Was ist ein Zustandsdiagramm

Das Zustandsdiagramm ist eine der vierzehn Diagrammarten der Sprache UML und für Software und andere Systeme geeignet. Ein endlicher Automat in einer UML-Sonderform wird grafisch dargestellt. Das Zustandsdiagramm wird dazu benutzt, um das Verhalten eines Systems zu spezifizieren oder die zulässige Nutzung der Schnittstelle eines Systems. Eine Variante des Zustandsübergangsdiagramms ist die in der UML eingesetzte Diagrammform. Ein Zustandsdiagramm ist eine hypothetische Maschine, also ein endlicher Automat, der sich zu jedem Zeitpunkt in einer Menge endlicher Zustände zeigt.

Theoretische Grundlagen eines Zustandsdiagramms

Der abgebildete Typ von Zustandsautomat in UML-Zustandsdiagrammen ist eine objektbasierte Form von Harel-Zustandsdiagrammen, welche von der UML aufgenommen und erweitert wurde. Die UML-Zustandsautomaten setzen sich über Einschränkungen von endlichen Automaten hinweg und genießen ihre größten Vorteile. Das UML Zustandsdiagramm führt neue Konzepte ein und erweitert den Begriff der Aktion. UML-Zustandsautomaten besitzen diverse Eigenschaften von Mealy- und Moore-Automaten. Mittels Aktionen, die vom Zustand des Systems und einem auslösenden Ereignis abhängig sind, unterstützen sie wie in Mealy-Automaten, Eintritts- und Austritts-Aktionen, die mehr zustandsorientiert sind, wie auch in Moore-Automaten.

Welche Elemente hat ein Zustandsdiagramm

Der dargestellte Zustandsautomat in einem Diagramm besteht aus Vertex, also Knoten Transitions, also Zustands-Übergängen. Die Transitionen verbinden Quell- und einen Zielknoten. Jeder Knoten ist ein Zustand oder ein Pseudo-Zustand.

Zustände

Ein Zustandsdiagramm ist ein Graph mit Knoten und Zustandsübergängen als Zustände Ein Zustand wird als Rechteck mit abgerundeten Ecken im Diagramm gezeigt und mit dem Namen des Zustands bezeichnet. Ist das Objekt in einem Zustand, können alle inneren Aktivitäten auf ihm ausgeführt werden, die in diesem Zustand spezifiziert sind. Ein Zustand ist eine Situation, in der eine gewisse Bedingung gilt. Dem Zustand können drei Spezifikationen zugeteilt werden. Zum Beispiel in Form einer Aktivität oder einer Interaktion. Ein Verhalten, wird ausgeführt, wenn der Zustandsautomat in den Zustand eintritt oder wenn der Zustandsautomat den Zustand verlässt. Auch wenn sich der Zustandsautomat im Zustand befindet und, wenn ein gewisses Event eintritt.

Transitionen

Eine Transition ist ein Übergang und verbindet einen Quellknoten, sowie einen Zielknoten. Eine Verhaltensspezifikation kann dem Übergang zugeordnet sein, welche das Verhalten beschreibt, das ausgeführt wird, wenn die Transition durchgangen wird. Dies wird als Effekt bezeichnet. Ein wahrer Wächterausdruck kann die Transition beschützen.

Innere Transitionen und äußere Transitionen

Es gibt eine innere und eine äußere Transition. Ersteres ist die Reaktion auf ein Ereignis, das eine Aktivität auslöst. Innere Transitionen werden innerhalb von Zuständen erzeugt. Eine äußere Transition ist die Reaktion auf ein Ereignis, wenn ein Zustand geht und ein anderer Zustand kommt. \

