Visão Geral de Orientação a Objetos com UML

(1)

Visão Geral de

Orientação a Objetos com

UML

(2)

Objetivos

Apresentar os princípios do

paradigma de orientação a objetos Apresentar os conceitos de

orientação a objetos com a notação UML correspondente Foco em aspectos estruturais:

diagramas de classes

(3)

Princípios básicos de OO

Representação agrupa dados e operações relacionadas (objetos e classes)

Dados usualmente protegidos contra acesso indevido:

objetos se comunicam através de mensagens

Pela própria natureza, objetos podem ser distribuídos Potencialmente, embutem características como

^Abstração

Encapsulamento

information hiding

modularidade

Extensibilidade (herança)

Polimorfismo

(4)

Abstração

cliente

animal

automóvel

mapa

(5)

Abstração

Construção de um modelo para representação de uma realidade Concentração nas características essenciais, gerenciando

complexidade

(6)

Abstração

Construção de um modelo para a realidade

Automovel modelo

preco ...

atualizaPreco()

...

(7)

Encapsulamento e Information hiding

Exemplos de encapsulamento

usados no nosso “dia-a-dia”

(8)

Encapsulamento

Agrupa elementos relacionados em uma unidade sintática (cápsula,

módulo, classe, pacote, ...)

(9)

Information hiding

Elimina dependência de

implementação, escondendo-a do cliente

Uso de interfaces

Mudanças internas não têm impacto sobre os clientes

Implementado via mecanismos de controle de visibilidade

Ex.: elementos privados em classes Java

(10)

Número Saldo

21.342-7 875,32

Crédito

Débito

Exemplo: objeto conta bancária

Encapsulamento agregação de

elementos

Information hiding ocultamento de

elementos

(11)

O O e U M L | 1 1 Q u a lit i S o ft w a re P ro c e ss e s M o d u la ri d a d e

(12)

Modularidade

Decomposição de um problema em partes menores, para gerenciar

complexidade

Cada conceito independente deve ser representado por um módulo Construção de módulos

desacoplados e coesos

Dividir para conquistar ...

(13)

Extensibilidade (Herança)

Figura

Retângulo Triângulo

Polígono

ContaEspecial Poupança

Conta

(14)

Extensibilidade (Herança)

Criação de hierarquias de abstração Base conceitual para permitir

extensibilidade do software

Reuso de código e comportamento (subtipo)

Herança comportamental (behavioural inheritance)

Referência clássica: A behavioral

notion of subtyping (Liskov & Wing)

(15)

Exemplo: objeto poupança

Número Saldo

21.342-7 875,32

Crédito

Débito

R. Juros

(16)

Polimorfismo

Linguagens polimórficas permitem que valores e identificadores (variáveis e operações) possuam mais de um tipo Há vários tipos de polimorfismo:

Paramétrico, de inclusão, overloading e coerção

Referência clássica: On understanding types, data abstraction and

polymorphism (Cardelli & Wegner)

(17)

Polimorfismo de inclusão

Herança define polimorfismo

Objeto da subclasse usado no lugar do objeto da classe

Exemplo: uso de poupança em

contextos onde contas são esperadas

Interfaces também definem polimorfismo

Reuso de tipo, mas não de código

(18)

Polimorfismo real ou paramétrico

Forma mais pura de polimorfismo O mesmo objeto ou operação

usada uniformemente em

diferentes contextos (tipos só determinados em tempo de execução)

Exemplo: generics em Java 1.5

(19)

Polimorfismo via overloading e coerção

Overloading permite o uso do mesmo nome para elementos semânticos

Exemplo: métodos ou construtores em Java

Coerção é semelhante, mas inclui conversão implícita de tipos

Exemplo: soma envolvendo um

operando inteiro e outro real

(20)

Conceitos básicos de OO

Objeto Classe Atributo Operação Interface

Componente Pacote

Subsistema

Relacionamentos

(21)

Objeto

Modelo de um objeto real

entidade física, conceitual ou de software

Possui comportamento, estado e identidade

Exemplo: objetos conta e poupança apresentados

donut

(22)

Objeto em UML

: Conta

contaSaque : Conta

contaSaque Apenas o nome da

classe

Apenas o nome do objeto

Nome da classe e do

objeto

(23)

Classe

Descrições de objetos com propriedades e

comportamento comuns Abstração que

enfatiza o que é relevante

suprime o que não interessa

Classes são fábricas de objetos

Objetos são agrupados

em classes

(24)

Classe de Contas Bancárias

(25)

Classes de Objetos

Quantas classes temos aqui?

