Informatik II, SS 2011, Teil 2 - Uni

Inhalt
In Java gibt es mehrere Klassenbibliothek-Pakete, die
Datenstrukturen und Operationen für die grafische Darstellung
von Fenstern und Benutzerinteraktionen erlauben
(wie Sie es gewohnt sind)
Vorlesung Informatik II
Universität Augsburg
Sommersemester 2011
In diesem Kapitel werden wir besprechen:
Grundlagen des Pakets java.awt
Einfach(st)e Anbindung von Fenstern an Datenklassen
Prof. Dr. Robert Lorenz
Später:
Grafische Benutzerschnittstelle und Schichtenarchitektur
Paket java.swing
Lehrprofessur für Informatik
07. Java: GUI und Ereignisbehandlung – Teil 1
1
Exkurs: GUI-Elemente
2
Exkurs: GUI-Elemente
Grundbegriffe
Grundbegriffe
Dialog
Fenster zur Interaktion mit dem Benutzer
Dialog
Fenster zur Interaktion mit dem Benutzer
Primärdialog:
zur direkten Aufgabenerfüllung
z.B. Editor
modaler Dialog
muss beendet werden vor Aktivierung eines anderen
Fensters
z.B. Speichern unter, Mitteilungen
Sekundärdialog:
für situationsabhängige zusätzliche Informationen
wird aus Primärdialog gestartet
nach Beendigung wird Primärdialog fortgesetzt
z.B. Drucken, Speichern unter, Formeln einfügen, Suchen ...
nicht modaler Dialog
kann unterbrochen werden
z.B. Suchen
3
4
Inhalt
Fenster
Später:
Vorgehen zum systematischen Konstruieren der GUI zu
vorgegebenen Datenklassen
(Erfassungsfenster, Listenfenster, Dialogführung)
Ein leeres Fenster (Klasse Frame)
import java.awt.*;//Import aller Klassen des Pakets
public class Test {
public static void main (String args[]){
Frame F=new Frame();
F.setSize(300,300);//Breite und Höhe in Pixeln
F.setVisible(true);//sichtbar machen
}
}
Jetzt:
Vereinfachte Anbindung von Fensterklassen an
Datenklassen
 Zugriff auf Daten von Objekten einer Klasse
 Zugriff auf Beziehungen zwischen Objekten
5
Fenster
6
Fenster
Besser: Entkoppelung der Programmklasse + eigene
Fensterklasse als Spezialisierung
Besser: Entkoppelung der Programmklasse + eigene
Fensterklasse als Spezialisierung
public class MeinProgrammGUI extends Frame {
public MeinProgrammGUI (){
super();//Konstruktoraufruf von Frame (opional)
setSize(300,300);
setVisible(true);
}
}
public class meinProgramm {
public static void main (String args[]){
new MeinProgrammGUI();//Anonymes Objekt erzeugen
}
}
+ Frame
+ MeinProgrammGUI
Benutze Konstruktor zur Darstellung des Fensters
7
8
Fenster - Vererbungshierarchie
Fenster
Object
Ausgewählte Klassen und Operationen:
Component (Graphische Benutzerschnittstelle)
Frame: Fenster mit Titel
void setMenuBar(MenuBar b): Menubar b hinzufügen
Container (kann andere Komponenten enthalten)
MenuBar: Leiste, um Menüs aufzunehmen
Menu add(Menu m): Menu hinzufügen
Panel
(für Fensterkomponenten)
Window
(Primärfenster ohne Rand)
Menu: Menü mit Titel, das verschiedene Menüpunkte enthalten kann
MenuItem add(MenuItem i): Menüpunkt hinzufügen
Frame
(mit Rand und Titel)
MenuItem: Menüpunkt mit Titel, um Aktionen auszuführen
oder Optionen zu setzen
oder andere Menüs aufzunehmen (zum Ausklappen)
Dialog
(für Dialoge)
9
Fenster
10
Fenster
BorderLayout:
Ausgewählte Klassen und Operationen:
Frame
void setLayout(LayoutManager l): Komponenten durch Layout
organisieren
Component add(...): Komponenten gemäß Layout hinzufügen
North
West
LayoutManager: Schnittstelle zur Festlegung der Darstellung von
Komponenten innerhalb eines Containers
BorderLayout: siehe nächste Folie
FlowLayout: von links nach rechts (horizontal) fließend
Gridlayout: wie Gitter/Tabelle
Center
East
South
Label: Komponente zur Darstellung von Text
11
12
Fenster
Fenster
Ausgewählte Klassen und Operationen:
Ausgewählte Klassen und Operationen:
Panel: Komponente zur Aufnahme weiterer Komponenten nach Layout
Voreinstellung: FlowLayout
Component add(...): Komponenten gemäß Layout hinzufügen
Frame
void setLocation(int x, int y): Linke obere Ecke des Frames
void setVisible(true): Frame sichtbar machen
void pack(): Optimale Größe zur Darstellung aller Komponenten setzen
Button: Schaltfläche mit Titel, um Aktionen auszuführen
Dialog: Fenster mit Titel zur Darstellung von Dialogen zu einem Frame
oder zu einem anderen Dialog
modal oder nicht modal
Operationen ähnlich wie bei Frame
PopupMenu: über Rechtsmausklick erreichbares Menu
wird einer Komponente zugeordnet
13
Fenster
14
Fenster
Ausgewählte Klassen und Operationen:
Ausgewählte Klassen und Operationen:
TextField: Zur Eingabe von Text (einzeilig)
String getText(): Eingegebenen Text auslesen
void setText(String text): Text setzen
TextArea: Zur Eingabe von Text (mehrzeilig, mit Scrollbar)
ähnlich zu TextField
Choice: Ausklappbare Liste von Strings zur Auswahl unter
verschiedenen Unterpunkten (Einfach- oder Mehrfachauswahl)
void add(String titel): Unterpunkt hinzufügen
void select(String titel): Unterpunkt auswählen
String getSelectedItem(): Ausgewählten Unterpunkt zurückgeben
15
List: Liste von Strings zur Auswahl unter verschiedenen Unterpunkten
(ähnlich zu Choice)
void dd(String text): Unterpunkt hinzufügen
void remove(String text): Unterpunkt entfernen
void removeAll(): alle Unterpunkte entfernenntfernen
16
Fenster
Fenster
Anwendungsfenster
Dialogfenster (vereinfacht, exemplarisch)
Sinnvolle Komponenten:
Button close: Schließen des Fensters
Menu bearbeiten: Öffnen von Dialogen zur Bearbeitung
von Daten
PopupMenu bearbeitenPm: dasselbe als Popupmenu
Anbinden von Dialogfenstern an Datenklassen zur Bearbeitung
von Daten:
Erstellen von Daten
Anzeigen von Daten
Modifizieren von Daten
Löschen von Daten
Komponenten mit Hilfe von Panels organisieren
Binde an jede Datenklasse MeineKlasse und ihre
Containerklasse ein Dialogfenster MeineKlasseGUI an
Layout hinzufügen
17
Fenster
18
Fenster
Dialogfenster (vereinfacht, exemplarisch)
Dialogfenster (vereinfacht, exemplarisch)
+ Dialog
+ MeineKlasseGUI
+ MeineKlasseGUI()
...
+ save()
+ update()
+ load()
+ MeineKlasseGUI
0..*
0..1
subject
+ MeineKlasse
0..*
container
1..1
Eingegebene Daten
an subject übergeben
Liste aller Objekte in
container neu anzeigen
Objektdaten von
subject laden
+ MeineKlasseContainer
19
20
Fenster
Fenster
Dialogfenster (vereinfacht, exemplarisch)
Dialogfenster (vereinfacht, exemplarisch)
 Mit passenden grafischen Komponenten
zum Eingeben und Anzeigen aller Attributwerte:
 Benutze Konstruktor zum Initialisieren aller
grafischer Komponenten
Einwertiges Attribut:
TextField
Aufzählungs-Attribut: Choice
Mehrwertiges Attribut: List
Sollten grafische Komponenten Attribute der Fensterklasse sein?
Nur diejenigen zur Aufnahme von Attributwerten (Textfelder,...)
sonst: lokale Variablen im Konstruktor (Schaltflächen,...)
 Mit grafischer Komponente
zum Anzeigen und Auswählen von erzeugten Objekten: List
21
Fenster
22
Fenster
Dialogfenster (vereinfacht, exemplarisch)
Dialogfenster (vereinfacht, exemplarisch):
Mit Schaltflächen / Menüpunkten zum Ausführen obiger Aktionen
und zugehörigen Operationen
Attribute: Referenzattribute & Grafische Komponenten
zur Aufnahme von Attributwerten
public class MeinKlasseGUI extends Dialog {
keine üblichen Verwaltungsoperationen für die Attribute
und Beziehungen (überflüssig)
private MeineKlasse subject;//Referenz Datenobjekt
private MeineKlasseContainer container;//Referenz Container
private TextField meinAttribut;//Ausgabe Attribut Datenobjekt
...
private List alleObjekte;//Ausgabe aller Datenobjekte
...
