Análise e Concepção de Sistemas de Informação

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Anderson Espírito Santo Martins
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1 Análise e Concepção de Sistemas de Informação UML Modelação de Dados Alberto Manuel Rodrigues da Silva Prof. DEI/IST/UTL

2 Agenda Enquadramento e Problema Modelação de Dados em UML no Processo de Desenho de Bases de Dados Regras de Mapeamento do UML em Esquemas Relacionais

3 Problema Modelação de dados (das abordagens estruturadas) Técnicas e notações ER Regras bem definidas para definição de esquemas relacionais (e.g., em DDL SQL) Modelação de objectos (abordagens O-O) Diagramas de classes e diagrs de objectos Objectos Tabelas (Modelo relacional) Como guardar os objectos? se,... A generalidade dos SGBD são Relacionais?

, em DDL SQL) Modelação de objectos (abordagens O-O) Diagramas de classes e diagrs de

4 Problema Até à data, o UML não suporta de base a modelação de bases de dados de forma directa. Os conceitos estáticos que o UML representa (pacotes, classes, atributos) podem ser mapeados em conceitos do mundo das bases de dados relacionais (bases de dados, tabelas, colunas), mas são por natureza bastante diferentes. Um dos principais problemas tem a ver com a concretização das diversas relações possíveis entre classes, nas relações entre tabelas (abordaremos mais detalhadamente esta questão).

de dados relacionais (bases de dados, tabelas, colunas), mas são por natureza bastante diferentes.

5 Problema: soluções existentes Linguagens Persistentes E.g., Pijama (Java Persistente), Napier, Prothos,... Mecanismos simples Serialização dos dados dos objectos para/de ficheiros simples E.g., Ficheiros texto ou binários, XML SGBD Relacionais E.g., Oracle, MySQL, Access, SQL Server,... Modelo relacional; SQL-92 / SQL-99 = DML+DDL SGBD OO (ODBMS) E.g., Ontos, Ardent (~O2), ObjectStore, GemStone,... Paradigma OO; ODMG2.0 = ODL+OQL+bindings p/a LP SDBG RO (ORDBMS) E.g., os SGBDR universais : Oracle8, Informix US, IBM UDB,... Abordagem híbrida; SQL3

, Ficheiros texto ou binários, XML SGBD Relacionais E.g., Oracle, MySQL, Access, SQL Server,.

6 Enquadramento Vamos focar-nos sobre o modelo dos SGBDR É a situação mais divulgada e utilizada na prática Classes/Objectos Tabelas (Modelo relacional)???? Classes Objectos Métodos Atributos Tabelas Linhas (registos) Colunas (campo

Classes/Objectos Tabelas (Modelo relacional)?

7 Processo de Desenho de Bases de Dados Recolha e Análise de Requisitos Desenho Conceptual de Dados c : Modelo de Dados [conceptual] modelo de dados de alto nível, sem quaisquer referências a aspectos de implementação e ou tecnológicos, de form que permita ser entendido facilmente Desenho Lógico de Dados l : Modelo de Dados [lógico] modelo mais detalhado e adequado ao tip de armazenamento escolhido, e.g., segundo o modelo OO ou relacional Desenho Físico de Dados f : Modelo de Dados [físico] especificação das estruturas internas de armazenamento (e.g., clusters e índices), caminhos de acesso (e.g., pela definição vistas de acesso aos dados), políticas de segurança; e a própria organização dos ficheiros de suporte (e.g., a definição dos ficheiros de dados, de histórico (i.e., log),

armazenamento escolhido, e.g., segundo o modelo OO ou relacional Desenho Físico de Dados f : Modelo de Dados [físico] especificação das estruturas internas de armazenamento (e.g., clusters e índices), caminhos de acesso (e.

