PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO CURSO DE MESTRADO EM INFORMÁTICA FRAMEWORK DE AGENDAMENTO DE RECURSOS UTILIZANDO FILAS

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1 PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO CURSO DE MESTRADO EM INFORMÁTICA FRAMEWORK DE AGENDAMENTO DE RECURSOS UTILIZANDO FILAS Cidiane Aracaty Lobato Rio de Janeiro, 2003

2 PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO CURSO DE MESTRADO EM INFORMÁTICA Cidiane Aracaty Lobato FRAMEWORK DE AGENDAMENTO DE RECURSOS UTILIZANDO FILAS Trabalho apresentado à Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro pela aluna supra-citada para obtenção de créditos parciais na disciplina de Projetos de Sistemas de Software do Curso de Mestrado em Informática. Rio de Janeiro, 2003

3 Trabalho final Conteúdo do disquete 1. Arquivo.doc com a documentação do trabalho final 2. Arquivos.java sobre a implementação do trabalho a. Todos os arquivos.java são necessariamente classes do diagrama de classe do framework + aplicação b. Todas as classes do diagrama de classes do framework + aplicação estão refletidas em arquivos.java c. Caso o trabalho tenha sido modelado utilizando o Together então enviar toda a estrutura de diretórios criada pelo Together para projeto 3. Arquivos.class Documentação 1. Introdução Um framework provê uma solução para uma família de problemas semelhantes. Um framework agendador de recursos, por exemplo, consiste em uma solução de software capaz de dar suporte a várias aplicações do domínio de reservas de recursos: aplicações de reserva de publicações de uma biblioteca, quartos de um hotel, veículos de uma locadora, máquinas de um laboratório, mesas de restaurantes, lugares ou espaços em clubes, teatros e cinemas, assentos em aviões, ônibus e outros meios de transporte, etc. De fato, o agendamento de um dado tipo de recurso corresponde a uma aplicação de um framework agendador. Um aprofundamento na análise de domínio da reserva de recursos permite verificar que a expiração de reservas é uma das questões básicas do agendamento de recursos. De fato, a característica de expiração é parte da estratégia da operação de reserva. Além disso, a operação de reserva também depende fortemente do estado em que um recurso se encontra, por exemplo, indisponível por locação ou conserto, ou disponível por prioridades. Embora estas questões sejam todas importantes e pertinentes, o ponto-chave do problema de reserva de recursos é decisivamente a estratégia de agendamento adotada nas aplicações. No domínio de agendamento de recursos, são detectados basicamente quatro tipos de estratégias. A primeira estratégia pode ser chamada fila de reservas. É adotada quando, além da operação de reserva, está disponível também uma operação de locação ou empréstimo de recursos. É o casos de livros, fitas de vídeo, cds. Entretanto, existem outras estratégias de agendamento que não estão relacionadas à existência de uma operação de empréstimo ou locação. Por exemplo, a estratégia de reserva adotada em restaurantes. O usuário informa instante e dados sobre o recurso que deseja reservar. O gerente de reservas associa o recurso ao usuário para o instante informado. Após n horas contadas a partir do instante especificado, a reserva expira. Isto permite associar rapidamente um novo usuário ao recurso em questão. Verifica-se que este tipo de estratégia é geralmente adotado em lugares onde o ato de reservar não implica necessariamente em compromisso monetário. Por outro lado, um terceiro tipo de estratégia é adotado por gerentes de lugares onde, apesar de o quesito monetário ser importante, este não está necessariamente ligado ao ato de reservar. Este tipo de estratégia freqüentemente é adotado por gerentes de eventos cinemas, teatros, shows ou no domínio de empresas de transporte ônibus, aviões, navios, etc. Em todas estas aplicações, é necessário possuir uma idéia a respeito da quantidade de usuários que vão optar por adquirir, comprar ou

