Komponentenschnittstellen modellieren
Komponenten sollten Operationen nicht direkt bereitstellen. Dies gilt insbesondere für Servicekomponenten. Stattdessen
sollten sie Schnittstellen zur Beschreibung einer Reihe von Operationen verwenden und dann die Schnittstelle zur
Verfügung stellen bzw. realisieren. Eine allgemeine Beschreibung hierzu finden Sie im RUP, unter den Aufgaben Subsystemdesign (SOA) und Designelemente identifizieren.
Beispiel
In unserem Beispiel "Rent-a-Car" haben wir (mittels Subsystemanalyse) festgestellt, dass eine Servicekomponente für
Reservierungen benötigt wird. Um ein wiederverwendbares und flexibles Design zu erhalten, können wir auch eine
entsprechende Reservierungsschnittstelle erstellen oder die Servicespezifikation (von der Aufgabe Servicespezifikation) nutzen, um die Schnittstelle für unsere
Servicekomponente zu beschreiben. Die Komponente wird jede bereitgestellte Schnittstelle realisieren (UML-Terminologie)
und kann über die UML-Verwendungsbeziehung auch ihre Abhängigkeit von anderen Komponentenschnittstellen anzeigen.
Vergleichen Sie dazu die folgende Abbildung.
Beachten Sie, dass die Details der Schnittstellen zur besseren Verdeutlichung weggelassen wurden.
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Komponentenattribute modellieren
In diesem Schritt werden wir die Details der einzelnen Servicekomponenten definieren. Dazu gehören Attribute, Services,
Richtlinien und Regeln. Die Vorlage für die Dokumentation der Servicekomponentenspezifikation wird die folgenden Attribute
enthalten:
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Eigenschaften oder Attribute
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Regeln
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Variationen
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Abhängigkeit von <anderen Komponenten>
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Kombination funktionaler und technischer Komponenten
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Bereitgestellte Services
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Erforderliche Services
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Komponentenereignisse und Nachrichten modellieren
Während dieser Aktivität werden Ereignisse identifiziert, die die Komponente erkennen muss und auf deren Eintreten sie
reagieren muss. Ankommende und abgehende Komponentennachrichten werden ebenfalls spezifiziert. Services, die von Änderungen
an Daten gesteuert werden, müssen datenzentrisch betrachtet werden. Geschäftsprozesse, die nicht zum Umfang der
servicebasierten Lösung gehören, müssen identifiziert und für die Generierung von Ereignissen sowie für die Bereitstellung
von Daten für die Verbraucherservices der serviceorientierten Lösung bewertet werden. Mehrere Geschäftsprozesse innerhalb
eines Pakets eines unabhängigen Softwareanbieters könnten beispielsweise einen neuen Client hinzufügen. Möglicherweise
werden die für den Client erfassten Daten nicht in allen Fällen identisch sein, sondern vom spezifischen Kontext des
jeweiligen Geschäftsprozess abhängen. Verbraucherservices, die über einen Providerservice vom Vorhandensein neuer Clients
erfahren, müssen in der Lage sein, den neuen Clientservice unabhängig davon aufzurufen, welcher Geschäftsprozess diesen
Service generiert. |
Komponenteninterne Struktur modellieren
Während dieser Aktivität muss auf jeden Fall ein Klassendiagramm erstellt werden, das die Beziehungen zwischen
den funktionalen und technischen Komponenten der einzelnen Servicekomponenten zeigt. In diesem Stadium kommt die
Standard-UML-Modellierung zur Anwendung. Die Verwendung von Mustern wird empfohlen, um das resultierende Objektdiagramm
so zu strukturieren, dass es erweiterbar und offen für Änderungen ist. Falls bereits absehbar ist, dass sich zahlreiche
Änderungen ergeben werden, sollten Sie auf dieser Stufe eine Variabilitätsanalyse durchführen.
Wie bereits in der vorherigen Aufgabe beschrieben, ist es klug, die Verfahren der Variabilitätsanalyse zu nutzen, wenn Sie Entwürfe für künftige Änderungen
vorbereiten oder mit wesentlichen Auswirkungen künftiger Geschäftsänderungen auf Design und Struktur des IT-Systems
rechnen müssen. Diese Verfahren klammern die Gemeinsamkeiten aus und externalisieren Unterschiede mit Hilfe von
Designmustern. Die bereits festgestellten Gemeinsamkeiten und Unterschiede können als Ausgangspunkt verwendet und durch
allgemeine Designmuster wie Strategie, Status [i], Regelobjekt [ii], Typobjekt usw. erweitert werden.
