cap 05 bezerra

Princpios de Anlise e Projeto Orientados a Objetos com UMLEduardo Bezerra Editora CAMPUS

Copyright 2002, 2003 Eduardo Bezerra

Captulo 5 Modelagem de Classes do Domnio Temos uma capacidade inata de ordenar em diferentes grupos e classes todas as nossas impresses sensoriais. Jostein Gaardner, O mundo de Sofia, 1995


IntroduoO modelo de casos de uso fornece uma perspectiva do sistema a partir de um ponto de vista externo.De posse da viso de casos de uso, os desenvolvedores precisam prosseguir no desenvolvimento do sistema.


Aspectos dinmico e estticoA funcionalidade externa de um sistema orientado a objetos fornecida atravs de colaboraes entre objetos.Externamente, os atores visualizam resultados de clculos, relatrios produzidos, confirmaes de requisies realizadas, etc.Internamente, os objetos colaboram uns com os outros para produzir os resultados.Essa colaborao pode ser vista sob o aspecto dinmico e sob o aspecto estrutural esttico.


Modelo de classesO diagrama da UML utilizado para representar o aspecto esttico o diagrama de classes.O modelo de classes composto desse diagrama e da descrio textual associada.Objetivos principais deste captulo:Descrever um mtodo para identificao das classes de objetos de um sistema partir do modelo de casos de uso.Apresentar alguns dos elementos do diagrama de classes (outros elementos so descritos em captulos posteriores).Descrever a construo do modelo de domnio.Descrever a insero do modelo de classes no processo de desenvolvimento.


Modelo de classesO modelo de classes evolui durante o desenvolvimento do sistema. medida que o sistema desenvolvido, o modelo de classes incrementado com novos detalhes.Trs nveis sucessivos de abstrao:DomnioEspecificaoImplementao.


Modelo de classesO modelo de classes de domnio representa as classes no domnio do negcio em questo. No leva em considerao restries inerentes tecnologia a ser utilizada na soluo de um problema.O modelo de classes de especificao obtido atravs da adio de detalhes ao modelo anterior conforme a soluo de software escolhida.O modelo de classes de implementao corresponde implementao das classes em alguma linguagem de programao.


Modelo de classes de domnio Representa termos do domnio do negcio.Objetivo: descrever o problema representado pelo sistema a ser desenvolvido, sem considerar caractersticas da soluo a ser utilizada.O modelo de classes de domnio descrito neste captulo.


ClassesUma classe representa um grupo de objetos semelhantes.Uma classe descreve esses objetos atravs de atributos e operaes.Os atributos correspondem s informaes que um objeto armazena.As operaes correspondem s aes que um objeto sabe realizar.


Notao para uma classeRepresentada atravs de uma caixa com no mximo trs compartimentos exibidos. Notao utilizada depende do nvel de abstrao desejado.


Exemplo (classe ContaBancria)


AssociaesPara representar o fato de que objetos podem se relacionar uns com os outros, utiliza-se a associao.Uma associao representa relacionamentos (ligaes)que so formados entre objetos durante a execuo do sistema.embora as associaes sejam representadas entre classes do diagrama, tais associaes representam ligaes possveis entre objetos das classes envolvidas.


Notao para uma associaoRepresentada atravs de um segmento de reta ligando as classes cujos objetos se relacionam.Exemplos:


Cliente

Produto

ContaCorrente

HistricoTransaes

debitar()creditar()

nmerodata de aberturasaldo

Hspede

Quarto

Multiplicidades Representam a informao dos limites inferior e superior da quantidade de objetos aos quais um outro objeto pode estar associado.Cada associao em um diagrama de classes possui duas multiplicidades, uma em cada extremo da linha de associao.


Multiplicidades


Exemplo (multiplicidade)Pode haver um cliente que esteja associado a vrios pedidos.Pode haver um cliente que no esteja associado a pedido algum.Um pedido est associado a um, e somente um, cliente.