Fonte: Rational

(26)

Classe em UML

Conta

Nome da Classe Conta Atributos

Operações

numero saldo

credito() debito() getSaldo() getNumero()

estrutura

comportamento

(27)

Atributo

Propriedades de um objeto

Armazenam estado dos objetos

número

saldo

(28)

Atributos: notação

Atributos podem ser identificados apenas com nomes

Atributos podem ter seus tipos (ou classes) especificados e valores padrão definidos

Parede altura : real largura : real

Conta

numero

Saldo

(29)

Objetos com atributos valorados

: Conta

numero = 23.025-1 saldo = 500,00

: Conta

numero = 21.342-7 saldo = 875,32

Conta

numero saldo

Valor do Atributo

Objeto

• Atributos dos objetos são valorados

na construção de cenários de execução

(30)

Operação

Modela

comportamento das classes

Serviços que os objetos

oferecem a

outros objetos

número saldo

creditar debitar

getNumero

(31)

Operação em UML

Conta

credito() debito() getSaldo() getNumero()

Especificação das operações

Como para os atributos, pode-se especificar uma operação apenas com seu nome

Pode-se também especificar a assinatura da

operação: seus parâmetros com os tipos, e o tipo

de retorno

(32)

Classes: visibilidade

Marcações de acesso podem ser usadas para especificar o tipo de acesso permitido aos atributos e operações

+ público

# protegido

- privado

(33)

Visibilidade no Rose

Pe s s o a no m e : Strin g cpf : Strin g

tele fo n e : Strin g incluir()

con s u lta r() atu a lizar() público

privado

protegido

(34)

Interface

Interfaces formalizam

polimorfismo com implementações independentes

Aumentam o nível de reusabilidade Viabilizam o uso de componentes

Reduzem o esforço de evolução da

aplicação

(35)

Interface

Interfaces definem um tipo

especificando apenas a assinatura de seus métodos

Interfaces não possuem atributos e seus métodos não têm corpo

Classes implementam interfaces

provêem implementação para os métodos

especificados em uma interface

(36)

Exemplo: Independência do meio de armazenamento

Isolaando as coleções de negócio de mudanças na coleção de dados correspondente

RepositorioContasBDR RepositorioContasOO CadastroContas

<<interface>>

RepositorioContas

(37)

Interface em UML:

notação alternativa

RepositorioContas

Relacionamentos de realização

RepositorioContasOO

RepositorioContasXML

RepositorioContasBDR

(38)

Classe abstrata

Classe abstrata é aquela que não possui instância

Em geral, possui pelo menos um método abstrato

Métodos abstratos não têm corpo

subclasses não abstratas são obrigadas a

fornecer uma implementação para eles

(39)

Classes, Interfaces e Classes Abstratas

Classes

• Atributos

• Métodos

Classes Abstratas

• Atributos

• Métodos

• Assinatura de Métodos

Interfaces

• Assinaturas dos métodos

(40)

Classes abstratas x Interfaces

Herança de tipos x herança de código Classes descrevem propriedades

fundamentais de um objeto Interfaces descrevem papéis

desempenhados por um objeto em determinadas situações

Interfaces são úteis para implementar

herança múltipla

(41)

Componente

Parte não trivial, quase

independente, substituível de um sistema, que provê a realização de (uma/um conjunto de) interface(s) Exemplos

um código fonte

um componente de tempo de execução

um componente executável

(42)

Componente em UML

Interface do Componente

Arquivo fonte <<DLL>>

Componente

<<EXE>>

Arquivo

executável

(43)

Pacote

Mecanismo para organizar elementos em grupos Facilita entendimento do sistema

Favorece modularidade e reuso em larga escala Essencial para estruturar sistemas complexos

nome do

pacote

(44)

Coesão e Acoplamento

Acoplamento é a medida de quão conectadas duas classes são

cuidado com herança

Coesão é a medida de quão auto- contida uma classe é

Sistemas devem ter baixo acoplamento e alta coesão

bom para manutenção

(45)

