Notas de Aula 03: Introdução a Orientação a Objetos e a UML

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1 Notas de Aula 03: Introdução a Orientação a Objetos e a UML Objetivos da aula: Introduzir os conceitos da Orientação à Objetos (O.O) Introduzir os conceitos da UML Relacionar os processos às ferramentas de modelagem Recordando... Na aula passada, você aprendeu sobre os processos básicos de modelagem. As fases de análise, projeto, implementação e teste possuem sequenciamento diferente de acordo com a abordagem utilizada. O que não foi explicado é de que forma essas fases são suportadas. A orientação a objetos é a forma mais comum de entender e suportas as fases de um processo de desenvolvimento de software. Introdução à Orientação a Objetos Atualmente, sistemas computacionais são normalmente projetados e desenvolvidos por meio da abordagem de Orientação a Objetos (OO) e de linguagens aderentes a essa metodologia, que permitem melhor entendimento do domínio do problema e melhor codificação. Na abordagem OO, os objetos do sistema representam instâncias das entidades existentes no mundo real, o domínio do sistema, descritas por meio de classes que englobam atributos, operações e relacionamentos baseados na natureza do sistema e das entidades em específico. Em sistemas OO, o domínio e a representação do contexto e sua complexidade estão intrínsecos ao processo de definição, por meio de classes, objetos e mensagens. Além disso, através de seus paradigmas e princípios, sistemas computacionais cada vez mais complexos têm sido construídos visando à melhora da produtividade, o aumento da qualidade e a elevação da manutenibilidade. Contudo, o principal diferencial da OO é a unificação de dois elementos que tradicionalmente têm sido considerados separadamente: dados e funções.

2 A abordagem OO contrasta diretamente com a abordagem orientada a funções, cujo principal bloco de construção do software é o procedimento ou função, resultando numa decomposição hierárquica. A abordagem OO utiliza o objeto ou a classe como principal bloco de construção dos sistemas, modelando seu aspecto estrutural e dinâmico. Segundo os autores Coad e Yourdon [1], a abordagem OO segue cinco princípios básicos de administração da complexidade e modelagem de domínio e projeto: Abstração: É relativo à diminuição da atenção em aspectos menos importantes e ao aumento da percepção do que é realmente relevante em um determinado aspecto do mundo real. Abstração é também definido como um conceito que englobe atributos e serviços referentes a um determinado propósito. Encapsulamento: a ideia do encapsulamento está ligada à ocultação dos detalhes de implementação de um determinado objeto do sistema. O encapsulamento ajuda a minimizar o trabalho de desenvolvimento de um novo sistema, pois torna-se mais fácil utilizar partes do programa de forma isolada. Estas partes refletem a modelagem de requisitos específicos do projeto, com interfaces para serviços de interesse de outras partes do projeto. Herança: o conceito de herança está centrado na ideia de organizar uma taxonomia entre as classes do domínio, evidenciando as semelhanças entre classes em relação a atributos e serviços. Associação: as associações presentes na abordagem OO têm como princípio explicitar a relação entre abstrações do mundo real. Pode-se dizer, inclusive, que a hierarquia é um tipo de associação, comumente chamada de generalização ou especialização. Comunicação com mensagens: é a maneira pela qual os objetos do sistema OO se comunicam, já que de acordo com os princípios gerais da abordagem OO, os objetos podem realizar ou obter serviços de outros objetos que encapsulam aspectos complexos do sistema. Introdução à UML Criado pela Rational como um esforço de junção de conceitos e práticas de engenharias de seus colaboradores Grady Booch, James Rumbaugh e Ivar Jacobson, a Unified Modeling Language (UML) é considerada, desde 1997, o

3 padrão de especificação de modelos e projetos de software pela Object Management Group (OMG). A UML não é uma metodologia de desenvolvimento, mas sim uma ferramenta de especificação dos modelos de domínio e de projeto de software. A sua versão atual é a 2.0. Segundo Booch, Rumbaugh e Jacobson [2], a UML é uma linguagem destinada a: Visualização a UML é útil para visualizar graficamente determinados aspectos que não podem ser compreendidos apenas com textos ou códigos. Especificação a UML é poderosa justamente por fornecer mecanismos para descrição sem ambiguidades em todas as fases de um ciclo de vida. Construção é possível fazer transcrições diretas de modelos UML para linguagens de programação orientadas a objetos, como o Java ou o C++. Documentação a UML permite modelar não só o software, mas também o hardware. Os seus recursos permitem documentar todas as soluções tomadas no projeto, em todas as fases do ciclo de vida. Apesar dos criadores da UML não restringirem seu uso a nenhum tipo processo específico de ciclo de vida, os mesmos sugerem quatro fases básicas [1]. Concepção é a primeira fase do processo, na qual os participantes se reúnem e fazem uma lista com os objetivos, os riscos e as ideias gerais do projeto. Elaboração é a segunda fase do processo, na qual os requisitos funcionais e não funcionais são documentados por meio de casos de uso. É nesta fase que o projeto de software é construído. Construção é a terceira fase do processo, na qual os códigos são escritos e testados. Transição é a fase de entrega do sistema. Raramente o processo de desenvolvimento termina aqui, pois sempre há novas funcionalidades ou erros a serem corrigidos. UML: Vocabulário e Blocos de Construção A UML abrange três tipos de blocos de construção: os itens (things), relacionamentos (relationships) e diagramas (diagrams).

