteessä esitetään alleviivattuna joko Ilmentymän nimi/tunniste Luokan nimi Molemmat Alemmassa osassa annetaan ilmentymän attribuuttien arvot Ilmentymiä käytetään yleensä vain esimerkkeinä

9 Kirahvi (Giraffa camelopardalis)
Korkein maanisäkäs. Uroksen korkeus on 4,8–5,5 metriä ja paino jopa 900 kiloa. Kaulanikamia on seitsemän kuten muillakin nisäkkäillä ja niiden pituus on noin 40 cm. Kirahvin turkissa on vaalealla pohjalla eri kokoisia ja muotoisia läiskiä, joiden väri vaihtelee oranssista lähes mustaan. Jokaisen yksilön kuviointi on erilainen. Kirahvi voi elää luonnossa noin 25-vuotiaaksi, tavallisesti elämänkaaren pituus on noin 15–20 vuotta. [Wikipedia]

10 Luokan attribuutit Kuvaavat olioiden tietosisällön muodon
Attribuutista voidaan esittää Nimi (välttämätön) Tietotyyppi (String, Date, int, Kirahvi). Arvojen lukumäärä (multiplicity) Oletusarvona 1, epämääräisen monta = * Annetaan hakasuluissa, [5..*] Näkyvyys (visibility) Oletusarvo Muita määreitä

11 Attribuutin tyyppi ja arvo
Attribuutin arvolla on tyyppi Tyyppi erotetaan attribuutin nimestä kaksoispisteellä (vrt. ilmentymän esittäminen) pvm: Date tai merkki: char Arvo voi olla perustietotyypin arvo, vaikkapa int UML ei rajoita perustietotyyppejä Olio, jolloin tietotyyppinä on olion luokka Olioarvoiset attribuutit esitetään tässä yhteydessä vain, jos olion luokka on perustietotyyppimäinen. String, Date, Color, Point… Muutoin kyseessä on yhteys (association)

12 Attribuuttilajit ja lisämääreet
Attribuutit ovat yleensä ilmentymäattribuutteja (instance attribute) Jokaisella luokan ilmentymällä on oma arvonsa UML:ssä myös luokka-attribuutteja (class attribute) Attribuutilla luokkakohtainen arvo Ilmaistaan alleviivaamalla attribuutin nimi Esim. Eläinten lukumäärän laskeminen Attribuutille voi antaa kaarisulkeissa {…} lisämääreitä UML:ssä valmiina, esim. Frozen Mallintaja voi käyttää myös omia lisämääreitä

13 Näkyvyysmääreet Tekniikka attribuutin tai operaation käytön rajoittamiseen Merkitään erikoismerkillä tai ikonilla nimen eteen Vaihtoehdot: Private (-) sallii käytön vain luokan omissa operaatioissa Protected (#) sallii käytön myös luokan aliluokissa määriteltävissä operaatioissa Package (~) sallii käytön myös muissa saman paketin luokissa määriteltävissä operaatioissa Public (+) sallii käytön kaikkialla Käytetään usein vain ohjelmointiläheisessä kuvauksessa

14 Esimerkki: erilaisia attribuutteja
Luokka-attribuutti seurVapaaNro Näkyvyyssäännöt Private (-) Protected (#) Package (~) Public (+) Tietotyypit Int, String, decimal, Date Lisämääreet {frozen}

15 Esimerkki: erilaisia attribuutteja
Luokkakohtainen seurVapaaNro kertoo seuraavan vapaan tilinumeron Protected-määreet ovat käytettävissä tämän luokan ja aliluokkien operaatioissa Tilinumero:a ei voi muuttaa olion luonnin jälkeen

16 Esimerkki: erilaisia attribuutteja
Tapahtumat on moniarvoinen attribuutti, tyyppi jätetty määrittelemättä Attribuutteihin tapahtumat ja saldo voi viitata vain luokan omissa operaatioissa Attribuuttiin valuuttakoodi voi viitata kaikissa niissä luokissa, jotka sijaitsevassa samassa pakkauksessa kuin tämä luokka

17 Attribuutit: UML ja Java
UML-luokka vastaa Javan luokkaa Javan staattiset kentät (static field) vastaavat luokka-attribuutteja Muut Java-luokassa määritellyt kentät vastaavat ilmentymäattribuutteja UML:n näkyvyysmääreet vastaavat varsin hyvin Javan modifier-määreitä UML:n lisämääreet ({frozen}) saatetaan joutua toteuttamaan itse Javasta löytyy määreitä, jotka jäävät UML:ssä mallintajan kirjoitettavaksi (synchronized, strictfp)

