5.4 Was ist ein CASE

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Institut für Thermodynamik
der Luft- und Raumfahrt
Software-Engineering und Optimierungsanwendungen in der
Thermodynamik
Software-Engineering
5 Programmentwicklung und Debuggen mit IDE und CASE-Tools
© Prof. Dr. Rolf Dornberger
OPTSWE_SWE: 5 Programmentwicklung mit IDE und CASE-Tools
22.06.2006
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5.1 Eclipse 3.1
– Was ist Eclipse?
– Installation von Eclipse
– Benutzeroberfläche von Eclipse
– Konfiguration von Eclipse
5.2 Debuggen
– Einführung Debugging
– Debugging Techniken
– Debuggen in Eclipse
– Debug-Perspektive
– Breakpoints: Bedienung
– Debuggen Übung
– Quellen und Links
5.3 Apache Ant
– Was ist Apache Ant
– Ant Targets
– Ant Tasks
– Beispiel einer build.xml Datei
5.4 Was ist ein CASE-Tool?
5.5 Together
– Entwicklungsumgebung
– Verwaltung von Projekten
– Verwaltung von Diagrammen (Packages)
– Klassen-Diagramme
– GUI-Design
– Kompilieren/Ausführen/Dokumentation
5.6 Poseidon
5.7 Weitere IDEs und CASE-Tools
– Netbeans
– JBuilder
– BlueJ
– Eclipse mit Omondo Plugin
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5.1 Eclipse 3.1
5.1 Eclipse 3.1
– Was ist Eclipse?
– Installation von Eclipse
– Benutzeroberfläche von Eclipse
– Konfiguration von Eclipse
5.2 Debuggen
5.3 Apache Ant
5.5 Together
5.6 Poseidon
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5.1 Eclipse 3.1 - Was ist Eclipse?
Was ist Eclipse?
Eclipse ist ein in Java geschriebenes Framework, welches meist als Entwicklungsumgebung
verwendet wird.
Geschichte von Eclipse
Eclipse wurde von der Firma IBM entwickelt. IBM hat später den Quellcode freigegeben und
die Verwaltung und Entwicklung der „Eclipse Foundation“ überlassen. Der „Eclipse
Foundation“ gehören namhafte Firmen an. Wie z.B.( IBM, HP, Nokia, Borland).
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5.1 Eclipse 3.1 - Installation von Eclipse
Eclipse SDK Download
http://www.eclipse.org/downloads/index.php
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ZIP-Datei ins Programmverzeichnis (z.B. C:\Programme) entpacken.
Eine Verknüpfung auf eclipse.exe im Programmverzeichnis auf den Desktop oder im
Startmenü erstellen.
Newgroups sagen 12/2005 noch folgendes:
– Ziel der Verknüpfung wie folgt anpassen:
– Ziel: C:\Programme\eclipse\eclipse.exe –vm %JAVA_HOME%\bin\javaw.exe
– Dies ist wichtig, da ansonsten in späteren Übungen zu ANT gewisse Fehler auftreten
könnten.
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Verknüpfung doppelklicken.
Verzeichnis
angeben, in dem
die Projekt- und
Java-Dateien
gespeichert
werden sollen.
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5.1 Eclipse 3.1 - Benutzeroberfläche von Eclipse
1. Package Explorer (Auflistung
aller Projekte und deren Klassen)
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2. Code Windows (Code
Ansicht)
3. Outline (Auflistung aller
Methoden und Variablen der
ausgewählten Klasse.)
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4. Konsolenausgabe,
Kompilierungsfehleranzeige
5. Perspektivenwechsel (In Eclipse gibt es je nach dem was man machen möchte verschiedene Perspektiven, die hier
gewechselt werden können.)
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5.1 Eclipse 3.1 - Konfiguration von Eclipse
Globale Eclipse Konfigurationen können unter Window Æ Preferences gemacht werden.
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5.2 Debuggen
5.1 Eclipse 3.1
5.2 Debuggen
– Einführung Debugging
– Debugging Techniken
– Debuggen in Eclipse
– Debug-Perspektive
– Breakpoints: Bedienung
– Debuggen Übung
– Quellen und Links
5.3 Apache Ant
5.5 Together
5.6 Poseidon
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5.2 Einführung Debugging
Wie werden Fehler im Programmcode gefunden?