4 locar os recursos. Assim, é dado um tempo para que o usuário se decida a concluir o negócio iniciado através da reserva. A expiração da reserva ocorre antes mesmo da data referente à reserva do recurso. Um quarto tipo de estratégia é adotado por gerentes de lugares onde o quesito monetário está necessariamente ligado ao ato de reservar. É o caso de hotéis, clubes, estádios, etc. Nestes, a reserva inicia já com um pagamento inicial efetuado pelo usuário como garantia do cumprimento do negócio. Adicionalmente, é importante a especificação de um intervalo de datas referente à reserva (não somente uma data como nas estratégias anteriores). O usuário especifica um intervalo de datas referente à reserva, a reserva não expira, pois já significa um contrato assinado (isso não significa que não possa ser cancelada pelo usuário) e um pagamento inicial é efetuado. De posse das informações anteriores, uma questão central deve ser notada: o primeiro tipo de estratégia de reserva se diferencia significativamente do domínio das posteriores, apesar de ainda ser considerada como tendo parte no problema de agendamento. Isto se deve essencialmente ao fato de, em aplicações de reservas de publicações, cds e livros, etc., a operação de empréstimo ser fundamental no problema do agendamento. De fato, a reserva é uma operação secundária se considerada a importância da operação de empréstimo ou locação no domínio das aplicações que disponibilizam tal função. Pode-se até mesmo pensar num framework de agendamento de recursos com características mais específicas ao suporte deste tipo de aplicação. Portanto, um framework agendador de recursos utilizando a estratégia de fila de reservas pode ser escolhido como objeto de estudo para uma solução de software que permita a aplicação de diversos conceitos relacionados à reutilização como padrões, orientação a objetos, etc. A análise, o projeto e a implementação deste framework é o objetivo deste trabalho. 2. Descrição do Problema O problema de agendamento do agendamento de recursos utilizando a estratégia de fila envolve basicamente os seguintes serviços: cadastro, manutenção e consulta de recursos; cadastro e manutenção de usuários; manutenção de empréstimos ou locações e respectivas datas de vencimento; manutenção de reservas em filas através do cálculo de datas de expiração. Portanto, os seguintes casos de utilização deve ser disponibilizados por um framework: (1) emprestar recurso; (2) devolver recurso; (3) reservar recurso; (4) cancelar reserva; (5) notificar a um usuário sobre devolução de recurso reservado por ele; (6) notificação a usuários sobre vencimento de empréstimos; (7) notificação a usuários sobre expiração de reservas por ele efetuadas; (8) manter cadastro de usuários; (9) manter cadastro de recursos; (10) manter cadastro de empréstimos; (11) manter cadastro de reservas; (12) consultar recursos, etc. Todos estes procedimentos mantêm um padrão no problema de agendamento de recursos utilizando filas. De fato, estes procedimentos facilmente podem ser transformados em template methods disponibilizados pelo framework às aplicações por ele suportadas. Além disso, a questão das notificações sobre vencimentos de empréstimos e expiração de de reservas facilmente remonta à utilização de agentes de softwawe (pré-requisito deste trabalho).

5 3. Visão Geral do Framework 3.1. Propósito - Descrição do domínio do framework Segue um detalhamento sobre a descrição do domínio do framework: 1. O sistema deve permitir o empréstimo de itens de um recurso a um usuário. Na operação de empréstimo deve ser possível a a entrada de identificadores do usuário e do recurso a ser emprestado. É necessário também verificar a disponibilidade de itens do recurso que o usuário deseja emprestar. Se não houver itens disponíveis, pode haver a possibilidade de o cliente efetuar uma reserva. Se houver itens disponíveis é realizado o empréstimo. Se o recurso estivesse reservado para o usuário, a reserva correspondente deveria ser cancelada. 2. O sistema deve permitir o registro de que determinado item de recurso foi devolvido por um usuário. Isto se inicia com a entrada de identificadores do usuário e do item a ser devolvido. Com estas informações, o sistema altera o estado do empréstimo correspondente, indicando que o item foi devolvido. Outra opção é efetivamente remover o empréstimo do cadastro do sistema (não simplesmente alterar o estado). O sistema também deve verificar se existe uma reserva para o recurso do item devolvido. Se existir, o usuário que reservou o recurso a mais tempo deve ser avisado. 3. O sistema deve permitir o agendamento ou reserva de um recurso. No agendamento deve ser oferecida uma listagem com a descrição de todos os recursos, inclusive os que não estão momentaneamente disponíveis. Após escolhido o recurso, deve ser possível obter o detalhamento da descrição do recurso, sendo que também devem ser apresentadas as opções de operações disponíveis (até este ponto somente a operação de reserva, conforme status do recurso). Após a ativação da operação de reserva ou agendamento, o usuário deve informar dados referentes à mesma. O usuário então confirma a operação e o sistema deve informar se a reserva foi ou não concluída, justificando em caso negativo. Os dados referentes à reserva incluem: código da reserva, data de realização no sistema, recurso e usuário associados à reserva, etc. 4. O sistema deve permitir o cancelamento da reserva de um recurso. No cancelamento, deve ser oferecida uma lista das reservas de recursos efetuadas por um usuário. Após escolhido o recurso, deve ser possível ver o detalhamento da descrição do recurso e a opção de cancelamento deve estar disponível. O usuário confirma a operação e o sistema informa se a reserva foi ou não cancelada, justificando em caso negativo. 5. Dos casos acima, pode-se inferir que o sistema deve fornecer as seguintes consultas: Uma lista com códigos, descrições, status e outras informações adicionais sobre os recursos que podem ser reservados. Dado um recurso, deseja-se um detalhamento da descrição do recurso e uma lista com as operações que podem ser efetuadas sobre ele. A partir de informações como código e senha do usuário, deseja-se a sua descrição detalhada e uma lista dos recursos por ele reservados.

