Engenharia de Software 2012/3 Aula 5 Modelagem de Sistemas

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1 Engenharia de Software Engenharia de Software 2012/3 Aula 5 Modelagem de Sistemas Thiago P. da Silva thiagosilva@ufmt.br

2 Agenda Modelagem de Sistemas Modelos de contexto Diagramas de Atividades Modelos de interação Diagramas de Casos de uso Diagramas de Sequência Modelos estruturais Diagramas de Classe Modelos comportamentais Diagramas de Estado 06/05/13 2

3 Objetivos da Aula Compreender como modelos gráficos podem ser usados para representar sistemas de software; Compreender por que diferentes tipos de modelos são necessários para representar um sistema de software; Entender os principais diagramas da UML; Compreender por que diferentes modelos apresentam visões diferentes sobre o sistema, que são úteis para diferentes stakeholders. 06/05/13 3

4 Modelagem de Sistemas É o processo de desenvolvimento de modelos abstratos de um sistema Cada modelo representa uma visão ou perspectiva diferente do sistema Modelos podem usar notações gráficas, tal como UML, ou modelos formais com especificação formal Modelos são usados amplamente em outras disciplinas Engenharia civil modelos hidráulicos Matemática - Modelos matemáticos Física, Química, etc 06/05/13 4

5 Modelagem de Sistemas Os modelos são abstrações do sistema, e não uma representação alternativa dele Uma Representação mantém todas as informações a respeito da entidade apresentada Uma Abstração simplifica e seleciona características mais salientes Exemplo: Um livro traduzido em outra língua é uma representação alternativa da entidade livro Um resumo pode ser considerado uma abstração da entidade livro 06/05/13 5

6 Modelagem de Sistemas Modelos podem ser usados em todas as etapas da engenharia de software Engenharia de requisitos extrair requisitos do sistema, esclarecer o que o sistema faz, tirar dúvidas, explicar os requisitos para outros stakeholders Processo de Projeto Descrever o sistema Outras etapas - Documentar a estrutura e operação do sistema, estimular a discussão entre os engenheiros de software, descrever detalhadamente o sistema em uma abordagem MDD 06/05/13 6

7 Modelagem de Sistemas Diferentes modelos proporcionam perspectivas (ou pontos de vista) diferentes Perspectiva externa modela o contexto ou o ambiente do sistema Perspectiva de interação modela as interações entre um sistema e seu ambiente, ou entre os componentes de um sistema Perspectiva estrutural modela a organização de um sistema ou a estrutura dos dados processados pelo sistema Perspectiva comportamental modela o comportamento dinâmico do sistema e como ele reage aos eventos 06/05/13 7

8 Modelagem de Sistemas A UML (Unified Modeling Language) é uma linguagem de modelagem amplamente utilizada Conjunto de notações que visam apoiar a modelagem de sistemas orientados a objetos Não explicita como a modelagem deve ser conduzida Pode ser usada para modelar sistemas não-oo Modelos de domínio Modelos de contexto 06/05/13 8

9 Modelagem de Sistemas [3] sugerem que cinco tipos de diagramas podem representar a essência de um sistema Diagramas de Atividade atividades envolvidas em um processo ou no processamento de dados Diagramas de Caso de Uso interações entre um sistema e seu ambiente Diagramas de Sequência interação entre os atores e o sistema, e entre os componente ou objetos do sistema Diagramas de Classe mostram as classes de objetos do sistema e as associações entre elas Diagramas de Estado mostram como o sistema reage a eventos internos e externos 06/05/13 9

10 Agenda Modelagem de Sistemas Modelos de contexto Diagramas de Atividades Modelos de interação Diagramas de Casos de uso Diagramas de Sequência Modelos estruturais Diagramas de Classe Modelos comportamentais Diagramas de Estado 06/05/13 10