18 Yhteydet (association)
Yhteydet merkitään luokkakaavioon luokkien välisinä viivoina tai nuolina Yhteys merkitsee kyseisten luokkien ilmentymien välistä suhdetta Olioiden väliset yhteydet toteutetaan ohjelmakoodissa olioarvoisena attribuuttina .. Tai jotain muuta epäsuoraa, mutta pysyväisluonteista viittausta käyttäen

19 Moniarvoisuusmääreet (multiplicity)
Kertoo, moniko yhteysluokan ilmentymä yhteyteen liittyy Esim. 1, *, 0..1 tai 1..* Alaraja 0 kertoo yhteyden olevan valinnainen Yläraja * kertoo yhteyksiä voivan olevan määrittelemätötömästi Lyhennysmerkinnät 1=1..1 ja * = 0..*

20 Esimerkki moniarvoisuusmääreestä
Määritellään Java-ohjelmassa Pankkitili-luokan omistus-attribuutti seuraavasti Asiakas[] omitus = new Asiakas[3]; Tarkoittaen, että pankkitilillä voi olla korkeintaan kolme omistajaa Vaaditaan lisäksi, että pankkitilillä on oltava vähintään yksi omistaja Tämä ilmaistaan UML:llä näin:

21 Yhteyden navigoituvuus
Yhteyskuvauksiin liitetty nuoli ilmaisee, että kyseessä on suunnattu yhteys Pankkitili tuntee omistajansa, mutta omistaja ei muista tilejään Tarvittaessa yhteydet voidaan suunnata molemminsuuntaisiksi

22 Esimerkki oliokaaviona

23 Yhteyksien yhdistäminen ja nimeäminen
Ilmentymätasolla navigoitavat yhteydet ovat aina kaksisuuntaisia. Tällöin yhteydet voidaan yhdistää: Yhteydelle voi antaa nimen molempiin suuntiin Yhteyttä ei ole pakollista nimetä Nuoli yhteyden nimessä merkitsee lukusuunnan

24 Roolinimet Roolinimiä voidaan käyttää yhteysnimien lisäksi
Esim. tili, omistaja Roolinimi voidaan [joskus] johtaa ohjelmakoodista, yhteyden toteuttavan kentän nimestä Roolinimi merkitään yhteyden kohteen päähän

25 Yhteyksien kuvaaminen eri abstraktiotasoilla
Luokkia korkealla abstraktion tasolla kuvattaessa voimme jättää attribuutit ja/tai operaatiot merkitsemättä Vastaavasti, navigointimahdollisuus voidaan pudottaa pois Yhteysviivan kummassakaan päässä ei merkitä nuolenkärkeä

26 Yhteyksien kuvaamisen abstrahointi
Navigointimahdollisuus jätetty esittämättä: Tämä tarkoittaa, että navigoiminen on mahdollista kumpaankin suuntaan Nuolenpää omistajasta suuntaan pankkitili Tämä kuvaa sveitsiläistä pankkitiliä – omistaja tietää tilinsä, mutta tili ei omistajaansa.

27 Yhteys samaan luokkaan
Molemmat yhteyden osapuolina olevat oliot voivat kuulua samaan luokkaan Esimerkki: työntekijällä on vain yksi välitön esimies Esimiehellä taas n alaista Ylimmällä päälliköllä ei ole esimiestä

28 Esimies-alainen –suhde oliokaaviona

29 Ilmentymien järjestys
Yhteyteen voidaan liittää järjestysmääre ilmaisemaan, että olioon yhteydessä olevien olioiden joukko on jollain perusteella järjestetty Esimerkki: kirjan kirjoittajat on järjestetty

30 Operaatioiden määritteleminen UML:ssä
Operaatioille annettavat tiedot Näkyvyys (kuten attribuuteille) Nimi (ainut pakollinen osa) Parametrit Paluuarvon tyyppi Muut määreet Syntaksi (hakasuluilla merkitään optionaalinen osuus) [näkyvyys] nimi [(parametrit)] [: paluuarvon tyyppi] [{muut määreet}] l parametrimäärittelyn muoto on l[suunta] nimi: tyyppi [= oletusarvo]

31 Henkilötunnus-luokan attribuutit ja operaatiot
Henkilötunnusta mallintavalla luokalla on neljä julkista operaatiota Yksi operaatioista on konstruktori Operaatio getBirthDate palauttaa Date-tyyppisen olion Konstruktorille annetaan parametrina henkilötunnus merkkijonona