History-Zustand

Der History-Zustand wird eingesetzt, wenn nach einer äußeren Transition, die aus einem komplexen Zustand kommt, später wieder zu demselben Subzustand zurückgebracht werden soll, der bevor die Transition eintrat aktiv war. Der History-Zustand speichert, welcher Subzustand des komplexen Zustands zuletzt aktiv war und aktiviert den »alten« Subzustand und alle entry-Aktivitäten werden von außen nach innen durchgeführt. Ein History-Zustand besitzt beliebig viele eingehende Kanten, jedoch nur eine ausgehende Kante. Diese darf keine Ereignisse und keine Bedingungen aufweisen. Das Ziel ist der Subzustand, der aktiv werden soll. Jeder komplexe Zustand besitzt nur einen flachen und einen tiefen History-Zustand. Der flache stellt den Zustand wieder her. Der tiefe History-Zustand merkt sich den zuletzt aktiven Subzustand.

Syntax [Syntax]

Syntax besteht aus Ereignis (Argumente)und Aktivität [Bedingung]

Pseudo-Zustände

Pseudo-Zustände sind Steuerungselemente, die den Ablauf eines Zustandsautomaten beeinflussen. In einem Pseudozustand gibt es keine Wertebelegungen. Es gibt folgende Zustände:der Startzustand, der Terminator, die Vereinigung, wie auch die Gabelung, die Kreuzung und die Entscheidung und den Eintrittspunkt, wie auch den Austrittspunkt.

Verhaltenszustandsautomat

Welche Arten von Strukturdiagrammen gibt es?

1) Das Klassendiagramm
2)Das Objektdiagramm
3)Das Komponentendiagramm
4) Das Paket Diagramm
5)Das Kompositionsstrukturdiagramm
6)Das Verteilungsdiagramm

Klassendiagramm

Ein Klassendiagramm zeigt die statische Struktur eines Systems. Es stellt die Klassen, und die Eigenschaften der Klassen dar, sowie das Verhalten der Klassen und die Beziehungen zwischen den Klassen. Sie sind der Fokus im Diagrammtyp der UML und werden in der Soft­wareentwicklung verwendet.

Komponentendiagramm

Ein Komponentendiagramm beschreibt aus welchen Komponenten ein System besteht, sowie welche Schnittstellen die Komponenten bieten und wie die Elemente eines Systems zusammenarbeiten.

Kompositionsstrukturdiagramm

Das Kompositionsstrukturdiagramm wird zur Dekomposition benutzt und zur Modellierung von Classifiern, die in Kompositionsbeziehungen zueinander stehen.Das Kompositionsstrukturdiagramm wird auch zur Modellierung von Entwurfsmustern verwendet.

Objektdiagramm

Ein Objektdiagramm ist eine der vierzehn Diagrammarten in der Modellierungssprache UML, für die Software und andere Systeme.

Paketdiagramm

Ein Paketdiagramm wird eingesetzt, um Mengen von Modellelementen zu Gruppen zusammenzufassen. UML-Modelle werden in übersichtliche Einheiten strukturiert.

Profildiagramm

Das Profildiagramm wird in der Metamodellebene eingesetzt, um Stereotype mit Klassen anzuzeigen, welche den Namen stereotype oder bei Profilen und Paketen die Bezeichnung Profile erhalten.

Verteilungsdiagramm

Ein Verteilungsdiagramm ist eine der vierzehn Diagrammarten in der UML und gehört zur statistischen Modellierung. Es stellt die Verteilung von Komponenten auf Rechenknoten dar.

Welche Arten von Verhaltensdiagrammen gibt es?

1)Aktivitätsdiagramm
2)Anwendungsfalldiagramm
3)Zustandsdiagramm
4)Interaktionsdiagramme
5)Interaktionsübersichtdiagramm
6)Sequenzdiagramm
7)Kommunikationsdiagramm
8)Zeitverlaufsdiagramm

Aktivitätsdiagramm

Ein Aktivitätsdiagramm dient zur Flussmodellierung. Es stellt die Ak­tivität eines Systems dar, das sich durch Aktivitäten und dessen Fluss zusammensetzen. Dieses Diagramm kann Kontrollfluss und Datenfluss modellieren.
Mit einem Aktivitätsdiagramm können komplexe Abläufe, wie beispielsweise Workflows, in einem System modelliert werden

Anwendungsfalldiagramm

Das Anwendungsfalldiagramm wird auch Use Case Diagramm genannt und beschreibt das externe Systemverhalten aus Anwendersicht. Solch ein Diagramm beschreibt, was ein geplantes System aus Sichtweise der Benutzer leisten sollte.