4 Os itens são considerados como cidadãos de primeira classe, pois são a base para explicitação das entidades do mundo real. Os itens se dividem em: itens estruturais, itens comportamentais, de itens de agrupamento e itens anotacionais. Os itens estruturais consistem em elementos conceituais ou físicos do modelo, a representação estática das partes formadoras do domínio e do projeto. Os itens estruturais são compostos por classes (nós, componentes, classes ativas), interfaces, casos de uso e colaboração. Cada um desses itens será estudado mais adiante. Os itens comportamentais descrevem a parte dinâmica dos elementos do domínio e do projeto. Os itens comportamentais são compostos de interações (mensagens) e de máquinas de estado. Cada um desses itens será estudado mais adiante. Os itens de agrupamento descrevem a parte organizacional do modelo de domínio e de projeto. São notações que nos auxiliam a granularidade das relações e a sua decomposição. Os itens de agrupamentos são compostos por apenas um item chamado pacote (package). Os pacotes possuem a tarefa de agrupar tantos os itens estruturais quanto os itens comportamentais. Os itens anotacionais são, basicamente, os comentários do modelo. Esses comentários são postos em retângulos chamados de notas. As notas podem ser aplicadas tanto a um item quanto a um agrupamento de itens. Os relacionamentos são as notações existentes para descrição de conexão conceitual, lógica ou física entre os itens. Os relacionamentos se dividem em: dependência, associação, herança e realização. Os relacionamentos de dependência descrevem uma vinculação semântica entre os itens. A alteração de um item afeta diretamente o item dependente. A associação é um relacionamento estrutural que descreve a conexão lógica ou física entre os itens. A agregação e a composição são tipos especiais de associação e descrevem uma relação de um todo e suas partes. Cada uma dessas associações será estudada mais adiante. A herança é um relacionamento de especialização/generalização cujos elementos especializados (filhos) compartilham a estrutura e o comportamento do elemento generalizado (o pai). A realização é relacionamento semântico entre classificadores, em que um classificador especifica um contrato que outro classificador garante executar.

5 Os diagramas consistem em uma representação gráfica de um conjunto de itens conectados por seus relacionamentos. Os diagramas servem para representar diferentes contextos e perspectivas. Os diagramas da UML são: Diagrama de classes apresenta um conjunto de classes, interfaces e colaborações. Diagrama de objetos apresenta os objetos e suas relações. Diagrama de casos de uso apresenta os atores e os casos de uso do sistema, sendo especialmente importante para a organização e modelagem dos requisitos do sistema. Diagrama de seqüência - apresenta a interação entre os objetos dando ênfase na temporalidade entre as trocas de mensagens. Diagrama de comunicação - apresenta a interação entre os objetos dando ênfase na ordenação estrutural entre as trocas de mensagens. Diagrama de estados apresenta a máquina de estado dos objetos, as transições e as condições de mudança. Diagrama de atividades consiste em um tipo especial de máquina de estados, cuja ênfase está no fluxo de uma atividade para outra. Diagrama de componentes apresenta um conjunto de componentes e suas dependências com outros componentes. Diagrama de distribuição apresenta a distribuição dos softwares em vários computadores. Define a arquitetura do sistema.

6 Exercícios 1. Quais são as vantagens do paradigma Orientado a Objetos (OO)? 2. Uma das vantagens de se usar a UML é a sua capacidade de representação de um problema e uma solução como um modelo. Além disso, este mesmo modelo pode ser transcrito para um código de software. Mesmo assim, a UML não pode ser considerada uma metodologia de desenvolvimento. Por que? 3. Os autores que conceberam a UML não atrelam seu uso a nenhum processo de desenvolvimento, como aqueles estudados na aula anterior. Que vantagens o uso da UML traz ao desacoplar o uso da linguagem ao processo de desenvolvimento? 4. Novamente, os autores que conceberam a UML não atrelam seu uso a nenhum processo de desenvolvimento, mas definiram, sem especificar a ordem, quatro fases (concepção, elaboração, construção e transição) que são elementares para uso da UML. Trace um paralelo destas fases com as fases elementares dos processos apresentados na aula passada (análise, projeto, implementação, teste e entrega).

7 Referências [1] P. Coad e E. Yourdon, Projeto baseado em objetos, Editora Campus, [2] G. Booch, J. Rumbaugh, e I. Jacobson, Unified Modeling Language User Guide, The (2nd Edition) (Addison-Wesley Object Technology Series), Addison- Wesley Professional, 2005.