+criar(in umNome : String)+criar(in umNome : String, in umaData : Data)+destruir()+obterNome() : String+definirNome(in n : String)+obterDataNascimento() : Data+definirDataNascimento(in data : Data)+obterTelefone() : String+definirTelefone(in t : String)+obterLimiteCredito() : float+definirLimiteCredito(in l : float)+obterIdade() : int+obterQuantidadeClientes() : int+obterIdadeMedia() : float

-nome : String-dataNascimento : Data-telefone : String-/idade : int-limiteCrdito : Moeda = 500.0-quantidadeClientes : int-idadeMdia : float

Cliente

+obterTotal() : Moeda

-data : Data-situao : ESituao

Pedido

1

0..*

Exemplo (multiplicidade)Uma corrida est associada a, no mnimo, dois velocistas Uma corrida est associada a, no mximo, seis velocistas. Um velocista pode estar associado a vrias corridas.


Velocista

Corrida

2..6

0..*

ConectividadeA conectividade corresponde ao tipo de associao entre duas classes: muitos para muitos, um para muitos e um para um.A conectividade da associao entre duas classes depende dos smbolos de multiplicidade que so utilizados na associao.


Conectividade X Multiplicidade


Exemplo (conectividade)


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Empregado

Departamento

1

0..1

Empregado

Departamento

0..*

1

Empregado

Projeto

0..*

1..*

Um para muitos

Muitos para muitos

Um para um

ParticipaoUma caracterstica de uma associao que indica a necessidade (ou no) da existncia desta associao entre objetos. A participao pode ser obrigatria ou opcional.Se o valor mnimo da multiplicidade de uma associao igual a 1 (um), significa que a participao obrigatriaCaso contrrio, a participao opcional.


Nome de associao, direo de leitura e papis Para melhor esclarecer o significado de uma associao no diagrama de classes, a UML define trs recursos de notao:Nome da associao: fornece algum significado semntico mesma.Direo de leitura: indica como a associao deve ser lidaPapel: para representar um papel especfico em uma associao.


Exemplo (Nome de associao, direo de leitura e papis)


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Contrata

contratante

*

contratado

*

Static Structure

Organizao

Indivduo

Papel

Direo de leitura

Papel

Nome da associao

Agregao um caso especial da associaoconseqentemente, multiplicidades, participaes, papis, etc. podem ser usados igualmenteUtilizada para representar conexes que guardam uma relao todo-parte entre si.Em uma agregao, um objeto est contido no outro, ao contrrio de uma associao.Onde se puder utilizar uma agregao, uma associao tambm poder ser utilizada.


Agregao Caractersticas particulares:Agregaes so assimtricas: se um objeto A parte de um objeto B, B no pode ser parte de A.Agregaes propagam comportamento, no sentido de que um comportamento que se aplica a um todo automaticamente se aplica as suas partes.


AgregaoSejam duas classes associadas, X e Y. Se uma das perguntas a seguir for respondida com um sim, provavelmente h uma agregao onde X todo e Y parte.X tem um ou mais Y?Y parte de X?


Notao para uma agregaoRepresentada como uma linha conectando as classes relacionadas, com um diamante (losango) branco perto da classe que representa o todo. Exemplo:


Jogador

Static Structure

Equipe

*

membro

*

AssociaoEsportiva

Afiliada

*

*

Classe associativa uma classe que est ligada a uma associao, ao invs de estar ligada a outras classes. normalmente necessria quando duas ou mais classes esto associadas, e necessrio manter informaes sobre esta associao.Uma classe associativa pode estar ligada a associaes de qualquer tipo de conectividade.


Notao para uma classe associativaRepresentada pela notao utilizada para uma classe. A diferena que esta classe ligada a uma associao. Exemplo:


nometelefoneendereo

Pessoa

razoSocialendereo

Empresa

salriodataContratao

Emprego

*

empregado

*

empregador

Associaes n-riasSo utilizadas para representar a associao existente entre objetos de n classes.Uma associao ternria um caso mais comum (menos raro) de associao n-ria (n = 3). Na notao da UML, as linhas de associao se interceptam em um losango.


Exemplo (associao ternria)


Uso

Static Structure

nome

Tcnico

modelo

Computador

nomeverba

Projeto

1

1

*

Associaes reflexivasAssocia objetos da mesma classe.Cada objeto tem um papel distinto na associao.A utilizao de papis bastante importante para evitar ambigidades na leitura da associao.Uma associao reflexiva no indica que um objeto se associa com ele prprio.Ao contrrio, indica que objetos de uma mesma classe se associam


Exemplo (associao reflexiva)


matrculanomedataContratao

Empregado

Superviso

supervisor

1

supervisionado

*

Identificando as classes iniciais


Identificando classesUm sistema de software orientado a objetos composto de objetos em colaborao para realizar as tarefas deste sistema.Por outro lado, todo objeto pertence a uma classe.Portanto, quando se fala na identificao das classes, o objetivo na verdade saber quais objetos iro compor o sistema.