Eine während des detaillierten Designs durchgeführte Analyse identifiziert Gemeinsamkeiten und fokussiert sich auf die
Erstellung modularer Variationen. Sie wendet sechs Prinzipien an, die helfen, veränderliche von kaum veränderlichen
Aspekten von Softwaresystemen zu trennen sowie die Änderungen zu isolieren und zu kapseln.
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Trennung und Modellierung der veränderlichen Aspekte von nicht veränderlichen Aspekten der Domäne: Zunehmende
Variationen werden identifiziert, abgesondert, gekapselt und externalisiert.
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Erstellen von Typhierarchien für jeden Variationspunkt
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Zuordnen von Regeltypen zu jedem Variationstyp
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Implementierung von drei Abstraktionsebenen; Verwendung eines kumulierten Vererbungsmetamusters
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Beginn bei Wiederverwendungsebenen oberhalb der Objektebene und Erstellung von Assets auf jeder dieser Ebenen;
Aufbau kleiner Frameworks um Variationspunkte, die im allgemeinen nicht mehr als 7 Klassen (+-2 Klassen) haben
sollten
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Jedes Wiederverwendungselement zeichnet sich durch ein eigenes Verhalten aus. Externalisierung des Verhaltens
in Form konfigurierbarer Daten, die in die Anwendung eingelesen werden können, um Softwareverknüpfungen zu
ermöglichen.
[i] Erich
Gamma, Richard
Helm, Ralph
Johnson, John
Vlissides, Design Patterns, Addision-Wesley 1994.
[ii] Arsanjani, A., Rule Object: A Pattern Language for Flexible Modeling and Construction of Business Rules,
Washington University Technical Report number: wucs-00-29, Proceedings of the Pattern Languages of Program Design, 2000
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Komponentenablauf modellieren
Während dieser Aktivität wird der interne Ablauf der Steuerung innerhalb der Servicekomponente identifiziert. Er kann
als Ablauf- oder Aktivitätsdiagramm dargestellt werden.
Hinweis zu unabhängigen Softwareanbietern: Der interne Ablauf einer Komponente in einem Paket eines unabhängigen
Softwareanbieters kann verfügbar und/oder konfigurierbar sein. Es gibt aber auch Pakete, bei denen dies nicht der Fall
ist. Sind Objekte innerhalb der Komponente des unabhängigen Softwareanbieters verfügbar und konfigurierbar, kann ihr
Verarbeitungsablauf angepasst und auf die Lösung abgestimmt werden. Bei einem solchen Vorgehen sollten jedoch Fragen
einer kontinuierlichen Pflege/Wartung berücksichtigt werden, die sich daraus ergeben könnten. In vielen Fällen wird es
nicht möglich und auch gar nicht notwendig sein, den komponenteninternen Ablauf in Paketen unabhängiger
Softwareanbieter zu identifizieren. In solchen Fällen sollte die Komponente des unabhängigen Softwareanbieters als
Blackbox angesehen werden, für die nur verfügbar gemachte und realisierte Services dokumentiert sind.
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Zuordnung von Komponenten zu Schichten
Die Unterteilung in Schichten bietet folgende Vorteile:
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Schichten helfen, ein IT-System mit Qualitätsattributen für Modifizierbarkeit und Portierbarkeit zu versehen. Eine
Änderung an einer unteren Schicht, die keine Auswirkung auf die Schnittstelle hat, erfordert keine Änderung an
einer darüber liegenden Schicht. So kann zum Beispiel jeder mit dem Standard J2EE™ konforme Anwendungsserver frei
und ohne Änderung an der Software auf Anwendungsebene ersetzt werden. Eine Änderung an einer höheren Schicht hat
keinen Einfluss auf die unteren Schichten, sofern sie sich nicht auf die Anforderungen an untere Schichten
auswirkt. Änderungen an einem mehrschichtigen Softwaresystem, die keine Schnittstellen betreffen, sind generell auf
nur eine Schicht begrenzt.
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Schichten sind Teil der Planungsrolle, die die Architektur bei der Konstruktion des Systems spielt. Wenn Entwickler
wissen, in welchen Schichten sich ihre Software befindet, kennen Sie die Services, auf die Sie in der
Codierungsumgebung setzen können. Schichten können Arbeitszuordnungen für Entwicklerteams definieren. (Dies ist
jedoch nicht immer der Fall.)
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Schichten sind Teil der Kommunikationsrolle, die die Architektur inne hat. Bei einem großen System nimmt die Zahl
der Abhängigkeiten unter den Modulen rasch zu. Die Organisation der Software in Schichten mit Schnittstellen ist
ein wichtiges Tool bei der Verwaltung der Komplexität und beim Informationsaustausch mit den Entwicklern über die
Struktur.