6 - Análise de três aplicações do domínio As três aplicações abaixo podem ser instanciadas a partir do framework: 1. Biblioteca Neste caso, o recurso a ser agendado é um título e um exemplar do título corresponde a um item de recurso. O usuário é um leitor previamente cadastrado. Uma biblioteca pode ainda definir regras como limite de empréstimos e reservas. 2. Locadora de Cds Nesta aplicação, o recurso a ser agendado é o cd lançado por um determinado cantor ou grupo musical. Cada cópia do cd corresponde a um item do recurso. O usuário equivale a um associado da locadora. Uma característica importante é que um empréstimo realizado na locadora possui sempre um pagamento associado. Assim como uma biblioteca, uma locadora pode definir regras quanto ao limite de emprétimos e reservas e ainda aplicar multas no caso de não-devoluções ou extravios de cds, etc. 3. Locadora de Vídeo Esta aplicação é semelhante à anterior. O recurso disponível para reserva é um filme lançado por um ator ou produtor cinematográfico. Cada cópia do filme em fita corresponde a um item do recurso. O usuário equivale a um associado da locadora. Também são freqüente questões relacionadas a pagamento, definição de regras quanto ao limite de emprétimos e reservas, e aplicar de multas, etc Descrição da Solução (Estrutura do Framework) Pontos fixos 1. Estados dos itens; 2. Estados dos usuários; 3. Agentes notificadores; 4. Procedimentos-padrão relacionados ao empréstimo/reserva de recursos (efetivação da operação) Pontos flexíveis 1. Recurso e itens correspondentes; 2. Usuários e dados como permissões, direitos, etc.; 3. Dados de empréstimo e reserva (por exemplo, um pagamento associado); 4. Procedimentos-padrão relacionados à extração, obtenção, validação e criação dos dados referentes à operação de empréstimo/reserva de recursos.

7 Padrões de Projeto Utilizados o Justificativa do uso do padrão Foram utilizados os padrões Façade, Singleton, State e Template Method. O padrão Façade foi utilizado na classe que representa o negociante do framework. O objetivo foi implementar o negociante (uma biblioteca ou uma locadora, por exemplo) como uma interface de alto nível para tornar mais simples a utilização do sistema pelo controlador. Além disso, está claro que neste framework o negociante está sempre no papel daquele que delega as operações, pois efetivamente define as operações evocadas pelo comandos. Assim é que operações como listar recursos, reservar recurso, devolver item, cancelar reserva, etc., são todas definidas na classe correspondente ao negociante. O padrão Singleton foi utilizado na classe que representa a fábrica da única instância do negociante - uma biblioteca ou uma locadora, por exemplo (que é abstrata e por isso não pode implementar Singleton diretamente). Há necessidade de uma e somente uma fábrica do negociante no sistema. Portanto, o padrão Singleton deve ser implementado pela fábrica. Também possuem somente uma única instância as classes que representam os agentes do sistema: AgenteVencimentoEmprestimo, AgentePrazoReserva e AgenteExpiracaoReserva. Estes implementam o padrão Singleton para não permitir que as aplicações possam instanciar vários agentes de um mesmo tipo, o que poderia ocasionar inconsistências nos dados de empréstimos e reservas em função da execução paralela destes agentes. Assim, o projeto dos agentes da forma como foi implementado no framework garante que somente um agente estará incumbido da tarefa expressa em seu método run() e, portanto, estarão diminuídas as chances da ocorrência de problemas relacionados à inconsistência. O padrão State foi utilizado nas classes que implementam os estados dos usuários (EstadoUsuario, EstadoUsuarioHabilitado, EstadoUsuarioNaoHabilitado) e dos itens para empréstimos (Estado Item, Estado ItemDisponivel, Estado ItemDisponivel). Não havia realmente a necessidade de utilizar este padrão visto que não foram detectados métodos cuja implementação dependia diretamente do estado dos objetos. Para forçar a sua utilização, foi definido um método que retorna um valor lógico de acordo com o estado do objeto. Assim é que na classe EstadoUsuario e em suas subclasses foi implementado o método verificaseusuarioestahabilitado(), retornando true no caso do estado do usuário ser instância da classe EstadoUsuarioHabilitado ou false, no caso do estado ser instância da classe EstadoUsuarioNaoHabilitado. O método verificaseitemestadisponivel() foi implementado de maneira semelhante nas classes referentes ao estado dos itens de recurso. O Template Methods foi utilizado em vários métodos da classe abstrata Negociante. O objetivo foi implementar o padrão recorrente nos procedimentos de reserva e empréstimo das aplicações. Tais procedimentos incluem ações como extrair dados passados ao procedimento, obter as entidades Usuário e Recurso envolvidas no processo, validar os dados destas entidades e efetivar o registro de empréstimos e reservas. Estes procedimentos são diferentes em cada instância do framework; porém, a ordem em que são chamados e a sua posição no procedimento geral das operações são invariáveis.