Identificando classesDe uma forma geral, a identificao de classes se divide em duas atividades. Primeiramente, classes candidatas so identificadas.Depois disso, so aplicados alguns princpios para eliminar classes candidatas desnecessrias.Identificar possveis classes para um sistema no complicado; o difcil eliminar deste conjunto o que no necessrio.


Identificao dirigida a responsabilidadesMtodo de identificao onde a nfase est na identificao de classes a partir de seus comportamentos externos relevantes para o sistema.como a classe faz para cumprir com suas responsabilidades deve ser abstrado.O esforo recai sobre a identificao das responsabilidades que cada classe deve ter.O mtodo dirigido a responsabilidades enfatiza o encapsulamento da estrutura e do comportamento dos objetos..


Responsabilidades e colaboradores Em sistemas OO, objetos encapsulam tanto dados quanto comportamento.O comportamento de um objeto definido de tal forma que ele possa cumprir com suas responsabilidades.Uma responsabilidade uma obrigao que um objeto tem para com o sistema no qual ele est inserido.Atravs delas, um objeto colabora (ajuda) com outros para que os objetivos do sistema sejam alcanados.


Responsabilidades e colaboradores Na prtica, uma responsabilidade alguma coisa que um objeto conhece ou faz. (sozinho ou no).Um objeto Cliente conhece seu nome, seu endereo, seu telefone, etc.Um objeto Pedido conhece sua data de realizao e sabe fazer o clculo do seu total.Se um objeto tem uma responsabilidade a qual no pode cumprir sozinho, ele deve requisitar colaboraes de outros objetos.


Responsabilidades e colaboradores Um exemplo: quando a impresso de uma fatura requisitada em um sistema de vendas, vrios objetos precisam colaborar:um objeto Pedido pode ter a responsabilidade de fornecer o seu valor totalum objeto Cliente fornece seu nomecada ItemPedido informa a quantidade correspondente e o valor de seu subtotalos objetos Produto tambm colaboraram fornecendo seu nome e preo unitrio.


Responsabilidades e colaboradores


precisam de

possuem

realizadas por

Objetos

Responsabilidades

O que o objeto conhece +O que o objeto faz

Colaboradores

O padro de cooperao (comunicao) entre objetos

Static Structure

Categorias de responsabilidades Costuma-se categorizar os objetos de um sistema de acordo com o tipo de responsabilidade a ele atribuda.objetos de entidadeobjetos de controleobjetos de fronteiraEsta categorizao foi proposta por Ivar Jacobson (Jacobson et al, 1992) em uma tcnica denominada Anlise de Robustez.


Objetos de Entidade Um objeto de entidade um repositrio para alguma informao manipulada pelo sistema.Esses objetos representam conceitos do domnio do negcio.Normalmente esses objetos armazenam informaes persistentes.H vrias instncias de uma mesma classe de entidade coexistindo no sistema.


Objetos de Entidade Atores no tm acesso direto a estes objetos.Objetos de entidade se comunicam com o exterior do sistema por intermdio de outros objetos.Objetos de entidade normalmente participam de vrios casos de uso e tm um ciclo de vida longo.Um objeto Pedido pode participar dos casos de uso Realizar Pedido e Atualizar Estoque. Este objeto pode existir por diversos anos ou mesmo tanto quanto o prprio sistema.


Objetos de Entidade Responsabilidades de fazer tpicas de objetos de entidade:Informar valores de seus atributos a objetos de controle.Realizar clculos simples, normalmente com a colaborao de objetos de entidade associados atravs de agregaes.Criar e destruir objetos parte (considerando que o objeto de entidade seja um objeto todo de uma agregao).


Objetos de Fronteira Esses objetos traduzem os eventos gerados por um ator em eventos relevantes ao sistema.Tambm so responsveis por apresentar os resultados de uma interao dos objetos em algo inteligvel pelo ator.Um objeto de fronteira existe para que o sistema se comunique com o mundo exterior.Por conseqncia, estes objetos so altamente dependentes do ambiente.


