1 princípios de análise e projeto orientados a objetos com uml eduardo bezerra editora campus

1

Princípios de Análise e Princípios de Análise e Projeto Orientados a Projeto Orientados a Objetos com UMLObjetos com UML

Eduardo Bezerra

Editora CAMPUS

2

Capítulo 9 Generalização

Se eu vi mais longe que outros, é porque eu me apoiei nos ombros de gigantes.

Isaac Newton

3

Introdução

O modelo de classes também pode representar relacionamentos entre classes.

Esses denotam relações de generalidade ou especificidade entre as classes envolvidas. o conceito mamífero é mais genérico que o

conceito ser humano. o conceito carro é mais específico que o conceito

veículo. Chamado de relacionamento de

generalização.

4

Introdução

Também pode ser chamado de relacionamento de especialização, pois a generalização e a especialização são dois pontos de vista do mesmo relacionamento.

O termo herança também é comumente utilizado como sinônimo do relacionamento de generalização. (implementação)

A generalização pode ser utilizada tanto no modelo de classes de domínio quanto no de especificação.

5

Introdução

6

Semântica de uma generalização,

.

7

Terminologia

subclasse X superclasse. supertipo X subtipo. classe base X classe herdeira. classe de especialização X classe de

generalização. ancestral e descendente (generalização em

vários níveis)

8

Notação para generalização

Superclasse

Subclasse2Subclasse1 SubclasseN...

Superclasse

Subclasse2Subclasse1 SubclasseN...

9

Generalização X Associação

Importante: a generalização difere da associação (agregação, composição ) porque a primeira se trata de um relacionamento entre classes. “Gerentes são tipos especiais de funcionários”. “Gerentes chefiam departamentos”.

Na associação, objetos específicos de uma classe se associam entre si ou com objetos específicos de outras classes.

10

Herança de associações

Atributos e operações e associações são herdados pelas subclasses.

ClientePessoaFísica ClientePessoaJurídica

Cliente Pedido

1 *

Realiza

11

Hierarquias de generalização

12

Hierarquias de generalização

A generalização pode ser aplicada em vários níveis (hierarquia de generalização). uma classe que herda propriedades de uma outra

classe pode ela própria servir como superclasse. Características importantes:

Transitividade: uma classe em uma hierarquia herda propriedades e relacionamentos de todos os seus ancestrais..

Assimetria: dadas duas classes A e B, se A for uma generalização de B, então B não pode ser uma generalização de A. Ou seja, não pode haver ciclos em uma hierarquia de generalização.

13

Hierarquias de generalização

-nome-dataNascimento-endereco

Pessoa

-statusCliente

-matrícula-dataContratação

Empregado

O atributo status define se ocliente é comum ou especial. -taxaComissão

Vendedor

14

Herança múltipla

15

Herança múltipla

Herança múltipla: Uma classe pode ter mais de uma superclasse. Tal classe herda de todas a suas superclasses.

O uso de herança múltipla deve ser evitado. Esse tipo de herança é difícil de entender. Algumas LPs não dão suporte à implementação

desse tipo de herança (Java e Smalltalk).

16

Exemplo (Herança múltipla)

Carro Barco

CarroAnfíbio

17

Classes abstratas

18

Relacionamentos de dependência

Usualmente, a existência de uma classe se justifica pelo fato de haver a possibilidade de gerar instâncias (classes concretas).

No entanto, podem existir classes que não geram instâncias diretas: classes abstratas.

Utilizadas para organizar e simplificar uma hierarquia de generalização. Propriedades comuns a diversas classes podem

ser organizadas e definidas em uma classe abstrata a partir da qual as primeiras herdam.

Subclasses de uma classe abstrata também podem ser abstratas, mas a hierarquia deve terminar em uma ou mais classes concretas.

19

Notação para classes abstratas

ContaCorrente ContaPoupança

ContaBancária

Na UML, uma classe abstrata é representada com o seu nome em itálico.

20

Definição de restrições sobre uma generalização

21

Restrições sobre generalizações

Restrições sobre generalizações são representadas (entre chaves) no diagrama de classes próximas à linha do relacionamento.

