Ementrio O Modelo de Objetos Histrico da evoluo

Ementário • O Modelo de Objetos – Histórico da evolução das linguagens de programação, PE versus POO, fundamentos do modelo de objetos, a importância da modelagem, métodos OO • Tecnologias para apoio a orientação a objetos • UML- Unified Modeling Language • A Linguagem Java – introdução, a sintaxe e estruturas de controle • Vocabulário da Orientação a Objetos (Abordagem com Java)

Diagrama de Classe • é a essência da UML (OMT e Booch) • coleção de elementos declarativos de modelo, como classes, tipos e seus respectivos conteúdos e relações • estruturar atributos e operações em classes é fundamental para o trabalho de modelagem através do enfoque da orientação a objetos

Associação Atributos Agregação Classe associativa Classe Visibilidade Multiplicidade Superclasse Generalização (herança) Operações Restrição Subclasses

Relacionamentos (1/4) • ligam as classes/objetos entre si criando relações lógicas entre estas entidades • tipos de relacionamentos: – generalização/ especificação (herança) – associação – agregação – dependência

Relacionamentos (2/4) • Generalização/ especificação – indica relacionamento entre um elemento mais geral e um elemento mais específico (respectivamente, superclasse e subclasse) – também conhecido como herança ou classificação (por exemplo, um enfermeira “é um tipo de” pessoa)

Relacionamentos (3/4) • Agregação – usada para denotar relacionamentos todo/parte – por exemplo, um Item de compra é parte de um Pedido • Associação – é um relacionamento que descreve um conjunto de vínculos, onde cada vínculo é definido como uma conexão semântica entre tuplas de objetos – por exemplo, um Cliente possui Conta Corrente

Relacionamentos (4/4) • Dependência – é um relacionamento entre elementos, um independente e outro dependente – uma modificação no elemento independente afetará diretamente os elementos dependentes do anterior – é um relacionamento de utilização

Elementos Chaves 1. Objeto 2. Classe 3. Atributo 4. Operação 5. Associação 6. Restrição 7. Classe de associação 8. Dependência 9. Interface 10. Normalização do modelo de classes

1. Objeto • é uma unidade real ou abstrata, individualizada e identificável • características básicas: – estado: características herdadas ou distintas – identidade (id. ): propriedade que o distingue de todos os demais – comportamento: modo como age e reage a estímulos externos (passagem de mensagens)

2. Classe • “um conjunto de objetos que compartilham estrutura e comportamento comuns” (Booch) • se a classe possuir como instâncias classes em vez de objetos, ela será denominada de metaclasse • abstração = seleção de alguns aspectos de domínio do problema para modelagem

Ao definir classes, é importante: • Buscar equilíbrio entre funcionalidade e reutilização, resistindo-se ao desejo de criar classes grandes que abrangem tudo: – Classes grandes são mais difíceis de entender e reutilizar, assim a criação de classes de objetos que possuam propósitos bem definidos contribui significativamente na reutilização por outras aplicações. – Classes menos complicadas são mais fáceis de entender e manter, e se uma classe não puder ser explicada de forma simples ela é forte candidata a subdivisão em classes menores.

As classes são os blocos de construção mais importantes de qualquer sistema orientado a objetos.

Notação gráfica para declarar e usar Classes Nome da Classe atributo: tipo do dado = valor inicial. . . operação () operação (lista de parâmetros): tipo de resultado. . .

Notação gráfica para declarar Classe “Circulo” nome da classe propriedade (ou atributo) da classe (Attribute) métodos (ou operações) da classe (Operation)

Classes 1) Nome da Classe atributos da classe Indivíduo 2) (opcional) operações da classe (opcional) V +código. Do. Indivíduo: long +sexo: M ou F +data. Do. Nascimento: data Indivíduo 3) ar Indivíduo +incluir. Indivíduo(código. Do. Indivíduo) +destruir. Indivíduo(código. Do. Indivíduo) s e õ ç a i Indivíduo 4) +código. Do. Indivíduo: long +sexo: M ou F +data. Do. Nascimento: data +incluir. Indivíduo(código. Do. Indivíduo) +destruir. Indivíduo(código. Do. Indivíduo)

Nome da Classe (1/2) • cada classe deve ter um nome que a diferencie de outras classes • o nome é uma sequência de caracteres • o nome de uma classe deve ser único no pacote que a contém • somente o nome da classe é conhecido como nome simples • nome de caminho é o nome da classe, tendo como prefixo o nome do pacote a que essa classe pertence