23
24
Fenster
Fenster
Dialogfenster (vereinfacht, exemplarisch):
Dialogfenster (vereinfacht, exemplarisch):
Konstruktor: Fensteraufbau & Initialisierungen
Operation save(): Auslesen der Werte aus den grafischen
Komponenten und Erzeugen eines neuen Objekts
mit diesen Werten
public MeinKlasseGUI(Frame f){
super(f,“Objekte verwalten“,false);//Frame-Konstruktor
setLayout(new GridLayout(0,1));//eine Spalte,beliebig viele Zeilen
Panel p = new Panel();
meinAttribut = new TextField(20);
p.add(meinAttribut);
Button speichern = new Button(“Speichern");
p.add(speichern);
add(p);
container = MeineKlasseContainer.instance();
subject = null;//Initialisierung der Referenzen
pack();
setVisible(true);
}
public void save(){
subject = new MeineKlasse(...);
subject.setMeinAttribut(meinAttribut.getText());
...
}
25
Fenster
26
Fenster
Dialogfenster (vereinfacht, exemplarisch):
Dialogfenster (vereinfacht, exemplarisch):
Operation update(): Löschen aller dargestellten Listenelemente
und neu Laden aus dem Container
Operation load(): Laden der Werte eines aus der Liste
selektierten Objekts
public void update(){
alleObjekte.removeAll();
for(MeineKlasse o:container){
alleObjekte.add(o.toString());
}
}
if (alleObjekte.getSelectedItem() != null){
Iterator<MeineKlasse> it = container.iterator();
while (it.hasNext()){
MeineKlasse o = it.next();
String auswahl = alleObjekte.getSelectedItem();
if (o.toString().equals(auswahl)){
subject = o;}
}
...
meinAttribut.setText(subject.getMeinAttribut());
...
27
28
Ereignisbehandlung
Ereignisbehandlung
Noch können wir nichts mit dem Fenster anfangen
Benutzeraktionen lösen sog. Ereignisse (Events) aus:
Es lässt sich nicht schließen
Dialogfenster lassen sich nicht öffnen
Keine Reaktion auf Drücken von Schaltflächen
Klicken auf Schaltfläche: ActionEvent
Klicken mit der Maus auf Komponenten: MouseEvent
Betätigen von Keyboardtasten: KeyEvent
Betätigen von Fensterfunktionen: WindowEvent
…
 Es fehlt noch die sogenannte Ereignisbehandlung
Events sind Java-Objekte, die Informationen über
Benutzeraktionen kapseln
Die Eventklassen bilden eine Vererbungshierarchie (siehe API)
29
Ereignisbehandlung
Ereignisbehandlung
Objekte, die auf Benutzeraktionen reagieren sollen (z.B. Fenster),
müssen diese Ereignisse abhören können
AWTEvent
ActionEvent
AdjustmentEvent
ConzainerEvent
ComponentEvent
InputEvent
FocusEvent
30
TextEvent
Man kann ereignisempfangende Objekte (Fenster) bei
ereignisauslösenden Objekten (Button) als
Ereignisabhörer (EventListener) registrieren
WindowEvent
EventListener ist eine Schnittstelle, die festlegt, mit welchen
Operationen auf ein Ereignis regiert werden kann
PaintEvent
KeyEvent
 Für jede Ereignisart gibt es eine eigene EventListenerSchnittstelle (ActionListener, MouseListener, …)
MouseEvent
31
32
Ereignisbehandlung
Ereignisbehandlung
Für die Ausführung von Benutzeraktionen zuständige Klassen
(ereignisempfangende Klassen) müssen die entsprechende
EventListener-Schnittstelle implementieren
<<interface>>
EventListener
<EreignisBehandlungs
Operationen>
Für die Ausführung von Benutzeraktionen zuständige Klassen
(ereignisempfangende Klassen) müssen die entsprechende
EventListener-Schnittstelle implementieren
<EreignisauslösendeKlasse>
addEventListener()
removeEventListener()
Ereignisauslösende Objekte benachrichtigen alle bei ihr
registrierten Ereignisabhörer …
... durch Aufruf der zum Ereignis gehörenden Operation
der Ereignisabhörer-Schnittstelle
EventObject
<EreignisEmpfangendeKlasse>
<EreignisBehandlungsOperationen>
getSource()
...
33
Ereignisbehandlung
Ereignisbehandlung
Beispiel: ActionEvent, ActionListener (Buttons)
<<interface>>
ActionListener
actionPerformed()
MeinFenster
actionPerformed()
34
Beispiel: ActionEvent, ActionListener (Button close)
public class meinFenster extends Frame implements ActionListener{
public meinFenster(){
...
Button close = new Button(“close“);
add(close);
close.addActionListener(this);//Fenster bei Button anmelden
...
}
public void actionPerformed(ActionEvent e){
if (e.getActionCommand().equals("close")){
dispose();//Fenster schließen
System.exit(0);//Anwendungsresourcen freigeben
}
}
}
Button
addActionListener()
removeActionListener()
ActionEvent
getActionCommand()
...
35
36
Ereignisbehandlung
Ereignisbehandlung
Beispiel: WindowEvent, WindowListener (Fenster)
Beispiel: WindowAdapter (mit leeren Implementierungen)
WindowAdapter
<<interface>>
WindowListener
windowClosing()
windowClosed()
windowOpened()
windowActivated()
windowClosing()
windowClosed()
windowOpened()
windowActivated()
MeinFenster
addWindowListener()
removeWindowListener()
WindowEventHandler
WindowEvent
MeinFenster
...
windowClosing()
getWindow()
...
<<interface>>
WindowListener
MeinFenster
addWindowListener()
removeWindowListener()
WindowEvent
getWindow()
...
37
Ereignisbehandlung
38
Ereignisbehandlung
Beispiel: WindowAdapter (mit leeren Implementierungen)
Beispiel: WindowAdapter (als anonymes Objekt)
public class MeinWindowEventHandler extends WindowAdapter{
MeinFenster f;
MeinWindowEventHandler(MeinFenster f) {
this.f = f;
}
public void windowClosing(WindowEvent e){
f.dispose();
System.exit(0);
}
}
public class meinFenster extends Frame {
public meinFenster()
{
...
MeinWindowEventHandler w = new MeinWindowEventHandler(this);
addWindowListener(w);
)
}
public class meinFenster extends Frame {
public meinFenster()
{
...
addWindowListener(new WindowAdapter{
public void windowClosing(WindowEvent e){
dispose();
System.exit(0);
}
});
}
39
40
Ereignisbehandlung
Ereignisbehandlung
Event-Klasse
Interface
Methoden
Ereignis- Quellen
Event-Klasse
Interface
Methoden
Ereignis- Quellen
ActionEvent
ActionListener
actionPerformed()
Button
MenuItem
TextField
MouseEvent
MouseListener
Component
AdjustmentEvent
AdjustementListener
adjustmentValueChanged() Scrollbar
mouseClicked()
mouseEntered()
mouseExited()
mousePressed()
mouseReleased()
ItemEvent
ItemListener
itemStateChanged()
KeyEvent
KeyListener
keyPressed()
keyReleased()
keyTyped()
Checkbox
CheckboxMenuItem
Choice
List
MouseMotionListener mouseDragged()
mouseMoved()
WindowEvent
WindowListener
Component
Component
windowActivated()
Window
windowClosed()
windowClosing()
windowDeactivated()
windowDeiconified()
windowIconified()
windowOpened()
41
42
Motivation
Datenbanksysteme als Basis moderner Softwaresysteme
Vorlesung Informatik II
Web-basierte Systeme (eBay, Amazon, Expedia, OnlineBanking)
Universität Augsburg
Unternehmensinformationssysteme(SAP R/3,...)
Sommersemester 2011
Prof. Dr. Robert Lorenz
Grundlage vieler Informatik-Berufe
Administration, Planung/Entwurf, Entwicklung, Nutzung
Lehrprofessur für Informatik
08. Exkurs: Datenbanken
1
2
Motivation
Traditionelle Datenverwaltung
Hohe Herausforderungen
Verwaltung von Daten im Terabyte-Bereich (1 TB = 1000 GB)
Viele Nutzer, parallele Anfragen, hohe Verfügbarkeit, Sicherheit,
Konsistenz
Physische Datenabhängigkeit
 Änderungen an der Struktur der Daten führen zu Änderungen
der Anwendungsprogramme.
 Anwendungsprogramme müssen Struktur der Daten kennen
Datenredundanz/-inkonsistenz
 Anwendungsprogramme/Benutzer haben spezielle
Erfordernisse bzgl. der Daten: Dieselben Daten werden in
verschiedenen Versionen mehrfach abgespeichert.
 Änderungen der Daten können zu Inkonsistenzen zwischen
verschiedenen Versionen führen.