11 Modelos de Contexto Definem os limites do sistema Normalmente usados em um estágio inicial da especificação de um sistema Trabalhar com os stakeholders para descobrir funcionalidades do sistema e o que são fornecidos pelo ambiente Mostram quais outros sistemas fazem parte do ambiente, mas não mostram os tipos de relacionamentos entre sistemas Os sistema externos podem: produzir dados para o sistema consumir dados deste compartilhar dados ser conectados diretamente por meio de uma rede estar fisicamente no mesmo local ou em locais separados 06/05/13 11

12 Modelos de Contexto Exemplo Contexto de um Sistema Operacional Sistema de E/S S.O. S.O. Sistema Ger. Processador Sistema de Arquivos Sistema de Ger. de Memória 06/05/13 12

13 Modelos de Contexto Diagrama de Atividades da UML Modelam atividades, a ordem em que são realizadas e dependências entre elas Podem também indicar entradas e saídas das atividades Úteis para modelar fluxos de trabalho Exemplos: Sequência de passos da descrição de um requisito Processos dentro de uma empresa 06/05/13 13

14 Modelos de Contexto Diagrama de Atividades da UML Exemplo 1 06/05/13 14

15 Modelos de Contexto Diagramas de Atividades da UML O início de um processo é indicado por um círculo preenchido O fim do processo é indicado por um circulo preenchido dentro de outro círculo Os retângulos com cantos arredondados representam atividades (ou subprocessos) Objetos são presentados por retângulos (podem representar outros sistemas) As setas representam o fluxo de trabalho de uma atividade para outra A barra sólida é usada para indicar coordenação de atividades Atividades podem ser executas em paralelo Guardas (anotações) podem ser incluídas nas setas 06/05/13 15

16 Modelos de Contexto Diagrama de Atividades da UML - Exemplo 2 06/05/13 16

17 Modelos de Contexto Na modelagem de processos de negócio é comum a realização de atividades por várias entidades, participantes no dito processo. A UML propõe o conceito de pistas (swimlanes) ou rais como elemento que permite agrupar as várias atividades da responsabilidade de cada entidade participante. Um diagrama de atividades ilustra o fluxo de controle entre atividades, enquanto que um diagrama de estados ilustra o fluxo de controle entre estados 06/05/13 17

18 Modelos de Contexto Diagrama de Atividades da UML - Exemplo 3 06/05/13 18

19 Agenda Modelagem de Sistemas Modelos de contexto Diagramas de Atividades Modelos de interação Diagramas de Casos de uso Diagramas de Sequência Modelos estruturais Diagramas de Classe Modelos comportamentais Diagramas de Estado 06/05/13 19

20 Modelos de Interação Mostram interação do usuário, que podem ter entradas e saídas, com o sistema Ajudam a descobrir requisitos do usuário Mostram interações entre sistemas Ou interações entre os componentes do sistema Pode-se usar dois abordagens para modelar a interação Casos de uso que mostram, principalmente, interações com atores externos(sistemas ou usuários) Diagramas de Sequência que mostram interações entre os componentes do sistema Diagramas de Casos de uso e sequência apresentam interações em diferentes níveis de detalhamento Detalhes de alto nível do Caso de uso podem ser detalhados no diagrama de sequência 06/05/13 20

21 Modelos de Interação Caso de Uso Amplamente usado para apoiar a elicitação de requisitos Representa uma tarefa discreta que envolve a interação externa com um sistema, que pode ser hardware/software/pessoa Oferece uma visão simples de uma interação Necessário mais detalhes para entender o que está envolvido 06/05/13 21

22 Modelos de Interação Caso de Uso Exemplo 1 06/05/13 22

23 Modelos de Interação Caso de Uso Exemplo 2 06/05/13 23

24 Modelos de Interação Caso de uso Um diagrama de casos de uso permite dar uma visão global e de alto nível do sistema, sendo fundamental a definição correta da sua fronteira Um cenário é uma determinada sequência de ações que ilustra um comportamento do sistema Uma designação alternativa para cenário, por vezes utilizada, é fluxo de ações 06/05/13 24