Nome da Classe (2/2) Nomes Simples Nomes de caminho Hello. World Regras de Negócio: : Valida. Pedido Cliente TButton Tabelas: : Cliente Quick Report: : TQuick. Rep

3. Atributo • menor unidade que em si possui significância própria e interrelacionada com o conceito lógico da classe à qual pertence (equivale aos campos de um registro) • uma propriedade nomeada de um tipo • em síntese, armazena valores em células sintaxe padrão: Visibilidade nome. Do. Atributo: Tipo. De. Expressão = Valor. Inicial {Propriedade}

Sintaxe padrão p/ atributos (1/2) • nome. Do. Atributo – é uma sequência de caracteres de identificação começando tipicamente com letra minúscula – primeira letra de cada palavra em maiúscula – ex: nome. Do. Indivíduo, limite. De. Crédito. Do. Cliente • Tipo. De. Expressão – depende da linguagem de programação e do tipo de implementação de um atributo

Sintaxe padrão p/ atributos (1/2) • Valor. Inicial – é uma expressão que também depende da linguagem de programação • Propriedade – descrição do atributo – tipo de dado – tipo de atributo – domínios de valores (valores mínimo e máximo)

Visibilidade de atributo (1/2) + visibilidade pública (valor default) todos têm acesso # visibilidade protegida é acessível dentro da mesma classe e por classes ao longo do pacote no qual a classe é definida - visibilidade privada é acessível apenas por operações declaradas dentro da mesma classe

Visibilidade de atributo (2/2) Nome da classe Visibilidade pública Visibilidade protegida Cliente +código. Do. Cliente #situação -limite. De. Crédito Visibilidade privada Nome do atributo

4. Operação • um serviço que é requisitado a um objeto como parte de seu comportamento em resposta a estímulos (procedimento algorítmico) – operação é algo invocado por um objeto (procedimento de chamada) – método é um corpo de procedimento sintaxe padrão: Visibilidade nome. Da. Operação(Parâmetro): Expressão. De. Tipo. De. Retorno {Propriedade}

Sintaxe padrão p/ operações (1/3) • nome. Da. Operação – é uma sequência de caracteres de identificação começando tipicamente com letra minúscula – primeira letra de cada palavra em maiúscula – exemplos: • obter. Nome. Do. Indivíduo • obter. Limite. De. Crédito. Do. Cliente

Sintaxe padrão p/ operações (2/3) • Parâmetro – é uma lista de valores separados por vírgula – nome tipo: tipo-expressão = valor-padrão • nome é o nome de um parâmetro formal • tipo é in, out, ou inout, com padrão in • tipo-expressão é a especificação de um tipo de implementação dependente da linguagem • valor-padrão é uma expressão de valor opcional para o parâmetro

Sintaxe padrão p/ operações (3/3) • Expressão. De. Tipo. De. Retorno – é uma especificação dependente de linguagem de programação sobre o tipo de implementação do valor retornado pela operação • Propriedade – indica valores de propriedade que se aplicam ao elemento • classificação, pré-condição, pós-condição, tipo de execução, concorrência, transformação e estereótipo

Visibilidade para operações (1/2) • definida da mesma forma que se define para os atributos. + visibilidade pública (valor default) # visibilidade protegida - visibilidade privada

Visibilidade de operação (2/2) Nome da classe Visibilidade pública Cliente +obter. Limite. De. Crédito Visibilidade protegida #bloquear. Cliente -cancelar. Cliente Visibilidade privada Nome da operação

Organização de atributos e operações (1/2) • Ao representar uma classe, não é preciso exibir todos os atributos e operações ao mesmo tempo. Na verdade, na maioria dos casos, isso não é possível (haverá um número muito grande de itens) nem é adequado (somente um subconjunto desses atributos e operações será relevante para uma determinada visão). • Um compartimento vazio não significará necessariamente que não existam atributos ou operações, mas apenas foi decidido não mostrá-los.