Querbezüge zu anderen Informatikbereichen
Modellierung, Datenstrukturen, Sicherheit, Theorie,
Betriebssysteme, …
3
Traditionelle Datenverwaltung
4
Datenbanksysteme (DBS)
Einbenutzerbetrieb
Auf eine Datei kann nur ein Anwendungsprogramm auf einmal
zugreifen.
Löse Aufgaben der Beschreibung, des Abspeicherns und des
Zugriffs auf Daten aus den Anwendungsprogrammen heraus.
Programme
Folgerungen:
 hohe Kosten für die Anpassung von Anwendungsprogrammen
Benutzergruppen
DBMS (Datenbankmanagementsystem): Verarbeitung von
Anfragen, Zugriff auf gespeicherte Daten
 Unsicherheit bzgl. der Korrektheit der Daten
 Effizienzverlust bei Speicherung und Zugriff auf Daten
DD (Data
Dictionary)
DB (Daten
bank)
...
DB (Daten
bank)
DBS (Datenbanksystem)
5
6
DBS
DBS
Datenbankmanagementsystem (DBMS)
Softwaresystem, das die Definition, Konstruktion (Speichern) und
Manipulation (Anfragen, Änderungen, Berichte) von Daten
unterstützt.
Eigenschaften
Datenbank
Menge der von einem DBMS verwalteten Daten. Sie beschreibt
einen wohldefinierten Ausschnitt der realen Welt (Miniwelt).
Integrierte Datenspeicherung für verschiedene Anwendungen:
Unterstützung von Sichten/Views
Data Dictionary/Datenbankschema (DD)
Legt die Struktur der Daten fest (bzgl. eines Datenmodells).
Redundanz- und Konsistenzkontrolle
Datenunabhängigkeit: einheitliche Zugriffs-Schnittstelle auf Daten
Schnelle Verarbeitung von DB-Operationen
Mehrbenutzerbetrieb: Unterstützung von Transaktionen und
Nebenläufigkeitskontrolle
Datensicherheit: Zugriffsverwaltung
Datenunversehrtheit: Datenwiederherstellung/Recovery
7
DBS
8
Relationales Datenmodell
Kriterien für den Einsatz von DBS
Jedem DBS liegt ein Datenmodell zugrunde:
Es handelt sich um sehr große Datenmengen
Eigenschaften der Datenelemente
Struktur der Datenelemente
Konsistenzbedingungen
Operationen zum Speichern, Suchen, Ändern Löschen
Datenverlust (nach technischen Fehlern) soll ausgeschlossen
werden
Das am meisten verwendete Datenmodell ist das relationale
Datenmodell
Anwendungen und Datenstrukturen sind Änderungen unterworfen
Mehrere Benutzer/Anwendungen greifen parallel auf die Daten zu
Zugriffsverwaltung ist notwendig
Jetzt: Informale Einführung in dieses Datenmodell anhand von
Beispielen
9
10
Relationales Datenmodell
Relationales Datenmodell
Nach dem relationalen Datenmodell kann man sich eine
Datenbank als eine Menge von Tabellen vorstellen:
Nach dem relationalen Datenmodell kann man sich eine
Datenbank als eine Menge von Tabellen vorstellen:
Veranstaltung
ID
00001
00002
00003
...
Name
Informatik 2
Java-Programmierkurs
Informatik 1
...
Student
Jahr
2009
2009
2010
...
Semester
SS
SS
WS
...
Matrikelnummer
1045067
...
Nachname
Huber
...
Vorname
Markus
...
...
...
...
Das ist die Sicht des Benutzers
Mit der physischen Datenhaltung auf der Festplatte hat das
nichts zu tun! (siehe Datenbak-Vorlesung)
11
Relationales Datenmodell
12
Relationales Datenmodell
Nach dem relationalen Datenmodell kann man sich eine
Datenbank als eine Menge von Tabellen vorstellen:
Nach dem relationalen Datenmodell kann man sich eine
Datenbank als eine Menge von Tabellen vorstellen:
Daten werden zeilenweise abgespeichert
Attribute
Mathematisch formal ist eine Tabelle eine Relation (also eine
Menge von Tupeln)
Spaltennamen heißen auch Attribute – sie repräsentieren
Wertemengen
Relationenname
Relationenschema
Jede Zeile entspricht einem Tupel in dieser Relation
Relation
Tupel
Beispiel: (0001,Informatik 2,2009,SS) ∈
Veranstaltung
13
14
Modellierung
Objekt-Relationale Abbildung
Zur Modellierung von relationalen Datendanken verwendet
man i.d.R. Sog. Entity-Relationsship-Modell (ER-Modelle)
Objekte einer Java-Anwendung lassen sich nicht direkt in einer
relationalen Datenbank abspeichern
ER-Modelle sind nicht Teil von UML!
Wir werden im Folgenden andeuten, wie man durch Objekte
verwaltete Daten in Tabellen abspeichern kann
(Objektrelationale
(
Abbildung)
ER-Modelle haben konzepzuell eine gewisse Ähnlichkeit zu
Klassendiagrammen (aber nicht grafisch!)
Wir werden ER-Modelle hier nicht besprechen (siehe DatenbankVorlesung
Dabei lernen Sie nebenbei etwas über Datenbank-Modellierung
Details siehe Datenbank-Vorlesung
15
Objekt-Relationale Abbildung
Objekt-Relationale Abbildung
Beispiel: Eine Klasse (einen strukturierten Datentyp) als Tabelle
abbilden
Student
matrikelnummer
:String
16
Beispiel: Eine Klasse (einen strukturierten Datentyp) als Tabelle
abbilden
Student
Student
matrikelnummer
matrikelnummer
:String
name
name
:String
Student
matrikelnummer
1045678
name
Huber
name
:String
Einwertige Attribute werden Spalten der Tabelle
Objekte werden mit ihren Werten in Zeilen eingetragen
17
18
Objekt-Relationale Abbildung
Objekt-Relationale Abbildung
Beispiel: Eine Klasse (einen strukturierten Datentyp) als Tabelle
abbilden
Vorlesung
Student
matrikelnummer
:String
Beispiel: Eine Klasse (einen strukturierten Datentyp) als Tabelle
abbilden
Student
matrikelnummer
name
name
1045678
Huber
jahr
name
:String
Vorlesung
ID
name
00001 Info2
jahr semester
2009 SS
semester
Falls eine Klasse kein Schlüsselattribut besitzt, wird ein solches
hinzugefügt  Künstliches Schlüsselattribut (hier: ID)
In der Tabelle soll eine Spalte identifizierend sein (hier:
matrikelnummer)  Schlüsselattribut
Werte erhält man durch Durchnummerieren.
19
Objekt-Relationale Abbildung
Objekt-Relationale Abbildung
Beispiel: Beliebig mehrwertige Attribute als Tabelle abbilden
Student
Beispiel: Endlich mehrwertige Attribute als Spalten abbilden
Student
Student
matrikelnummer
name
...
20
...
studiengang
:String [1..*]
studiengang
:String [1..2]
...
Student
Studium1
Studium2
Informatik Physik
Informatik null
StudiengangStudent
Schlüsselattribut
Für jeden Wert eine Zeile
matrikelnummer
1045678
1045678
1056904
studiengang
Informatik
Physik
Mathematik
21
22
Objekt-Relationale Abbildung
Objekt-Relationale Abbildung
Beispiel: Assoziationen abbilden
Referenzattribut
Student
?..1 - ?..? – Assoziationen: Referenzattribut Referenzattribut
Vorlesung
...
adresse
:Adresse [1]
...
ID
0001
Vorlesung
... dozentID
0013
1..*
<<datatype>>
Adresse
1..1 dozent
Professor
strasse
plz
...
Professor
ID
0013
name
...
...
23
Objekt-Relationale Abbildung
24
Objekt-Relationale Abbildung
Beispiel: Assoziationen abbilden
Beispiel: Generalisierungen abbilden
?..* - ?..* - Assoziationen: Eigene Tabelle
Möglichkeit 1: Alle Attribute in eine einzige Tabelle
 unbesetzte Zellen, eine gemeinsame ID, neues Attribut typ
Vorlesung
...
0..*
1..*
Student
...
ID
0001
Vorlesung
...
<<abstract>>
Person
name
Vorlesung_Student
vorlesungID
matrikelnummer
00001
1045678
Student
matrikelnummer
...
