Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a

Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML Alcides Calsavara Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 1

Conteúdo Programático princípios de O-O n método, casos de uso, classes n relacionamentos, restrições, interfaces, tipos parametrizados, estereótipos, pacotes n estados e eventos n seqüência, colaboração, atividades, componentes, implantação n Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 2

Bibliografia Básica UML Toolkit n UML in a Nutshell n Object-Oriented Software Construction n Modelagem de Objetos através da UML n Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software n Modelagem e Projeto baseados em Objetos n Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 3

Princípios de Orientação a Objetos Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 4

Sumário Tipos de dados abstratos n Classes e instâncias n Operações e atributos n Construção de objetos n Referências para objetos n Pacotes de classes n Encapsulamento n Modos de visibilidade/acesso n Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 5

Sumário Asserções e invariantes de classe n Tratamento de exceções n Objetos compostos n Herança, sobrecarga, polimorfismo n Herança múltipla n Interfaces n Tipos parametrizados n Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 6

Tipos de Dados Abstratos (ADT) Um ADT é um modelo matemático para descrição de um tipo independente de sua representação física. n Um tipo é uma coleção de objetos caracterizados através de funções, axiomas e pré-condições. n Um objeto que pertence ao conjunto de objetos descritos por um ADT é dito ser uma instância do ADT. n Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 7

Exemplo de ADT Pilha (Stack) n Opções de representação: – array – listas –. . . n Questão básica: Como definir formalmente uma pilha de forma independente de sua representação? Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 8

Exemplo de ADT Primeira Parte: Tipos Especificação ADT para pilhas n TYPES – STACK [G] Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 9

Exemplo de ADT Segunda Parte: Funções n FUNCTIONS – put: STACK[G] X G --> STACK[G] – remove: STACK[G] -/-> STACK[G] – item: STACK[G] -/-> G – empty: STACK[G] --> BOOLEAN – new: STACK[G] Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 10

Exemplo de ADT Terceira Parte: Axiomas AXIOMS Para todo x : G, s : STACK[G] A 1 - item ( put ( s, x ) ) = x A 2 - remove ( put ( s, x ) ) = s A 3 - empty ( new ) A 4 - not empty ( put ( s, x ) ) n Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 11

Exemplo de ADT Quarta Parte: Pré-condições n PRECONDITIONS – remove ( s : STACK[G] ) require not empty(s) – item ( s : STACK[G] ) require not empty(s) Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 12

Modularização Construção de software orientado a objetos é a construção de um sistema de software como uma coleção de implementações de ADTs possivelmente parciais. n Um ADT corresponde a um módulo de um sistema de software. n Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 13

Classe Uma classe é um tipo abstrato de dados equipado com uma implementação possivelmente parcial. n A definição de uma classe inclui uma lista de atributos e uma lista de operações. n Um sistema de software orientado a objetos é definido por um conjunto de classes. n Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 14

Instância Todo objeto é instância de alguma classe. n A execução de um sistema de software orientado a objetos corresponde a interações entre objetos através de mensagens (chamadas de operações). n Toda execução é iniciada em um objeto raiz, com a chamada de uma de suas operações. n Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 15

Classe X Objeto Um classe é um elemento de construção de software. Portanto, é um elemento definido e criado estaticamente. n Um objeto é um elemento de run-time, isto é, só existe em tempo de execução de um sistema de software. Portanto, é criado dinamicamente. n Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 16

Atributo A definição de uma classe inclui uma lista de atributos. n Toda instância de uma classe contém todos os atributos definidos pela classe. n Cada atributo tem um nome, um tipo e, opcionalmente, um valor default. n O conjunto de valores dos atributos de um objeto define o seu estado. n Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 17

Atributo n Tipos de atributos: – de instância: há um valor específico para cada instância – de classe: há um único valor (compartilhado) para todas as instâncias n O valor de um atributo pode ser uma constante. Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 18