Organização de atributos e operações (2/2) • Para especificar explicitamente a existência de mais atributos ou métodos do que os apresentados, terminar cada lista com reticências (. . . ). • Para melhor organização de listas extensas de atributos e operações cada grupo pode receber um prefixo com uma categoria descritiva, utilizandose estereótipos. Por exemplo, organizando métodos construtores: <<constructor>> Create() Create(y, m, d: word)

5. Associação • é uma relação que descreve um conjunto de vínculos entre elementos de modelo • uma associação representa que duas classes possuem uma ligação (link) entre elas: – conhecem uma a outra – estão conectadas com – para cada X existe um Y

Nomenclatura de associações • quando duas classes, ou mesmo uma classe consigo própria, apresenta interdependência onde determinada instância de uma delas origina ou se associa a uma ou mais instâncias da outra • a nomenclatura da associação depende do número de classes envolvidas: – unária (recursiva), binária (normal), n-ária

Associação unária • associação reflexiva ou recursiva • quando há um relacionamento de uma classe consigo própria conectando-se ambos os fins da associação a ela mesma (mas os dois fins são distintos) • semanticamente representa a conexão entre dois objetos da mesma classe é casado com Esposa Pessoa Marido

Associação binária (normal) • quando há duas classes envolvidas na associação de forma direta de uma para a outra Cliente 1 0. . * Pedido

Associação n-ária • é uma associação entre três ou mais classes Funcionário * Quesito * Avaliação Projeto *

Semântica da associação Classe A nome da associação papel-1 papel-2 Classe B onde: nome da associação: usado para definir, ou qualificar, a natureza da relação entre as classes associadas papel-1, papel-2: mostram como uma classe é vista pela outra, ou, o papel desempenhado pela classe no relacionamento

Papéis em associação (1/3) • • Multiplicidade Ordenação Qualificador Agregação/ composição • Navegabilidade • Especificador de interface • Mutabilidade • Visibilidade • Generalização

Papéis em associação (2/3) Qualificador Agregação Classe A Restrição ou propriedade {ordenado} 0. . * 1 Possui Classe B Multiplicidade Nome do papel Composição Navegabilidade Generalização Classe C Classe D

Papéis em associação (3/3) • Nome da associação – a associação possui um nome que a representa, frequentemente atribuído a um verbo – podem existir dois nomes, um para cada direção do relacionamento – “um cliente possui conta corrente” Cliente Possui é Possuída por Conta corrente

Multiplicidade, ou cardinalidade (1/2) • especifica a quantidade de correspondência de um objeto na classe [A] em objetos equivalentes na classe [B] – – 1 * 0. . 1 m. . n exatamente um muitos (zero ou mais) opcional (zero ou um) sequência especificada (5. . 11)

Multiplicidade, ou cardinalidade (2/2) Multiplicidade Pessoas 0. . * funcionário * empregador Empresa Uma “Pessoa” é funcionário de nenhuma, uma ou mais (*) “Empresas”. Cada “Empresa” possui um ou vários (1. . *) “Funcionários”.

Papéis em associação • Ordenação {ordenado} – se a multiplicidade é maior que um, o conjunto de elementos relacionados é ordenado ou não ordenado (padrão) • Qualificador – é um atributo de associação ou uma estrutura de atributos cujos valores particionam um conjunto de objetos relacionados a um objeto por uma associação (reduz a multiplicidade)

Associação qualificada Pedido Produto 0. . 1 Pedido, item O qualificador ‘Produto’ diz que em conexão com um pedido pode haver um item de pedido para cada ocorrência de produto. Conceitualmente, esse exemplo indica que não é possível haver dois itens de pedido para um mesmo produto. Para acessar um item de pedido em particular, é necessário identificar o produto como argumento.

Agregação Uma agregação é uma forma especial de associação utilizada para mostrar que um tipo de objeto é composto, pelo menos em parte, de outro em uma relação de todo/ parte. Pedido 1 1. . * Tem Todo Pedido, item Parte Agregação regular, relacionamento por-referência

Agregação de composição É uma forma de agregação com uma forte propriedade e vida coincidente da parte com o todo. Na composição, ou relacionamento por-valor, o objeto todo declara uma instância real do objeto parte dentro do seu próprio corpo tornando o objeto parte fisicamente nele contido. Indivíduo, endereço Todo 0. . 1 Indivíduo, 1 Tem Agregação de composição, relacionamento por-valor complemento de endereço Parte

Navegabilidade Uma instância de uma classe pode navegar a instâncias de outra classe e vice-versa. Fonte Alvo Pedido Cliente * {ordenado} sentido da navegação 1

Navegabilidade na agregação Todo Navegabilidade unidirecional em agregação regular 1 0. . * Parte 1 1 0. . * Parte 2 Navegabilidade bidirecional em agregação de composição

Papéis em associação (1/2) • Especificador de Interface – define o comportamento exigido para habilitar a associação – nome de um classificador com a sintaxe: “: ”nome-do-classificador • Mutabilidade – se os vínculos são mutáveis podem ser somados, apagados e movidos – outras propriedades: congelado, somar. Somente