1045678
25
Student
Mitarbeiter
matnummer
persnummer
Person
ID name matnummer persnummertyp
26
Objekt-Relationale Abbildung
Objekt-Relationale Abbildung
Beispiel: Generalisierungen abbilden
Beispiel: Alle Klassenattribute in eigene Tabelle abbilden
Möglichkeit 2: Eigene Tabelle für jede konkrete Klasse
 eigene ID für jede Klasse
 Übernahme der Attribute abstrakter Oberklassen
Klassenattribute
klassenname attributname attributwert
Möglichkeit 3: Eigene Tabelle für jede Klasse
 gemeinsame ID
 Zuordnung Oberklasse - Unterklasse über diese ID
Beispiel: Containerklassen zur Objektverwaltung werden nicht
abbgebildet, denn die verwalten ja keine eigenen fachlichen Daten
27
SQL
28
SQL
Structured Query Language (SQL):
Deklarative Datenbanksprache zur Definition, Manipulation und
Abfrage von Daten
kann interaktiv als auch eingebettet (in eine Programmiersprache)
verwendet werden
 Einheitliche Schnittstelle für Zugriff auf Datenbanken
Jetzt: kurze Einführung mit einfachen Anweisungen am Beispiel
29
Es existieren mehrere SQL-Standards, an die sich existierende
DBS nicht 100-prozentig halten
→ Syntax variiert von DBS zu DBS
Wichtige Schlüsselwörter:
table
record, row
field, column
Relation
Tupel
Attribut
Datentypen ähnlich wie in Programmiersprachen, abhängig vom
betrachteten SQL-Standard bzw. DBS
30
SQL
SQL
Definition einer Tabelle:
create table Vorlesung
(
ID
integer
name
varchar(30)
jahr
char(4)
semester char(2)
dozent
integer
);
Attribute
Datentypen
Löschen Definition einer Tabelle:
Tabellenname
Ganze Zahl (4 Byte)
not
not
not
not
null,
null,
null,
null,
drop table Vorlesung
Variabler String der
Länge <=30
String der Länge 2
not null
 muss Wert eingetragen sein
31
SQL
32
SQL
Elementare Datentypen
date
Kalenderdatum
float
Gleitkommazahl
decimal(n,m)
Festkommazahl
boolean
Wahrheitswerte true, false
array
Feld (erst seit SQL-99-Standard)
Einfügen von Tupeln:
insert into Vorlesung values
(1,‘Informatik 2‘,‘2009‘,‘SS‘,null);
Undefinierter Wert für Dozent
33
34
SQL
SQL
Ändern von Tupeln:
Löschen von Tupeln:
update Vorlesung
set dozentID = 13
where ID = 1;
delete from Vorlesung
where semester = ‘SS‘;
Neuer Wert in einer Spalte
Auswahl der Tupel (der Zeilen) nach einer Bedingung
Auswahl der Tupel (der Zeilen) nach einer Bedingung
(Mehrere set-Anweisungen durch Komma trennen)
35
SQL
36
SQL
Abfrage von Tupeln: alle Tupel einer Tabelle
Abfrage von Tupeln: mit Auswahl von Tupeln
select * from Vorlesung;
select * from Vorlesung
where dozentID is null;
Werte aller Spalten ausgeben
Auswahl der Tupel (der Zeilen) nach einer Bedingung
(Die select-Anweisung gibt immer eine Tabelle zurück)
37
38
SQL
SQL
Abfrage von Tupeln: mit Auswahl von Spalten
Zusammengehörige Daten sind über mehrere Tabellen verstreut?
Natürlicher Verbund von Tabellen (natural join)
select distinct name,semester from Vorlesung;
Keine Duplikate ausgeben
select distinct Vorlesung.name,Professor.name
from Vorlesung,Professor
where vorlesung.dozentID = Professor.ID
and semester = ‘SS‘;
Auswahl von Spalten
Verbundene Tabellen
Kombination
von AuswahlBedingungen
(Kombination mit Tupelauswahl möglich)
Auswahl von Spalten
verschiedener Tabellen
Identifizierung von Tupeln über
Bedingung
39
40
Entwurfsprozess
Der (Architektur-) Entwurf beinhaltet
Vorlesung Informatik II
Sommersemester 2011
Grundlegende Entwurfsentscheidungen (Teil 1)
Schichtenarchitektur (Teil 1: Datenhaltung und Teil 2:GUI)
Entwurfsmuster (verstreut)
Prof. Dr. Robert Lorenz
Standardisierung erhöht die Qualität und Wartbarkeit des
Entwurfs und der Software
Universität Augsburg
Lehrprofessur für Informatik
9. Schichtenarchtitektur: Teil 1 (Datenhaltung)
1
2
Entwurfsprozess
Entwurfsprozess
Grundlegende Entwurfsentscheidungen
Schichtenarchitektur
GUI-Schicht
Plattform
Benutzeroberfläche mit
Dialogführung und Darstellung
der Daten der Fachkonzeptschicht
Programmiersprache
GUI-System
Art der Datenhaltung
Fachkonzeptschicht
Datenhaltungschicht
3
Entwurfsprozess
Funktionaler Kern der
Anwendung mit Zugriff auf
Datenhaltungsschicht
Manipulation der fachlichen Daten
Realisierung der Datenspeicherung
mit Zugriff auf gespeicherte Daten
4
Entwurfsprozess
Schichtenarchitektur
Schichtenarchitektur: GUI-Schicht
Objekte einer Schicht können jeweils nur auf Objekte der direkt
unter ihr liegenden Schicht zugreifen
Sichtbarmachen von fachlichen Daten an der Oberfläche durch
Jede Schicht wird durch ein Paket modelliert
Polling: Regelmäßiges Abfragen von Änderungen der fachlichen
Daten durch die GUI-Schicht
Beobachtermuster: Signalisieren von Änderungender fachlichen
Daten durch die Fachkonzeptschicht
(Details später)
Entwurfsprozess
Vorteile
Wiederverwendbarkeit: jede Schicht besitzt eine präzise definierte
Aufgabe und Schnittstelle
Änderbarkeit/Wartbarkeit: Interne Organisation einer Schicht kann
bei gleicher Schnittstelle beliebig verändert werden
Datenhaltungsschicht
Zur Laufzeit des Programms werden die Daten nur im
Arbeitsspeicher gehalten
 Bei Beendigung des Programms gehen die Daten verloren
 Zur Vermeidung von Datenverlusten müssen die Daten
dauerhaft (man sagt persistent) auf der Festplatte gespeichert
werden
Portabilität: Hardwareabhängigkeiten können in einer Schicht
isoliert werden
Datenhaltungsschicht
Datenhaltungsschicht
Möglichkeiten der persistenten Datenspeicherung:
Kriterien für die Wahl der Datenhaltung
(relationale) Datenbank
Mehrbenutzersystem?
Objektserialisierung
Textdateien (z.B. Im XML-Format)
Mehr schreibende/lesende Zugriffe?
Größe der Datenmengen (passen in Arbeitsspeicher)?
Datenverlust bei Systemausfall akzeptabel?
Performance-Anforderungen?
Zugriffsverwaltung erforderlich?
Portabilität der Daten?
Datenhaltungsschicht
Datenhaltungsschicht
Objektserialisierung: Speicherung der Gesamtheit aller Objekte
als Byte-Strom mit Informationen zur Klassen, Objektbeziehungen
und Attributen
Textdateien: Speicherung in Textdatei als Zeichenkette in einem
Format, aus dem Objekte und Objektbeziehungen rekonstruierbar
sind
Mehrbenutzersystem?
Mehrbenutzersystem?
Mehr schreibende/lesende Zugriffe?
Mehr schreibende/lesende Zugriffe?
Größe der Datenmengen (passen in Arbeitsspeicher)?
Größe der Datenmengen (passen in Arbeitsspeicher)?
Datenverlust bei Systemausfall akzeptabel?
Datenverlust bei Systemausfall akzeptabel?
Performance-Anforderungen?
Performance-Anforderungen?
Zugriffsverwaltung erforderlich?
Zugriffsverwaltung erforderlich?
Portabilität der Daten?
Portabilität der Daten?
Datenhaltungsschicht
Textdateien im XML-Format: Schnittstellen mit DatenbankFunktionalitäten
Mehrbenutzersystem?
Datenhaltungsschicht
Datenbank: wie im Exkurs zu Datenbanken beschrieben, viele
verschiedene Produkte, Zugriff über standardisierte Schnittstellen
(ODBC, JDBC)
Mehr schreibende/lesende Zugriffe?
Mehrbenutzersystem?
Größe der Datenmengen (passen in Arbeitsspeicher)?
Mehr schreibende/lesende Zugriffe?
Datenverlust bei Systemausfall akzeptabel?
Größe der Datenmengen (passen in Arbeitsspeicher)?
Performance-Anforderungen?
Datenverlust bei Systemausfall akzeptabel?
Zugriffsverwaltung erforderlich?
Performance-Anforderungen?
Portabilität der Daten?
Zugriffsverwaltung erforderlich?
Portabilität der Daten?
Datenhaltungsschicht
Datenhaltungsschicht
Klassendiagramm mit Datenhaltungsschicht:
Anbindung an Containerklassen der Fachkonzeptschicht
<Container>
DatenContainer
daten<Container>
- uniqueInstance: DatenContainer = null
-root
...