Operação A definição de uma classe inclui uma lista de operações que correspondem à interface da classe. n Uma operação é uma função ou transformação que pode ser aplicada a todo e qualquer objeto de uma classe. n Uma operação tem um nome, uma lista de argumentos, um tipo de retorno e uma implementação (um método). n Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 19

Operação Em um sistema de software, existe apenas uma única ocorrência de cada operação de uma classe, independentemente do número de instâncias da classe. n Operações são definidas e criadas estaticamente. n Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 20

Construção de Objetos Toda classe define um ou mais operações específicas para a criação (iniciação) de novos objetos, normalmente denominadas construtores da classe. n Toda vez que um novo objeto é criado, um construtor da correspondente classe deve ser selecionado para execução. n Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 21

Referência para Objeto n n Uma referência é um valor de run-time que pode ser void ou attached. Quando o valor de uma referência for attached, a referência identifica um único objeto. (A referência está fixada em um certo objeto. ) Podem existir várias referências para um mesmo objeto. Copiar uma referência é diferente de copiar um objeto. Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 22

Pacote de Classes podem ser logicamente organizadas em grupos denominados pacotes. n Pacotes são estrurados de forma hierárquica. n Há pacotes disponibilizados em bibliotecas. n Usuários podem criar seus próprios pacotes. n Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 23

Encapsulamento Processo de ocultamento de partes internas da implementação de um objeto e permissão de acesso ao estado do objeto somente através de uma interface bem definida. n Os atributos de um objeto são manipulados (para leitura e escrita) somente por operações definidas para o objeto. n Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 24

Modos de Visibilidade/Acesso n n Pode-se controlar a manipulação de atributos e operações (membros, de forma geral) considerando-se os escopos de classe, subclasse e pacote, de forma combinada. Modificadores: – private – protected – package – public Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 25

Modificador private n Um membro qualificado como private somente é acessível a partir de métodos da própria classe à qual pertence o membro. Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 26

Modificador public n Um membro qualificado como public é acessível a partir de qualquer operação de qualquer classe, independentemente de subclasse e de pacote. Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 27

Modificadores public e private Exemplo 1 class Pessoa { private int idade; private int altura; public Pessoa(int i, int a) { idade = i; altura = a; } private void cresce( ) { idade++; altura++; } private void decresce( ) { idade++; altura--; } public void envelhece( ) { if (idade < 22) cresce( ) else decresce( ); } } Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 28

Modificadores public e private Exemplo 2 class Funcionario extends Pessoa { private int nivel; private int horas; public Funcionario(int i, int a, int n, int h) { super(i, a); nivel = n; horas = h; } public double salario( ) { return ( nivel * 80 * horas) ; } } Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 29

Modificador package n Um membro qualificado como package é acessível a partir de qualquer operação de qualquer classe pertencente ao mesmo pacote que a classe à qual pertence o membro, independentemente de subclasse. Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 30

Modificador protected n Um membro qualificado como protected é acessível a partir de qualquer operação de qualquer classe, exceto se a classe de acesso estiver em pacote distinto e não for subclasse da classe à qual pertence o membro. Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 31

Modificadores package e protected 1 class Veiculo { Exemplo int ano; // package protected int potencia; . . . } class Carro extends Veiculo {. . . potencia++; ano++; . . . } class Retificadora {. . . Carro c = new Carro (. . . ) ; c. ano = 1980; c. potencia = 100; . . . } Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 32

Modificadores package e protected package Basico; Exemplo // arquivo 1 2 class Veiculo { int ano; // package protected int potencia; . . . } package Extensao; // arquivo 2 class Carro extends Veiculo {. . . potencia++; . . . } // sem acesso a ano class Retificadora {. . . Carro c = new Carro (. . . ) ; . . . } // sem acesso a ano e potencia Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 33

Asserções P {A} Q A execução de A, iniciando em um estado no qual P é verdadeira, terminará em um estado no qual Q é verdadeira. P : pré-condição Q : pós-condição A : uma operação (ou parte de) Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 34