25 Modelos de Interação Caso de uso Deve-se especificar o comportamento de um caso de uso descrevendo textualmente um ou mais fluxos de ações, de modo que um usuário não técnico o possa entender sem dificuldade. Tal especificação deve incluir: Como e quando o caso de uso começa e termina; Quando é que o caso de uso interage com os atores; Que objetos são trocados; Cenário principal, e Cenários alternativos (Ex., situações de exceção) 06/05/13 25

26 Modelos de Interação Caso de Uso Exemplo 3 06/05/13 26

27 Modelos de Interação Caso de Uso Exemplo 3 Nome: Validar Usuário Cenário Principal O caso de uso inicia-se quando o sistema apresenta uma tela que pede ao cliente o seu cartão eletrônico. O cliente introduz o seu cartão magnético e, através de um pequeno teclado, a sua senha. Note-se que o cliente pode limpar a introdução da sua senha inúmeras vezes e re-introduzir um novo número antes de pressionar o botão Entrar. O cliente ativa o botão Entrar para confirmar. O sistema lê a senha e a respectiva identificação do cartão, e verifica se é válido. Se a senha for válida o sistema aceita a entrada e o caso de uso termina. Cenário Alternativo 1 (Cliente cancela operação) O cliente pode cancelar a transação em qualquer momento ativando o botão Cancelar, implicando a re-inicialização do caso de uso. Não é realizada qualquer alteração à conta do cliente. Cenário Alternativo 2 (senha inválida) Se o cliente introduz uma senha inválida o cartão MB é ejetado e o caso de uso reinicializado. Se tal ocorrer 3 vezes consecutivas, o sistema aciona medidas de segurança e recolhe o cartão e cancela a transação; não permitindo qualquer interação nos 2 minutos seguintes. 06/05/13 27

28 Modelos de Interação Caso de Uso Exemplo Generalização Testar Senha e Leitura com Smartcard são especializam o caso de uso Validar usuário 06/05/13 28

29 Modelos de Interação Caso de Uso Exemplo <<include>> Relação de delegação, significando que o caso base incorpora o comportamento do outro caso 06/05/13 29

30 Modelos de Interação Diagramas de Sequência Modelam as interações entre os atores e os objetos em um sistema, e as interações entre os próprios objetos Mostra as interações que ocorrem durante um caso de uso, segundo uma visão temporal Um diagrama de sequência é representado através de duas dimensões: a dimensão horizontal, que representa o conjunto de objetos; e a dimensão vertical que representa o tempo Os objetos e atores envolvidos são listados no topo do diagrama Interações entre objetos são indicadas por setas anotadas 06/05/13 30

31 Modelos de Interação Diagramas de Sequência Exemplo 1 06/05/13 31

32 Modelos de Interação Diagramas de Sequência Exemplo 2 06/05/13 32

33 Agenda Modelagem de Sistemas Modelos de contexto Diagramas de Atividades Modelos de interação Diagramas de Casos de uso Diagramas de Sequência Modelos estruturais Diagramas de Classe Modelos comportamentais Diagramas de Estado 06/05/13 33

34 Modelos Estruturais Exibem a organização de um sistema em termos de seus componentes e seus relacionamentos Podem ser: Estáticos, que mostram a estrutura do projeto do sistema ou; Dinâmicos, que mostram a organização do sistema em execução Conjunto de threads que interagem entre si Pode-se criar modelos estruturais quando se discute e projeta a arquitetura do sistema 06/05/13 34

35 Modelos Estruturais Diagrama de classe São usados para modelar um sistema orientado a objetos Mostra as classes de objetos de sistema e suas associações Dependência Herança e realização Associação Uma classe é uma abstração de um conjunto de objetos com atributos comuns e os serviços fornecidos por cada objeto Perspectiva inerentemente estática 06/05/13 35

36 Modelos Estruturais Diagrama de classe Os modelos podem ter níveis de abstração diferentes em etapas da Engenharia de software Na engenharia de requisitos podemos pensar em objetos do contexto e criar classes para eles Depois pode-se refinar estas classes As classes são retângulos com três divisões o nome na parte superior, atributos na intermediária e operações na inferior Classes podem também aparecer apenas como retângulos Relacionamentos entre classes são linhas 06/05/13 36

