Programação Orientada a Objetos

Transcrição

1 Programação Orientada a Objetos Gerenciando a Complexidade Renato Dourado Maia Universidade Estadual de Montes Claros Engenharia de Sistemas

2 Unidade I Unidade I Gerenciando a Complexidade: A complexidade inerente dos sistemas de software A estrutura de sistemas complexos Trazendo ordem ao caos Decomposição Abstração Hierarquia Sobre o projeto de sistemas complexos 2/45

3 Software Complexidade Inerente Alguns sistemas de software não são complexos... Como exemplos, podem ser citados os aplicativos que são especificados, criados, construídos e mantidos pela mesma pessoa, ou seja, sistemas que têm um propósito limitado e um tempo de vida curto: Nesses casos, pode-se, simplesmente, jogar o sistema fora e construir outro, em lugar de se tentar reutilizá-lo, consertá-lo, ou estender a sua funcionalidade! 3/45

4 Software Complexidade Inerente Mas é importante destacar que os sistemas de software interessantes para nós são os industriais, que são complexos! O QUE CARACTERIZA UM SOFTWARE COMPLEXO? 4/45

5 Software Complexidade Inerente Sistemas de software complexos: Possuem ciclo de vida longo. Dificilmente uma única pessoa domina todos os detalhes do projeto. A complexidade do sistema ultrapassa a capacidade intelectual humana. A complexidade pode ser apenas gerenciada: não se consegue fazer a complexidade desaparecer. Mortais, e não gênios, deverão realizar o gerenciamento. 5/45

6 Software Complexidade Inerente Por que os sistemas de software são complexos? 6/45

7 Software Complexidade Inerente Os sistemas de software são complexos em função de o domínio do problema ser complexo: O desenvolvedor normalmente não é quem conhece o domínio. A captura dos requisitos do sistema é uma tarefa complicada. Os requisitos do sistema podem ser instáveis. Deve-se sempre pensar na evolução do sistema. 7/45

8 Software Complexidade Inerente Os sistemas de software são complexos em função da dificuldade de se gerenciar o desenvolvimento: Os desenvolvedores devem criar uma ilusão de simplicidade. Tamanho não é virtude em software! Sistemas com milhões de linhas de código e com milhares de módulos distintos são comuns atualmente. O desenvolvimento em equipe faz com que problemas de comunicação sejam muito comuns... 8/45

9 Software Complexidade Inerente Deve-se Criar uma Ilusão de Simplicidade... 9/45

10 Software Complexidade Inerente Os sistemas de software são complexos em função de se ter muita flexibilidade no desenvolvimento: Isso pode ser uma grande desvantagem, pois há a tendência de se reinventar a roda... Um empreiteiro da construção civil não planta árvores para obter a madeira que vai usar na construção: o desenvolvedor de software muitas vezes faz isso! Falta padronização na indústria de software. 10/45

11 Consequências da Complexidade A probabilidade de um sistema entrar em colapso é proporcional à sua complexidade! O que fazer? 11/45

12 Para Refletir Um construtor de edifícios pensaria em adicionar um novo subsolo a um edifício de 100 andares? Usuários de software geralmente pedem que esse tipo de modificação seja efetuada em um sistema existente! Isso é apenas uma questão de programação!!! 12/45

13 Na Indústria de Software... 13/45

19 Necessidade de Gerenciamento Sem a gerência da complexidade, os sistemas de software acabam sendo concluídos com atraso, ultrapassando o orçamento, e não atendendo às especificações de requisitos... Como resolver esses problemas? 19/45

20 Necessidade de Gerenciamento Para gerenciar a complexidade, é necessário entender a organização dos sistemas complexos e trazer essa organização para os sistemas de software. 20/45

21 A Estrutura de Sistemas Complexos Computador pessoal: Mouse, placa-mãe, disco rígido... Microprocessador, memória, barramento Registradores, unidade aritmética... Portas lógicas... Transistores /45