Asserções - Exemplos {x >= 9} x : = x + 5 {x >= 13} n {x >= 0} y : = sqrt(x) { true } n {false} y : = x * x { y >= 0 } n {not full} put(x : G) { not empty AND item = x AND count = old count + 1 } n Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 35

Invariante de Classe Uma invariante é uma propriedade inalterável durante todo o ciclo de vida de um objeto. n Exemplos: n – 0 <= count – count <= capacity – empty = (count = 0) Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 36

Tratamento de Exceção n n Exceções são acontencimentos fora do comportamento normal ou desejado para um programa. O gerenciamento de exeções permite o controle sobre erros e possivelmente uma solução de contorno. Exemplos: entrada em formato inválido, arquivo corrompido, conexão de rede não disponível, índice inválido para vetor, . . . Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 37

Exemplo de código frágil class Test. Null. P { static String s = null; public static void main(String args[ ]) { char c 1 = s. char. At(2); // java. lang. Null. Pointer. Exception (programa pára) s = new String("Curitiba"); char c 2 = s. char. At(2); // c 2 = 'r' char c 3 = s. char. At(8); // java. lang. String. Index. Out. Of. Bounds. Exception (programa pára) } } // fim Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 38

Exemplo de código frágil class Test. Null. P { static String s = null; public static void main(String args[ ]) { char c 1 = s. char. At(2); // java. lang. Null. Pointer. Exception (programa pára) s = new String("Curitiba"); char c 2 = s. char. At(2); // c 2 = 'r' char c 3 = s. char. At(8); // java. lang. String. Index. Out. Of. Bounds. Exception (programa pára) } } // fim Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 39

Exemplo modificado com ifs class Test. Null. P { static String s = null; public static void main(String args[ ]) { if (s != null && s. length( ) > 2) char c 1 = s. char. At(2); s = new String("Curitiba"); if (s != null && s. length( ) > 2) char c 2 = s. char. At(2); // c 2 = 'r' if (s != null && s. length( ) > 8) char c 3 = s. char. At(8); } } // fim Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 40

Exemplo modificado com tratamento de exceções class Test. Null. P { static String s = null; public static void main(String args[]) { try { char c 1 = s. char. At(2); } catch (Exception e) { System. out. println("Exceção " + e); // Exceção: java. lang. Null. Pointer. Exception } // continua Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 41

Exemplo modificado com tratamento de exceções (cont. ) s = new String("Curitiba"); try { char c 2 = s. char. At(2); // c 2 = 'r' } catch (Exception e) { System. out. println("Exceção " + e); } // continua Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 42

Exemplo modificado com tratamento de exceções (cont. ) try { char c 3 = s. char. At(8); } catch (Exception e) { System. out. println("Exceção " + e); // Exceção: java. lang. String. Index. Out. Of. Bounds. Exception } } } // fim Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 43

Hierarquia de exceções . . . Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 44

A cláusula throws class Test. Null. P { static String s = null; static void work( ) throws Throwable { try { char c 1 = s. char. At(2); } catch (Exception e) { System. out. println("Exceção"); throw(e); } catch (Error e) { System. out. println("Erro"); throw(e); } finally { System. out. println("Adios, amigos"); } } Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML // continua 45

A cláusula throws (cont. ) public static void main(String args[ ]) { try { work( ); } catch(Throwable t) { System. out. println("Erro ou Exceção " + t); } finally { System. out. println("Adios, amigos II"); } } } // fim Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 46

Definindo suas próprias exceções class Problema. Em. Work extends Exception { public Problema. Em. Work( ) { } public Problema. Em. Work(String msg) { super(msg); } } // continua Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 47

Definindo suas próprias exceções (cont. ) class Test. Null. P { static String s = null; static void work( ) throws Problema. Em. Work { try { char c 1 = s. char. At(2); } catch (Exception e) { throw(new Problema. Em. Work("Exceção em work " + e)); } catch (Error e) { throw(new Problema. Em. Work("Erro em work " + e)); } finally { System. out. println("Adios, amigos"); } } // continua Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 48

