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Objektorientierte Analyse und Design (OOAD)

Objektorientierte Analyse und Design (OOAD) ist eine Software-Engineering-Methodik, die objektorientierte Prinzipien zur Modellierung und Gestaltung komplexer Systeme verwendet. Dabei geht es darum, den Problembereich zu analysieren, ihn anhand von Objekten und deren Interaktionen darzustellen und anschließend eine modulare und skalierbare Lösung zu entwerfen. Es trägt dazu bei, Systeme zu schaffen, die leichter zu verstehen, zu warten und zu erweitern sind, indem die Funktionalität in wiederverwendbaren und miteinander verbundenen Komponenten organisiert wird.



Wichtige Themen für die objektorientierte Analyse und Gestaltung

Wichtige Aspekte von OOAD

Hier sind einige wichtige Aspekte von OOAD:

  • Objekt orientierte Programmierung: Bei der objektorientierten Programmierung werden reale Objekte als Softwareobjekte modelliert, mit Eigenschaften und Methoden, die das Verhalten dieser Objekte darstellen. OOAD nutzt diesen Ansatz, um Softwaresysteme zu entwerfen und zu implementieren.
  • Designmuster: Entwurfsmuster sind wiederverwendbare Lösungen für häufige Probleme beim Softwaredesign. OOAD verwendet Entwurfsmuster, um Entwicklern dabei zu helfen, wartbarere und effizientere Softwaresysteme zu erstellen.
  • UML-Diagramme: Unified Modeling Language (UML) ist eine standardisierte Notation zum Erstellen von Diagrammen, die verschiedene Aspekte eines Softwaresystems darstellen. OOAD verwendet UML-Diagramme, um die verschiedenen Komponenten und Interaktionen eines Softwaresystems darzustellen.
  • Anwendungsfälle: Anwendungsfälle beschreiben die verschiedenen Arten, wie Benutzer mit einem Softwaresystem interagieren. OOAD verwendet Anwendungsfälle, um Entwicklern dabei zu helfen, die Anforderungen eines Systems zu verstehen und Softwaresysteme zu entwerfen, die diese Anforderungen erfüllen.

Objektorientierte Analyse

Objektorientierte Analyse (OOA) ist die erste technische Tätigkeit im Rahmen des objektorientierten Software-Engineerings. OOA führt neue Konzepte zur Untersuchung eines Problems ein. Es basiert auf einer Reihe von Grundprinzipien, die wie folgt lauten:



  • Der Informationsbereich wird modelliert:
    • Nehmen wir an, Sie erstellen ein Spiel. OOA hilft Ihnen dabei, alles herauszufinden, was Sie über die Spielwelt wissen müssen – die Charaktere, ihre Funktionen und wie sie interagieren. Es ist, als würde man eine Karte aller wichtigen Dinge erstellen.
  • Verhalten wird dargestellt:
    • OOA hilft Ihnen auch zu verstehen, was Ihre Spielcharaktere tun werden. Wenn ein Charakter springt, wenn Sie eine Taste drücken, hilft OOA dabei, diese Aktion zu beschreiben. Es ist, als würde man für jeden Charakter ein Drehbuch aufschreiben.
  • Die Funktion wird beschrieben:
    • Jedes Programm hat bestimmte Aufgaben oder Aufgaben, die es erledigen muss. OOA hilft Ihnen, diese Jobs aufzulisten und zu beschreiben. In unserem Spiel könnten es Aufgaben wie das Bewegen von Charakteren oder das Führen von Punkten sein. Es ist so, als würden Sie eine To-Do-Liste für Ihre Software erstellen.
  • Daten-, Funktions- und Verhaltensmodelle werden unterteilt, um detailliertere Informationen zu erhalten:
    • OOA ist klug darin, Dinge in verschiedene Teile zu zerlegen. Der Job wird in drei Kategorien unterteilt: Dinge, die Ihr Spiel weiß (wie Punkte), Dinge, die Ihr Spiel tut (wie Springen) und wie sich Dinge in Ihrem Spiel verhalten (wie sich Charaktere bewegen). Dies erleichtert das Verständnis.
  • Einfach beginnen, dann ins Detail gehen:
    • OOA weiß, dass man zunächst nur das Gesamtbild verstehen möchte. Es beginnt also mit einer einfachen Version Ihres Spiels oder Programms. Später fügen Sie weitere Details hinzu, damit es perfekt funktioniert. Es ist, als würde man eine kurze Zeichnung skizzieren, bevor man alle Farben und Details hinzufügt.

Die oben genannten Grundsätze bilden die Grundlage für den OOA-Ansatz.

Objektorientiertes Design

Im objektorientierten Softwareentwicklungsprozess erfährt das Analysemodell, das zunächst durch objektorientierte Analyse (OOA) gebildet wird, während des objektorientierten Designs (OOD) eine Transformation. Diese Entwicklung ist von entscheidender Bedeutung, da sie das Analysemodell in ein detailliertes Entwurfsmodell umwandelt, das im Wesentlichen als Blaupause für die Erstellung der Software dient.