Interaktionsübersichtsdiagramm

Das Interaktionsübersichtsprogramm ist eine Kombination aus dem Sequenzdiagramm und dem Aktivitätsdiagramm. Es ist eines der vier Interaktionsdiagramme und stellt Interaktionen dar.

Kommunikationsdiagramm

Im Kommunikationsdiagramm wird die Interaktion zwischen Objekten beschrieben. Diese Art von Diagramm gibt die Zusammenhänge zwischen den Objekten an und die Nachrichten, die gesendet werden. Sie können als Alternative zu Sequenzdiagrammen eingesetzt werden. Der Fokus liegt auf der Kommunikationsstruktur. Die Darstellung der Nachrichtensendung kann durch eine Nummerierung erfolgen.

Sequenzdiagramm

Das Sequenzdiagramm führt die Kommunikation zwischen Objekten in einer gewissen Szene auf. Es wird gezeigt welche Objekte Anteil an der Szene haben, und welche Nachrich­ten sie austauschen und in welcher zeitlichen Reihenfolge dieser Austausch derNachrichtenn stattfindet. Ein Sequenzdiagramm besitzt eine implizite Zeitachse. Die Zeit läuft von oben nach unten fort. Die Reihenfolge der Pfeile ergeben die zeitliche Reihenfolge der Informationen an.

Zeitverlaufsdiagramm

Das Zeitverlaufsdiagramm ist ein zweidimensionales Diagramm. In diesem Diagramm werden auf der x-Achse die Zeit, und auf der y-Achse die Zustände von Objekten beschrieben. Dieser Diagrammtyp ist der Anzeige eines Oszilloskops sehr ähnlich und wird bevorzugt in der Elektrotechnik verwendet.

Zustandsdiagramm

Ein Zustandsdiagramm ist ein Diagramm um das Verhalten von Classifiern Elementen zu spezifizieren. Das können unter anderem folgende Classifiern sein: Klassen, wie auch Komponenten, und Systeme.
Zustandsautomaten zeigen das Verhalten der Elemente im Laufe des Lebens­zyklus und werden mit den möglichen Zuständen und Zustandsübergängen dargestellt.

Wo werden Zustanddiagramm in der Praxis eingesetzt?

Der Zustandsautomat spezifiziert zum Beispiel das Verhalten einer Waschmaschine. Der Protokollzustandsautomat spezifiziert beispielsweise einen Web Service, über den Flüge gebucht werden können. Das Zustanddiagramm modelliert den Lebenskauf eines Objektes. Es wird in einer Lampe eingesetzt.

Beispiel für ein Zustanddiagramm

Der Hochlauf eines Bankomatenist ein gutes Beispiel für ein Zustanddiagramm. Beim Einschalten unterzieht sich der Bankomat einem Selbsttest und erreicht die Grundstellung oder einen Störungszustand. Dauert der Selbstest überlange Dauer wird ebenfalls der Störungszustand angezeigt. Nachdem die Karte eingeschoben wurde, wird diese geprüft. Danach kommt das Gerät in die Pin-Abfrage oder in den Abbruchzustand. Es sind Subdiagramme vorhanden, welche das Verhalten in den Zuständen näher aufzeigen. Beliebige Verhaltensdiagramme können als Subdiagramme verwendet werden. Es müssen nicht zwingend weitere Zustandsdiagramme vorhanden sein.

Vorteile eines Zustanddiagrammes

+Investitionsschutz für Modellierungswerkzeuge
+leichter Modellaustausch
+bessere Modellwiederverwertung
+bessere Professionalisierung
+stärkeres Training

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