-store
DatenContainer
-root
<Container>
<<interface>>
Datenhaltung
- DatenContainer()
+ instance :DatenContainer
...
daten<Container>
Fachkonzeptschicht
Datenhaltungsschicht
Datei
Datenhaltungsschicht
Schnittstellenoperationen zum Laden und Speichern von Daten
<<interface>>
Datenhaltung
+
+
+
+
+
Implementiere “Wurzel-Container” für alle verwalteten Daten im
Singletonmuster
load
save
add
delete
modify
Laden und Speichern aller Objekte
Speichern, Löschen und Modifizieren
einzelner Objekte
Müssen von jeder Daten-Speicherungs-Klasse implementiert
werden
 Gewährleistet Austauschbarkeit der Speicherungs-Methode
Datenhaltungsschicht
Implementierung der Schnittstelle bei Objektserialisierung und
Abspeicherung als Text (ausser XML-Format)
<<interface>>
Datenhaltung
+
+
+
+
+
load
save
add
delete
modify
Laden und Speichern aller Objekte
Speichern, Löschen und Modifizieren
einzelner Objekte
add, delete und modify werden leer implementiert oder rufen
save auf
Datenhaltungsschicht
Implementierung der Schnittstelle bei Abspeicherung in einer
Datenbank
load
save
add
delete
modify
Gesamtimplementierung des Ladevorgangs:
Bei Start des Programms: Erzeugung eines
DatenContainer-Objekts
<<interface>>
Datenhaltung
+
+
+
+
+
Datenhaltungsschicht
Laden und Speichern aller Objekte
Speichern, Löschen und Modifizieren
einzelner Objekte
save wird leer implementiert
Bei Erzeugung des DatenContainer-Objekts (im
Konstruktor):
Erzeugung der anderen Container-Objekte und eines
Datenhaltungs-Objekts
Laden der Daten und Erzeugung der Objekte über das
Datenhaltungs-Objekt
Datenhaltungsschicht
Gesamtimplementierung des Speichervorgangs:
Serialisierung oder Text
Bei Programmende/Benutzerbefehl/Datenänderung:
Speichern aller Daten über das Datenhaltungs-Objekt
(Überschreiben aller Daten)
Datenbank
Speichern/Modifizieren/Löschen der Daten des betreffenden
Objekts über das Datenhaltungs-Objekt
(Aktualisieren eines Teils der Daten)
Vorlesung Informatik II
Universität Augsburg
Sommersemester 2011
Prof. Dr. Robert Lorenz
Lehrprofessur für Informatik
10. Java: Datenhaltung mit Datenbanken
1
Datenbank-Programme
Datenbank-Programme
Derby (Hersteller: Apache Foundation)
MySQL
Für die lokale Installation auf ihrem Rechner
Download von Datenbank und Treiber (jar-Datei):
http://db.apache.org/derby/
Haben wir auf unserem Server installiert
(aioml.informatik.uni-augsburg.de):
Nur erreichbar über Uni-Netz oder VPN-Verbindung
Download des Treibers (jar-Datei):
http://www.mysql.com/products/connector/j/
 Datei entpacken und Pfad merken
 Pfad im Classpath eintragen:
java –Xbootclasspath/a: <Pfad der jar-Datei>
 Datei entpacken und Pfad merken
 Pfad im Classpath eintragen:
java –Xbootclasspath/a: <Pfad der jar-Datei>
Beim ersten Programmstart muss man Tabellen erzeugen
-(create-Anweisung)
 Bei erneutem Start stehen diese Tabellen zur Verfügung.
Tabellen zum Abfragen sind angelegt (keine neuen Tabellen
anlegen!)
2
3
ODBC - Schnittstelle
JDBC - Schnittstelle
Open Database Connectivity (ODBC)
Java Database Connectivity (JDBC)
Für alle kommerziellen und freien DBMS gibt es die
einheitliche, standardisierte Benutzerschnittstelle ODBC
Für den Zugriff über Java-Programme existiert die entsprechende
Schnittstelle JDBC
ODBC verwendet SQL
Das Paket java.sql stellt Klassen für den Zugriff auf
Datenbanken über ihre JDBC-Schnittstelle bereit
Der ODBC-Treiber eines DBMS bietet eine ProgrammierSchnittstelle (API) für C-Programme
Über diese Schnittstelle können wir einheitlich sowohl
auf die Derby-, als auch auf die MySQL-Datenbank zugreifen!
Über ODBC kann eine Anwendung eine Datenbank unabhängig
von ihrer Implementierung über SQL-Befehle verwaltet werden
4
5
Das Paket java.sql
Das Paket java.sql
Schritt 1: Laden einer JDBC-Treiber-Klasse (DB-spezifisch)
Schritt 1: Laden einer JDBC-Treiber-Klasse (DB-spezifisch)
Klassenoperation der Klasse Class:
Class.forName(
“org.apache.derby.jdbc.EmbeddedDriver”);
static Class forName(String className)
A call to forName("X") causes the class named X to be
initialized.
Returns: Class object for the class with the specified name.
Class.forName(“com.mysql.jdbc.Driver”);
className fully qualified name of the desired class.
Class
Metaklasse zur Verwaltung von Datentypen
6
Das Paket java.sql
7
Das Paket java.sql
Schritt 2: Verbindung zur DB herstellen (DB-spezifisch)
Schritt 2: Verbindung zur DB herstellen (DB-spezifisch)
Klassenoperation der Klasse DriverManager
Connection c = DriverManager.getConnection(
“jdbc:derby:derbyDB;create=true”,””,””);
static Connection getConnection(String url,
String User, String password)
Attempts to establish a connection to the given database URL.
Attempts to select a driver from the set of registered JDBC
drivers.
url
DriverManager
Connection c = DriverManager.getConnection(
“jdbc:mysql://aioml.informatik.uniaugsburg.de:3306/theDatabase”,”user”,”password”);
a database url of the form
jdbc:subprotocol:subname
Verwaltet geladene Treiber-Klassen
8
9
Das Paket java.sql
Das Paket java.sql
Schritt 3: Anweisungs-Objekt für SQL-Anfragen (einheitlich!)
Schritt 3: Anweisungs-Objekt für SQL-Anfragen (einheitlich!)
Operation der Schnittstelle Connection
Statement abfrage = c.createStatement();
Statement createStatement()
Creates a Statement object for sending SQL statements to the
database.
Connection
A connection (session) with a specific database.
SQL statements are executed within the context
of a connection.
10
Das Paket java.sql
11
Das Paket java.sql
Schritt 4: SQL-Anweisung ausführen (einheitlich!)
Schritt 4: SQL-Anweisung ausführen (einheitlich!)
Operationen der Schnittstelle Statement
Operationen der Schnittstelle Statement
ResultSet executeQuery(String query)
boolean execute(String sql)
executes the given SQL statement, returns a single ResultSet
object.
executes the given SQL statement, which may return multiple
results.
ResultSet
contains the data produced by the given query;
never null
Statement
The object used for executing a static SQL
statement and returning the results it produces.
12
use getResultSet,getMoreResults to get the result(s).
13
Das Paket java.sql
Das Paket java.sql
Schritt 4: SQL-Anweisung ausführen (einheitlich!)
Schritt 4: SQL-Anweisung ausführen (einheitlich!)
Operationen der Schnittstelle Statement
Operationen der Schnittstelle Statement
int executeUpdate(String sql)
ResultSet getResultset()
executes INSERT, UPDATE, or DELETE statements
Returns data from previous execute
Returns: the row count for statement
14
Das Paket java.sql
15
Das Paket java.sql
Schritt 4: SQL-Anweisung ausführen (einheitlich!)
Tabelle kreieren:
String befehl =
“CREATE TABLE ‘Vorlesung’ (
‘ID’ INTEGER NOT NULL,
‘Name’ VARCHAR(20) NOT NULL,
‘Jahr’ CHAR(4) NOT NULL,
‘Semester’ CHAR(2) NOT NULL,
‘DozentID’ INTEGER)”;
Operationen der Schnittstelle Statement
void close()
Releases database and JDBC resources
abfrage.execute(befehl);
(Hochkommas bei Bezeichnern, Unterscheidung Gross/KleinSchreibung)
16
17
Das Paket java.sql
Das Paket java.sql
Tupel einfügen:
Tupel löschen:
String befehl =
“INSERT INTO Vorlesung VALUES
(1,‘Informatik 2‘,‘2009‘,‘SS‘,null)”;
String befehl =
“DELETE FROM Vorlesung
WHERE semester = ‘SS’”;
abfrage.executeUpdate(befehl);
abfrage.executeUpdate(befehl);
(Hochkommas bei Zeichenketten, nicht bei Zahlen, nicht bei
null)
18
Das Paket java.sql
19
Das Paket java.sql
Tupel ändern:
Tupel ausgeben:
String befehl =
“UPDATE Vorlesung
SET DozentID = 13
WHERE ID = 1”;
String befehl =
“SELECT * FROM Vorlesung”;
ResultSet ergebnis =
abfrage.executeQuery(befehl);
abfrage.executeUpdate(befehl);
20
21
Das Paket java.sql
Das Paket java.sql
Tupel ausgeben:
Tupel ausgeben:
Schnittstelle ResultSet
Schnittstelle ResultSet
A table of data representing a database result set
Maintains a cursor pointing to its current row of data
(initially 1st row)
Vorwärts/Rückwärts durchlaufbar und aktualisierbar machen
durch Aufruf anderer Version von createStatement unter
Benutzung geeigneter Konstanten:
Default: not updatable, has a cursor that moves forward only.