Definindo suas próprias exceções (cont. ) public static void main(String args[ ]) { try { work(); } catch(Problema. Em. Work p) { System. out. println(p); } finally { System. out. println("Adios, amigos II"); } } } // fim Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 49

Objeto Composto n Um objeto pode conter uma referência para outro objeto, recursivamente. Nesse caso, o objeto é dito ser composto ou complexo. Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 50

Generalização Relacionamento entre uma classe e uma ou mais versões refinadas ou especializadas da classe. n Especialização: relacionamento inverso n Superclasse: versão mais abstrata de outra classe, a subclasse n Subclasse: versão mais refinada de outra classe, a superclasse n Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 51

Herança Mecanismo baseado em objetos que permite que as classes compartilhem atributos e operações baseados em um relacionamento, geralmente generalização. n Uma subclasse herda atributos e operações da superclasse. n Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 52

Classes Abstratas e Concretas n n Classe abstrata: classe que não pode ter instâncias diretas, mas cujos descendentes sim; organizam características comuns a diversas classes; mecanismo para reutilizar código; pode definir operações abstratas (sem um correspondente método) Classe concreta: classe que pode ter instâncias diretas; não pode definir operações abstratas Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 53

Interface Um classe totalmente abstrata é dita ser uma interface. n A definição de uma interface não inclui qualquer implementação. n Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 54

Interfaces - definição básica n n Uma interface possui um nome, e define apenas métodos abstratos e constantes (descreve uma abstração, normalmente um comportamento) Uma interface não pode ser instanciada Uma interface pode ser implementada por uma ou mais classes Cada classe pode estender somente uma classe, mas pode implementar diversas interfaces (alternativa para a falta de herança múltipla em Java) Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 55

Interfaces - definição básica n n n Uma classe que implementa uma interface deve implementar todos os métodos abstratos definidos pela interface (não pode deixar qualquer implementação para suas subclasses) Uma interface pode estender uma ou mais interfaces Se uma classe herda duas constantes de duas interfaces distintas mas com o mesmo nome, deve fazer referência a cada constante precedendo-a com o nome da interface e um ponto Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 56

Interfaces - como usar - exemplo 1 public interface F { int k = 10; // public, static, final (constante) int f ( ); // public, abstract } class C implements F { public int f ( ) { return k; } // tem que ser public } Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 57

Interfaces - como usar - exemplo 2 public interface F { int k = 10; int f( ); } interface G extends F // G e seus membros tem visibilidade package { void g( ); } class C implements G { public int f( ) { return k; } public void g( ) {} } Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 58

Interfaces - como usar - exemplo 3 public interface F { int k = 10; int f( ); } interface H { int k = 10; int h( ); } interface G extends F, H { void g( ); } class C implements G { public int f( ) { return F. k; } public int h( ) { return H. k; } public void g() {} Modelagem } de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 59

Interfaces - como usar - exemplo 4 public interface F { int k = 10; int f( ); } interface H { int k = 10; int h( ); } class D {} class E extends D implements F, H { public int f( ) { return F. k; } public int h( ) { return H. k; } } Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 60

Sobrecarga n Atributos e operações podem ser redefinidos (sobrecarregados) por subclasses. Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 61

Sobrecarga para extensão n A nova operação é igual à operação herdada, exceto pelo fato de acrescentar alguns detalhes de comportamento, normalmente afetando novos atributos da subclasse. Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 62

Sobrecarga para restrição A nova operação restringe o protocolo (assinatura da operação), podendo reduzir os tipos de argumentos. n A operação herdada fica fechada (restrita) dentro de cada subclasse específica. n Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 63

Sobrecarga para otimização O novo método tem o mesmo protocolo externo e apresenta o mesmos resultados n A implementação do novo método (algoritmo utilizado) pode ser completamente diferente n Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 64

Sobrecarga por conveniência Emprego adhoc de herança para reutilizar classes. n Uma nova classe é tornada subclasse de uma classe existente e substitui os métodos inconvenientes. n Semanticamente errado e conduz a problemas de manutenção; recomendase criar uma terceira classe (superclasse das demais) n Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 65