Syntaktische Fehler Æ Entwicklungsumgebung und Compiler (Eclipse)
– Fehlern werden im Editor markiert (z.B. rot unterstrichen).
– Fehlerhafte Paketpfade werden angezeigt (z.B. Glühbirne-Symbol am Zeilenrand).
– Zu Syntaxfehlern oder nicht deklarierten Variablen werden automatisch Fehlerhinweise
eingeblendet.
– Speichert man fehlerhaften Programmcode, erscheint eine kurze Fehlerbeschreibung (in
der Task View unterhalb des Editors) inklusive Projekt-, Ressourcen- und Zeilenangabe.
Beim markieren Markiert springt der Textcursor im Editor automatisch an diese Stelle.
Programmlogik Æ durch Debuggen
Weitere Anwendung von Debuggen:
– Schrittweise ein fremdes Programm verstehen
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5.2 Debugging Techniken
Fehler systematisch eingrenzen durch:
Setzen von Breakpoints
– Werden an Stellen gesetzt, an denen angehalten werden soll.
– Im Eclipse Editor über rechten Mausklick „Add Breakpoint“.
– Analog kann der Breakpoint über „Remove Breakpoint“ entfernt bzw. über „Disable
Breakpoint“ deaktiviert werden.
Überwachung von Variablen
– Beobachten von aktiven Variablen
– Setzen von Variablenwerten
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5.2 Debuggen in Eclipse
Debuggen in Eclipse starten:
– Menü Run Æ Debug oder
– über das Symbol „Debug“
In Eclipse existiert eine Perspektive speziell für das Debuggen. Beim Start wird gefragt, ob in
diese gewechselt werden soll.
Default Ansichten
– Debug: Aufrufhierarchie der Methoden, unterteilt in die laufenden Threads
– Variables: Aktive Variablen
– Breakpoints: Verwaltung und Übersicht über gesetzte Breakpoints
– Editorfenster: Die gerade aktivierte Quellcodezeile wird markiert
– Outline: Ansicht, in welcher Klasse und Methode man sich befindet
– Console: Ausgaben auf der Konsole
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5.2 Breakpoints: Bedienung in Eclipse
Mit Resume wird das Programm bis zum nächsten Breakpoint ohne Unterbrechung
abgearbeitet.
Suspend versetzt das Debuggen in eine Pause.
Terminate beendet das Programm und alle damit verbundenen Threads.
Step Into verzweigt in die aufgerufene Methode.
Step Over überspringt den Methodenaufruf.
Step Return kehrt aus der Methode sofort in die rufende Zeile zurück.
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5.2 Debugging in Eclipse: Übung 1/3
Laden Sie die Datei debug_uebung in Eclipse.
Schritt 1: Breakpoints setzen (auf allen Zeilen)
Æ Es erscheint ein blauer Punkt.
Schritt 2: Debuggen Icon klicken.
Schritt 3: Bestätigen Sie den Wechsel
in die Debug-Perspective.
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Schritt 4: Springen Sie von Zeile
zu Zeile.
Die aktuelle Zeile wird grün
eingefärbt.
Beachten Sie die Variablen.
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Schritt 5: Der Debugger meldet eine Exception. Im Editor-Fenster sehen Sie die Division
beider Zahlen, im Variablenfeld den Divisor 0. Somit erkennen Sie die unerlaubte Operation
und damit die fehlerhafte Zeile.
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5.3 Apache Ant
5.1 Eclipse 3.1
5.2 Debuggen
5.3 Apache Ant
– Was ist Apache Ant
– Ant Targets
– Ant Tasks
– Beispiel einer build.xml Datei
5.5 Together
5.6 Poseidon
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5.3 Was ist Apache Ant
Apache Ant ist ein in Java geschriebenes Tool zum automatisierten Erzeugen von
Programmen aus Quellcode.
Ant steht für (Another Neat Tool).
Ant ist das make für Java. (Linux Interessierte sollten make kennen.)
Ant ist OpenSource, es startete als Teil des Jakarta Projekts und ist nun Apache-Top-LevelProjekt.
Eine Ant Build-Datei kann z.B. mit einem Befehl ein ganzes Programm kompilieren, die
Class-Dateien in spezielle Ordner verschieben und direkt eine ausführbare Jar-Datei
erzeugen.