Objetos de Fronteira Classes de fronteira realizam a comunicao do sistema com atores, sejam eles outros sistemas, equipamentos ou seres humanos.H trs tipos principais de classes de fronteira:as que se comunicam com o usurio (atores humanos),as que se comunicam com outros sistemasas que se comunicam com dispositivos atrelados ao sistema.


Objetos de Fronteira Tipicamente tm as seguintes responsabilidades de fazer:Notificar aos objetos de controle de eventos gerados externamente ao sistema.Notificar aos atores do resultado de interaes entre os objetos internos.


Objetos de Fronteira Responsabilidades de conhecer de classes de fronteira para interao humana representam informao manipulada atravs da interface com o usurio.A construo de prottipos pode ajudar a identificar essas responsabilidades.Responsabilidades de conhecer para classes de fronteira que realizam comunicao com outros sistemas representam propriedades de uma interface de comunicao.


Objetos de Controle So a ponte de comunicao entre objetos de fronteira e objetos de entidade.Responsveis por controlar a lgica de execuo correspondente a um caso de uso.Decidem o que o sistema deve fazer quando um evento externo relevante ocorre.Eles realizam o controle do processamentoAgem como gerentes (coordenadores, controladores) dos outros objetos para a realizao de um ou mais caso de uso.


Objetos de Controle So bastante acoplados lgica da aplicao.Traduzem eventos externos em operaes que devem ser realizadas pelos demais objetos.Ao contrrio dos objetos de entidade e de fronteira, objetos de controle so tipicamente ativosconsultam informaes e requisitam servios de outros objetos.


Objetos de Controle Responsabilidades de fazer tpicas:Realizar monitoraes, a fim de responder a eventos externos ao sistema (gerados por objetos de fronteira).Coordenar a realizao de um caso de uso atravs do envio de mensagens a objetos de fronteira e objetos de entidade.Assegurar que as regras do negcio (Seo 4.5.1) esto sendo seguidas corretamente.Coordenar a criao de associaes entre objetos de entidade.


Objetos de Controle Responsabilidades de conhecer esto associadas manter valores acumulados, temporrios ou derivados durante a realizao de um caso de uso.Podem tambm ter o objetivo de manter o estado da realizao do caso de uso.Tm vida curta: normalmente existem somente durante a realizao de um caso de uso.


Diviso de responsabilidades A categorizao de responsabilidades implica em que cada objeto especialista em realizar um de trs tipos de tarefa:se comunicar com atores (fronteira)manter as informaes do sistema (entidade)coordenar a realizao de um caso de uso (controle).A importncia dessa categorizao est relacionada capacidade de adaptao do sistema a eventuais mudanas


Diviso de responsabilidades Se cada objeto tem funes especficas dentro do sistema, eventuais mudanas no sistema podem ser:menos complexasmais localizadas.Uma eventual modificao em uma parte do sistema tem menos possibilidades de resultar em mudanas em outras partes.


Diviso de responsabilidades


Diviso de responsabilidades Exemplo: vantagem de separao de responsabilidades em um sistema para uma loja de aluguel de carros. Se o sistema tiver que ser atualizado para que seus usurios possam utiliz-lo pela Internet, a lgica da aplicao no precisaria de modificaes.Considerando a lgica para calcular o valor total das locaes feitas por um cliente: se esta lgica estiver encapsulada em uma classe de controle, somente esta classe precisaria de modificao.


Diviso de responsabilidades A construo de um sistema de software que faa separao das responsabilidades de apresentao (fronteira), de lgica da aplicao (controle) e de manuteno dos dados (entidade):facilita tambm o reuso dos objetos no desenvolvimento de sistemas de software semelhantes.ajuda no desacoplamento entre elementos do sistema


Diviso de responsabilidades


Use Case

entidade

entidade

entidade

controle

fronteira

Partindo para a identificao Anlise os casos de uso: cada caso de uso analisado para identificar classes candidatas. Premissa: a partir da descrio textual dos casos de uso, podem-se derivar as classes do sistema.a existncia de uma classe em um sistema s pode se justificar se ela participa de alguma forma para o comportamento externamente visvel do sistema.