Polimorfismo n n Assume muitas formas A propriedade segundo a qual uma operação pode comportar-se diferentemente em classes diferentes. A subclasse redefine a implementação de uma operação herdada da superclasse. Onde se espera uma instância de um certa classe pode aparecer uma instância de qualquer subclasse daquela classe. Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 66

Herança Múltipla Uma classe possui mais de uma subclasse e herda características de todos os seus ancestrais. n Maior capacidade de especificação de classes. n Maior oportunidade de reutilização. n Perda em simplicidade conceitual e de implementação. n Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 67

Tipo Parametrizado Um tipo pode receber como parâmetro uma lista de tipos. n Exemplos: n – pilha de inteiros – pilha de reais – pilha de pessoas –. . . Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 68

Modelagem Orientada a Objetos Use-Case Modeling Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 69

Objetivos básicos de um modelo use-case Descrever o que um novo sistema deve fazer n Descrever o que um sistema existente faz n Formalizar os requisitos de um sistema, normalmente obtidos através de discussões entre os desenvolvedores e os clientes (usuários) do sistema. n Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 70

Componentes de um use-case n um conjunto de use cases – Um use case representa uma funcionalidade do sistema, do ponto de vista do usuário do sistema (visão externa). n um conjunto de actors – Um actor representa um tipo de usuário do sistema. – Um actor deve estar associado a pelo menos um use case Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 71

O componente use case Um use case representa uma funcionalidade completa (mas pode haver dependências entre os diversos use-cases de um sistema) n Um use case sempre faz algo solicitado por um actor e retorna alguma coisa para esse actor n Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 72

O componente actor Um actor é uma entidade externa ao sistema que interage com o sistema. n Um actor é normalmente um ser humano, mas pode ser outro sistema ou alguma espécie de hardware que interage com o sistema. n Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 73

Outros objetivos de use-case n n n Fornecer uma base para a realização de testes do sistema. Prover uma descrição clara, consistente e simples do que o sistema dever fazer, facilitando a discussão entre o desenvolvedor e o cliente do sistema e ainda facilitando a comunicação dentro da equipe de desenvolvedores Ser a base para definição das classes do sistema e para definição da dinâmica do sistema. Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 74

Exemplo de diagrama usecase Sistema de Seguros Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 75

Mais sobre actors Um actor é uma classe no diagrama em UML n Pode-se construir uma hierarquia de actors. Exemplo: Um cliente pode ser um cliente comum ou um cliente especial. Exemplo: Um cliente pode ser um cliente de telefone ou um cliente de água. n Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 76

Mais sobre use-cases n n Um use-case pode ser estendido com outro(s) use case(s). Exemplo: Os use cases "Assinatura de seguro de carro" e "Assinatura de seguro de vida" são extensões do use case "Assinatura de apólice de seguro". Um use-case pode utilizar outro(s) use case(s). Exemplo: O use case "Assinatura do contrato de compra de um automóvel" utiliza o use case "Assinatura de uma apólice de seguro de carro". Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 77

Modelagem Orientada a Objetos Relacionamentos Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 78

Conteúdo Ligação entre objetos n Associação entre classes n Agregação n Multiplicidade e Papel n Atributo de ligação n Associação como uma classe n Associações ternárias n Ordenação em associações n Associação qualificada n Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 79

Ligação Uma conexão física ou conceitual entre objetos n Exemplo: O país Brasil tem como capital a cidade de Brasília. n Exemplo: O funcionário João trabalha na empresa Transamérica S. A. n Exemplo: O artigo “OO Solutions” foi publicado na conferencia OOPSLA’ 99. n Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 80

Associação Relacionamento entre instâncias de duas ou mais classes descrevendo um grupo de ligações com estrutura e semântica comuns. n Exemplo: Um país tem como capital uma cidade. n Exemplo: Um funcionário trabalha numa empresa. n Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 81