22 A Estrutura de Sistemas Complexos Os sistemas complexos possuem uma estrutura hierárquica, com diferentes níveis de abstração, construídos um sobre o outro: O computador pessoal funciona corretamente devido à colaboração existente entre as suas diversas partes. O funcionamento de um computador é descrito por meio de sua decomposição em partes que podem ser estudadas separadamente. Em cada nível de abstração, os elementos cooperam entre si para desempenhar sua funcionalidade, por meio de uma interface conhecida, e oferecem serviços para os níveis mais altos. 22/45

23 A Estrutura de Sistemas Complexos Exemplos de sistemas complexos: Estrutura de plantas. Estrutura de animais. Estrutura da matéria. EXISTEM FRONTEIRAS CLARAS ENTRE AS PARTES INTERNAS E EXTERNAS DE UM DETERMINADO NÍVEL DE ABSTRAÇÃO!!! As partes da folha de uma planta colaboram entre si para que a folha desempenhe seu papel de realizar a fotossíntese e, ao mesmo tempo, têm pouca ou nenhuma cooperação direta com as partes elementares que compõem a raiz. 23/45

24 Os Atributos de Sistemas Complexos A complexidade é organizada na forma de uma hierarquia: Um sistema complexo é composto por subsistemas inter-relacionados, que, por sua vez, têm seus próprios subsistemas, e assim por diante, até que se chegue aos componentes elementares. A escolha de quais componentes de um sistema são elementares, ou primitivos, é relativamente arbitrária e depende basicamente daquilo que o observador do sistema quer enxergar. 24/45

25 A Estrutura de Sistemas Complexos Os relacionamentos internos entre os subcomponentes de um determinado nível da hierarquia são fortes e, entre componentes da hierarquia em níveis distintos, fracos. Normalmente, sistemas hierárquicos são constituídos por um número reduzido de diferentes tipos de subsistemas, organizados em diversas combinações e arranjos. Sistemas complexos contêm padrões comuns, como, por exemplo, as células no animais. 25/45

26 A Estrutura de Sistemas Complexos Um sistema complexo que funciona, é, invariavelmente um aperfeiçoamento de outro sistema mais simples que funcionava: Um sistema complexo projetado a partir do nada quase nunca funciona. À medida que um sistema complexo é aperfeiçoado, objetos que antes eram considerados complexos passam a ser os objetos primitivos, baseados nos quais os sistemas mais complexos são construídos. 26/45

27 A Estrutura de Sistemas Complexos 27/45

28 A Forma Canônica de Sistemas Complexos Descobrir abstrações e mecanismos comuns facilita o entendimento de sistemas complexos. Um motorista consegue pilotar um novo modelo de automóvel simplesmente identificando onde estão o volante, o freio, o acelerador, a embreagem, as marchas e a ignição: esses são mecanismos comuns presentes em todos os carros! 28/45

29 A Forma Canônica de Sistemas Complexos Um sistema complexo geralmente contém várias hierarquias: Um carro possui o sistema de propulsão, o de controle de direção, de frenagem, etc... Hierarquia estrutural todo-parte. 29/45

30 A Forma Canônica de Sistemas Complexos Um outro tipo de hierarquia estrutural é exemplificado a seguir: Um animal vertebrado é um tipo de animal. Um mamífero é um tipo de animal vertebrado. Um primata é um tipo de mamífero. Um macaco é um tipo de primata.... Hierarquia estrutural é um tipo de. 30/45

31 A Forma Canônica de Sistemas Complexos Cenas dos próximos capítulos: A hierarquia é um tipo de será modelada, na análise orientada a objetos, por meio do mecanismo de herança, e a hierarquia todo parte, por meio do mecanismo de composição. 31/45

32 Uma Pergunta... Já que se sabe que o projeto de um sistema complexo deve ser feito com base na decomposição em hierarquias, porque o desenvolvimento de software é tão problemático? 32/45

33 Respondendo... O modelo de desenvolvimento de softwares orientado a objetos é relativamente novo... A decomposição em hierarquias é uma tarefa complicada, pois descobrir abstrações e mecanismos comuns num sistema não é simples, especialmente para sistemas inexistentes, para os quais se estará projetando a arquitetura: inventando os mecanismos, agrupando as partes, lidando-se possivelmente com um número bastante grande de possíveis escolhas... EXPERIÊNCIA + APRENDER COM AS BOAS SOLUÇÕES = PADRÕES 33/45