37 Modelos Estruturais Diagrama de classe - Exemplo 06/05/13 37

38 Modelos Estruturais Diagrama de classe Exemplo 2 Um objeto (o todo) é composto de outros objetos (as partes) Na Agregação, a existência do Objeto-Parte faz sentido, mesmo não existindo o Objeto-Todo 06/05/13 38

39 Modelos Estruturais Diagrama de classe Exemplo 2 Um objeto (o todo) é composto de outros objetos (as partes) Composição é uma agregação mais forte; nela, a existência do Objeto-Parte NÃO faz sentido se o Objeto-Todo não existir 06/05/13 39

40 Agenda Modelagem de Sistemas Modelos de contexto Diagramas de Atividades Modelos de interação Diagramas de Casos de uso Diagramas de Sequência Modelos estruturais Diagramas de Classe Modelos comportamentais Diagramas de Estado 06/05/13 40

41 Modelos Comportamentais Mostram o comportamento dinâmico do sistema quando está em execução O que o sistema faz em resposta a estímulos de seu ambiente Estímulos = dados ou eventos Dados - dados que chegam precisam ser processados pelo sistema Eventos eventos disparam o processamento do sistema. Dois principais tipos Modelagem Orientada a Dados Modelagem Dirigida a Eventos 06/05/13 41

42 Modelos Comportamentais Modelagem Orientada a Dados Mostram a sequência de ações envolvidas no processamento de dados de entrada e a geração de uma saída correspondente São úteis durante a análise de requisitos, pois podem ser usados para mostrar, do início ao fim, o processamento de um sistema A UML não tem diagramas orientado a dados. Entretanto pode-se usar diagramas de sequência Diagramas de sequência destacam os objetos de um sistema, enquanto os diagramas orientados a dados destacam as funções e os dados 06/05/13 42

43 Modelos Comportamentais Modelagem Orientada a Dados Diagramas de fluxo de dados (DFD) Mostram as etapas de processamento em sistema. Não reconhecem objetos 06/05/13 43

44 Modelos Comportamentais Modelagem Orientada a Eventos Mostram como o sistema reage a eventos internos e externos Sistemas têm número finito de estados e eventos podem causa uma transição de um estado para outro O diagrama de estados da UML (StateCharts) mostra os estados como nós e eventos como arcos entre nós. Quando ocorre um evento, o sistema move de um estado para outro Não mostra o fluxo de dados, mas pode incluir informações adicionais sobre o processamento realizado em cada estado. É importante fornecer mais detalhes sobre os estímulos e estados, utilizando texto e tabelas 06/05/13 44

45 Modelos Comportamentais Modelagem Orientada a Eventos Mostram como o sistema reage a eventos internos e externos Sistemas têm número finito de estados e eventos podem causa uma transição de um estado para outro O diagrama de estados da UML (StateCharts) mostra os estados como nós e eventos como arcos entre nós. Quando ocorre um evento, o sistema move de um estado para outro Não mostra o fluxo de dados, mas pode incluir informações adicionais sobre o processamento realizado em cada estado. É importante fornecer mais detalhes sobre os estímulos e estados, utilizando texto e tabelas 06/05/13 45

46 Modelos Comportamentais Diagrama de estados da UML Forno de Microondas 06/05/13 46

47 Modelos Comportamentais Diagrama de estados da UML 06/05/13 47

48 Modelos Comportamentais Diagrama de estados da UML Forno de Microondas 06/05/13 48

49 Diagrama de estados da UML Forno de Microondas 06/05/13 49

50 Referências [1] - SOMMERVILLE, Ian. Engenharia de Software, 9. ed., [2] - PRESSMAN, R.S. Engenharia de Software: Uma abordagem Profissional, 7 ed., McGraw Hill, [3] - IEEE Guide to the Software Engineering Body of Knowledge 2004 Version. Disponível em 06/05/13 50