Umfassender Leitfaden zu Use-Case-Diagrammen

Einführung

Ein Use-Case-Diagramm ist eine Art von Verhaltensdiagramm, das durch die Unified Modeling Language (UML). Es wird verwendet, um die Interaktionen zwischen Benutzern (Aktoren) und einem System zur Erreichung bestimmter Ziele zu beschreiben. Use-Case-Diagramme sind unerlässlich, um die funktionalen Anforderungen eines Systems aus der Sicht des Benutzers zu verstehen und zu dokumentieren. Dieser Leitfaden führt Sie Schritt für Schritt durch die Erstellung und das Verständnis von Use-Case-Diagrammen, wobei das Fahrradverleihsystem Wheels als Beispiel dient.

Was ist ein Use-Case-Diagramm?

Ein Use-Case-Diagramm besteht aus folgenden Schlüsselelementen:

1. Aktoren: Stellen Benutzer oder externe Systeme dar, die mit dem System interagieren. Aktoren können Menschen, andere Systeme oder Hardwaregeräte sein.
2. Use Cases: Stellen spezifische Funktionalitäten oder Dienstleistungen dar, die das System den Akteuren bereitstellt. Jeder Use Case beschreibt ein Ziel, das ein Akteur durch Interaktion mit dem System erreichen möchte.
3. Beziehungen:
   • Kommunikations-Assoziation: Eine Linie, die einen Akteur mit einem Use Case verbindet und anzeigt, dass der Akteur an diesem Use Case teilnimmt.
   • Einbeziehen: Eine Beziehung zwischen Use Cases, bei der ein Use Case das Verhalten eines anderen beinhaltet.
   • Erweitern: Eine Beziehung zwischen Use Cases, bei der ein Use Case das Verhalten eines anderen unter bestimmten Bedingungen erweitert.

Erstellung eines Use-Case-Diagramms

Schritt 1: Identifizierung der Akteure

Identifizieren Sie alle Akteure, die mit dem System interagieren werden. Für das Fahrradverleihsystem Wheels sind die Akteure:

• Administrator
• Rezeptionist

Schritt 2: Identifizierung der Use Cases

Identifizieren Sie die wichtigsten Funktionalitäten oder Dienstleistungen, die das System bereitstellt. Jeder Anwendungsfalldiagrammsoll ein spezifisches Ziel darstellen, das ein Akteur erreichen möchte. Für das Wheels-System sind die Anwendungsfälle:

• Fahrradliste pflegen
• Kundenliste pflegen
• Anfragen bearbeiten
• Fahrrad ausgeben
• Fahrrückgabe bearbeiten
• Fahrrad suchen
• Beleg ausdrucken

Schritt 3: Zeichnen Sie das Anwendungsfalldiagramm

1. Zeichnen Sie die Akteure: Stellen Sie Akteure als Stabfiguren dar.
2. Zeichnen Sie die Anwendungsfälle: Stellen Sie Anwendungsfälle als Ovale dar.
3. Verbinden Sie Akteure und Anwendungsfälle: Verwenden Sie Linien, um Akteure mit den Anwendungsfällen zu verbinden, an denen sie teilnehmen.
4. Beziehungen hinzufügen: Verwenden Sie gestrichelte Pfeile, um „include“- und „extend“-Beziehungen darzustellen.

Beispiel: Wheels-Fahrradverleih-System

Lassen Sie uns ein Anwendungsfalldiagramm für das Wheels-Fahrradverleih-System basierend auf dem bereitgestellten Bild erstellen.

Akteure:

• Administrator
• Rezeptionist

Anwendungsfälle:

• Fahrradliste pflegen
• Kundenliste pflegen
• Anfragen bearbeiten
• Fahrrad ausgeben
• Fahrrückgabe bearbeiten
• Fahrrad suchen
• Beleg drucken

Use-Case-Diagramm:

Erklärung:

1. Akteure:
   • Administrator (adm)
   • Rezeptionist (rec)
2. Use Cases:
   • Fahrradliste pflegen (UC1)
   • Kundenliste pflegen (UC2)
   • Anfragen bearbeiten (UC3)
   • Fahrrad ausgeben (UC4)
   • Fahrrückgabe bearbeiten (UC5)
   • Fahrrad finden (UC6)
   • Beleg drucken (UC7)
3. Beziehungen:
   • Die Rezeptionist ist beteiligt an Anfragen bearbeiten, Fahrrad ausgeben, und Fahrrückgabe bearbeiten.
   • Die Administrator ist beteiligt an Fahrradliste pflegen und Kundenliste pflegen.
   • Die Fahrrad ausgeben Use Case beinhaltet den Anfragen bearbeiten Use Case.
   • Die Fahrrückgabe bearbeiten Use Case beinhaltet den Beleg drucken Use Case.
   • Die Fahrrad ausgeben Use Case erweitert den Kundenliste pflegen Use Case.
   • Die Fahrrad suchen Use Case ist enthalten in Fahrradliste pflegen, Kundenliste pflegen, Anfragen bearbeiten, und Fahrrad ausgeben.

Use Case-Beschreibungen

Neben dem Diagramm ist es wichtig, die Use Cases mit Beschreibungen zu dokumentieren. Eine Use Case-Beschreibung enthält typischerweise:

1. Use Case-Name: Der Name des Use Cases.
2. Aktoren: Die am Use Case beteiligten Aktoren.
3. Ziel: Das Ziel oder der Zweck des Use Cases.
4. Übersicht: Eine kurze Beschreibung dessen, was im Use Case geschieht.
5. Typischer Ablauf der Ereignisse: Eine schrittweise Beschreibung des normalen Ablaufs der Ereignisse.
6. Alternative Abläufe: Beschreibungen von alternativen oder außergewöhnlichen Abläufen der Ereignisse.

Beispiel: Use Case-Beschreibung: Fahrrad ausgeben

Use Case: Fahrrad ausgeben

Aktoren: Rezeptionist

Ziel: Ein Fahrrad auszuleihen

Übersicht: Wenn ein Kunde in den Laden kommt, wählt er ein Fahrrad aus, das er mieten möchte. Der Empfangspersonal sucht das Fahrrad im System nach und teilt dem Kunden mit, wie viel es kosten wird, das Fahrrad für eine bestimmte Dauer zu mieten. Der Kunde zahlt, erhält eine Quittung und verlässt anschließend mit dem Fahrrad.

Typischer Ablauf der Ereignisse:

1. Der Kunde wählt ein Fahrrad aus.
2. Der Empfangspersonal gibt die Fahrradnummer ein.
3. Das System zeigt die Fahrraddaten an, einschließlich der Tagesmietpreise und des Pfandbetrags.
4. Der Kunde gibt die Mietdauer an.
5. Der Empfangspersonal gibt die Mietdauer ein.
6. Das System zeigt die Gesamtmietkosten an.
7. Der Kunde stimmt dem Preis zu.
8. Der Empfangspersonal gibt die Kundendaten ein.
9. Das System zeigt die Kundendaten an.
10. Der Kunde zahlt die Gesamtkosten.
11. Der Empfangspersonal notiert den gezahlten Betrag.
12. Das System druckt eine Quittung aus.

Alternative Abläufe:

• Schritte 8 und 9: Die Kundendaten sind bereits im System vorhanden, sodass der Empfangspersonal nur eine Kennung eingeben muss, und das System zeigt die Kundendaten an.
• Schritte 7–12: Der Kunde mag den Preis nicht und kann die Transaktion beenden.

Use Case „Fahrrad ausgeben“: Detaillierte Erklärung

Der Use Case „Fahrrad ausgeben“ im Fahrradverleihsystem Wheels stellt den Prozess der Ausgabe eines Fahrrads an einen Kunden dar. Dieser Use Case beinhaltet mehrere Interaktionen zwischen dem Empfangspersonal und dem System, um das Ziel der Ausgabe eines Fahrrads zu erreichen. Im Folgenden erklären wir den Ablauf der Ereignisse im Use Case „Fahrrad ausgeben“ und dessen Beziehung zu den Use Cases „include“ und „extend“.

Akteure:

• Empfangspersonal: Der primäre Akteur, der mit dem System interagiert, um ein Fahrrad auszugeben.