Statement stmt = c.createStatement(
ResultSet.TYPE_SCROLL_INSENSITIVE,
ResultSet.CONCUR_UPDATABLE);
ResultSet rs=stmt.executeQuery("...");
22
Das Paket java.sql
23
Das Paket java.sql
Tupel ausgeben:
Tupel ausgeben:
Schnittstelle ResultSet
Schnittstelle ResultSet
Operationen zur Positionierung des Cursors:
Operationen, um Daten zu lesen (für jeden Datentyp):
boolean absolute(int row)
void moveToInsertRow()
void moveToCurrentRow()
boolean first()
boolean last()
boolean next()
boolean previous()
boolean getBoolean(int columnIndex)
boolean getBoolean(String columnName)
...
24
25
Das Paket java.sql
Das Paket java.sql
Tupel ausgeben:
Tupel ausgeben:
Schnittstelle ResultSet
String befehl =
“SELECT * FROM Vorlesung”;
Operationen, um Daten zu aktualisieren (für jeden Datentyp):
void
...
void
void
void
updateBoolean(int columnIndex, boolean x)
insertRow()
updateRow()
deleteRow()
ResultSet ergebnis =
abfrage.executeQuery(befehl);
while (ergebnis.next()){
System.out.println(ergebnis.getString(“Name”));
//oder Operationen zum Erzeugen von Objekten
}
26
Das Paket java.sql
27
Das Paket java.sql
Zusammenfassung des Codes:
Zusammenfassung des Codes: Programmabbruch bei Fehler
Class.forName(“org.apache.derby.jdbc.EmbeddedDriver”);
Class.forName(“org.apache.derby.jdbc.EmbeddedDriver”);
Connection c = DriverManager.getConnection(
“jdbc:derby:derbyDB;create=true”,””,””);
Connection c = DriverManager.getConnection(
Kein Treiberzugriff
“jdbc:derby:derbyDB;create=true”,””,””);
Statement abfrage = c.createStatement();
Statement abfrage = c.createStatement();
String befehl = “SELECT * FROM Vorlesung”;
ResultSet ergebnis = abfrage.executeQuery(befehl);
String befehl = “SELECT * FROM Vorlesung”;
ResultSet ergebnis = abfrage.executeQuery(befehl);
while (ergebnis.next()){
//Operationen zum Erzeugen von Objekten
}
Kein Datenbankzugriff
while (ergebnis.next()){
//Operationen zum Erzeugen von Objekten
}
Klasse nicht vorhanden
28
29
Das Paket java.sql
Das Paket java.sql
Einfügen in Datenhaltungsschicht: Klassendiagramm
Zusammenfassung des Codes: Fehler abfangen
try{
Class.forName(“org.apache.derby.jdbc.EmbeddedDriver”);
<Container>
-daten<Container>
Connection c = DriverManager.getConnection(
“jdbc:derby:derbyDB;create=true”,””,””);
-root
Statement abfrage = c.createStatement();
DatenContainer
-store
-root
String befehl = “SELECT * FROM Vorlesung”;
ResultSet ergebnis = abfrage.executeQuery(befehl);
<Container>
<<interface>>
Datenhaltung
-daten<Container>
while (ergebnis.next()){
//Operationen zum Erzeugen von Objekten
}
}catch(Exception e){<Code für Fehlerbehandlung>}
Datei
30
Das Paket java.sql
Das Paket java.sql
Einfügen in Datenhaltungsschicht: Klassendiagramm
+
+
+
+
+
<<interface>>
Datenhaltung
load
save
add
delete
modify
31
Einfügen in Datenhaltungsschicht (eine Alternative):
Klassendiagramm
Datei
- DriverClassName :String =...
- databaseUrl :String =...
con :Connection
user :String
password :String
Laden und Speichern aller Objekte
Speichern, Löschen und Modifizieren
einzelner Objekte
+
+
+
+
+
+
32
Datei()
load(out con :DatenContainer)
save(in con :DatenContainer)
add(in o :Object)
delete(in o :Object)
modify(in o :Object)
33
Das Paket java.sql
Das Paket java.sql
Einfügen in Datenhaltungsschicht (eine Alternative):
Implementierung in Java
Einfügen in Datenhaltungsschicht (eine Alternative):
Implementierung in Java
public Datei() {
try{
Class.forName(driverClassName);
public void load(DatenContainer con){
try{
Statement abfrage = con.createStatement();
String befehl = <Select-Ausdruck passend zu Klasse>;
ResultSet ergebnis = abfrage.executeQuery(befehl);
while (ergebnis.next()){
<Objekte erzeugen in Containern über dataCon> }
}catch(Exception e){
<Code für Fehlerbehandlung>
}
}
con = DriverManager.getConnection
(databaseUrl,user,password);
}catch(Exception e){
<Code für Fehlerbehandlung>
}
}
[Bei mehreren Klassen: viele select-Anweisungen nacheinander]
34
35
Das Paket java.sql
Das Paket java.sql
Daten aus Datenbank laden
Einfügen in Datenhaltungsschicht (eine Alternative):
Implementierung in Java
AnwendungsGUI starten
public void add(Oblect o){
try{
Statement abfrage = con.createStatement();
In AnwendungsGUI DatenContainer initialisieren
In DatenContainer Objekt-Container initialisieren
String befehl = <insert-Ausdruck passend zu o>;
In DatenContainer Datei-Objekt store initialisieren
und store.load(this) aufrufen
abfrage.executeUpdate(befehl);
}catch(Exception e){
<Code für Fehlerbehandlung>
}
}
[Bei mehreren Klassen: Viele alternative insert-Anweisungen]
36
37
Das Paket java.sql
Das Paket java.sql
Neues Objekt in Datenbank speichern
Verwaltung der Werte der (zusätzlichen) ID-Spalten?
“Speichern”-Button klicken
Zusätzliche ID-Attribute in den Fachkonzeptklassen
(Vor-/Nachteile?)
In actionPerformed(): Objekt erzeugen und in ObjektContainer einfügen
Im Container: Aufruf von root.getStore().add(o)
 Übernehmen der Werte beim Laden/Abspeichern
 Wie stellt man die Eindeutigkeit der ID-Werte sicher?
 ID-Attribut in der Fachkonzeptschicht verwenden?
 Identifizieren von Tupeln in Tabellen über die ID
38
39
Das Paket java.sql
Verwaltung der Werte der (zusätzlichen) ID-Spalten?
Vorlesung Informatik II
Keine solchen zusätzlichen Attribute (Vor-/Nachteile?)




Universität Augsburg
Erzeugung der Werte beim Abspeichern (Datenhaltung)
Ignorieren der ID-Werte beim Laden
Wie identifiziert man Tupel in Tabellen?
Wie stellt man die Eindeutigkeit der ID-Werte sicher?
Sommersemester 2011
Prof. Dr. Robert Lorenz
Lehrprofessur für Informatik
11. UML: Sequenzdiagramm
40
1
Motivation
Sequenzdiagramme
Es gibt verschiedene UML-Diagramme, um (noch
programmiersprachenunabhängig) die Implementierung von
Operationen zu modellieren
Sequenzdiagramme veranschaulichen den Ablauf eines Teils der
Anweisungen bei Abarbeitung einer Operation
Sequenzdiagramme: Berücksichtigen Nebenläufigkeit (kausale
Unabhängigkeit) von Anweisungen
Einfachster Fall: Nur ein alternativer Ablauf ohne Verzweigungen
und Wiederholungen wird modelliert
Verallgemeinerungen: Mehrere alternative Abläufe
zusammenfassen (mittels Verzweigungen und Wiederholungen)
Zustandsautomaten
Aktivitätsdiagramme
2
Sequenzdiagramme
3
Sequenzdiagramme
Sequenzdiagramme zeigen grafisch die Interaktion zwischen
mehreren Kommunikationspartnern
Komponenten eines Sequenzdiagramms:
Kommunikationspartner
 Aufrufer (Sender) und Ausführer (Empfänger) von Operationen
Angegeben durch ihren Namen in einer rechteckigen Box
Kommunikationspartner: Objekte, Klassen, Benutzer
Klassen: benutze Klassennamen
Objekte: benutze Objektnamen oder :<Klassenname> (anonymes Objekt)
Benutzer hat den Namen Benutzer (User)
Interaktionen: Operationsaufrufe und Signale (Botschaften)
Synchrone Botschaften: Sender wartet mit der eigenen
Verarbeitung auf Beendigung der aufgerufenen Operation
Nach unten verlaufenden Lebenslinien ausgehend von jedem
Kommunikationspartner
 Stellt Existenzzeit eines Kommunikationspartners dar
Angegeben durch gestrichelte Linien
Asynchrone Botschaften: Sender wartet nicht mit der eigenen
Verarbeitung auf Beendigung der aufgerufenen Operation
 Parallele Verarbeitung
4
5
Sequenzdiagramme
Sequenzdiagramme
Komponenten eines Sequenzdiagramms:
Komponenten eines Sequenzdiagramms:
Botschaften
Angegeben durch durchgezogenen Pfeil von Lebenslinie des
Senders zur Lebenslinie des Empfänger
Synchrone Botschaft
Durchgezogener Pfeil mit geschlossener Pfeilspitze
 Rückantwort erforderlich
Botschaft kausal vor (oberhalb von) Rückantwort
Annotiert mit dem Namen (Operation: Benutze Prototyp)
Rückantwort
Gestrichelter Pfeil mit geschlossener Pfeilspitze
Operationen: annotiert mit Rückgabeobjekt
Werden von oben nach unten an die Lebenslinien notiert
Interpretation: Obere Botschaft kausal vor unterer Botschaft
Asynchrone Botschaft:
Durchgezogener Pfeil mit offener Pfeilspitze
6
Sequenzdiagramme
7
Sequenzdiagramme
Komponenten eines Sequenzdiagramms:
Komponenten eines Sequenzdiagramms:
Operationsabarbeitungsdauer
Angegeben durch rechteckige Box, über die Lebenslinie gelegt
Anweisungen, die keiner Botschaft entsprechen, können nicht
modelliert werden, z.B.