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Schichten unterstützen die Analyserolle der Architektur. Sie können genutzt werden, um die Auswirkungen von
Änderungen am Design zu analysieren.
Die Unterteilung in Schichten kann strikt oder nicht strikt sein. Ein striktes Schichtungsschema bedeutet, dass
Komponenten nur Komponenten derselben Schicht oder aus den direkt darunter liegenden Schichten verwenden können. Bei
einem nicht strikten Schichtungsschema können Komponenten derselben Schicht oder aus allen darunter liegenden
Schichten verwenden. Beachten Sie jedoch, dass Komponenten generell keine Komponenten aus höheren Schichten verwenden
sollten. Wenn Komponenten von Komponenten höherer Schichten abhängig sind, wird es schwierig, die Komponenten der
höheren Schichten zu ersetzen, ohne die Komponenten der darunter liegenden Schicht ändern zu müssen. Weitere
Informationen hierzu sowie zum Modellierungsverfahren für Schichten finden Sie im Konzept Lösungspartitionierung.
Es ist wichtig, dass Sie die hier beschriebenen Softwareschichten nicht mit denen des Dreischichtenmodells
(3-Tier-Architekturmodell mit Front-End, Anwendungsschicht und Back-End) verwechseln. Die Zuordnung zu Maschinen in
einer Verteilten Umgebung, der Datenfluss zwischen Elementen und das Vorhandensein bzw. die Nutzung von
Kommunikationskanälen werden tendenziell Schichtdiagrammen nach dem Dreischichtenmodell dargestellt, die manchmal kaum
von Diagrammen der Softwareschichten zu unterschieden sind. Schichtdiagramme nach dem Dreischichtenmodell enthalten
häufig bidirektionale Pfeile, um eine Art der bidirektionalen Kommunikation anzuzeigen. In einem Diagramm der
Softwareschichten ist bidirektionale (symmetrische Kommunikation) eher negativ. Darüber hinaus basiert die Zuordnung
einer Komponente zu einer Schicht des Dreischichtenmodells auf den Platzierungsregeln, die beim Definieren der
Operationsarchitektur berücksichtigt werden, und sie wird von den erforderlichen Systemmerkmalen auf Serviceebene
bestimmt. Der Hauptunterschied zwischen Diagrammen der Softwareschichten und Abbildungen nach dem Dreischichtenmodell
besteht darin, dass es in ersteren keinen konkrete Platzierung gibt, wohingegen in letzteren klar definierte Positionen
vorhanden sind.
Faustregeln für die Unterteilung in Schichten
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Alle Komponenten, die anwendungsunabhängige Geschäftsfunktionen bereitstellen, könnten einer Schicht zugeordnet
werden. Anwendungsunabhängige Geschäftsfunktionen sind z. B. das "Kundenmanagement" und das "Produktmanagement" für
einen Bereich verschiedener Anwendungen.
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Alle Komponenten, die technische Funktionen wie Fehlerbehandlung, Authentifizierung, Protokollierung und Prüfung
bereitstellen, könnten einer anderen (logischen) Schicht zugeordnet werden. Diese Komponenten sind geschäfts- und
anwendungsunabhängig. In manchen Fällen kann die räumliche Nähe technischer und funktionaler Komponenten eine
Zuordnung beider zu einer gemeinsamen Schicht erforderlich machen. Dies sind Entscheidungen hinsichtlich der
Architektur und müssen als solche dokumentiert werden.
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Middlewarekomponenten wie das Message-Queuing und relationale DBMS-Software können einer weiteren Schicht
zugeordnet werden. Dies wird auch als die "Struktur" oder das "Gefüge" (Fabric) bezeichnet.
Beispiel
Die folgende Abbildung zeigt eine SOA-Sicht mit typischen (und tatsächlich empfohlenen) Schichten für die verschiedenen
Elemente einer Lösung.
In diesem Schichtungsschema lässt sich recht einfach herausfinden, welcher Schicht unsere Komponenten zuzuordnen sind.
Wir werden die relevanten Komponenten unseres Beispiels "Rent-a-Car" in die Servicekomponentenschicht stellen. Schauen
Sie sich dazu die folgende Abbildung an. Da wir ein Modell mit strikter Schichtung wünschen, werden wir die
UML-Komposition nutzen, um unsere Komponenten in die Servicekomponentenschicht aufzunehmen, und die Funktionalität der
Servicekomponenten nur über Stellvertreter-Ports verfügbar machen, die dieselbe Schnittstelle wie die Servicekomponente
selbst bereitstellen.
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