\chapter{Prototyp}
\label{ch:prototyp}
Um die wissenschaftliche Frage, nicht nur zu beantworten, sondern zu beweisen, wird in dieser Arbeit die Methode des Prototypings genutzt. Der Prototyp dient zum experimentellen Arbeiten und sichert eine strukturell fundierte Umsetzung des darauf folgenden Endprodukts. Der Fokus liegt dabei zunächst auf der Funktionalität der Anwendung. Prototyping wird als bevorzugte Methode gewählt um schnell ein Ergebnis zu erzielen (vgl. [Abr16]). Zudem soll aufbauend auf Diesem ein Produkt realisiert werden, das als Erweiterung in das Netzwerk der Hochschule integriert werden soll.

\section{Forschungsdesign}
Das Kapitel zeigt eine kurze Übersicht der Vorgehensweise und den Leitfaden an den sich die Implementierung des Prototyps anlehnt (vgl. Abbildung 3.1.). 
Zu Beginn der Arbeit wird, des sich aus der Forschungsfrage ergebenden Problems analysiert und alle wichtigen Anforderungen erfasst. Dies bildet die Basis für alle weitern notwendigen Schritte um am Ende eine sinnvolle Lösung bereitstellen zu können. Die Recherche dient der Sammlung aller notwendigen Werkzeuge und gibt einen Überblick über verschiedene Hilfsbibliotheken. Das Implementieren der Applikation kann nun auf Basis der Recherche durchgeführt werden. Dazu gehört das Testen verschiedener Bibliotheken und Erweiterungen um die bestmögliche Ergebnis zu eruieren. Abschlie"send wird die Funktionalität des Prototypen getestet und evaluiert ob die Forschungsfrage ausreichend beantwortet wird. Handlungsempfehlungen und mögliche Funktionen zum Erweitern finalisieren die Arbeit.

\begin{figure}[!h]
\centering
\includegraphics[width=0.8\textwidth]{figures/forschungsdesign}
\caption{Forschungsdesign}
\hfill
\end{figure} 

\section{Organisation}

Zum Entwickeln des Prototypen wird die Open-Source- Entwicklungsumgebung Visual Studio Code von Microsoft verwendet. Die dynamische Oberfläche ist sehr performant, da sie wenig Speicherplatz bedarf und zunächst ohne grö"sere Ergänzungen sofort einsetzbar ist. Um den Code mit Shortcuts übersichtlicher zu gestalten und auf Python und Django abstimmen zu können werden aus der üppigen \textit{Extension-Bibliothek} kostenlose Erweiterungen eingebunden. Unter Anderem sind die folgenden Add-on's während der Arbeit zum Einsatz gekommen (vgl. [Mic18]):

\begin{itemize}
\item Python von Microsoft (Linting und Debugging)
\item MagicPython von MagicStack Inc. (Syntax-Highlighter)
\item Python Extension Pack (Django Code-Vervollständigung)
\end{itemize}

Der entwickelte Syntax wird regelmä"sig auf das hochschulinterne Git-Repository geladen. Hier kann man mit Hilfe der verwendeten IDE bei der Überarbeitung im sogenannten \textit {Working-Tree} die Änderungen visuell einsehen und wenn nötig bearbeiten. Es wird ausschlie"slich auf den Master-Branch gepusht, da nur ein Entwickler an dem Prototyp tätig ist. Lediglich zum Testen experimenteller Bibliotheken werden neue Branches angelegt und diese, falls Sie sich als hilfreich erweisen, mit dem Master-Branch fusionieren.

Um einen Einblick in den Aufbau eines Django-Projektes zu erlangen wird dies im folgenden genauer beschrieben. Die unterste Projektebene wird durch die manage.py-Datei gebildet. Sie wird unter Anderem genutzt um den lokalen Server starten zu können. In der Ebene darüber findet sich im Ordner \glqq mysite\grqq\ die Datei settings.py. Hier werden die allgemeinen Einstellungen der Website vorgenommen, wie zum Beispiel das Integrieren der Erweiterungen und der Pfad zu den hinterlegten Templates. Au"serdem ist die urls.py dort zu finden, deren Funktion bereits im Kapitel Django erläutert wurde. Die \_\_init\_\_.py und wsgi.py sind trivial und deshalb wird hier nicht weiter darauf eingegangen. Im Ordner \glqq thisisenv\grqq\ sind alle Bibliotheken und Add-on's der virtuellen Umgebung hinterlegt. Der Fokus dieser Arbeit liegt im Ordner \glqq application\grqq. Hier sind die Datenbank-Migrationen, die Static-Files wie bootstrap und css, und alle Templates abgelegt. Zudem befindet sich hier die Logik des Prototypen, auf die im Kapitel \glqq Funktionen\grqq\ weiter eingegangen wird.


\subsection{Datenmodellierung}
Die Struktur der bereits bestehenden Datenbank im Django-Framework und die Erweiterungen dessen werden hier genauer erläutert. Zunächst wird auf die Ergänzung des bestehenden \textit {UserModel} eingegangen, nachdem veranschaulicht der Abschnitt das \textit {PostModel} und abschlie"send werden die Zusammenhänge der Modelle dargestellt.