34 Trazendo Ordem ao Caos... A decomposição é uma técnica básica de gerenciamento da complexidade. SISTEMAS DE SOFTWARE DECOMPOSIÇÃO ALGORITMICA DECOMPOSIÇÃO ORIENTADA A OBJETOS PROGRAMAÇÃO ESTRUTURADA 34/45

35 Trazendo Ordem ao Caos... DECOMPOSIÇÃO ORIENTADA A OBJETOS SISTEMA = CONJUNTO DE SUBSISTEMAS QUE INTERAGEM ENTRE SI CADA OBJETO É UMA ENTIDADE QUE EXIBE UM COMPORTAMENTO BEM DEFINIDO SISTEMA HIERARQUIZADO ABSTRAÇÕES CHAVE: CLASSES E OBJETOS SISTEMA = COLEÇÃO DE OBJETOS AUTÔNOMOS QUE COLABORAM ENTRE SI 35/45

36 Trazendo Ordem ao Caos... Quais são as vantagens da decomposição orientada a objetos? Essa pergunta será respondida ao longo do semestre. Mas, considerando-se o que foi estudado até agora, podem-se citar algumas vantagens: Ajuda a organizar a complexidade inerente dos sistemas de software, assim como ajudou a compreender a organização de um computador pessoal. Favorece a reutilização de mecanismos comuns, por intermédio da utilização de classes primitivas que implementam abstrações básicas. Favorece o desenvolvimento incremental do sistema. 36/45

37 Trazendo Ordem ao Caos... Os engenheiros têm uma técnica fabulosa para gerenciar a complexidade: se não conseguem tratar todos os detalhes de um sistema, escolhem ignorar alguns detalhes não essenciais, utilizando um modelo idealizado. ABSTRAÇÃO! 37/45

38 Trazendo Ordem ao Caos... A abstração consiste em retirar do domínio do problema os detalhes relevantes, e representálos na linguagem da solução. Problema ABSTRAÇÃO Modelo 38/45

39 Trazendo Ordem ao Caos... A hierarquia, tal como já foi visto, possui um papel essencial na organização de sistemas complexos. Na análise orientada a objetos a criação de hierarquias vai ser efetuada por meio dos mecanismos de herança e de composição. 39/45

40 Projeto de Sistemas Complexos Em Engenharia, a criação de um produto envolve tanto elementos de ciência quanto de arte. Deseja-se construir um sistema que: Satisfaça uma especificação funcional. Respeite limitações de hardware e software. Satisfaça requisitos explícitos ou implícitos de desempenho e de utilização de recursos. Satisfaça restrições econômicas. Satisfaça restrições associadas ao processo de desenvolvimento, tais como a equipe de engenheiros e as ferramentas disponíveis para o projeto. 40/45

41 Projeto de Sistemas Complexos Para tanto, deve-se criar um projeto capaz de levar em conta, da melhor maneira possível, um conjunto de requisitos conflitantes. São criados diversos modelos, sendo que cada um descreve um aspecto específico do sistema. 41/45

42 Projeto de Sistemas Complexos Para o projeto de um sistema de software, o caminho é o mesmo, e devem ser escolhidos: Uma notação: Linguagem para representar os modelos, tal como a UML Unified Modeling Language. Um processo: As atividades que, quando executadas de forma ordenada, levam à construção do sistema (é o que se estuda em Engenharia de Software). Ferramentas: Auxiliam na execução das tarefas, eliminando a parte chata de construção dos modelos. 42/45

43 Projeto de Sistemas Complexos Falha de Projeto? 43/45

44 Mensagem Final Durante o semestre, estudaremos como a análise, o projeto e a programação orientados a objetos facilitam o projeto e implementação de sistemas de software complexos! 44/45

45 Importante Esta apresentação é uma adaptação do material originalmente desenvolvido pelo professor Renato Cardoso Mesquita, do Departamento de Engenharia Elétrica da Universidade Federal de Minas Gerais. 45/45