Subsistema

União de

pacote (agrupa outros elementos)

classe (comportamento)

Realiza uma ou mais interfaces,

que definem o seu comportamento

(46)

Subsistema em UML

Subsistema

Interface

Realização

<<subsystem>>

Nome do subsistema

(47)

Subsistemas e Componentes

Ambos encapsulam um

comportamento modelado por interfaces

Subsistemas representam componentes no modelo de projeto

Componentes são a realização física dos subsistemas

Projeto

Implementação

Nome do componente

<<subsystem>>

Nome do

subsistema

(48)

Relacionamentos

Associação

^simples

^agregação

^composição

Dependência

Generalização

Realização

(49)

Associação

Relação estrutural entre classes

Pessoa

Pessoa Empresa

Empresa

trabalha

Associação Nome da associação

Classe

Empregado Empregador

Papéis

(50)

Agregação

Tipo especial de associação Relacionamento todo-parte

O todo possui um nível de abstração maior que a parte

Departamento Empresa

Todo Parte

Agregação

(51)

Composição

Tipo especial de agregação Relação de posse mais forte

O todo é responsável pela criação da parte A parte não vive sem o todo

Não permite compartilhamento

Departamento Empresa

Todo Parte

(52)

Associação x Agregação x Composição

Como você modelaria:

Dependente e Funcionário?

Pedido e Item do pedido?

Funcionário e Cartão de ponto?

Carro, Roda, Direção e Carburador?

Na dúvida, use agregação!

Na dúvida, use associação!

(53)

Dependência

Relacionamento não estrutural (uso)

mais fraco que associação

Uma dependência entre dois elementos indica que mudança em um elemento pode causar

mudanças no outro

Cartão LeitoraCartao

lerCartao (cartao) Relacionamento

de Dependência

(54)

Dependência

Pode existir relacionamento de

dependência entre vários elementos de UML

Classe

Pacote

PacoteFornecedor

Componente

Fornecedor Cliente

PacoteCliente

Dependência

Fonte: Rational

Fornecedor

Cliente

(55)

Exercício - Relacionamentos

Modele os relacionamentos

existentes entre as classes abaixo:

Universidade Departamento

Aluno Disciplina Professor

Curso

Turma

(56)

Multiplicidade

Multiplicidade define quantos objetos participam do

relacionamento

O número de instâncias de uma classe

relacionada a uma instância de outra classe

Especificado em cada uma das pontas da

associação

(57)

Tipos de Multiplicidade

Não especificada Exatamente um Zero ou mais

Muitos (mesmo que 0..*) Um ou mais

Zero ou um

Intervalo determinado Valores múltiplos

1 0..*

*

1..*

0..1

2..4

2, 4..6

(58)

Exemplo: Multiplicidade

Pessoa Empresa

Multiplicidade

1..*

1

(59)

Navegação

Especifica a direção da associação Associações e agregações são

bidirecionais por default, mas é

desejável que a navegação seja

restringida a apenas uma direção

Associações bidirecionais são mais

difíceis de implementar

(60)

Exemplo: Navegação

Pessoa Empresa

Navegação

1..*

1

(61)

Exercício - Multiplicidade

Acrescente a multiplicidade nos

relacionamentos encontrados no

exercício anterior.

(62)

Generalização

Relacionamento entre classes onde uma classe compartilha a estrutura

(atributos e relacionamentos) e

comportamento (operações) de outras classes

Define uma hierarquia de abstrações

Relacionamento “é um tipo de” (is-a-

kind-of)

(63)

Generalização

Uma subclasse pode

adicionar atributos, operações e relacionamentos

redefinir operações herdadas

Tipos de herança: simples e

múltipla

(64)

Herança Simples

Classes herdando de apenas uma outra classe

Círculo raio centro desenhar()

Retângulo vertices desenhar() diagonal()

Figura

cor

largura da linha desenhar() girar(graus) selecionar()

Subclasses Superclasse

(pai)

Relacionamento de Generalização

Quadrado

(65)

Herança Múltipla

Classes herdando de mais de uma classe

Mamífero AnimalVoador

Herança múltipla

Cachorro Gato Morcego Passarinho Gaviao

(66)

Herança Múltipla

O que acontece quando as superclasses possuem o mesmo método (métodos

com o mesmo nome?

