Was ist UML?

Forschungszentrum Karlsruhe 

in der Helmholtz-Gemeinschaft 

Unified 

Modeling 

Language 

Einführung in UML 

UML – Unified Modelling Language 

Dr. Wolfgang Süß / IAI



Inhalt 

• Was ist UML ? 

• Entstehung 

• Ziele 

• Vor- und Nachteile 

• UML- Diagramme 

• Welche Diagrammarten gibt es? 

• Wofür werden Sie benötigt? 

• UML- Tools 

• Zusammenfassung 





Entstehung und Evolution 

• Enstehung 

• Ab 1988- Beginn der Geschichte der OO Methoden 

• Okt. 1994- Rumbaugh tritt der Firma Rational bei 

• Okt. 1995-Unified Method(UM) Version 0.8 

Jacobson tritt ebenfalls Rational bei 

• Rumbaugh, Booch, Jacobson = „drei Amigos” 

• Evolution 

• Juni 1996-UML Version 0.9 

• Jan.1997-UML Version 1.0 

• Juli 1997-UML Version 1.1 

• 1998-UML 1.2 und 1.3 

• Ca. 2003-Version 2.0 





Was ist UML? 

UML = Sprache zur Beschreibung 

von Softwaresystemen 

• Grundgedanke: Einheitliche Notation für alle Softwaresysteme! 

• UML entstand aus mehreren bestehenden Notationen 

• Verschiedene Diagrammtypen, die sich gegenseitig ergänzen 

und verschiedene Systemaspekte hervorheben 

• Bsp: Analogie Bauplan für Haus – Grundriss, Aussenansichten, 

Werkpläne für versch. Handwerker... 





Was ist UML? 

• UML (Unified Modelling Language) 

ist eine graphische Sprache zur: 

• Visualisierung 

• Spezifikation 

• Konstruktion 

• Dokumentierung 


• UML ist eine standardisierte Modellierungssprache 

• UML schreibt jedoch keinen bestimmten 

Softwareentwicklungsprozess vor 





Phasen der objektorientierten Softwareentwicklung 

Jede Software durchläuft während ihres "Lebens" verschiedene 

Phasen des sogenannten Software Life-Cycles 

Analyse 

Rückkopplung 

UML 

Informationsfluss 

Entwurf 

UML 

Implementation 

Java, 

C/C++, .. 

Test 

Einführung 

Dokumentation 



UML-Konstrukte 



• UML-Konstrukte lassen sich nach verschiedenen Sichten einteilen 

• Sicht = Betrachtung des Softwaresystems aus einer bestimmten 

Perspektive; Fokussierung auf einen speziellen Sachverhalt 

• Verschiedene Sichten sinnvoll, da 

• bei Erstellung eines Softwaresystems verschiedene 

Personengruppen involviert sind 

• verschiedene Sichtweisen auf denselben Sachverhalt hilfreich für 

das Verständnis sein können. 





Sichten – grobe Unterteilung 

• UML bietet Vielzahl von Konzepten und Konstrukten zur Realisierung 

verschiedener Sichten an 

• Grobe Unterteilung der Sichten: 

• Anforderung an das System 

• Struktur des Systems 

• Ablauf des Systems 

• Implementierung des Systems 





Diagrammarten 

• Anwendungsfalldiagramm 

• Klassendiagramm 

• Paketdiagramm 

Anforderungen an 

das System 

Struktur des 

Systems 

• Interaktionsdiagramm 

• Kollaborationsdiagramm 

• Sequenzdiagramm 

• Aktivitätsdiagramm 

• Zustandsdiagramm 

• Komponentendiagramm 

• Verteilungsdiagramm 

Ablauf des 

Systems 

Implementierung 

des Systems 



Klassendiagramme 



• Beschreiben statische Struktur der Klassen und Objekte und 

ihre Beziehungen untereinander 

• Ermittelung der Klassen ist nicht Sache der Klassendiagramme! 

• anderer Hilfsmittel z.B.: 

• - CRC Cards (Class, Responsability and Collaboration) 

• - Use Cases 

• Zentraler Bestandteil der UML 

• aber nicht einziger! 





Beispiel für Klassendiagramme 

In der Analysephase 

nur oberflächige 

Wiedergabe der 

Struktur, später 

Verfeinerung der 

Struktur bis hin zur 

detaillierten Lösung. 