Alle Modelle werden als Django-Modelle deklariert um beim kompilieren des Codes dem Compiler mitzuteilen, dass diese integriert werden müssen (vgl. [Dja18]). Mit der folgenden Eingabe 
\\
\noindent\hspace*{10mm}%
\$ python3 manage.py makemigrations
\\
werden die neun Tabellen der Modelle erstellt. Um diese dann auch anwenden zu können, muss der Befehl 
\\
\noindent\hspace*{10mm}%
\$ python3 manage.py migrate
\\
 darauffolgend ebenso in die Kommandozeile eingegeben werden.

\textbf{UserModel:}
\begin{addmargin}[25pt]{0pt} 
Hierbei ist das Authentifizierungssystem von Django mit einem \textit{UserModel} bereits angelegt. Dies muss für den Prototyp um das Feld \glqq tags \grqq\ erweitert werden, sodass ein Benutzer folgende Felder aufweist (vgl. [Fou18a]):
\begin{itemize}
\item username, fist\_name, last\_name, email, groups, user\_permissions, is\_staff, is\_active, is\_superuser, last\_login, date\_joined, tags
\end{itemize}
In models.py ist der \textit{CustomUser} dafür verantwortlich das neue Feld mit dem \textit{Default-User} zu verknüpfen. Durch das \textit{OneToOneField} (siehe Abbildung 3.2.) wird die Verbindung zum schon bestehenden Modell hergestellt. \textit{OneToOne} bildet eine einzigartige Zuordnung von zwei Objekten, sodass der Rückgabewert nur aus einem Objekt besteht (vgl. [Fou18a]). Das hei"st, dass hier keine Rekursiven, also auf sich selbst verlinkende oder \textit{lazy} Beziehungen möglich sind um Konflikte bei der Authentifizierung zu vermeiden. Dies ist die übliche Vorgehensweise um mit einem Primärschlüssel das Default-Model zu erweitern. 
\begin{figure}[!h]
\centering
\includegraphics[width=1\textwidth]{figures/custommodelcode}
\caption{CustomUserModel in models.py}
\hfill
\end{figure} 


\end{addmargin}

\textbf{PostModel:}
\begin{addmargin}[25pt]{0pt} 
Das \textit{PostModel} beschreibt alle Felder die ein Post enthalten kann. Basierend auf der Blog-Lösung von Djangogirls.com gehören dazu folgende:
\begin{itemize}
\item author, title, text, created\_date, published\_date, tags
\end{itemize}
Der Autor ist durch einen \textit{ForeignKey} mit dem \textit{UserModel} verbunden. Diese sogenannte \textit{ManyToOne} Verbindung reicht hier aus um einem Post den Autor, also dem eingeloggten User, zuzuweisen. Title ist ein \textit{CharField} und wird mit einer Zeichenbegrenzung festgelegt. Der Text hingegen kann eine beliebige Menge an Zeichen enthalten und wir deshalb als \textit{TextField} deklariert. Erstellungsdatum und Publikation sind beides \textit{DateTimeField}s. Ersteres muss vom Ersteller angegeben werden, Zweiteres kann zunächst offen gelassen werden durch die Zusatzangabe \glqq null=True\grqq. Ein weiteres Feld tags wird hinzugefügt um den Posts unabhängig von den Usern Tags zuordnen zu können.

\end{addmargin}


\textbf{Gesamtmodellierung:}
\begin{addmargin}[25pt]{0pt} 

\begin{figure}[!h]
\centering
\includegraphics[width=0.8\textwidth]{figures/datamodel}
\caption{Forschungsdesign}
\hfill
\end{figure} 
\end{addmargin}
	

\subsection{Verwaltung im Administrator-Back-end}
In diesem Kapitel wird beschrieben wie das Administrations-back-end genutzt werden kann. Es ist jedoch zu beachten, dass die Applikation vorwiegend von Dozenten und Angestellten der Hochschule ohne Administratorrechte verwendet werden soll. Die gestaffelten Berechtigungen werden im Kapitel \glqq Berechtigung der User \grqq\ genauer beschreiben.

Ein Django-Projekt bildet bereits beim Einrichten, \textit{per Default}, eine Administrator-Oberfläche um die Inhalte der Website kontrollieren zu können. Nach der Migration von den oben genannten Modellen wird diese erweitert. Nich zu vergessen sind die externen Tabellen der installierten Add-on's, die nach der Migration das Back-end expandieren.


\subsection{Berechtigung der User}
Welche Berechtigungen gibt es im Prototyp, welche werden vom Active Directory übernommen?


\section{Funktionen}
User Stories einbinden als Grafik

\subsection{Verwalten}
Posts erstellen, editieren und löschen 
(draft-list und post new für Mitarbeiter)


\subsection{Abonnieren}
Tags als eingeloggter User abonnieren und verwalten Front-end und Admin-Backend?

\subsection{Filtern}
Tag-map? Filtern nach abonnierten Posts, alle Posts und Posts mit bestimmten Tags

\subsection{Benachrichtigung}
Mail-Benachrichtigung wöchentlich