Ant wird durch eine XML Datei gesteuert, welche als Build-Datei bezeichnet wird. Da XML
plattformunabhängig ist, ist Ant es somit auch.
In der XML Datei werden Targets definiert, welche Tasks beinhalten. Tasks sind
untrennbare Arbeitsschritte. Zwischen den Tasks können und sollen Abhängigkeiten definiert
werden.
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5.3 Ant Targets
Targets sind vergleichbar mit Funktionen einer Programmiersprache. Sie haben einen
Namen und können aufgerufen werden. Innerhalb der Targets werden dann die zu diesem
Target gehörenden Tasks durchlaufen.
<target name="clean">
<delete dir="build"/>
</target>
Dieses Target mit dem Namen clean löscht zum Beispiel das Verzeichnis build.
Target-Namen können frei definiert werden.
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5.3 Ant Tasks
Es gibt viele verschiedene Tasks in Ant, die verschiedene Arbeiten automatisieren. Hier eine
kleine Auswahl:
javac: Kompilieren von Quellcode.
copy: Kopieren von Dateien.
delete: Löschen von Dateien oder Verzeichnissen .
move: Umbenennen von Dateien oder Verzeichnissen.
jar: Jar-Datei erstellen.
SQL: SQL Befehle gegen eine JDBC Datenbank absetzen.
JUnit: Automatisierte JUnit-Tests.
Es können auch eigene Tasks in Java geschrieben werden; mehr dazu unter:
http://ant.apache.org
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5.3 Ant Properties
Properties sind wie globale Variablen.
Properties werden zu Beginn der build.xml Datei zugewiesen, danach kann von überall her
im Quellcode auf die Werte zugegriffen werden.
Properties tragen zur besseren Lesbarkeit und einfacheren Wartung der build.xml Datei bei.
<property name="src" value="src"/>
<property name="build" value="build"/>
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5.3 Beispiel einer build.xml Datei
<project name="Hello World" basedir="." default="main">
<property name="src.dir" value="src"/>
<property name="build.dir" value="build/"/>
<property name="classes.dir" value="${build.dir}/classes/"/>
<property name="jar.dir" value="${build.dir}/jar/"/>
<property name="main-class" value="helloWorld.HelloWorld"/>
<target name="clean">
<delete dir="${build.dir}"/>
</target>
<target name="compile">
<mkdir dir="${classes.dir}"/>
<javac srcdir="${src.dir}" destdir="${classes.dir}"/>
</target>
<target name="jar" depends="compile">
<mkdir dir="${jar.dir}"/>
<jar destfile="${jar.dir}/${ant.project.name}.jar" basedir="${classes.dir}">
<manifest>
<attribute name="Main-Class" value="${main-class}"/>
</manifest>
</jar>
</target>
<target name="run">
<java jar="${jar.dir}/${ant.project.name}.jar" fork="true"/>
</target>
<target name="clean-build" depends="clean,jar"/>
<target name="main" depends="clean,compile"/>
<target name="all" depends="clean,jar,run"/>
</project>
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5.3 Ant-Zusammenfassung
Mit Apache Ant können Aufgaben des Programmierers automatisiert werden.
Aufgabenbündel (Targets) können frei definiert werden.
Es gibt verschiedene elementare Aufgaben (Tasks) die in Ant bereits vordefiniert sind (z.B.
copy, move, javac…), außerdem können eigene Tasks in Java geschrieben werden.
Apache Ant ist ein kleines Tool, das Großes Leisten kann.
(Wie kleine tüchtige Ameisen, die große Ameisenhaufen bauen.)
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5.1 Eclipse 3.1
5.2 Debuggen
5.3 Apache Ant
5.5 Together
5.6 Poseidon
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CASE = Computer Aided Software Engineering
– Computergestützte Methode, um die Entwicklung von Software zu organisieren und zu
kontrollieren
– speziell für komplexe Produkte bei denen viele Softwarekomponenten und Entwickler
involviert sind
CASE-Tool
– Software-Tools zur Unterstützung der Software-Entwicklung von Analyse, Design,
Implementierung, Testen und Auslieferung
– hauptsächlich grafische Modellierung mittels Diagrammzeichnen (oftmals UML)
– neben Code-Generierung wird auch die Dokumentation und Versionsverwaltung
unterstützt
– CASE-Tools bieten viel mehr als IDEs (Integrated Development Environments).