Papéis em associação (2/2) • Visibilidade – especificado por um indicador de visibilidade – (“+”, “#”, “-” ou palavra-chave explícita tal como {público}) • Generalização – um relacionamento de taxinomia entre um elemento mais geral e um elemento mais específico que é completamente consistente com o primeiro elemento somando-o informação adicional especializada

Generalização • Indica que uma classe mais geral, a superclasse, tem atributos, operações e associações comuns que são compartilhados por classes mais especializadas, as subclasses. • Por sua vez, as subclasses herdam atributos, operações e associações da superclasse e agregam atributos e operações particulares ao elemento de especialização a que se referem.

Restrições para generalização/ especificação {completo}: N é conhecido Generalização A {incompleto}: N não é conhecido Superclasse (classe pai ou classe base) {Restrição} B C . . . N {disjunção}: B, C, . . . , N são mutuamente exclusivos {sobreposição}: B, C, . . . N podem ocorrer simultaneamente Subclasses (classes filha ou classes derivada)

Exemplo de generalização/ especificação com restrição Animal {disjunção, incompleto} Mamífero Ave Peixe

Herança • É o mecanismo de reutilização de atributos e operações definidos em classes gerais por classes mais específicas. • Permite organizar tipos similares de classes de objetos em categorias hierárquicas, onde é permitida à classe de menor nível, que é uma especialização ou extensão de outra classe, compartilhar atributos e operações de classes superiores na hierarquia.

Redefinição de atributos e operações na herança Veículo terrestre Operações redefinidas pela subclasse Superclasse partida() parada() {disjunção} Automóvel partida() parada() Caminhão partida() parada() Subclasses

Herança múltipla Veículo {sobreposição, incompleto} Veículo terrestre Veículo aquático Veículo anfíbio

Agregação versus Generalização Pedido, item Agregação: Pedido, item é parte-de (ou atributo-de) Pedido Árvore Pinus Generalização: Pinus é um tipo-de Árvore

6. Restrição Uma restrição é um relacionamento semântico entre elementos de modelo que especifica condições e proposições que devem ser mantidas como verdadeiras, caso contrário o sistema descrito pelo método é nulo. Restrição Grupo de cidadãos idosos {pessoa. idade > 60} 0. . 1 0. . * Pessoa

Restrições predefinidas na UML • • Associação Auto Completo Disjunção Global Implícito Incompleto • • • Local Ou Parâmetro Radiodifusão Sobreposição Voto

Restrição {Ou} Qualquer instância da classe só pode participar uma vez no máximo de uma das associações. Pertence Conta Corrente 0. . 1 Indivíduo 0. . * {Ou} 0. . * Pertence 0. . 1 Organização

Restrição em linguagem natural {Se nível de crédito for insuficiente então condição de pagamento deve ser à vista} Cliente 1 0. . * Faz Pedido

Linguagem de restrição de objeto • A UML inclui uma especificação da linguagem OCL- Object Constraint Language para ser utilizada em definição de restrições dentro do metamodelo. • Na UML, cada restrição é escrita em uma linguagem específica, embora também possa ser escrita em linguagem natural, tal como um comentário.

Sintaxe básica da OCL (1/2) • item “. ” seletor – O seletor é o nome de um atributo no item ou o nome de um papel de fim designado de um vínculo anexado ao item. • item “. ” seletor “[“ valor-de-qualificador “]” – O seletor designa uma associação qualificada que qualifica o item. O valor-de-qualificador é um valor para atributo de qualificador.

Sintaxe básica da OCL (2/2) • set “->” “select” “(“ expressão-booleana “)” – A expressão-booleana é escrita em termos de objetos dentro do conjunto. O resultado é o subconjunto de objetos no conjunto para o qual a expressão booleana é verdadeira. • Exemplos: flight. pilot. training_hours > flight. plane. minimum_hours company. employees -> select (title = “Manager” and self. reports -> size > 10)

7. Classe de Associação Uma classe de associação é um elemento de modelagem que tem associação e propriedades de classe, podendo ser vista tanto como uma associação que tem propriedades de classe como uma classe que tem propriedades de associação. Classe B Classe A Nome da classe de associação atributos da classe de associação operações da classe de associação

8. Dependência • Dependência indica a ocorrência de um relacionamento semântico entre dois ou mais elementos de modelo onde uma classe cliente é dependente de alguns serviços da classe fornecedora. • Indica uma situação na qual uma mudança em um elemento (elemento independente) pode afetar outro elemento da dependência (elemento dependente).