Beschreibung von Klassen und Objekten 

• Ein Objekt ist ein elementarer Bestandteil des betrachteten 

Fachgebiets. Ein Objekt hat klar definierte Eigenschaften und ein 

Verhalten. Es wird erzeugt und behält eine unveränderliche 

Objektidentität. 

• Eine Klasse ist eine Beschreibung gleichartiger Objekte. Jedes 

Objekt gehört zu (ist Instanz von) genau einer Klasse. 

• UML Notation: 

Klasse 

Objekt : Klasse 

• Beispiel: 

Bremskraftregler 

br : Bremskraftregler 

:Bremskraftregler 





Attribute: Beschreibung des Zustandes 

• Ein Attribut einer Klasse ist die Beschreibung eines 

Datenelements, das in jeder Instanz der Klasse vorhanden ist. 

In der Beschreibung der Klasse wird der Name des Attributs 

angegeben. Eine Objekt-Instanz der Klasse besitzt für jedes 

Attribut einen individuellen Attributwert. 

• Notation: 

Klasse 

Attribut_1 

…. 

Attribut_n 

Objekt : Klasse 

Attribut_1 = Attributwert_1 

…. 

Attribut_n = Attributwert_n 

• Beispiel: 


Blockierungsdauer 

br : Bremskraftregler 

Blockierungsdauer = 0 



Datentypen der Attribute 



• Für ein Attribut können bestimmte Datentypen vorgeschrieben 

sein. 

• Datentypen können sein: 

• Einfache Standard-Datentypen (z.B. Boolean, Char, Int) 

• Zusammengesetzter Datentypen (z.B. Int [10]) 

• Klassenamen (dann ist der Attributwert eine Objektreferenz) 

• Notation: Attribut oder 

Attribut : Typ oder 

Attribut : Typ = Initialisierungswert 

• Beispiel: Bremskraftregler 

Blockierungsdauer : Int = 0 





Weitere Informationen zu Attributen 

• Sichtbarkeit 

• + global (public visibility) 

• # geschützt (protected visibility, Klasse und Unterklasse) 

• - privat (private visibility, nur innerhalb Klasse) 

• Kardinalität 

• [n..m] mindestens n-, höchstens m-mal 

• [n..*] mindestens n mal, beliebig oft 

• [0..1] optionales Attribut 

• Beispiel: 

Bremskraftverteiler 

# Blockierungsdauer[1..4] : Int = 0 





Operationen 

• Die Operation einer Klasse ist die Beschreibung einer Funktion, die 

jede Instanz der Klasse ausführen kann. In der Beschreibung der 

Klasse wird der Name der Operation angegeben, die Parameterliste ist 

optional. Operationen werden klein geschrieben. 

• Notation: 

Klasse 

operation_1 

…. 

operation_n 

Implementierungsbeschreibung 


bremsen() 



Abstrakte Klassen 



• Eine Klasse die nicht instanziiert werden kann wird als abstrakte 

Klasse bezeichnet 

• Meist keine Attribute 

• Abstrakte Klassen werden verwendet um: 

• Teilimplementationen zur Verfügung zu stellen 

• Methodenschnittstellen für zukünftige Unterklassen 

vorzugeben 

• Namen der Klasse und Operationen werden kursiv geschrieben 

• Notation: Beispiel: Bremskraftregelsystem 

Klasse 

Operation_1 

…. 

Operation_n 

bremsen() 





Rein abstrakte Klassen = Interfaces 

• Eigenschaften 

• keine Attribute 

• Menge von Methodenschnittstellen 

• Funktion 

• kann zu anderen Klassen "dazugemischt" werden 

• gibt eine Schnittstelle vor 

• die Klasse muss die Schnittstelle implementieren 

• mehrere Interfaces können implementiert werden 

• Notation: 

 

Namen 

Operation_1 

…. 