Partindo para a identificao Os substantivos que aparecem no texto do caso de uso so destacados. So tambm consideradas locues equivalentes a substantivos. Sinnimos so removidos.Vantagem: abordagem bastante simples. Desvantagem: depende de como os casos de uso foram escritos.em linguagem natural, as formas de expressar uma mesma idia so bastante numerosas.


Partindo para a identificao Para contornar os problemas na identificao de classes atravs da anlise de casos de uso, uma soluo aplicar uma estratgia em dois passos.Faz-se a anlise dos casos de uso para identificar as classes candidatas.Depois disso, aplica-se uma outra tcnica para validar o que foi descoberto e para identificar novas classes: a modelagem CRC.


Modelagem CRC Se baseia fortemente no paradigma da orientao a objetos, onde objetos cooperam uns com os outros para que uma tarefa do sistema seja realizada.Efetiva quando profissionais que no tm tanta experincia com o paradigma da orientao a objetos esto envolvidos na identificao de classes.realizada em conjunto por especialistas de domnio e desenvolvedores


Modelagem CRC A modelagem CRC no faz parte da UML.A princpio, essa tcnica foi proposta como uma forma de ensinar o paradigma da orientao a objetos a iniciantes.Contudo, a sua simplicidade de notao a tornou particularmente interessante para ser utilizada na identificao de classes de domnio.


Modelagem CRC Especialistas do negcio e desenvolvedores trabalham em conjunto para identificar classes, juntamente com suas responsabilidades e colaboradores.Estes profissionais se renem em uma sala, onde tem incio uma sesso CRC.Uma sesso CRC envolve por volta de meia dzia de pessoas: especialistas de domnio, projetistas, analistas e um moderador.A cada pessoa entregue um carto CRC.


Carto CRC


Exemplo (Carto CRC)


Modelagem CRC Na distribuio dos cartes pelos participantes, deve-se considerar as categorias de responsabilidades.Para cada cenrio de caso de uso tpico, pode-se comear com:um objeto de fronteira para cada ator participante do caso de uso; um objeto de controle para todo o caso de uso;normalmente h vrios objetos de entidade.


Modelagem CRC Configurao inicial:O moderador da sesso pode desempenhar o papel do objeto controladorOutro participante desempenha o papel do objeto de fronteira.Um outro participante pode simular o ator (ou atores, se houver mais de um).Os demais representam objetos de entidade.


Modelagem CRC Uma vez distribudos os cartes pelos participantes, um conjunto de cenrios de cada caso de uso selecionado.Para cada cenrio, uma sesso CRC realizada.Se o caso de uso no for to complexo, ele pode ser analisado em uma nica sesso.Normalmente j existem algumas classes candidatas para um certo cenrio.


Modelagem CRC A sesso CRC comea com a simulao do ator primrio disparando a realizao do caso de uso.Os demais participantes encenam a colaborao entre objetos para que o objetivo do ator seja alcanado.Atravs dessa encenao, as classes, responsabilidades e colaboraes so identificadas.


Modelagem CRC (procedimento) Selecionar um conjunto de cenrios de casos de uso.Para um dos cenrios:Examinar a sua seqncia de passos para identificar as responsabilidades do sistema em relao a cada um desses passos.Identificar classes relevantes que devem cumprir com as responsabilidades.Repetir o passo 2 para o prximo cenrio e modificar a alocao de responsabilidades e a definio de classes.


Dicas para atribuio de responsabilidades Associar responsabilidades com base na especialidade da classe.Distribuir a inteligncia do sistema Agrupar as responsabilidades conceitualmente relacionadas Evitar responsabilidades redundantes


Construo do modelo de classes de domnio


Propriedades de uma classeUma responsabilidade de conhecer mapeada para um ou mais atributos.Operaes de uma classe so um modo mais detalhado de explicitar as responsabilidades de fazer.Uma operao pode ser vista como uma contribuio da classe para uma tarefa mais complexa representada por um caso de uso.Uma definio mais completa das operaes de uma classe s pode ser feita aps a construo dos diagramas de interao.


Definio de associaes e agregaesO fato de uma classe possuir colaboradores indica que devem existir relacionamentos entre estes ltimos e a classe. Isto porque um objeto precisa conhecer o outro para poder lhe fazer requisies.Portanto, para criar associaes, verifique os colaboradores de uma classe.O raciocnio para definir associaes reflexivas, ternrias e agregaes o mesmo.