Dependência Classe A Classe B Fornecedor Cliente

Dependências predefinidas na UML (1/2) • Rastro – uma conexão histórica entre dois elementos que representam o mesmo conceito em níveis diferentes de significado • Refinamento – um histórico ou conexão de derivação entre dois elementos com um mapeamento entre eles

Dependências predefinidas na UML (2/2) • Uso – uma situação na qual um elemento requer a presença de outro para sua implementação correta ou funcionamento • Ligação – uma ligação de parâmetros de modelo para valores reais visando criar um elemento não parametrizado

9. Interface É um especificador para operações externamente visíveis de uma classe ou um componente sem especificação de sua estrutura interna. Fornece um modo para dividir e caracterizar grupos de operações. Classe de implementação nome da interface Classe cliente Interface dependência

Interface • especifica uma parte limitada do comportamento de uma classe real e não tem implementação • formalmente equivale a uma classe abstrata sem atributos, estados ou associações, mas com um conjunto de operações abstratas • designa a face externa de uma classe ou um pacote • descreve as interações entre dois objetos

Fornecedor armazenável Cliente Classe A Fornecedor Classe B executável Classe C «interface» Executável {abstrado} «interface» Armazenável {abstrado} executar() {abstrato} carregar() {abstrato} processar() {abstrato} salvar() {abstrato} Classe A implementa a interface executável e armazenável Classe C implementa a interface executável Classe B usa a interface executável e armazenável de A e executável de C

10. Normalização do modelo de classes • Normalização é um processo formal que examina os atributos de classes com o intuito de minimizar redundância em objetos específicos. • A normalização causa a simplificação de atributos dentro das respectivas classes colaborando para a integridade e a estabilidade do modelo. • O segredo das formas normais está em perceber que alguns atributos determinam o valor de outros.

Normalização do modelo de classes • São mais necessárias para os modelos relacionais. • Primeira, Terceira e Quarta Forma Normal. • A Segunda não ocorre em banco de objetos – identificador único e universal ao objeto • Uma estrutura de atributos não normalizada é dita estar na zerésima forma normal

1ª Forma Normal • é verificada quando em determinadas estruturas de atributos, existem dados que se repetem várias vezes • objetivo = remoção de grupos repetitivos

Exemplo para normalização de classes:

Classe pedido preliminar Pedido número. Do. Pedido código. Do. Cliente nome. Do. Cliente data. Do. Pedido código. Do. Produto[15] quantidade. Do. Produto[15] descrição. Do. Produto[15]

Para atingir a 1ª forma normal • verificar se há ocorrências repetitivas de atributos dentro da classe [A] analisada; • destacar os atributos repetitivos e suas respectivas operações, criando uma nova classe [B] que absorverá esses itens; • estabelecer a associação de agregação regular e multiplicidade ? . . * ou ? . . [número de ocorrências] entre as classes [A] e [B].

Resultado da 1ª forma normal Pedido, item Pedido número. Do. Pedido código. Do. Cliente nome. Do. Cliente data. Do. Pedido 1 1. . * código. Do. Produto quantidade. Do. Produto descrição. Do. Produto

3ª Forma Normal • objetivo = remoção de dependências transitivas • dependência transitiva é a dependência indireta que um determinado atributo tem com o identificador do objeto através de um outro atributo explícito ou implícito do qual é diretamente dependente

Para atingir a 3ª forma normal • verificar se a classe [C] analisada possui atributos que são dependentes de outros atributos nela contidos; • destacar os atributos com dependência transitiva e suas respectivas operações, incorporando-os na classe [D]; • eliminar os atributos obtidos por cálculo a partir de outros atributos da classe [C].

Resultado da 3ª forma normal Pedido, item Pedido número. Do. Pedido data. Do. Pedido * 1 Cliente código. Do. Cliente nome. Do. Cliente 1 1. . * quantidade. Do. Produto * 1 Produto código. Do. Produto descrição. Do. Produto

4ª Forma Normal Tendo como pré-requisito a terceira forma normal, a quarta forma normal busca remover dependências multivaloradas. Curso * Professor * CPL Livro texto * classe de associação

Resultado da 4ª forma normal Professor * * Professor Curso * * Livro texto Curso Livro texto classe de associação

Referência • Modelagem de Objetos através da UML the Unified Modeling Language – José Davi Furlan – MAKRON Books, 1998 – Capítulo 2 - Modelando com a UML, item 3. – pg. 91. . 167