Programação com Objectos. Processamento de Dados I. 3. UML (Unified Modeling Language)

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Programação com Objectos

Processamento de Dados I

Programação com Objectos / Processamento de Dados I ₂

3. UML (Unified Modeling Language)

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Modelo

| UML

Programação com Objectos / Processamento de Dados I ₃

3. UML (Unified Modeling Language)

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Modelo

z O desenvolvimento de programas orientados aos objectos assenta na construção de um modelo.

z O modelo é uma abstracção dos aspectos essenciais do problema.

z O modelo estrutura o problema e permite detectar omissões e inconsistências.

z O modelo é um passo intermédio entre o enunciado do problema e a solução.

z Um sistema de análise descreve os modelos (i.e., representações limitadas) da aplicação a desenvolver.

z Aumenta a legibilidade (menos informação que o código, permitindo visualizar globalmente a aplicação).

z Mostra a estrutura da aplicação, sem detalhes de implementação. z A representação gráfica incrementa a clareza semântica.

z Devido à complexidade, a abordagem OO é descrita por vários modelos, onde cada modelo aborda um aspecto particular.

Programação com Objectos / Processamento de Dados I ₄

3. UML (Unified Modeling Language)

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UML

| _{UML - Unified Modeling Language resulta da fusão de vários}

sistemas de análise:

z Booch (G. Booch) z OOSE (I. Jacobson) z OMT (J. Rumbaugh)

| _{1ª proposta divulgada em 1997} (1999 -v1.1, 2000 -v1.3, 2001 -v1.4, 2003 -v1.5, Abril 2004 -v2.0)

| Ferramentas de desenho UML:

z Rational Rose

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3. UML (Unified Modeling Language)

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UML

z Em UML os modelos de software são representados por um conjunto de diagramas

z Estes são criados e utilizados durante a fase de análise e, posteriormente, como ferramenta de comunicação com os programadores

z Os modelos são constituídos por objectos (com os seus atributos e comportamentos) que interactuam entre si através do envio de mensagens

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3. UML (Unified Modeling Language)

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UML

z UML v2 disponibiliza 13 diagramas, agrupados em:

• Modelação estrutural (pacotes, classes, objectos, estrutura

composicional, componentes, aplicação física).

• Modelação de comportamento (use case, actividade, máquina

de estados, comunicação, sequência de mensagens, temporização, enquadramento das interacções).

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3. UML (Unified Modeling Language)

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Diagrama de classes

z Um diagrama de classes dá uma panorâmica geral do sistema, mostrando as suas classes e as relações entre elas.

z Os diagramas de classe são estáticos, ou seja mostram o que interage, mas não o que acontece quando a interacção acontece

z Apenas relações estáticas: que classes constituem outra, que classes uma dada classe conhece e usa, etc.

z A identificação dessas classes e suas relações no enunciado do problema tem de ser feita previamente.

z O diagrama de classes é um grafo: • Os nós são classes de objectos

Programação com Objectos / Processamento de Dados I ₈

3. UML (Unified Modeling Language)

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Diagrama de classes

Representação das classes

z Uma classe é representada por um rectângulo dividido em três secções:

• Identificador (nome da classe); • Atributos; • Métodos. getNome (): String getNumTelefone (): long getNumBI (): long setNome (nome:String) setNumTelefone (numTelefone:long) setNumBI (numBI: long)

nome: String numTelefone: long numBI: long Pessoa Identificador Atributos Métodos

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3. UML (Unified Modeling Language)

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Diagrama de classes

| _{Representação dos membros da classe}

z Especificação dos atributos:

[visibilidade] nome :tipo [multiplicidade] [=valor por omissão]

• + public

• - private

• # protected

• ~ package

z Especificação dos métodos:

[visibilidade] nome (lista dos argumentos:tipo) [:tipo de retorno]

Programação com Objectos / Processamento de Dados I ₁₀

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Diagrama de classes

+ setTitular (titular: Pessoa) + setSaldo (saldo: float) + getTitular (): Pessoa

+ levantamento (valor: float) + deposito (valor: float)

+ consultarSaldo (): float - incNumContas () - decNumContas() - saldo: float - titular: Pessoa - numContas: int Conta

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UML

| _{Representação dos objectos da classe}

z Um objecto de uma classe é representado por um rectângulo dividido em duas secções:

• Nome_do_objecto: nome_da_classe • Valores_dos_atributos

nome: Ana Maria

numTelefone: 296123456 numBI: 123456789

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Exercício

Observe com atenção a seguinte sequência de

imagens

Programação com Objectos / Processamento de Dados I ₂₀

Algumas questões

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O que visualizamos nas imagens anteriores?