Agregação Forma especial de associação, entre o todo e suas partes, na qual o todo é composto pelas partes n Também chamada de herança horizontal n Exemplo: Um artigo é publicado em uma conferência, isto é, o artigo faz parte da conferência (ou dos anais da conferência). n Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 82

Multiplicidade e Papel Multiplicidade: Número de instâncias de uma classe que podem se relacionar a uma única instância de um classe associada (ou agregada). n Papel: nome que identifica inequivocamente uma extremidade de uma associação. n Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 83

Atributo de Ligação Um valor de dados presente em cada ligação (nível de instâncias) de uma associação (nível de classes) n Uma propriedade da ligação entre objetos, e não dos objetos ligados, propriamente ditos n Exemplos: permissão de acesso que um usuário possui para a um arquivo; o salário de uma pessoa em um emprego em uma companhia n Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 84

Associação como uma Classe Cada ligação de uma associação é uma instância de uma classe n Uma ligação é um objeto, com atributos e métodos n Útil quando ligações podem participar em associações com outros objetos n Útil quando ligações sofrem operações n Exemplo: autorização para usuários em estações de trabalho n Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 85

Associação Ternária n n Representa ligações entre 3 objetos Não pode ser dividida em associações binárias sem que haja perda de informações Associações de grau maior que 3 são raras e devem ser evitadas devido a complexidade de entendimento e implementação Exemplo: pessoas que são programadoras usam linguagens de programação em projetos Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 86

Ordenação em Associações Em alguns casos o conjunto de objetos associados a um certo objeto apresenta uma ordem n A palavra "ordenado" deve aparecer junto à multiplicade "muitos" de uma associação para indicar que existe uma ordem entre os objetos ligados n Exemplos: as janelas visíveis em uma tela possuem uma ordem; os vértices de um polígono n Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 87

Associação Qualificada Relaciona dois objetos e um qualificador n O qualificador reduz a multiplicidade n Exemplo: Um diretório contém muitos arquivos, mas é o nome do arquivo dentro do diretório que identifica o arquivo (e identifica um único arquivo) n Maior precisão na informação!! n Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 88

Uso de Agregação Na dúvida, use associação! n Herança não representa o relacionamento parte-todo n Agregados recursivos são frequentes n Agregação normalmente implica em propagação de operações n Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 89

Modelagem Orientada a Objetos Modelagem Dinâmica Diagrama de Seqüência Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 90

Objetivos de um diagrama de seqüência Ilustrar como objetos interagem entre si. n Detalhar um use case em termos de objetos e mensagens. n – objetos de acordo com diagrama de classes – mensagens são mapeadas em operações nas classes Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 91

Modelagem Orientada a Objetos Modelagem Dinâmica Diagrama de Estados Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 92

Objetivos de um diagrama de estados n Representar o comportamento dinâmico de classes individuais n Representar o comportamento dinâmico de colaboração entre classes Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 93

Elementos de um diagrama de estados n n os estados possíveis para os objetos de uma certa classe as transições de estado os eventos que causam transições de estados as ações decorrentes de – uma transição de estado – entrada em um estado – saída de um estado n as ações realizadas por objetos enquanto estão em um certo estado – durante todo o tempo em que o objeto está no estado – decorrente de algum evento Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 94

Diagramas de Estados n n n Relaciona eventos e estados Um objeto muda de estado dependendo do evento e do estado atual. Transição: modificação de estado causada por um evento (mesmo quando estado final e inicial coincidem). Um evento pode ser irrelevante para um objeto em um certo estado. Exemplo: linha telefônica Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 95

Diagramas de Estados Exemplo : Linha telefônica no-gancho Inativa no-gancho fora-do-gancho dígito( n ) Sinal de ocupado número ocupado Sinal de ocupado rápido tronco ocupado Quedaqueda-da-linha Sinal de discar da-linha a h n i l adígito( n ) queda-d número Mensagem Discando gravada invalido número válido Ligando encaminhado Tocando telefone chamado atende Mensagem terminada Interligando telefone chamado desliga Desligando Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 96