8 Processo de Desenho de Bases de Dados Nível Conceptua A nível conceptual o que é relevante captar são os conceitos gerais do domínio de aplicação considerado. Normalmente esses conceitos são capturados na forma de classes ou objectos, podendo ser designados, consoante os autores, por entidades informacionais, entidades de negócio, objectos do domínio, etc. coordena ensina coordena AlunoBE supervisiona DocenteBE <<business entity>> AlunoBE ensina supervisiona <<business entity>> DocenteBE CategoriaAcadémicaBE <<business entity>> CategoriaAcadémicaBE

Normalmente esses conceitos são capturados na forma de classes ou objectos, podendo ser designados, consoante os autores, por entidades

9 Processo de Desenho de Bases de Dados Nível Lógico A modelação lógica de dados é realizada para se desenhar o esquema da base de dados a um nível (ainda) independente da tecnologia... <<entity>> Ensina datainício : Date datafim : Date +coordenador 0... coordena <<entity>> Aluno nome : String morada : String datanasc : Date ensina * * supervisiona * * <<entity>> Docente <<OID>> nrdocente : Integer nome : String morada : String telefone[1..2] : String +coordenado * tem * 1 <<entity>> Cat egoriaacadémica <<OID>> sigla : String descrição : String

.. coordena <<entity>> Aluno nome : String morada : String datanasc : Date ensina * * supervisiona * * <<entity>> Docente <<OID>>

10 Processo de Desenho de Bases de Dados Nível Físico 1 0..* 0..* <<Table>> T_Docente (from Modelo Físico) nrdocente : SMALLINT nome : VARCHAR(100) morada : VARCHAR(100) coordenador : SMALLINT siglacatacad : VARCHAR(3) <<PK>> PK_T_Docente1() <<FK>> FK_T_Docente0() <<Unique>> TC_T_Docente3() <<Trigger>> TRIG_T_Docente0() <<FK>> FK_T_Docente1() O modelo físico de dados encontra-se directamente associado à implementação de um determinado SGBD, apresentando correspondentemente aspectos dependentes e específicos dessa plataforma. 1 <<Table>> T_CategoriaAcadémica sigla : VARCHAR(3) descrição : VARCHAR(25) <<PK>> PK_T_CategoriaAcadémica3() <<Index>> TC_T_CategoriaAcadémica14() Exemplo baseado no perfil de Data Modeling proposto pela IBM/Rational

FK_T_Docente0() <<Unique>> TC_T_Docente3() <<Trigger>> TRIG_T_Docente0() <<FK>> FK_T_Docente1() O modelo físico de dados encontra-se directamente associado à implementação de um

11 Mapeamento de Modelos Lógicos (UML) em Esquemas Relacionais Paradigma OO vs Relaciona OO Classes Objectos Métodos Atributos Relacional Tabelas Linhas (registos) -(store procedures) ** Colunas (campos)

Objectos Métodos Atributos Relacional Tabelas

12 Mapeamento de Modelos Lógicos (UML) em Esquemas Relacionais Paradigma Relaciona Esquema da relação Aluno, na forma compacta: Aluno(Id-aluno, nome, morada, datanasc); morada FK Morada Relação Aluno : Aluno = {(23888,Maria Rita,567, -), (23889,José Pedro,767,-)} CREATE TABLE Aluno ( Id-aluno INT, Nome VARCHAR(100) NOT NULL, Morada VARCHAR(100) NOT NULL, datanasc DATE, PRIMARY KEY(d-aluno), FOREIGN KEY(morada) REFERENCES Morada(Id-Morada) )

{(23888,Maria Rita,567, -), (23889,José Pedro,767,-)} CREATE TABLE Aluno ( Id-aluno INT, Nome VARCHAR(100) NOT

13 Mapeamento de Modelos Lógicos (UML) em Esquemas Relacionais Paradigma OO : A luno Aluno nome : String morada : String datanasc : Date : Aluno

14 Mapeamento de Modelos Lógicos (UML) em Esquemas Relacionais Classes em Relações e Objectos em Tuplos : A luno Aluno nome : String morada : String datanasc : Date : Aluno

Objectos em Tuplos 23888 : A luno Aluno nome

15 Mapeamento de Modelos Lógicos (UML) em Esquemas Relacionais Identificação de Objectos em Chaves Primárias

16 Mapeamento de Modelos Lógicos (UML) em Esquemas Relacionais Mapeamento de Relações de Associação

17 Mapeamento de Modelos Lógicos (UML) em Esquemas Relacionais Mapeamento de Relações de Associação

18 Mapeamento de Modelos Lógicos (UML) em Esquemas Relacionais Mapeamento de Relações de Associação

19 Mapeamento de Modelos Lógicos (UML) em Esquemas Relacionais Mapeamento de Relações de Generalização Aluno nome : String morada : String datanasc : Date Docente AlunoLicenciatura notaacesso : Integer nrdisciplinas : Integer ECTS : Integer AlunoPósGraduação cursoanterior : S tring escolaanterior : St ring clas sific açãoanterior : St ring títulotese : String ori entador * co-orientador * AlunoM est rado médiacurricular : Int eger AlunoDout orament o temcat : Boolean