8 o Identificação dos padrões na modelagem Façade: Negociante; Singleton: FabricaNegociante, AgenteVencimentoEmprestimo, AgentePrazoReserva e AgenteExpiracaoReserva; State: EstadoUsuario, EstadoUsuarioHabilitado, EstadoUsuarioNaoHabilitado e Estado Item, Estado ItemDisponivel, Estado ItemDisponivel; Template Methods na classe Negociante, nos métodos: - inicializasistema(); - validareserva(hashtable dadosreserva); - validaemprestimo(hashtable dadosemprestimo); - reservarecurso(hashtable dadosreserva); - emprestarecurso(hashtable dadosemprestimo); - devolveitem(hashtable dadosdevolucao); - listareservasusuario(hashtable dadosusuario); - listaemprestimosusuario(hashtable dadosusuario); - listaemprestimosrecurso(hashtable dadosrecurso) Modelos do Framework Casos de Uso Lista de atores Usuário Diagramas

9 Detalhamento Caso 01 Listar recursos Ator Primário: Usuário Precondições: Os recursos devem já estar cadastrados. Fluxo Normal 1 Usuário seleciona opção de listagem de recursos. 2 Sistema emite listagem com código, descrição e status de todos os recursos, inclusive dos que não estão momentaneamente disponíveis. Caso 02 Detalhar recurso Ator Primário: Usuário Precondições: Os recursos devem já estar cadastrados. Fluxo Normal 1 Usuário seleciona opção de listagem de recursos. 2 Sistema emite listagem com código, descrição e status de todos os recursos, inclusive dos que não estão momentaneamente disponíveis. 3 Usuário seleciona o recurso cuja descrição deve ser detalhada. 4 Sistema emite o detalhamento do recurso, isto é, uma lista com identificador, descrição, status e outras informações adicionais sobre o recurso.

10 Caso 03 Emprestar recurso Ator Primário: Usuário Precondições: Os recursos devem já estar cadastrados. Fluxo Normal 1 Usuário seleciona a opção de empréstimo de recurso. 2 Sistema emite listagem com código, descrição e status de todos os recursos, inclusive dos que não estão momentaneamente disponíveis. 3 Usuário seleciona o recurso que deseja reservar. 4 Sistema emite o detalhamento do recurso e, se necessário, solicita o preenchimento de dados referentes ao empréstimo. 5 Usuário prenche os dados necessários e confirma a solicitação de empréstimo. 6 Sistema confirma a operação. Fluxo Alternativo: recurso não está disponível para empréstimo 4a Sistema informa a Usuário que recurso selecionado não está disponível para empréstimo. 4b Retorna ao passo 3. Fluxo Alternativo: dados referentes ao empréstimo não são preenchidos corretamente 5a Sistema informa a Usuário que dados referentes ao empréstimo não foram preenchidos corretamente. 5b Retorna ao passo 4. Caso 04 Reservar recurso Ator Primário: Usuário Precondições: Os recursos devem já estar cadastrados. Fluxo Normal 1 Usuário seleciona a opção de reserva de recurso. 2 Sistema emite listagem com código, descrição e status de todos os recursos, inclusive dos que não estão momentaneamente disponíveis. 3 Usuário seleciona o recurso que deseja reservar. 4 Sistema emite o detalhamento do recurso e, se necessário, solicita o preenchimento de dados referentes à reserva. 5 Usuário prenche os dados necessários e confirma a solicitação de reserva. 6 Sistema confirma a operação. Fluxo Alternativo: recurso não está disponível para reserva 4a Sistema informa a Usuário que recurso selecionado não está disponível para reserva. 4b Retorna ao passo 3. Fluxo Alternativo: dados referentes à reserva não são preenchidos corretamente 5a Sistema informa a Usuário que dados referentes à reserva não foram preenchidos corretamente. 5b Retorna ao passo 4.