Diagramas de Estados Exemplo : jogo de xadrez Diagrama de estados de uma só passagem para um jogo de xadrez Início Vez das brancas pretas jogam brancas jogam cheque-mate Pretas vencem empate forçado Empate empate forçado Vez das pretas cheque-mate Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML Brancas vencem 97

Diagramas de Estados Exemplo : Veículo Diagrama de estados com transições guardadas tempo decorrido [ carros Norte / Sul nas vias esquerdas N / S ] Norte / Sul podem dobrar podem ir em frente tem à esquerda p na s v o de ias co tem es rrid p qu o [ na tempo erd se s v o de ias co as m c decorrido r N / ar es rid qu o [ S ] ros erd se as m c L / ar Leste / Oeste O ros Leste / Oeste ] podem dobrar tempo decorrido [ carros podem ir em frente à esquerda nas vias esquerdas L / O ] Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 98

Tipos de diagramas de estados n n n Diagrama de laço contínuo: representa um ciclo de vida; sem estado inicial ou final. Exemplo: linha telefônica. Diagrama de uma só passagem: representa objetos com vida finita; possuem um estado inicial (criação do objeto) e um estado final (destruição do objeto). Exemplo: jogo de xadrez Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 99

Condições n n n Uma condição é uma função booleana de valores, válida dentro de um intervalo de tempo. Condições funcionam como guardas nas transições: uma transição só dispara quando ocorre o evento e a condição de guarda for verdadeira. Exemplo: Pessoa com relação ao atributo "estar de luvas". Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 100

Controle de Operações Atividades e ações podem ser vinculadas a estados e eventos a fim de se especificar o que faz o objeto quando está em um determinado estado e o que faz em resposta a estímulos externos. n Definem o comportamento do objeto! n Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 101

Atividade n n n Está sempre vinculada a um estado Consome tempo para se completar É executada continuamente durante o tempo em que o objeto está num certo estado Notação: faça: atividade Exemplo: Um vendedor logo após ter recebido dinheiro para pagamento do item vendido deve calcular o troco. faça: calcular troco Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 102

Ação n n Está normalmente vinculada a um evento, mas também pode estar vinculada a um estado (ações de entrada, saída e internas) É executada "instantaneamente" Notação: evento / ação Exemplo: Exibir um menu quando o botão direito do mouse é pressionado. botão direito pressionado / exibir menu Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 103

Controle de Operações Ações para um menu instantâneo botão direito pressionado / exibir menu instantâneo Menu visível Inativo botão direito liberado / apagar menu instantâneo cursor movimentado / iluminar item do menu Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 104

Diagrama de Estados com Operações Notação Estado 1 faça : atividade 1 Evento 1 ( atributos ) [ condição 1 ] / ação 1 Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML Estado 2. . . 105

Diagramas de Estados Nivelados n n Permitem refinamentos sucessivos do modelo dinâmico Permitem uma descrição estruturada do sistema Pode-se expandir: – um evento e sua correspondente ação – uma atividade realizada em um certo estado Exemplo: Máquina de vender Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 106

Diagramas de Estados Nivelados Exemplo : máquina de vender moedas introduzidas ( quantia ) verificar saldo Inativa cancelar / devolver moedas Recolhendo dinheiro moedas introduzidas ( quantia ) / acrescentar ao saldo [ item vazio ] Selecionar ( item ) [ troco < 0 ] faça : testar item e calcular troco [ troco = 0 ] faça : entregar item Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML [ troco < 0 ] faça : preparar troco 107

Diagramas de Estados Nivelados Exemplo : máquina de vender Atividade entregar item da máquina de vender braço pronto Faça : mover braço para a fileira correta Faça : mover braço para a coluna correta Transição selecionar item da máquina de vender faça : preparar item braço pronto dígito( n ) clear empurrado faça : empurrar item para fora da prateleira dígito( n ) Selecionar( item ) faça : acrescentar dígito Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML enter 108