Operation_n 





Beispiel 

• Beschreibung Klassen, Objekte, Attribute und Methoden 

Klassenschreibweise 

PKW Namen 

# Farbe 

- Modell 

Attribute 

- Hubraum 

+ hupen() Operationen 

+ fahren() 

Motor an, Gang einlegen 

Objektschreibweise 

pkw : PKW 

# Farbe = rot 

- Modell = Ferrari 

- Hubraum = 3600 

• weitere Elemente: abstrakte Klassen und Interfaces 

Fahrzeug 

fahren() 

 

Fahrzeug 

fahren() 





Beziehungen zwischen den Klassen (Relationen) 

• Statische Sicht auf das System 

• Beschreibt die Beziehungen zwischen Klassen 

• 4 wichtige Beziehungstypen 

• Assoziation benutzt-Beziehung 

• Aggregation hat-Beziehung 

• Generalisierung ist-Beziehung 

• Subsystem ist-eingebettet-in-Beziehung 

• Anwendung hauptsächlich der Klassenschreibweise 





Beziehungen zwischen den Klassen (Relationen) 

• Relationen dienen zur Kommunikation zwischen Objekten. 

• UML hat 4 Arten von Relationen: 

• Assoziationen 

• semantische Relation zwischen Klassen 

• Instanz zwischen Tupeln von Klasseninstanzen 

• (bi)-direktionale Verbindungen zwischen Klassen 

• Spezialformen: Aggregation und Komposition 

• Abhängigkeiten 

• schwächere Relationen zwischen Client und Server 

• Benötigen keine Instanzierung für ihre Bedeutung. 

• Generalisierung 

• Realisierung 





Relationen 

Assoziation 

Komposition 

Aggregation 

Abhängigkeit 

Generalisierung 

Realisierung 





Assoziation: benutzt-Beziehung 

• Modelliert eine allgemeine Beziehung zwischen Klassen 

Land 

Name 

hat zur 

Hauptstadt 

Stadt 

Name 


meldet 

blockiert 

Sensor 

• Assoziation = Menge aller Verbindungen zwischen den Objekten der 

beteiligten Klassen 

• Meist als Zeiger implementiert (Java Objektreferenz) 





Kardinalität von Assoziationen 

Bestimmt die Anzahl Verbindungen zwischen den Klassen 

A 

B 

Jedes A ist genau mit einem B verbunden 

A 

2 3 

B 

Jedes A ist mit 3 B verbunden 

Jedes B ist mit 2 A verbunden 

A 

2..4 

B 

Jedes A ist mit 2 .. 4 B verbunden 

A 

0..1 

B 

Jedes A ist mit 0..1 B verbunden (optional) 

A 

* 

B 

Jedes A ist mit 0..∞ B verbunden 





Aggregationen: : hat-Beziehung 

• Hat-Beziehung, wenn man "besteht aus" sagen kann 

• Dokument hat mehrere Absätze: besteht aus mehreren 

Absätzen 

• Ein Land hat eine Hauptstadt: besteht aber nicht aus ihr 

• Echte "ist enthalten" Beziehung, im Gegensatz zu Assoziation, die 

"steht in Verbindung mit" Beziehung ist 

• Notation: Beispiel: 

Klasse_1 

Bremse 

Klasse_2 

Bremsscheibe 





Komposition: hat-exklusiv 

exklusiv-Beziehung 

• Eigenschaften 

• ist ein Spezialfall der hat-Beziehung 

• drückt stärkere Bindung als hat-Beziehung aus 

• Unterscheidungsmerkmal: Teile haben die gleiche 

Lebensdauer 

• Kardinalität von Aggregation und Komposition ist analog zur 

Assoziation 

• Notation: 

Bremse 

• Beispiel: 

Bremsbelag 4 



Weiteres Beispiel 



Lieferung 

Rechnung 

Assoziation mit Namen und Leserichtung: 

„Ware Kostet Preis“ 

Ware 

Kostet 

Preis 

Eine Lieferung setzt sich aus den zu liefernden Waren zusammen. 





Generalisierung: ist-Beziehung 

• Klassen können auch durch Spezialisierung von allgemeineren 

Oberklassen hervorgehen. 

• Generalisierung wird meist durch Vererbung implementiert 

• Notation: Oberklasse 

Beispiel: 

Person 

Unterklasse 

Student 

Polizist 

Vorsicht: Generalisierung darf nicht verwechselt werden mit: 

• Klassifikation (ist-Exemplar-von-Beziehung) 

• Ein Student ist eine Person Generalisierung 

• Franz ist ein (Objekt der Klasse) Student Klassifikation 



Paketdiagramme 



• Grössere Systeme werden in Subsysteme (Pakete) unterteilt. 