Ziel:

• Ein Fahrrad an einen Kunden auszuleihen.

Übersicht:

Wenn ein Kunde in den Laden kommt, wählt er ein Fahrrad aus, das er mieten möchte. Der Empfangspersonal sucht das Fahrrad im System nach und teilt dem Kunden mit, wie viel es kosten wird, das Fahrrad für eine bestimmte Dauer zu mieten. Der Kunde zahlt, erhält eine Quittung und verlässt anschließend mit dem Fahrrad.

Typischer Ablauf der Ereignisse:

1. Kunde wählt ein Fahrrad aus: Der Kunde wählt ein Fahrrad aus den verfügbaren Optionen aus.
2. Rezeptionist gibt die Fahrradnummer ein: Der Rezeptionist gibt die Fahrradnummer in das System ein.
3. System zeigt Fahrraddetails an: Das System zeigt die Fahrraddetails an, einschließlich der Tagesmiete und des Anzahlungsbetrags.
4. Kunde gibt die Mietdauer an: Der Kunde gibt an, wie lange er das Fahrrad mieten möchte.
5. Rezeptionist gibt die Mietdauer ein: Der Rezeptionist gibt die Mietdauer in das System ein.
6. System zeigt die Gesamtmietkosten an: Das System berechnet und zeigt die Gesamtkosten für die Fahrradvermietung an.
7. Kunde stimmt dem Preis zu: Der Kunde bestätigt, dass er mit der Mietkosten einverstanden ist.
8. Rezeptionist gibt Kundendaten ein: Der Rezeptionist gibt die Kundendaten in das System ein.
9. System zeigt Kundendaten an: Das System zeigt die eingegebenen Kundendaten zur Überprüfung an.
10. Kunde zahlt die Gesamtkosten: Der Kunde erfolgt die Zahlung.
11. Rezeptionist protokolliert den gezahlten Betrag: Der Rezeptionist protokolliert die Zahlung im System.
12. System druckt eine Quittung aus: Das System generiert und druckt eine Quittung für den Kunden aus.

Beziehungen zu anderen Use Cases:

1. Einbeziehung von Beziehungen:
   • Anfragen bearbeiten: Der Use Case „Fahrrad ausgeben“ beinhaltet den Use Case „Anfragen bearbeiten“. Das bedeutet, dass das System bei jeder Ausgabe eines Fahrrads Anfragen zur Verfügbarkeit und zum Preis des Fahrrads bearbeiten muss. Der Ablauf im Use Case „Fahrrad ausgeben“ beinhaltet immer die Bearbeitung von Anfragen.
   • Fahrrad finden: Der Use Case „Bike ausgeben“ beinhaltet den Use Case „Bike finden“. Das bedeutet, dass der Empfangsdienst die Systemfunktion nutzt, um die Bike-Daten anhand der eingegebenen Bike-Nummer zu finden. Dies ist ein notwendiger Schritt beim Ausgeben eines Bikes.
2. Erweiterungsbeziehungen:
   • Kundenliste pflegen: Der Use Case „Bike ausgeben“ erweitert den Use Case „Kundenliste pflegen“. Das bedeutet, dass das System während des Ausgabevorgangs gegebenenfalls einen neuen Kunden hinzufügen oder bestehende Kundendaten aktualisieren muss. Diese Erweiterung ist bedingt und tritt nur dann auf, wenn erforderlich.

Ablauf der Ereignisse mit Include- und Erweiterungs-Use Cases:

1. Kunde wählt ein Bike: Der Kunde wählt ein Bike aus.
2. Empfangsdienst gibt die Bike-Nummer ein: Der Empfangsdienst gibt die Bike-Nummer ein.
   • Einbeziehen: Bike finden: Das System findet die Bike-Daten basierend auf der eingegebenen Nummer.
3. System zeigt Bike-Daten an: Das System zeigt die Bike-Daten an, einschließlich der Tagesmiete und des Pfandbetrags.
   • Einbeziehen: Anfragen bearbeiten: Das System bearbeitet Anfragen bezüglich der Verfügbarkeit und des Preises des Bikes.
4. Kunde gibt die Mietdauer an: Der Kunde gibt die Mietdauer an.
5. Empfangsdienst gibt die Mietdauer ein: Der Empfangsdienst gibt die Mietdauer ein.
6. System zeigt die Gesamtmiete an: Das System berechnet und zeigt die Gesamtmiete an.
7. Kunde stimmt dem Preis zu: Der Kunde bestätigt die Miete.
8. Empfangsdienst gibt Kundendaten ein: Der Empfangsdienst gibt die Kundendaten ein.
   • Erweitern: Kundenliste pflegen: Wenn der Kunde neu ist oder seine Daten aktualisiert werden müssen, fügt das System die Kundendaten hinzu oder aktualisiert sie.
9. System zeigt Kundendaten an: Das System zeigt die eingegebenen Kundendaten zur Überprüfung an.
10. Der Kunde zahlt die Gesamtkosten: Der Kunde erfolgt die Zahlung.
11. Der Empfangsdienst protokolliert den gezahlten Betrag: Der Empfangsdienst protokolliert die Zahlung.
12. Das System druckt eine Quittung: Das System generiert und druckt eine Quittung für den Kunden.

Der Use Case „Fahrrad ausgeben“ ist ein umfassender Prozess, der mehrere Interaktionen zwischen dem Empfangsdienst und dem System beinhaltet. Die Verwendung von „include“-Beziehungen mit den Use Cases „Fahrrad finden“ und „Anfragen bearbeiten“ stellt sicher, dass die notwendigen Schritte zum Finden von Fahrradinformationen und zur Bearbeitung von Anfragen immer durchgeführt werden. Die „extend“-Beziehung zum Use Case „Kundenliste pflegen“ ermöglicht die bedingte Hinzufügung oder Aktualisierung von Kundendaten und bietet Flexibilität im Prozess der Fahrradausgabe. Das Verständnis dieser Beziehungen hilft dabei, ein robustes und benutzerzentriertes System zu erstellen, das die funktionalen Anforderungen des Wheels-Fahrradverleihsystems effektiv erfüllt.

Fazit

Use-Case-Diagrammesind essentielle Werkzeuge im Softwareentwicklungsprozess, insbesondere im Bereich der objektorientierten Entwicklung. Sie bieten eine klare und präzise visuelle Darstellung, wie Benutzer (Aktoren) mit einem System interagieren, um bestimmte Ziele (Use Cases) zu erreichen. Durch die Identifizierung von Akteuren, Use Cases und deren Beziehungen können Entwickler die funktionalen Anforderungen eines Systems effektiv modellieren und kommunizieren.

Im Kontext des Wheels-Fahrradverleihsystems haben wir gezeigt, wie man Use-Case-Diagrammenerstellen kann, die die Interaktionen zwischen verschiedenen Akteuren (Empfangsdienst und Administrator) und den Funktionalitäten des Systems (wie die Pflege von Fahrrad- und Kundenlisten, die Bearbeitung von Anfragen, die Ausgabe von Fahrrädern und die Rücknahme von Fahrrädern) abbilden. Wir haben außerdem gezeigt, wie man Beziehungen wie „include“ und „extend“ einbindet, um gemeinsame und zusätzliche Verhaltensweisen darzustellen.

Die Use-Case-Diagramme zusammen mit ihren Beschreibungen bilden die Grundlage für weitere Entwicklungsaktivitäten, einschließlich der Erstellung weiterer UML-Modelle und der endgültigen Implementierung des Systems. Durch die Einhaltung der in diesem Tutorial aufgeführten Schritte können Entwickler sicherstellen, dass sie ein umfassendes Verständnis der Anforderungen des Systems haben und diese Anforderungen effektiv an die Stakeholder kommunizieren können.

Zusammenfassend ist das Meistern der Erstellung und Interpretation von Use-Case-Diagrammenvon entscheidender Bedeutung für jeden Softwareentwickler, der robuste, benutzerzentrierte Systeme erstellen möchte. Mit Übung werden diese Diagramme unverzichtbare Werkzeuge zur Modellierung, Dokumentation und Validierung der funktionalen Anforderungen jedes Softwareprojekts.

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