Generalização de Estados n n Os estados de um objeto podem ser organizados de forma hierárquica, em super-estados e sub-estados. Um sub-estado é um refinamento de um super-estado, i. e. , um sub-estado é um dos possíveis estados do objeto dentro daquele super-estado. Um sub-estado herda as transições do super-estado; transições que se aplicam ao super-estado também se aplicam ao sub-estado. Exemplos: linha telefônica, transmissão automática de um automóvel Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 109

Generalização de Estados Exemplo : transmissão de um carro apertar R Neutro Ré apertar N apertar F Para a frente sobe pára Primeira sobe Segunda reduz Terceira reduz Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 110

Generalização de Eventos n n n Os eventos que ocorrem em um sistema podem ser organizados de forma hierárquica, em super-eventos e sub-eventos. Um sub-evento herda atributos do super-evento. Onde um evento é descrito qualquer sub-evento seu é implicitamente descrito. A generalização de eventos facilita a abstração e permite concisão na representação de diagramas. Exemplo: Entrada do usuário. Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 111

Generalização de Eventos Exemplo : eventos de teclado evento tempo Entrada do usuário dispositivo Botão do mouse localização Botão do mouse apertado Hierarquia parcial de eventos para eventos de teclado Botão do mouse liberado caracter do teclado caracter controle gráfico espaço alfanumérico Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML pontuação 112

Concorrência de Agregação n n O estado de um objeto composto (um agregado) é determinado pelos estados objetos que o compõem. Exemplo: O estado de um carro é determinado pelo estado da ignição, da transmissão, do freio, do acelerador, do motor, . . . Os componentes de um agregado normalmente interagem entre si: a mudança de estado de um componente pode disparar uma transição em outro componente. A interação entre diagramas de estados de componentes é representada através de eventos compartilhados e/ou condições de guarda. Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 113

Concorrência de Agregação Carro Ignição Transmissão Freio Girar chave para dar partida [ transmissão em Neutro ] Ignição Desligada Partida Acelerador liberar chave Ligada desligar a chave Acelerador Desligado apertar acelerador Freio Ligado Desligado liberar acelerador Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML apertar freio Partido liberar freio 114

Concorrência Interna de Objetos n n O diagrama de estados de um objeto pode ser particionado de acordo com atributos e ligações em sub-diagramas. O estado do objeto compreende um estado de cada sub-diagrama. Um mesmo evento pode causar transições em mais de um sub-diagrama. Exemplo: Jogo de bridge rubber. Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 115

Concorrência Interna de Objetos Jogo de bridge com estados concorrentes Jogando rubber Vulnerabilidade N - S Não vulnerável jogo N - S Vulnerável jogo N - S N-S vence rubber Vulnerabilidade L - O Não vulnerável jogo L - O Vulnerável jogo L - O Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML L - O vence rubber 116

Transição Automática n n n Disparada quando a atividade vinculada a um estado termina O "evento" que causa a transição é o término da atividade Exemplo: Máquina de vender no estado correspondente a atividade testar item e calcular troco pode disparar uma de quatro transições automáticas. Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 117

Ações de Entrada e de Saída Ações vinculadas ao ato de entrar ou sair de um estado n Não adicionam poder de expressão, mas permitem uma representação mais concisa n Exemplo: Controle de uma porta de garagem n Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 118

Envio de Eventos n n n Uma ação pode ser especificada como enviar um certo evento para outro objeto. Notação: enviar E (atributos) (palavra enviar pode ser omitida) Exemplo: Uma linha telefônica envia o evento ligar(número-de-telefone) para o comutador quando um número completo é discado. número completo / ligar(número-de-telefone) Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 119

Sincronização de Eventos Concorrentes Um objeto pode executar várias atividades de forma concorrente (paralela). n As atividades não são necessariamente sincronizadas, mas todas devem terminar para que ocorra transição de estado. n Exemplo: Caixa automática. n Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 120

Sincronização de Eventos Concorrentes Emitindo Faça : entregar dinheiro recolhido Pronta para reinicializar Preparação Faça : ejetar cartão recolhido Modelagem de Software Orientado a Objetos utilizando a Linguagem UML 121