• Zweck 

• Bildung von zusammengehörenden Einheiten die einzeln 

verstanden, gewartet und verteilt werden können 

Wird in der Analyse und 

Entwurfsphase erstellt, um das 

System übersichtlicher zu 

gestalten 





Subsystem (Paket): ist-eingebettet 

eingebettet-in-Beziehung 

• Notation: Beispiel: 

Antriebssystem 

Paketnamen 

Bremssystem 

Bremspedal 


Bremse 

Sensor 



Interaktionsdiagramme 



• Beschreiben zeitliche Abläufe (Aufrufsequenzen) zwischen (bekannten) 

Objekten 

• Dynamische Sicht im Gegensatz zu statischen Klassendiagrammen 

• Zwei semantisch äquivalente Darstellungen: 

• Einfach andere Darstellungsarten, aber dieselbe Sicht 

• Sequenzdiagramme: 

• Verwendung bei wenigen Klassen 

• Zeitablauf klar ersichtlich 

• Kollaborationsdiagramme: 

• Verwendung bei wenigen Nachrichten 

• Zeitablauf weniger klar ersichtlich 





Interaktionsdiagramm: Kollaborationsdiagramm 

• Beschreibt die Interaktion von 

Elementen im Bezug auf 

Ereignisse 

• Enthält immer nur Ausschnitte 

des Gesamtsystems 

• Kommunikation der Elemente 

steht im Vordergrund 

Gehört zur strukturellen Analyse des 

Systems Analysephase 





Interaktionsdiagramm: Sequenzdiagramm 

• Zeigt die Interaktion der Objekte in ihrer zeitlichen Abfolge 

• Im Vordergrund steht die Lebenszeit der Objekte im Bezug auf 

bestimmte Abläufe 

Alle Interaktionsdiagramme 

werden durch genauere 

Betrachtung der 

Strukturdiagramme generiert 

zeitlich: Analyse/ Entwurf 





Weiteres Beispiel für ein Sequenzdiagramm 

• Beispiel: :Bremspedal :Bremskraftregler :Bremse :Sensor 

bremsen 

Bremsdruck 

erhöhen 

meldet blockiert 

lösen 

warte 100 ms 



Aktivitätsdiagramme 



• Beschreibt die Aktivitäten, die ein Element bzgl. eines bestimmten 

Programmablaufes durchführt 





Aktivitätsdiagramme: Beispiel 

Gast 

Kellner 

Rest. betreten 

auf Gast warten 

auf Platz warten 

[Restaurant voll ] 

setzen 

[Platz frei] 

bestellen 

Essen besorgen und servieren 

essen 

mit Rechnung warten 

bezahlen und gehen 



Zustands-Diagramme 



• Zeigt alle Zustände, die ein Objekt während des Programmablaufs 

annehmen kann 

• Maschinenmodell mit Menge 

von Zuständen 

Startzustand, 

Endzustand, 

Ereignissen/ 

Transitionen 





Weiteres Beispiel für Zustandsdiagramme 


Inaktiv 

Bremspedal 

gedrückt 

bremsend 

Bremspedal gelöst 

Räder für > 100 ms 

gelöst & Bremspedal 

gedrückt 

Räder blockiert > 100 ms 

lösend 





Implementierungsdiagramm 

• Komponentendiagramm 

• Zusammenhänge von 

Implementierten 

Komponenten 

• Verteilungsdiagramm 

(Deployment-Diagramm) 

• Physische Verteilung 

der Komponenten 



UML-Werkzeuge 



• Die meisten Werkzeuge sind sehr weit weg von der UML 

(z.B. Rational Rose, Together). 

• Es gibt aber auch sehr gute Werkzeuge, die sich wirklich an 

die UML halten (insbesondere MagicDraw). 

• Für kleine Beispiele gehen auch einfache Malwerkzeuge 

(Visio „Schablone „Software“, xfig). 



Zusammenfassung 



UML = Sprache zur Beschreibung 


• Verschiedene Diagrammtypen, die sich gegenseitig ergänzen und 

verschiedene Systemaspekte hervorheben 

• UML ist ein Werkzeug für die Systemanalyse und beim Design 

• abstrakte Beschreibungssprache 

• ermöglicht Kommunikation zwischen Entwicklern und Benutzern

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