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Ziel von CASE-Tools ist es, aufgrund der modellierten UML-Diagramme den Quellcode zu
erzeugen, der konsistent mit der Modellierung ist:
– Änderungen am Code sollen in den Diagrammen übernommen werden.
– Änderungen am Design (bzw. Diagrammen) sollen im Code übernommen werden.
– Für bestehenden Code können Diagramme erzeugt werden.
Der Quellcode kann in verschiedenen Sprachen erzeugt werden:
– Java
– C++
– C#
– Visual Basic 6
– Corba IDL
–…
Es muss aber nicht zwingend Quellcode erzeugt werden. Oftmals werden CASE-Tools auch
nur für die Erstellung von Diagrammen zur Dokumentation benutzt.
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Folgende UML-Diagrammtypen können meist in CASE-Tools zur Modellierung verwendet
werden:
– Anwendungsfalldiagramme (Use Case Diagrams)
– Klassendiagramme (Class Diagrams)
– Sequenzdiagramme (Sequence Diagrams)
– Kollaborationsdiagramme (Collaborations Diagrams)
– Zustandsdiagramme (State Diagrams)
– Aktivitätsdiagramme (Activity Diagrams)
– Komponentendiagramme (Component Diagrams)
– Verteilungsdiagramme (Deployment Diagrams)
– Paketdiagramme (Package Diagrams)
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Case-Tools erlauben oftmals auch die Verwendung folgendender Diagrammtypen für die
Modellierung verschiedenster Teil-Lösungen:
– Business Process
– Robustness
– EJB Assembler
– Web Application
– Application Client
– Enterprise Application
– TagLib
– Resource Adapter
– XML Structure
– Entity Relationship
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5.5 Together
5.1 Eclipse 3.1
5.2 Debuggen
5.3 Apache Ant
5.5 Together
– Entwicklungsumgebung
– Verwaltung von Projekten
– Verwaltung von Diagrammen (Packages)
– Klassen-Diagramme
– GUI-Design
– Kompilieren/Ausführen/Dokumentation
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5.5 Together
Kommerzielle Software von Borland
www.borland.com
Ursprünglich von TogetherSoft
www.togethersoft.com
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5.5 Together - Die Entwicklungsumgebung
Die Together-Entwicklungsumgebung besteht aus den folgenden Elementen:
– Explorer Pane
– Directory Tab: Sicht auf das physikalische Dateisystem
– Model Tab: Logische Sicht auf das aktuelle Projekt
– Server Explorer Tab: Sicht auf die verfügbaren Server
– Favorites Tab: Häufig verwendetet Elemente können in Together als Favorites
abgelegt werden
– Diagrams Tab: Übersicht über die gesamten Diagrammtypen
– Modules Tab: Erweiterungen der Funktionalität von Together durch zusätzliche
Module
– Test Tab: Ansicht für Testzwecke
Änderung der Tabs-Anzeige
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– Diagramm (Design) Pane stellt die geöffneten Diagramme dar und ermöglicht deren
Bearbeitung.
– Editor Pane erlaubt das Betrachten und das Modifizieren des Quellcodes. Der Quellcode
kann von den Modellelementen generiert werden oder auch von Hand geschrieben sein.
– Message Pane dient der Anzeige von Informations- und Fehlermeldungen.
– Properties (Inspector) Pane zeigt Werte der ausgewählten Elemente an.
– Tool Bar bietet abhängig vom gewählten Diagrammtyp verschiedene Werkzeuge für das
Erstellen von Diagrammen.
Die Anzeige der Panes kann über “View/Main Panes“ gesteuert werden
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Diagram
(Design) Pane
Explorer Pane
Tool Bar
Editor Pane
Inspector Pane
Message Pane
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5.5 Together - Verwaltung von Projekten
Ein Together-Projekt besteht mindestens aus
– einem Wurzelverzeichnis (empfohlen)
– einer Projektdatei (.tpr-Dateierweiterung)
– einem Default-Paketdiagramm
Um ein neues Projekt in Together zu erstellen wählen Sie “File/New“ Æ die Objekt Gallerie
wird gestartet.