Restrições predefinidas pela UML: Sobreposta Disjunta Completa Incompleta

22

Exemplos (Restrições sobre generalizações)

Caminhão Trator

Veículo

{incompleta}

Elipse Quadrado

FiguraGeométrica

{incompleta, disjunta}

Círculo

Homem Mulher

Indivíduo

{completa, disjunta}

Nadador Corredor

Atleta

{incompleta, sobreposta}

23

Refinando o modelo de classes com generalização

24

Refinando o modelo de classes com generalização A generalização permite refinar o modelo de

classes. Idéia básica: identificar abstrações mais genéricas

ou mais específicas que outras. Refinamentos podem seguir segundo duas

estratégias alternativas e complementares: Generalização: criar uma classe mais genérica, e

definir as classes semelhantes como subclasses. Especialização: criar classes mais específicas a

partir de uma classe preexistente.

25

Refinando o modelo de classes com generalização O seguinte teste pode ser realizado para

identificar se duas classes X e Y se relacionam por generalização:

Regra da substituição: seja a classe A uma generalização de outra B. Não pode haver diferenças entre utilizar instâncias de B ou de A, do ponto de vista dos usuários de A. Ou seja, é inadequado o uso de generalização

onde nem todas as propriedades da superclasse fazem sentido para a subclasse.

X é um tipo de Y?

26

Conformidade das subclasses à superclasse

-limiteSaqueContaCorrente

-dataAniversário-rendimento

ContaPoupança

+debitar()+creditar()

-número-dataAbertura-saldo

ContaBancária

HistóricoTransações

1 *

Cliente

* *

27

Dicas

Deve-se evitar a construção de hierarquias de generalização muito profundas (com mais de três níveis) dificultam a leitura do diagrama.

Papéis e subclasses não devem ser confundidos. Um papel corresponde ao uso de uma certa

classe em uma associação.Uma classe pode assumir vários papéis.

O modelador deve evitar a criação de subclasses em situações que podem ser resolvidas através da utilização de papéis.

28

Papel X Subclasse

Pessoa

Morador Edifício

EdifícioPessoa

* *

morador

* *

Inadequado Adequado

29

Herança de operações e polimorfismo

30

Herança de operações e polimorfismo

Uma subclasse herda todas as propriedades de sua superclasse que tenham visibilidade pública ou protegida.

Entretanto, pode ser que o comportamento de alguma operação herdada seja diferente para a subclasse. Nesse caso, a subclasse deve redefinir o

comportamento da operação. A assinatura da operação pode ser reutilizada. A implementação da operação (método) é

diferente.

31

Operações polimórficas

Operações polimórficas são operações de mesma assinatura definidas em diversos níveis de uma hierarquia de generalização e que possuem comportamento diferente. assinatura é repetida na(s) subclasse(s) para

enfatizar a redefinição de implementação. Operações polimórficas implementam o

princípio do polimorfismo no qual duas ou mais classes respondem a mesma mensagem de formas diferentes.

Objetivo: garantir que as subclasses tenham uma interface em comum.

32

Operações polimórficas

Operações polimórficas facilitam a implementação. Se duas ou mais subclasses implementam a

mesma operação polimórfica, a mensagem a ser passada é a mesma para todas elas.

O remetente da mensagem não precisa saber qual a verdadeira classe de cada objeto, pois eles aceitam a mesma mensagem.

A diferença é que o método que implementa a operação é diferente em cada classe.

33

Exemplo (Operações polimórficas)

+obterPagamento() : Moeda-comissão : Porcentagem

Vendedor

+obterPagamento() : Moeda+definirSalárioBase(in umSalario : Moeda)+obterSalárioBase() : Moeda

-salárioBase : MoedaFuncionário

return comissão * obterSalárioBase();

return salárioBase;

34

Operações abstratas e polimorfismo

Em termos de operações, uma classe é abstrata quando ela possui pelo menos uma operação abstrata.

Uma operação abstrata não possui implementação. Uma classe pode possuir tanto operações

abstratas quanto operações concretas. Uma classe que possui pelo menos uma operação

abstrata é abstrata. Uma subclasse que herda uma operação

abstrata e não fornece uma implementação é ela própria abstrata.

35

Operações abstratas e polimorfismo

+desenhar()Quadrado

+desenhar()Círculo

+desenhar()FiguraGeométrica

Operação abstrata. Subclassesdevem implementar ocomportamento desta operação.

As classes Círculo e Quadrado são concretas, pois fornecem implementação para a operação abstrata herdada.