Erlaubt Darstellung, dass bei der Abarbeitung einer Operation
andere Operation aufgerufen werden
Deklarationen
Wertzuweisungen an Variablen primitiven Typs
…
Später: Kontrollstrukturen (Verzweigung, Wiederholung)
8
9
Sequenzdiagramme
Sequenzdiagramme
Botschaften: Beispiele
Operationsaufrufe und Kommunikationspartner
Synchrone Botschaften:
Verwaltungsoperationen
Ausnahmebehandlung (später)
Empfänger ist dasjenige Objekt/diejenige Klasse, für das/die die
Operationen aufgerufen wird
 Die Operation gehört zum Verhalten des Objekts/der Klasse
 Empfänger von Klassenoperationen sind Klassen
 Empfänger sonstiger Operationen sind Objekte
Asynchrone Botschaften:
Konstruktoren
Benutzeraktionen (Ereignisse)
Aufrufe von Prozessen (später)
Sender ist dasjenige Objekt/diejenige Klasse, bei dem eine
Operationsabarbeitung den Operationsaufruf verursacht
Sender ist eine Klasse bei Abarbeitung einer Klassenoperation
Sender ist ein Objekt bei Abarbeitung sonstiger Operationen
10
Sequenzdiagramme
Sequenzdiagramme
Allgemeine grafische Veranschaulichung
<Partner>
Lebenslinie
<Partner>
<synchron>
<synchron>
Beispiel: ActionListener registrieren (Teil der Implementierung
des Konstruktors des Fensters)
<Partner>
User
Aufruf bei
Abarbeitung
<asynchron>
<Rückgabeobjek>
11
new MeinFenster()
Botschaft
an sich
selbst
:MeinFenster
close:Button
new Button()
add(close)
<synchron>
addActionListener(this)
<asynchron>
<asynchron>
<synchron>
Operationsabarbeitungsdauer
12
13
Sequenzdiagramme
Sequenzdiagramme
Beispiel: Auf ActionEvent reagieren (zeigt eine alternative
Ausführung)
User
:Button
:MeinFenster
onClick
new ActionEvent()
Beispiel: Daten von der GUI in die Fachkonzeptklasse übertragen
(Ausschnitt)
User
speichern:Button
:MeinFenster
onClick
new ActionEvent()
System
e:ActionEvent
e:ActionEvent
actionPerformed(e)
actionPerformed(e)
getActionCommand()
s
getActionCommand()
s
new Student()
subject:Student
save()
name:TextField
getText()
s
setName(s)
dispose()
exit(0)
14
Sequenzdiagramme
15
Sequenzdiagramme
Kausalität in Sequenzdiagrammen:
Abstraktion in Sequenzdiagrammen:
Senden vor Empfangen von Nachrichten
Operationsbeginn vor Operationsende
Obere vor untere Aktion
Modellierung in mehreren Phasen:
Operationen werden Top-Down verfeinert / implementiert
Nicht kausal geordnete Aktionen sind kausal unabhängig
 Solche Aktionen heißen nebenläufig
16
17
Sequenzdiagramme
Sequenzdiagramme
Darstellung verschachtelter Operationsaufrufe der Form
<methodeAussen>(<methodeInnen>())(Übergabe von
Parametern durch Operationsaufruf)
Darstellung verschachtelter Operationsaufrufe der Form
<methodeAussen>(<methodeInnen>())(Übergabe von
Parametern durch Operationsaufruf)
Alternative 1: Verzichte auf Darstellung von <methodeInnen>()
Alternative 2: Zerlege Anweisung in zwei Botschaften
<Partner>
<Partner>
<Partner>
<methodeAussen>(<methodeInnen>())
<Partner>
<Partner>
<methodeInnen>()
o
<methodeAussen>(o)
18
Sequenzdiagramme
19
Sequenzdiagramme
Konsistenz mit Klassendiagramm beachten:
Es gibt etliche Operatoren zur Kombination von
Sequenzdiagrammen:
Alle Klassen von Kommunikationspartnern müssen im
Klassendiagramm vorkommen
Alternativen
Alle Operationen müssen in der richtigen Klasse im
Klassendiagramm vorkommen
Wiederholungen
Operationen dürfen nur konsistent zu den Navigierbarkeiten der
Assoziationen im Klassendiagramm aufgerufen werde (Wer eine
Operation eines Objekts aufruft, muss dieses Objekt kennen!)
u.v.m. …
 Oft muss das Klassendiagramm nochmal angepasst werden
20
21
Sequenzdiagramme
Sequenzdiagramme
Alternative: alt-Umgebung zur Unterscheidung mehrerer
alternativer Ausführungen in Abhängigkeit von Bedingungen
<Partner>
alt
<Partner>
Alternative: opt-Umgebung zur optionalen Ausführung in
Abhängigkeit von einer Bedingung
<Partner>
<Partner>
<Partner>
<Partner>
<botschaft>
<botschaft>
[Bedingung1]
<botschaft>
opt
<botschaft>
<botschaft>
<botschaft>
<botschaft>
<botschaft>
[Bedingung]
[Bedingung2]
22
Sequenzdiagramme
23
Sequenzdiagramme
Beispiel: Auf ActionEvent reagieren
:Button
:MeinFenster
onClick
new ActionEvent()
Wiederholung: loop-Umgebung für n-fache Wiederholung
User
System
<Partner>
<Partner>
<Partner>
e:ActionEvent
<botschaft>
actionPerformed(e)
getActionCommand()
s
opt
[s.equals(“close“)]
loop(n)
dipose()
<botschaft>
<botschaft>
<botschaft>
exit(0)
24
25
Sequenzdiagramme
Sequenzdiagramme
Wiederholung: loop-Umgebung für Wiederholung in Abhängigkeit
von einer Bedingung
<Partner>
<Partner>
Beispiel: Akualisierung eines Containers und der GUI nach
Datenspeicherung
:MeinFenster
<Partner>
professoren:ProfessorenContainer
<botschaft>
addProfessor(subject)
loop
<botschaft>
update()
professorenListe:List
removeAll()
<botschaft>
<botschaft>
getProfessor(k++)
p
loop
p:Professor
[Bedingung]
toString()
s
add(s)
[0<=k<anzahlProfessoren]
26
27
GUI-Schicht
Sichtbarmachen von fachlichen Daten an der Oberfläche
Vorlesung Informatik II
Polling: Regelmäßiges Abfragen von Änderungen der fachlichen
Daten durch die GUI-Schicht
Universität Augsburg
Sommersemester 2011
Beobachtermuster: Signalisieren von Änderungen der fachlichen
Daten durch die Fachkonzeptschicht
Prof. Dr. Robert Lorenz
Lehrprofessur für Informatik
12. UML – GUI-Schicht
1
2
GUI-Schicht
GUI-Schicht
Sichtbarmachen von fachlichen Daten an der Oberfläche
Beobachtermuster: Klassendiagramm (grün: API)
Bisher:
Anzeige von Daten nur durch ein Fenster möglich, das sich selbst
aktualisiert
Sorgt dafür, dass bei Änderung eines Objekts alle davon
abhängigen Objekte benachrichtigt und automatisch aktualisiert
werden
Jetzt:
Anzeige von Daten simultan in mehreren Fenstern möglich.