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Together erstellt nicht einen separaten Ordner für ein Projekt. Es ist deshalb sinnvoll
vorgängig im Windows-Explorer einen Ordner zu definieren.
Art des ersten
Diagrammes
Sprache der
Codeerzeugung
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Im ersten Tab werden die Pfade für verschiedene Filetypen festgelegt. Je nachdem welche
Arten von Files im Projekt gebraucht werden, kann für jeden Typ ein eigener Ordner
bestimmt werden.
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Werden im Projekt bestimmte Klassen bzw. Libraries gebraucht, kann dies im 2. Tab
angegeben werden.
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Nachdem das Projekt erstellt wurde, wird das Default-Diagramm geöffnet. Die Toolbar zeigt
die Komponenten eines Klassendiagramms, da dies beim Erstellen ausgewählt wurde.
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Ein Together-Projekt, kann auch für bereits bestehende Klassen angewendet werden.
Wird beim Erstellen eines neuen Projektes in “Location“ ein Pfad angegeben, der bereits
Java-Files enthält, dann erstellt Together automatisch das Klassendiagramm für diese Files.
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5.5 Together - Verwaltung von Diagrammen (Packages)
Um die in Together erstellten Diagrammen zu verwalten, empfiehlt es sich, diese in
Packages abzulegen.
Symbol für Package
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5.5 Together - Klassen-Diagramme
Beim Zeichnen eines Klassendiagramms wird automatisch der dazugehörige Java-Code
(bzw. gewählte Programmiersprache) abgesetzt.
Um eine Klasse zu erstellen, kann von der “Tool Bar“ das Klassensymbol angewählt werden
und auf die Diagrammfläche gezeichnet werden.
Beim Erstellen der Klasse kann direkt ein Klassenname vergeben werden.
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Nachdem die Klasse auf dem Diagramm erzeugt wurde, wird im Editor-Fenster direkt der
Code für die Klasse eingetragen. Im Code wird auch direkt das Package angegeben, in dem
die Klasse erstellt wurde.
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Um einer Klasse ein Attribut zuzuordnen, muss die Klasse mit der rechten Maustaste
angewählt werden und aus dem Kontextmenu “New“ gewählt werden. Aus der verfügbaren
Liste wird Attribute gewählt.
Es wird in der Klassendarstellung eine Box geöffnet. Vor dem Doppelpunkt kann ein Name
für die Variable vergeben werden, nach dem Doppelpunkt wird der Datentyp angegeben. Am
Anfang der Zeile wird mit “+“ oder “-“ der die Zugriffsart auf die Variable festgelegt (public,
private).
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Methoden werden einer Klasse ebenfalls durch Aufruf des Kontextmenus zugeordnet.
Hierbei muss der Eintrag “Operation“ ausgewählt werden.
In der Klassendarstellung wird ebenfalls im untersten Bereich eine Box geöffnet. Auf der
rechten Seite des Doppelpunktes wird der Rückgabewert angegeben. Auf der linken Seite
wird der Methodenname definiert. Auch hier kann die ganze Methode durch “+“ oder “-“ auf
public bzw. private gesetzt werden.
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Auf diese Weise können ganze Klassendefinitionen erstellt werden. Die Methoden-Bodies
bleiben zunächst leer. Gewisse Funktionalität in den Methoden kann durch die Ergänzung
von weiteren Diagrammen automatisch erstellt werden. Schlussendlich muss aber der
detaillierte Code nach wie vor selber ausprogrammiert werden.
Sind nun mehrere Klassendefinitionen erstellt worden, können die Klassen miteinander
verbunden werden.
Vererbung
Assoziation
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Um eine Vererbungsbeziehung zu erstellen, muss der Vererbungspfeil von der Unter- zur
Oberklasse gezogen werden.
Bei den Assoziationen zwischen den Klassen kann die Kardinalität angegeben werden. Dies
geschieht, indem man die Assoziationsbeziehung markiert und in der Nähe der betreffenden
Klasse das Kontextmenu aufruft. Die Kardinalitätsmöglichkeiten sind:
– 0…1
–1
– 0…*
– 1…*
Zusätzlich kann die Assoziation in eine Aggregation
oder Komposition umgewandelt werden.