36

Operações abstratas e polimorfismo

+aplicarJuros(in umaTaxa : Porcentagem)

ContaCorrente

+aplicarJuros(in umaTaxa : Porcentagem)

ContaPoupança

+aplicarJuros(in umaTaxa : Porcentagem)+debitar(in umaQuantia : Moeda)+creditar(in umaQuantia : Moeda)

-saldo : MoedaContaBancária

Classes ContaCorrente e ContaPoupança redefinem a operação aplicarJuros.

37

Reuso através de delegação

38

Reuso por generalização

O reuso por generalização se baseia na noção de subclasses herdando comportamento de sua superclasse. Exemplo: um objeto ContaCorrente não tem como

atender à mensagem para executar a operação debitar só com os recursos de sua classe. Ele, então, utiliza a operação herdada da superclasse.

Vantagem: fácil de implementar. Desvantagem:

Exposição dos detalhes da superclasse às subclasses (Princípio do encapsulamento).

Possível violaçào do Princípio de Liskov (regra da substituição).

39

Reuso por delegação

A delegação é outra forma de realizar o reuso.

“Sempre que um objeto não pode realizar uma operação por si próprio, ele delega uma parte dela para outro(s) objeto(s)”.

A delegação é mais genérica que a generalização. um objeto pode reutilizar o comportamento de

outro sem que o primeiro precise ser uma subclasse do segundo.

40

Reuso por delegação

O compartilhamento de comportamento e o reuso podem ser realizados em tempo de execução.

Desvantagens: desempenho (implica em cruzar a fronteira de um

objeto a outro para enviar uma mensagem). não pode ser utilizada quando uma classe

parcialmente abstrata está envolvida.

41

Generalização X Delegação

+empilhar()+desempilhar()

Pilha

+adicionar()+remover()+obter()

Vetor

+empilhar()+desempilhar()

Pilha

+adicionar()+remover()+obter()

Vetor

1

1

topo := topo + 1vetor.adicionar(topo, objeto)

return vetor.obter(topo)topo := topo - 1

adicionar(objeto, topo)topo := topo + 1

remover(objeto)topo := topo - 1

42

Generalização X Delegação

Há vantagens e desvantagens tanto na generalização quanto na delegação.

De forma geral, não é recomendado utilizar generalização nas seguintes situações: Para representar papeis de uma superclasse. Quando a subclasse herda propriedades que não

se aplicam a ela. Quando um objeto de uma subclasse pode se

transformar em um objeto de outra subclasse. Por exemplo, um objeto Cliente se transforma em um

objeto Funcionário (vide a seguir).

43

Classificação dinâmica

44

Classificação dinâmica

Problema na especificação e implementação de uma generalização. Um mesmo objeto pode pertencer a múltiplas

classes simultaneamente, ou passar de uma classe para outra.

Considere uma empresa em que há empregados e clientes. Pode ser que uma pessoa, em um determinado

momento, seja apenas cliente; depois pode ser que ela passe a ser também um

empregado da empresa. A seguir essa pessoa é desligada da empresa,

continuando a ser cliente.

45

Classificação dinâmica

As principais LPOO (C++, Java, Smalltalk) não dão suporte direto à implementação da classificação dinâmica. se um objeto é instanciado como sendo de uma

classe, ele não pode pertencer posteriormente a uma outra classe.

Solução parcial: definir todas as possíveis subclasses em uma determinada situação. Exemplo (para a situação descrita há pouco): as

classes Empregado, Cliente e EmpregadoCliente seriam criadas.

46

Classificação dinâmica

Não resolve o problema todo: Pode ser que um objeto mude de classe!

(metamorfose) A adição de novas classes à hierarquia torna o

modelo ainda mais complexo. Uma melhor solução: utilizar a delegação.

Uma generalização entre cada subclasse e a superclasse é substituída por uma composição.

Exemplo no próximo slide.

47

Classificação dinâmica

EmpregadoCliente

1

0..1

Pessoa EmpregadoCliente

Pessoa

1

0..1

48

Classificação dinâmica

Comentário final: nada impede que haja uma hierarquia de classes em um modelo de domínio onde um objeto possa pertencer a mais de uma subclasse, ou possa mudar de subclasse.

No modelo de especificação é que o modelador deve considerar a reestruturação da hierarquia de classes para resolver o problema.