11 Caso 05 Listar reservas Ator Primário: Usuário Precondições: Os recursos devem já estar cadastrados. Fluxo Normal 1 Usuário seleciona opção de listagem de suas reservas. 2 Sistema emite lista com identificador, descrição, status e outras informações adicionais sobre os recursos reservados pelo usuário. Caso de Uso 06 Cancelar reserva Ator Primário: Usuário Precondições: Os recursos devem já estar cadastrados. Fluxo Normal 1 Usuário seleciona a opção de cancelamento de reserva. 2 Sistema emite lista com identificador, descrição, status e outras informações adicionais sobre os recursos reservados pelo usuário. 3 Usuário seleciona a reserva que deseja cancelar. 4 Sistema confirma o cancelamento da reserva. Fluxo Alternativo: não existem reservas a cancelar 2a Sistema informa a Usuário que não existem reservas associadas a ele. 2b Retorna ao passo 1. Caso 07 Listar empréstimos Ator Primário: Usuário Precondições: Os recursos devem já estar cadastrados. Fluxo Normal 1 Usuário seleciona opção de listagem de empréstimos de recursos. 2 Sistema emite listagem com código, descrição e status de todos os recursos, inclusive dos que não estão momentaneamente disponíveis. 3 Usuário seleciona o recurso cuja lista de empréstimos deve ser detalhada. 4 Sistema emite o detalhamento do recurso, isto é, uma lista com identificador, descrição, status e informações sobre empréstimos de itens do recurso.

12 Caso de Uso 08 Devolver item Ator Primário: Usuário Precondições: Os recursos devem já estar cadastrados. Fluxo Normal 1 Usuário seleciona a opção de devolução de item de recurso. 2 Sistema emite lista com identificador, descrição, status e outras informações adicionais sobre recursos. 3 Usuário seleciona o recurso cuja lista de empréstimos deve ser detalhada. 4 Sistema emite o detalhamento do recurso, isto é, uma lista com identificador, descrição, status e informações sobre empréstimos de itens do recurso. 5 Usuário seleciona o empréstimo que deseja cancelar. 6 Sistema confirma a devolução do item. Fluxo Alternativo: não existem reservas a cancelar 4a Sistema informa a Usuário que não existem empréstimos associados ao recurso selecionado. 4b Retorna ao passo Classe o 1 diagrama para as classes relacionadas à interface / servlet

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14 o 1 diagrama para a lógica da aplicação

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17 Seqüência o Relacionar os diagramas de seqüência com os casos de uso Caso de Uso: Emprestar Recurso Passo 1: Listar Recursos

18 Passo 2: Detalhar Recurso

19 Passo 3: Requisitar Dados do Usuário

20 Passo 4: Confirmar Dados do Empréstimo

21 Passo 5: Emprestar Recurso

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23 Caso de Uso: Devolver Item Passo1: Listar Recursos

24 Passo 2: Listar Empréstimos do Recurso

25 Passo 3: Devolver Item

26 Caso de Uso: Reservar Recurso Passo 1: Listar Recursos

27 Passo 2: Detalhar Recurso

28 Passo 3: Requisitar Dados do Usuário

29 Passo 4: Confirmar Dados da Reserva

30 Passo 4: Reservar Recurso

31 Caso de Uso: Cancelar Reserva Passo 1: Requisitar Dados do Usuário

32 Passo 2: Listar Reservas do Usuário

33 Passo 3: Cancelar Reserva

34 4. Instanciação 4.1. Descrição da instância 4.2. Implementação dos pontos fixos 4.3. Padrões de Projeto Utilizados na Instanciação (caso tenha utilizado) O padrão Singleton foi utilizado na classe MeioComunicacaoComando que implementa a interface MeioComunicacao. Há necessidade de uma e somente uma instância dessa classe. Portanto, o padrão Singleton deve ser implementado Modelos da Instância Classe

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36 Seqüência

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