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In Together wird bei der Erstellung einer Assoziationsbeziehung im Code ein Kommentar
eingetragen, welcher die Kardinalität angibt. Zusätzlich wird noch eine Variable eingefügt zur
assoziierten Klasse. Die Ausgestaltung bzw. die Repository-Klasse in der die Beziehungen
aufbewahrt werden, muss selber programmiert werden.
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5.5 Together - GUI-Design
Together stellt zur Erstellung von GUI‘s ebenfalls einen Designer zur Verfügung. Damit der
Designer gebraucht werden kann, muss zunächst eine GUI-Klasse erstellt werden. Eine GUIKlasse wird erstellt, indem man über File/New die “Object Gallery“ startet. Auf dem
Categories-Panel muss “User Interface“ angewählt werden und es muss entschieden
werden, ob mit AWT- oder Swing-Containers gearbeitet wird. Um ein einfaches GUI zu
erstellen, wird am besten das “Frame“-Template aus der AWT-Library gewählt.
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5.5 Together - GUI-Design
Damit der “UI-Designer“ gestartet werden kann, muss in der Explorer Pane (Tab Model) die
GUI-Klasse markiert werden. Danach kann der “UI-Designer“ über View/Designer View/UI
Designer gestartet werden.
Die Eigenschaften des Frames oder irgendeines Objektes in Together können über das
Kontextmenu unter dem Punkt “Properties“ aufgerufen werden. Der default-Layout-Manager
ist auch hier “BorderLayout“.
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5.5 Together - Kompilieren/Ausführen/Dokumentation
Damit das Projekt kompiliert werden kann, muss unter “ Project/Make Project“ angewählt
werden.
Damit ein Projekt ausgeführt werden kann, muss zunächst die Klasse bestimmt werden,
indem sich die Main-Methode befindet. Dies geschieht indem man unter
Run/Run/DebugConfigurations anwählt.
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5.6 Poseidon
5.1 Eclipse 3.1
5.2 Debuggen
5.3 Apache Ant
5.5 Together
5.6 Poseidon
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5.6 Poseidon
poseidon for uml
www.gentleware.com
Freeware-Version: community edition
Aufbau und Funktionsweise dieses CASE-Tools (zumindest kommerzielle Version)
vergleichbar mit Together.
Die community edition eignet sich nur zur Erstellung von UML-Diagrammen und die JavaCode-Generierung.
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5.6 Poseidon
Die Modellierung von Klassen in
Poseidon funktioniert so ähnlich
wie in Together.
Soll aus den modellierten
Klassen Java-Code erzeugt
werden, muss Generierung/Java
angewählt erden
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5.1 Eclipse 3.1
5.2 Debuggen
5.3 Apache Ant
5.5 Together
5.6 Poseidon
– Netbeans
– JBuilder
– BlueJ
– Eclipse mit Omondo Plugin
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5.7 Weitere IDEs und CASE-Tools - Netbeans
Netbeans
www.netbeans.org
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5.7 Weitere IDEs und CASE-Tools - JBuilder
JBuilder
JBuilder Foundation - Freeware
www.borland.com/de/products/jbuilder/
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5.7 Weitere IDEs und CASE-Tools - BlueJ
BlueJ
www.bluej.org/
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5.7 Weitere IDEs und CASE-Tools - Eclipse mit Omondo Plugin
Eclipse mit Omondo-Plug-In
www.eclipse.org
Freeware-Version: Omondo eclipse UML
Aufbau und Funktionsweise dieses CASE-Tools vergleichbar mit Together.
Eclipse ist sehr mächtig und umfangreich. Das Freeware-Plug-In von Omondo erweitert die
IDE-Funktionalität von Eclipse zu einem CASE-Tool.
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Lernziele
Das IDE Eclipse kennen und benutzen können.
Den Sinn von Debuggen verstanden haben und debuggen können.
Die Aufgaben von Ant oder einem anderem make-Tool kennen.
Kennenlernen von CASE-Tools.
Sinn und Zweck von CASE-Tools erfahren.
Grundsätzliche Möglichkeiten von CASE-Tools kennen.
Anhand von Anwendungen die Basisfunktionalitäten von CASE-Tools umsetzen lernen.
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5.4 Was ist ein CASE

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