Java-Ganzzahl

Das Ergebnis des objektorientierten Designs (OOD) manifestiert sich in einem Designmodell, das durch mehrere Ebenen der Modularität gekennzeichnet ist. Diese Modularität kommt auf zwei wesentliche Arten zum Ausdruck:



  • Subsystempartitionierung:
    • Auf einer höheren Ebene sind Hauptkomponenten des Systems in Subsystemen organisiert.
    • Diese Vorgehensweise ähnelt der Erstellung von Modulen auf Systemebene und bietet einen strukturierten und organisierten Ansatz zur Verwaltung der Komplexität der Software.
  • Objektkapselung:
    • Eine granularere Form der Modularität wird durch die Kapselung von Datenmanipulationsvorgängen in Objekten erreicht. Es ist, als würde man bestimmte Aufgaben (oder Vorgänge) und die benötigten Daten in kleine Kästchen, sogenannte Objekte, packen.
    • Jedes Objekt erledigt seine Aufgabe ordentlich und sorgt für Ordnung. Wenn in unserem Spiel also ein Charakter springt, packen wir das gesamte springende Zeug ordentlich in ein Objekt.
    • Es ist, als hätte man für jede Aufgabe eine Box, sodass alles leichter zu handhaben und zu verstehen ist.

Darüber hinaus ist es im Rahmen des objektorientierten Entwurfsprozesses unerlässlich, bestimmte Aspekte zu definieren:

  • Datenorganisation von Attributen:
    • OOD beinhaltet die Angabe, wie Datenattribute innerhalb der Objekte organisiert sind. Dazu gehört die Bestimmung der Datentypen, die jedes Objekt enthalten soll, und ihrer Beziehung zueinander, um eine kohärente und effiziente Datenstruktur sicherzustellen.
  • Verfahrensbeschreibung der Vorgänge:
    • OOD erfordert eine Verfahrensbeschreibung für jede Operation, die ein Objekt ausführen kann. Dabei geht es darum, die Schritte oder Prozesse, die zur Ausführung spezifischer Aufgaben erforderlich sind, im Detail zu beschreiben und so Klarheit und Präzision bei der Umsetzung der Funktionalität sicherzustellen.

Das folgende Diagramm zeigt eine Designpyramide für objektorientierte Systeme. Es besteht aus den folgenden vier Schichten.

  1. Die Subsystemschicht: Es stellt das Subsystem dar, das es Software ermöglicht, Benutzeranforderungen zu erfüllen und technische Frameworks zu implementieren, die den Benutzeranforderungen entsprechen.
  2. Die Klassen- und Objektschicht: Es stellt die Klassenhierarchien dar, die es dem System ermöglichen, sich durch Generalisierung und Spezialisierung zu entwickeln. Diese Ebene repräsentiert auch jedes Objekt.
  3. Die Nachrichtenschicht: Auf dieser Ebene geht es darum, wie Objekte miteinander interagieren. Es umfasst Nachrichten, die zwischen Objekten gesendet werden, Methodenaufrufe und den Kontrollfluss innerhalb des Systems.
  4. Die Verantwortungsebene: Es konzentriert sich auf die Verantwortlichkeiten einzelner Objekte. Dazu gehört die Definition des Verhaltens jeder Klasse, die Angabe, wofür jedes Objekt verantwortlich ist und wie es auf Nachrichten reagiert.

Vorteile der objektorientierten Analyse und des objektorientierten Designs (OOAD)

  • Verbesserte Modularität: OOAD fördert die Erstellung kleiner, wiederverwendbarer Objekte, die zu komplexeren Systemen kombiniert werden können, wodurch die Modularität und Wartbarkeit der Software verbessert wird.
  • Bessere Abstraktion: OOAD bietet eine abstrakte Darstellung eines Softwaresystems auf hoher Ebene und erleichtert so das Verständnis und die Wartung.
  • Verbesserte Wiederverwendung: OOAD fördert die Wiederverwendung von Objekten und objektorientierten Entwurfsmustern, reduziert die Menge an Code, die geschrieben werden muss, und verbessert die Qualität und Konsistenz der Software.
  • Verbesserte Kommunikation: OOAD bietet Softwareentwicklern ein gemeinsames Vokabular und eine gemeinsame Methodik und verbessert so die Kommunikation und Zusammenarbeit innerhalb von Teams.
  • Wiederverwendbarkeit: OOAD legt Wert auf die Verwendung wiederverwendbarer Komponenten und Entwurfsmuster, die Zeit und Aufwand bei der Softwareentwicklung sparen können, indem die Notwendigkeit, neuen Code von Grund auf zu erstellen, reduziert wird.
  • Skalierbarkeit: OOAD kann Entwicklern dabei helfen, Softwaresysteme zu entwerfen, die skalierbar sind und im Laufe der Zeit mit Änderungen der Benutzernachfrage und Geschäftsanforderungen umgehen können.
  • Wartbarkeit: OOAD legt Wert auf modulares Design und kann Entwicklern dabei helfen, Softwaresysteme zu erstellen, die im Laufe der Zeit einfacher zu warten und zu aktualisieren sind.
  • Flexibilität: OOAD kann Entwicklern dabei helfen, Softwaresysteme zu entwerfen, die flexibel sind und sich im Laufe der Zeit an sich ändernde Geschäftsanforderungen anpassen können.
  • Verbesserte Softwarequalität: OOAD legt Wert auf die Verwendung von Kapselung, Vererbung und Polymorphismus, die zu zuverlässigeren, sichereren und effizienteren Softwaresystemen führen können.