O que acontece quando se tenta executar um método que não está definido na subclasse? Em que

hierarquia de superclasses deve-se

procurar o método?

(67)

Realização

Subsistema Classe

Caso de uso

Indica que um elemento serve como contrato que o outro deve seguir

Exemplos:

Componente

Realização de Caso de uso

(68)

Exercício - Arquitetura

Modele um diagrama de classes, com todos os relacionamentos, de uma

aplicação bancária, envolvendo:

Classes Conta, Poupanca e Cliente, com as respectivas coleções

^Fachada

^Interface

(69)

Mecanismos adicionais de UML

Estereótipos Notas

Propriedades ( Tagged values)

Restrições

(70)

Estereótipos

Mecanismo utilizado para estender os elementos de UML

Define um novo modelo de elemento em termos de outro já existente

Como criando um novo ícone

utilizando a notação <<novo_elemento>>

(71)

Estereótipos - Exemplo

Classes de fronteira:

ClasseFronteira

<<boundary>>

ClasseFronteira

(72)

Notas

Anotação utilizada para adicionar informação a diagramas

Pode ser afixionada a qualquer elemento de UML

Pode ser ligada a um elemento com uma linha tracejada

Exemplo:

LeitoraCartao

Esta classe é uma abstração do dispositivo de hardware que será usado para ler

Visão Geral de Orientação a Objetos com UML

Visão Geral de

Orientação a Objetos com

UML

Objetivos

Apresentar os princípios do

paradigma de orientação a objetos Apresentar os conceitos de

orientação a objetos com a notação UML correspondente Foco em aspectos estruturais:

diagramas de classes

Princípios básicos de OO

Representação agrupa dados e operações relacionadas (objetos e classes)

Dados usualmente protegidos contra acesso indevido:

objetos se comunicam através de mensagens

Pela própria natureza, objetos podem ser distribuídos Potencialmente, embutem características como

­ Abstração

­ Encapsulamento

­ information hiding

­ modularidade

­ Extensibilidade (herança)

­ Polimorfismo

Abstração

cliente

animal

automóvel

mapa

Abstração

Construção de um modelo para representação de uma realidade Concentração nas características essenciais, gerenciando

complexidade

Abstração

Construção de um modelo para a realidade

Automovel modelo

preco ...

atualizaPreco()

...

Encapsulamento e Information hiding

Exemplos de encapsulamento

usados no nosso “dia-a-dia”

Encapsulamento

Agrupa elementos relacionados em uma unidade sintática (cápsula,

módulo, classe, pacote, ...)

Information hiding

Elimina dependência de

implementação, escondendo-a do cliente

Uso de interfaces

Mudanças internas não têm impacto sobre os clientes

Implementado via mecanismos de controle de visibilidade

­ Ex.: elementos privados em classes Java

Número Saldo

21.342-7 875,32

Crédito

Débito

Exemplo: objeto conta bancária

Encapsulamento agregação de

elementos

Information hiding ocultamento de

elementos

O O e U M L | 1 1 Q u a lit i S o ft w a re P ro c e ss e s M o d u la ri d a d e

Modularidade

Decomposição de um problema em partes menores, para gerenciar

complexidade

Cada conceito independente deve ser representado por um módulo Construção de módulos

desacoplados e coesos

Dividir para conquistar ...

Extensibilidade (Herança)

Figura

Retângulo Triângulo

Polígono

ContaEspecial Poupança

Conta

Extensibilidade (Herança)

Criação de hierarquias de abstração Base conceitual para permitir

extensibilidade do software

Reuso de código e comportamento (subtipo)

Herança comportamental (behavioural inheritance)

Referência clássica: A behavioral

notion of subtyping (Liskov & Wing)

Exemplo: objeto poupança

Número Saldo

21.342-7 875,32

Crédito

^Abstração

Encapsulamento

information hiding

modularidade

Extensibilidade (herança)

Polimorfismo

Ex.: elementos privados em classes Java

Paramétrico, de inclusão, overloading e coerção

Objeto da subclasse usado no lugar do objeto da classe

Exemplo: uso de poupança em

Reuso de tipo, mas não de código

Exemplo: métodos ou construtores em Java

Exemplo: soma envolvendo um

entidade física, conceitual ou de software

enfatiza o que é relevante

suprime o que não interessa