Vorlesungsskript - Hochschule Emden/Leer

c○ Prof. Dr. B. Bartning, HS Emden/Leer Rumpfskript ” Informatik I/II“ (WS/SS 2010/11) 66
(6.11) Entwurf von Systemen
Entsprechend der Eigenart des Menschen, nur einen begrenzten Bereich gleichzeitig erfassen
und beschreiben zu können, gibt es für ihn nur eine einzige Möglichkeit, komplexe Systeme
zu beherrschen, nämlich diese logisch (und auch physikalisch) zu unterteilen, um sie
anschließend wieder zusammenzusetzen.
Anhand des Kriteriums, wie man unterteilt, unterscheiden sich die verschiedenen Programmierstile;
dieses Kriterium kann sogar einer ” Weltanschauung“ unterliegen, nämlich einer
Art, wie man die Welt sieht und begreift. Zwei Arten seien herausgegriffen, da sie für diese
Vorlesung wichtig sind:
• Ablauforientierte Zerlegung, ” strukturierte Programmierung“
(auch algorithmische oder prozedurale Zerlegung):
Die Zerlegung geschieht anhand des Handlungsablaufs, des Tuns.
• Objektorientierte Zerlegung, ” objektorientierte Programmierung“:
Die Zerlegung geschieht anhand der in der nachzubildenden Welt anzutreffenden, mit
gewisser Eigenständigkeit versehenen Einheiten ( ” Objekte“ wie Dinge, Menschen, Ereignisse,
gedachte Einheiten, z. B. Organisationseinheiten). Diesen Objekten übergibt man
weitgehende Eigenverantwortung für ihr Handeln; sie kommunizieren miteinander, indem
sie Nachrichten austauschen und so andere Objekte bitten, gewisse (Teil-)Aufgaben
zu übernehmen, die diese ggf. weiter delegieren dürfen.
Ferner gibt es die datenorientierte Zerlegung, dazu auch unterschiedliche Mischformen.
(6.12) Bei jeder Zerlegungart – unabhängig vom Zerlegungskriterium (6.11) – ist es zweckmäßig, in
sich abgeschlossene Baueinheiten zu erstellen. Diese Baueinheiten enthalten häufig auch
wieder Baueinheiten feinerer Granularität oder sind in solchen größerer Granularität enthalten.
(6.13)
Die Baueinheiten (Steckerkomponenten, Prozeduren/Funktionen, Module, Objekte) kann
man, wenn sie sinnvoll entworfen sind, in zwei weitgehend voneinander entkoppelten Aspekten
betrachten:
• Von außen: ” Was?“
der Benutzer oder Anwender der Baueinheit muss wissen, was die Baueinheit leistet,
nicht wie sie es verwirklicht ( ” black box“). Ferner kann er diese Baueinheit beliebig
oft einsetzen, ohne sie jeweils neu konstruieren zu müssen. Notwendig für den richtigen
Einsatz: genaue Kenntnis der Übergabestelle (Schnittstelle).
• Von innen: ” Wie?“
der Erbauer oder Konstrukteur der Baueinheit muss wissen, wie er die Anforderungen
verwirklicht, die der Benutzer erwartet, z. B. welchen Algorithmus er einsetzt, welche
Daten er verwendet. Er muss nicht die Anwendungsfälle kennen, solange er die Schnittstellenvereinbarung
beachtet.
Anm Entsprechend dieser beiden Betrachtungsweisen soll jetzt der Erbauer einer Baueinheit von
dem Benutzer dieser Baueinheit (ein Programmierer mit nicht unbedingt minder guten Programmierkenntnissen)
unterschieden werden.
Bsp In vielen Programmiersprachen ist die Sinusfunktion implementiert:
• Von außen: der Benutzer von sin(x) muss nur wissen, dass x im Bogenmaß anzugeben ist.
• Von innen: der Erbauer muss ein geeignetes Näherungspolynom für die Sinus-Berechnung implementieren.
Damit dieses Zusammenspiel zwischen Außen- und Innenbetrachtungsweise (zwischen Benutzer
und Erbauer) richtig läuft, muss die Schnittstelle genau festgelegt sein, nämlich die
Übergabestelle der Informationen zwischen außen und innen, zwischen der Benutzer- und
der Erbauer-Sicht.
(a) Es hat große Vorteile, wenn das Innere einer Baueinheit dem Benutzer gegenüber weitgehend
verborgen ist (Geheimnisprinzip), wenn ihm nur ein kleiner Teil direkt zugänglich ist
(Öffentlichkeit):