Herausforderungen der objektorientierten Analyse und des objektorientierten Designs (OOAD)

  • Komplexität: OOAD kann die Komplexität eines Softwaresystems erhöhen, da Objekte und ihre Beziehungen sorgfältig modelliert und verwaltet werden müssen.
  • Gemeinkosten: OOAD kann zu zusätzlichem Overhead führen, da Objekte instanziiert, verwaltet und interagiert werden müssen, was die Leistung der Software verlangsamen kann.
  • Steile Lernkurve: OOAD kann für neue Softwareentwickler eine steile Lernkurve mit sich bringen, da es ein ausgeprägtes Verständnis der OOP-Konzepte und -Techniken erfordert.
  • Komplexität: OOAD kann komplex sein und erfordert möglicherweise erhebliches Fachwissen für eine effektive Implementierung. Für unerfahrene Entwickler kann es schwierig sein, die OOAD-Prinzipien zu verstehen und anzuwenden.
  • Zeitaufwendig: OOAD kann ein zeitaufwändiger Prozess sein, der eine umfangreiche Vorabplanung und Dokumentation erfordert. Dies kann zu längeren Entwicklungszeiten und höheren Kosten führen.
  • Steifigkeit: Sobald ein Softwaresystem mit OOAD entworfen wurde, kann es schwierig sein, Änderungen ohne großen Zeit- und Kostenaufwand vorzunehmen. Dies kann in sich schnell verändernden Umgebungen, in denen neue Technologien oder Geschäftsanforderungen häufige Änderungen am System erfordern, von Nachteil sein.
  • Kosten: OOAD kann aufgrund der erforderlichen Vorabplanung und Dokumentation teurer sein als andere Softwareentwicklungsmethoden.

Reale Anwendungen der objektorientierten Analyse und des Designs (OOAD)

Objektorientierte Analyse und Design (OOAD) werden in verschiedenen Branchen umfassend eingesetzt, um Softwareentwicklungsprozesse zu verbessern, die Wartbarkeit zu verbessern und die Wiederverwendbarkeit von Code zu fördern. Hier sind einige reale Anwendungen von OOAD:

  1. Finanzsysteme: Bankensoftware: OOAD wird häufig in Bankensystemen eingesetzt, um komplexe Finanzstrukturen, Transaktionen und Kundeninteraktionen zu modellieren. Der modulare und skalierbare Charakter von OOAD hilft bei der Entwicklung flexibler und robuster Bankanwendungen.
  2. Gesundheitssysteme: Systeme für elektronische Gesundheitsakten (EHR): OOAD wird zur Modellierung von Patientendaten, Krankenakten und Arbeitsabläufen im Gesundheitswesen verwendet. Objektorientierte Prinzipien ermöglichen die Erstellung modularer und anpassbarer Gesundheitsanwendungen, die sich mit sich ändernden Anforderungen weiterentwickeln können.
  3. Luft- und Raumfahrt und Verteidigung: Flugsteuerungssysteme: OOAD ist von entscheidender Bedeutung bei der Entwicklung von Flugsteuerungssystemen für Flugzeuge. Es hilft dabei, die Interaktionen zwischen verschiedenen Komponenten wie Navigationssystemen, Sensoren und Bedienoberflächen zu modellieren und so Sicherheit und Zuverlässigkeit zu gewährleisten.
  4. Telekommunikation: Telekommunikationsabrechnungssysteme: OOAD wird zur Modellierung und Gestaltung von Abrechnungssystemen in der Telekommunikationsbranche eingesetzt. Es ermöglicht die modulare und skalierbare Darstellung komplexer Abrechnungsregeln, Abonnementpläne und Kundendaten.
  5. E-Commerce: Online-Shopping-Plattformen: OOAD wird häufig bei der Entwicklung von E-Commerce-Systemen verwendet. Es hilft bei der Modellierung von Produktkatalogen, Benutzerprofilen, Warenkörben und Zahlungsvorgängen und erleichtert so die Wartung und Erweiterung der Funktionalität der Plattform.