.1 AlunoLicenciatura notaacesso : Integer nrdisciplinas : Integer ECTS : Integer AlunoPósGraduação cursoanterior : S

20 Mapeamento de Modelos Lógicos (UML) em Esquemas Relacionais Mapeamento de Relações de Generalização

21 Mapeamento de Modelos Lógicos (UML) em Esquemas Relacionais Mapeamento de Relações de Generalização Esmagamento das classes da hierarquia num único esquema Aluno(AlunoID, morada, datanasc, notaacesso, nrdisciplinas, ECTS, cursoanterior, escolaanterior, classificaçãoanterior, títulotese, orientador, co-orientador, médiacurricular, temcat), orientator FK Docente; co-orientator FK Docente;

22 Mapeamento de Modelos Lógicos (UML) em Esquemas Relacionais Mapeamento de Relações de Generalização Apenas considerar esquemas correspondentes às sub-classes AlunoLicenciatura(AlunoLicenciaturaID, morada, datanasc, notaacesso, nrdisciplinas, ECTS) AlunoMestrado(AlunoMestradoID, morada, datanasc, cursoanterior, escolaanterior, classificaçãoanterior, títulotese, orientador, co-orientador, médiacurricular), orientator FK Docente; co-orientator FK Docente; AlunoDoutoramento(AlunoDoutoramentoID, morada, datanasc, cursoanterior, escolaanterior, classificaçãoanterior, títulotese, orientador, co-orientador, temcat), orientator FK Docente; co-orientator FK Docente;

23 Mapeamento de Modelos Lógicos (UML) em Esquemas Relacionais Mapeamento de Relações de Generalização Considerar todas as classes da hierarquia Aluno(AlunoID, morada, datanasc) AlunoLicenciatura(AlunoID, morada, datanasc, notaacesso, nrdisciplinas, ECTS), AlunoID FK Aluno AlunoPósGraduação (AlunoID, cursoanterior, escolaanterior, classificaçãoanterior, títulotese, orientador, co-orientador), AlunoID FK Aluno, orientator FK Docente; co-orientator FK Docente; AlunoMestrado(AlunoID, médiacurricular), AlunoID FK AlunoPósGraduação AlunoDoutoramento(AlunoID, temcat), AlunoID FK AlunoPósGraduação

24 Referências Mapping Objects to Relational Databases, Scott Ambler Rational White Papers Rational. Mapping Object to Data Models with the UML, A Whitepaper Rational. Using Data Modeler, Rational Rose

25 Exercícios Pretende-se o esquema relacional (na forma compacta) das seguintes classes representadas em UML. (Discuta a distinção entre a definição implícita e explicita de identificação de objectos. ) EmpregadoA nome: String morada: String sexo: Sexo datanasc: Date nível: Integer BI: String estado: EstadoCivil EmpregadoB nome: String morada: String sexo: Sexo datanasc: Date nível: Integer BI: String {oid} estado: EstadoCivil EmpregadoC nr_mec: Integer {oid} nome: String morada: String sexo: Sexo datanasc: Date nível: Integer BI: String estado: EstadoCivil

26 Exercícios Pretende-se o esquema relacional (1) na forma compacta e (2) na forma de SQL/DDL, do seguinte diagrama de classes. Empregado nome: String morada: String sexo: Sexo datanasc: Date nível: Integer BI: String estado: EstadoCivil 1..* trabalha * {subset} 1 dirige 0..1 Departamento nr_dep: Integer {oid} nome: String autonomiafinan: Integer

27 Exercícios Pretende-se o esquema relacional (1) na forma compacta e (2) na forma de SQL/DDL, do seguinte diagrama de classes. Discuta as várias alternativas possíveis. Tarefeiro taxahora:integer obtertxhora() Empregado nr_mec: Integer {oid} nome: String morada: String obtermorada() EmpregadoContrato nr_contrato:integer data: Date obtercontrato() GestorTopo SalarioAno:Integer StockOptions: Float

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