Definio de classes associativasSurgem a partir de responsabilidades de conhecer que o modelador no conseguiu atribuir a alguma classe. (mais raramente, de responsabilidades de fazer)


KABOOM!!!

cargaHorria

Pessoa

Static Structure

Projeto

trabalhador

*

*

-carga horria

Pessoa

Projeto

cargaHorria

Trabalho

*

trabalhador

*

Inadequado

Adequado

Documentando o modelo de classesAs responsabilidades e colaboradores mapeados para elementos do modelo de classes devem ser organizados em um diagrama de classes e documentados, resultando no modelo de classes de domnio.Podem ser associados esteretipos predefinidos s classes identificadas:


Documentando o modelo de classesA construo de um nico diagrama de classes para todo o sistema pode resultar em um diagrama bastante complexo. Um alternativa criar uma viso de classes participantes (VCP) para cada caso de uso.Em uma VCP, so exibidos os objetos que participam de um caso de uso.As VCPs podem ser reunidas para formar um nico diagrama de classes para o sistema como um todo.


Documentando o modelo de classesO modelador pode optar por esconder as classes de fronteira ou at mesmo as classes de controle.Uma ferramenta CASE que d suporte a essa operao seria de grande ajuda para a equipe de desenvolvimento.Alm do diagrama, as classes devem ser documentadas textualmente.


Modelo de classes no processo de desenvolvimento


Modelo de classes no processo de desenvolvimentoEm um desenvolvimento dirigido a casos de uso, aps a descrio dos casos de uso, possvel iniciar a identificao de classes.As classes identificadas so refinadas para retirar inconsistncias e redundncias.As classes so documentadas e o diagrama de classes inicial construdo, resultando no modelo de classes de domnio.


Modelo de classes no processo de desenvolvimentoInconsistncias nos modelos devem ser verificadas e corrigidas.As construes do modelo de casos de uso e do modelo de classes so retroativas uma sobre a outra.Na realizao de uma sesso CRC, novos casos de uso podem ser identificadosPode-se identificar a necessidade de modificao de casos de uso preexistentes.


Modelo de classes no processo de desenvolvimentoDetalhes so adicionados aos modelos, medida que o problema entendido.


Analisado para obter

Modelo de Casos de Uso

Fornece detalhes para refinar

Modelo de Classes

Diagrama de objetos


Diagrama de objetosAlm do diagrama de classes, A UML define um segundo tipo de diagrama estrutural, o diagrama de objetos.Pode ser visto com uma instncia de diagramas de classesRepresenta uma fotografia do sistema em um certo momento.exibe as ligaes formadas entre objetos conforme estes interagem e os valores dos seus atributos.


Notao para Diagrama de objetos


Exemplo (Diagrama de objetos)


data = 13/09/2002hora = 10:00am

Pedido1 : Pedido

Sequence

quantidade = 1

item3 : ItemPedido

-data-hora

Pedido

-quantidade

ItemPedido

-nome-descrio-preoUnitrio-desconto

Produto

nome = "Caderno M"descrio = "Caderno em espiral tamanho mdio"preoUnitrio = 4,50desconto = 15

produto20 : Produto

nome = "Caneta ESF"descrio = "Caneta esferogrfica 5mm"preoUnitrio = 1,20desconto = 2

produto12 : Produto

nome = "Esquadro"descrio = "Esquadro de acrlico 20 cm"preoUnitrio = 2,35desconto = 10

produto07 : Produto

quantidade = 20

item2 : ItemPedido

quantidade = 6

item1 : ItemPedido

Exemplo (Diagrama de objetos)



Empregado

Static Structure


Joo : Empregado


Maria : Empregado


Jos : Empregado


Antnio : Empregado


Aline : Empregado


Lucas : Empregado


Rafaela : Empregado

Diagrama de objetosAlm do diagrama de classes, A UML define um segundo tipo de diagrama estrutural, o diagrama de objetos.Pode ser visto com uma instncia de diagramas de classesRepresenta uma fotografia do sistema em um certo momento.exibe as ligaes formadas entre objetos conforme estes interagem e os valores dos seus atributos.


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