32 Luokkamallin laatimisen yleisohje
Laadi kohdealueen perussanasto Muodosta alustava luokkakaavio Tunnista luokkien ilmentymien väliset yhteydet Täsmennä mallia määrittelemällä attribuutit Määrittele yhteyksien moniarvoisuusmääreet Liitä luokkiin operaatiot ja lisää tarvittaessa uusia luokkia käyttötapausten perusteella Varmista käyttötapausten ja luokkamallin yhteensopivuus

33 Perussanaston laatiminen (harjoitus 1)
Etsi kohdealueen potentiaaliset luokat ja oliot esim. keskeiset toimijat, toiminnan kohteet, ilmiöt, tapahtumat, materiaalit, tuotteet, käsitteet, termit, … Lähtökohtana esim. vapaamuotoinen tekstikuvaus Kerää luokkaehdokkaat perussanastoksi luokkaehdokkaat tekstissä usein subjekteja tai objekteja verbit voivat ilmaista yhteyksiä, samoin genetiivit

34 Turhien ehdokkaiden karsiminen perussanastosta
Luokka oleellinen mallinnettavan ilmiön kannalta? Luokalla (useita) ilmentymiä? Ilmentymillä järjestelmän kannalta välttämätöntä tietosisältöä (yleensä oltava useita attribuutteja)? Poista synonyymit Karsiminen tyypillisesti iteratiivista

35 Yhteyksien tunnistaminen
Etsi yhteyksiä sanastosta (ja muista kuvauksista) Käy läpi verbit ja genetiivit sekä muut ilmaukset, jotka kuvaavat kytkentää Onko yhteys oleellinen tarkasteltavan ilmiön kannalta? Onko se rakenteellinen? (vallitseva asiaintila) Esitä kukin asia vain kertaalleen Karsi tai merkitse johdettavissa olevat yhteydet Älä piilota yhteyksiä attribuuteiksi! osasto Työntekijä Osasto nimi Työntekijä Osasto osastonNimi nimi

36 Attribuuttien tunnistaminen
Attribuutteja saattaa löytyä sanastosta Yleensä niiden löytäminen edellyttää lisäselvityksiä kohdealueesta, esimerkiksi toiminnan osapuolten haastatteluja Attribuuttien kohdalla pitäisi myös selvittää, mihin niitä tarvitaan Ja uudelleen: älä piilota yhteyksiä attribuutteihin!

37 Moniarvoisuusmääreet
Moniarvoisuusmääreiden eli osallistumis-rajoitteiden avulla ilmaistaan rakenteellisia sääntöjä Säännöt eivät välttämättä tule esiin sanastossa, vaan edellyttävät tarkempaa kohdealueen analysointia

38 Käyttötapausten rooli operaatioiden ja luokkien tunnistamisessa
Käydään läpi kukin käyttötapaus ja sen määrittelemät toiminnalliset vaatimukset esimerkiksi taulukkomuodossa (ks. Maciaszek & Liong, Ch. 11.1, s ) Määritellään yksi (tai useampi) pääluokka, joka vastaa toiminnallisuuden toteuttamisesta Määritellään yksi tai useampia operaatioita, jotka vastaavat toiminnallisuuden toteuttamisesta Määritellään tarvittaessa apuluokkia, joita pääluokka käyttää hyväksi

39 Käyttötapausten ja luokkamallin yhteensopivuus
Käyttötapausmallin ja tietosisältömallin yhteensopivuuden varmistamiseksi voidaan käyttää riippuvuusmatriisia luokat ja yhteydet vs. käyttötapaukset alkiona riippuvuustieto: luo, muuttaa, poistaa, käyttää matriisit voidaan esittää myös attribuuttitasolla, jolloin kuvataan kunkin attribuutin käsittely (tällä tasolla matriisit on kuitenkin syytä pilkkoa luokkakohtaisiksi)

40 Riippuvuusmatriisi

41 Riippuvuusmatriisin käyttö
Jokaiselle luokalle ja yhteydelle täytyisi löytyä käyttötapaus, jolla voidaan luoda luokan ilmentymiä ja kytkeä olioita ko. yhteyteen Jokaiselle luokalle ja yhteydelle täytyisi löytyä käyttötapaus, joka hyödyntää luokan tietoja ja yhteyksiä Jos ilmentymät eivät ole ikuisia, pitää löytyä käyttötapaus, jolla poistetaan ilmentymiä Jos ilmentymän tietosisältö ei ole muuttumaton, pitää löytyä käyttötapaus, jolla tietosisältöä voidaan muuttaa Jos osapuoli voidaan irrottaa yhteydestä, täytyy tähän tarkoitukseen löytyä käyttötapaus Lisäksi: jokaisen käyttötapauksen täytyy jollain tavoin liittyä sisältöluokkiin

42 Kysymyksiä ?