Aktualisierung aller Fenster durch Implementierung des
Beobachtermusters (Polling später)
3
GUI-Schicht
GUI-Schicht
Beobachtermuster: Klassendiagramm (grün: API)
<<interface>>
Observer
update(o :Observable,
arg :Object)
GUIKlasse
update(o :Observable,
arg :Object)
4
Beobachtermuster: Schnittstelle Oberserver
GUI-Klasse implementiert Observer-Schnittstelle
Observable
0..*
observers
1..*
notifyObservers()
setChanged()
addObserver()
deleteObserver()
subject
0..*
1..1
update(o:Observable,arg:Object):
aktualisiert angezeigte Daten von o
DatenKlasse
5
6
GUI-Schicht
GUI-Schicht
Beobachtermuster: Klasse Observable
Beobachtermuster: Sequenzdiagramm
User
Daten-Klasse erbt von Observable-Klasse und kann dann
folgende Operationen benutzen:
new GUIKlasse()
subject:DatenKlasse
notifyObservers()
Startet Aktualisierung aller Observer-Objekte
...
addObserver(this)
deleteObserver() Löscht Verbindung zu Observer-Objekt
addObserver()
g:GUIKlasse
Baut Verbindung zu Observer-Objekt auf
setChanged()
Teilt mit, dass eine Veränderung des Observable-Objekts
stattgefunden hat
changeDaten()
...
setChanged()
notifyObservers()
update(subject,null)
...
loop
[g in observers]
7
Dialogstruktur
8
Dialogstruktur
Bisher:
Ein Fenster zum Erfassen, Ändern und Anzeigen von Daten
Erfassungsfenster
Erstelle für jede Klasse des Fachkonzepts ein Erfassungsfenster
Jetzt:
 zum Erfassung und Ändern von Objekten (Attribute und
Beziehungen)
Ein Fenster für das Anzeigen von Daten
Ein anderes Fenster für das Erfassen und Ändern von Daten
Vorschlag für eine Systematisierung der gegenseitigen Aufrufe
von Fenstern (Dialogstruktur)
9
 Grafisches Interaktionselement für jedes Atribut und jede
Beziehung
 Schaltflächen oder pop-up-Menü-Einträge für Operationen
10
Dialogstruktur
Dialogstruktur
Erfassungsfenster
Erstelle für jede Klasse des Fachkonzepts ein Erfassungsfenster
Erfassungsfenster
Erstelle für jede Klasse des Fachkonzepts ein Erfassungsfenster
Standardschaltflächen:
1-Assoziationen
Speichern des Objekts und Schließen des Fensters
Ok
Übernehmen Speichern ohne Schließen des Fensters
*-Schaltfläche: öffnet Erfassungsfenster der assoziierten Klasse,
Verbindung mit neu erfasstem Objekt
Abbrechen Schließen und Verwerfen der Eingabe
Liste
wie ein als zusätzliches Attribut aufnehmen
...-Schaltfläche: öffnet Auswahlliste der assoziierten Klasse,
Verbindung mit selektiertem Objekt
Öffnen des zugehörigen Listenfensters
11
Dialogstruktur
12
Dialogstruktur
Erfassungsfenster
Erstelle für jede Klasse des Fachkonzepts ein Erfassungsfenster
Erfassungsfenster
Erstelle für jede Klasse des Fachkonzepts ein Erfassungsfenster
*-Assoziationen
Sonderfall Generalisierungen
als zusätzliche Liste aufnehmen
Bei konkreter Oberklasse: Erfassungsfenster für Oberklasse und
jede Unterklasse. Zugriff auf alle geerbten Attribute in
Erfassungsfenstern für die Unterklassen
*-Schaltfläche: öffnet Erfassungsfenster der assoziierten Klasse,
neu erfasstes Objekt Liste hinzufügen
bei abstrakter Oberklasse: kein Erfassungsfenster für Oberklasse.
Zugriff auf alle geerbten Attribute im Erfassungsfenster für die
Unterklassen
...-Schaltfläche: öffnet Auswahlliste der assoziierten Klasse,
selektiertes Objekt Liste hinzufügen
x-Schaltfläche: Löscht Verbindung mit selektiertem Objekt
[analog bei mehrstufiger Generalisierung]
Bei mehreren Assoziationen: Ein Register pro Assoziation
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Dialogstruktur
Dialogstruktur
Erfassungsfenster
Erstelle für jede Klasse des Fachkonzepts ein Erfassungsfenster
Erfassungsfenster
Erstelle für jede Klasse des Fachkonzepts ein Erfassungsfenster
Anbindung an Fachkonzeptklassen
Anbindung an Fachkonzeptklassen
Erfassungsfenster kennt zugehörige Fachkonzeptklasse mit
Container und kann auf deren Attribute und Operationen
zugreifen, aber nicht umgekehrt.
DatenKlasseContainer
1..1
meineObjekte
Anbindung durch 1-zu-1-Assoziation
GUIErfassung
subject
0..1
0..*
DatenKlasse
1..1
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Dialogstruktur
Dialogstruktur
Erfassungsfenster
Erstelle für jede Klasse des Fachkonzepts ein Erfassungsfenster
Standard-Operationen
save()
Übergabe der Eingabedaten an subject
update()
Lesen und Darstellen der subject-Daten
onOk()
OnÜbernehmen()
OnAbbrechen()
OnListe()
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Erfassung eines Objekts: Sequenzdiagramm
User
ok:Button
:GUIErfassung
onClick
new ActionEvent()
e:ActionEvent
actionPerformed(e)
getActionCommand()
s
onOk()
new DatenKlasse()
save()
Operationen zu Schaltflächen
subject
set...()
...
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Dialogstruktur
Dialogstruktur
Listenfenster
Erstelle für jede Containerklasse des Fachkonzepts ein
Listenfenster
Listenfenster
Erstelle für jede Containerklasse des Fachkonzepts ein
Listenfenster
 Anzeige aller Objekte einer Klasse mit den wichtigsten
Attributen in einer Liste / Tabelle
Standardschaltflächen:
Neu
Öffnen eines leeren Erfassungsfensters
 grafisches Interaktionselement für jedes Klassenattribut
Ändern
Erfassungsfenster für selektiertes Objekt
Löschen
Löschen des selektierten Objekts
 Schaltflächen oder pop-up-Menü-Einträge für
Klassenoperationen
Schließen Schließen des Listenfensters
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Dialogstruktur
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Dialogstruktur
Listenfenster
Erstelle für jede Containerklasse des Fachkonzepts ein
Listenfenster
Listenfenster
Erstelle für jede Containerklasse des Fachkonzepts ein
Listenfenster
Anbindung an Fachkonzeptklassen
Anbindung an Fachkonzeptklassen
Listenfenster-Klasse kennt zugehörige Containerklasse, aber
nicht umgekehrt
<<interface>>
Observer
1..*
0..*
observers
Observable
Anbindung über *-zu-1-Assoziation
Benutzung des Bobachtermusters, um simultanes Anzeigen in
mehreren Fenstern zu erlauben
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GUIListe
alleDaten
0..*
1..1
DatenKlasseContainer
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Dialogstruktur
Dialogstruktur
Listenfenster
Erstelle für jede Containerklasse des Fachkonzepts ein
Listenfenster
Erfassung eines Objekts und Listenfenster aktualisieren:
Sequenzdiagramm
:GUIErfassung
Standardoperationen
update()
Containers
actionPerformed(e)
onOk()
new DatenKlasse()
save()
Auslesen und Darstellen aller Objekte des
OnNeu()
OnÄndern()
OnLöschen()
OnSchließen()
:DatenKlasseContainer
subject
set...()
Operationen zu Schaltflächen
addDaten(subject)
setChanged()
notifyObservers()
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Dialogstruktur
Dialogstruktur
Mögliche Erweiterungen/Verallgemeinerungen: Darstellung als
Zustandsautomat für eine Objekt-Art
Mögliche Erweiterungen/Verallgemeinerungen:
Eigene Fenster für:
Zustand:
Aktiviertes Fenster
uebernehmen
Erfassung eines neuen Objekts (Kern-Attribute, keine
Beziehungen)
erfassen
Liste zur Auswahl eines Objekts für Erfassung (Übernahme von
Attributwerten)
Liste zur Auswahl eines Objekts für Aufbau von
Objektbeziehungen
starten
ok|abbrechen
Programm
liste
Modifizierung eines Objekts (alle Attribute und Beziehungen)
Auswahl
liste
beenden
Liste zur Auswahl eines Objekts für Löschen/Änderungen
ok|abbrechen
Erfassung
ok|abbrechen
Liste
Zustandübergang:
Aktionsname
aendern
Modifizierung
ok|abbrechen
loeschen
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3-Schichtelmodell gesamt
<<interface>>
Observer
GUIListe
1..*
0..*
observers
alleDaten
0..*
1..1
Observable
DatenKlasseContainer
meineObjekte
GUIErfassung
<<interface>>
Datenhaltung
subject
0..1
store
0..1
1..1
1..1 1..1
0..*
DatenKlasse
1..1
DatenContainer
Datei
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