Portas

•Como podemos caracterizar então uma porta?

Atributos

•Para além das suas características o que

diferencia as portas apresentadas?

Programação com Objectos / Processamento de Dados I ₂₁

Estados de uma porta

Aberta Fechada Trancada fechar abrir trancar destrancar

Programação com Objectos / Processamento de Dados I ₂₂

Solução 1: Classe Porta

Porta

- aberta: boolean

-- fechada: boolean -- trancada: boolean

+ Porta (open: boolean, closed:boolean, locked:boolean)

+ setEstado (open: boolean, closed:boolean, locked:boolean): void + isAberta():boolean

+ isFechada(): boolean +isTrancada():boolean

Programação com Objectos / Processamento de Dados I ₂₃

Solução 2: Classe Porta

Porta

- aberta: boolean

-- fechada: boolean -- trancada: boolean

+ Porta (open: boolean, closed:boolean, locked:boolean) + abrir (): void + fechar(): void + trancar(): void + isAberta():boolean + isFechada(): boolean +isTrancada():boolean

Programação com Objectos / Processamento de Dados I ₂₄

Solução 3: Classe Porta

Porta

- estado: String

+ Porta (estado: String)

+ setEstado (estado: String): void + getEstado(): String

+ isAberta():boolean + isFechada(): boolean +isTrancada():boolean

Programação com Objectos / Processamento de Dados I ₂₅

Solução 4: Classe Porta

Porta

- estado: int

+ Porta (estado: int) + abrir() :void + fechar() :void + trancar() :void + destrancar():void + isAberta(): boolean + isFechada(): boolean +isTrancada():boolean

Programação com Objectos / Processamento de Dados I ₂₆

3. UML (Unified Modeling Language)

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UML

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Relações entre objectos

z Os objectos não vivem isolados e nos programas são estabelecidas relações de cooperação.

z Uma relação não é mais do que uma conexão entre elementos.

z Existem diferentes tipos de relações:

• Associação: relaciona objectos entre si.

• Composição/Agregação: relação que denota o todo constítuido

por partes.

• Herança: mecanismo de generalização – especialização de

classes.

• Realização: uma classe implementa a funcionalidade definida

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3. UML (Unified Modeling Language)

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UML

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Associação

z Uma associação representa uma relação semântica entre as classes participantes da relação:

• Podem ter um nome (etiqueta) - pode ter uma seta que indica a direcção em que o nome deve ser lido

• O número de objectos que podem participar na associação

• O papel que cada classe desempenha na associação

z Uma associação entre classes é representada através de uma linha.

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3. UML (Unified Modeling Language)

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UML

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Especificação da associação

z Cada associação tem dois papéis;

z Os papéis fazem parte da associação e não da classe, porque uma mesma classe pode ter diferentes papéis em diferentes associações

Classe A etiqueta Classe B

papel de B papel de A

Empresa Trabalha para Pessoa

empregado empregador

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UML

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Especificação da associação

z A multiplicidade de uma associação traduz o nº de instâncias de uma classe que se podem associar com uma única instância das restantes classes.

• 1: Uma única instância

• 0..1: zero ou uma instância

• * ou 0..*: zero ou mais instâncias

• n..*: n ou mais instâncias

• 5..10: 5 a 10 instâncias (temos instâncias mais complexas)

Classe A etiqueta Classe B

papel de B papel de A multiplicidade de A multiplicidade de B

Empresa Trabalha para Pessoa

empregado empregador

Programação com Objectos / Processamento de Dados I ₃₀

3. UML (Unified Modeling Language)

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UML

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Classes de associações

z Uma associação pode ser ela própria descrita como uma classe –

classe associativa.

z O identificador da associação para a ser o nome da classe.

1 1..*

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UML

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Associações reflexivas

z São associações entre objectos da mesma classe.

z Os papéis são fundamentais neste caso pois são eles que permitem perceber a associação existente.

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3. UML (Unified Modeling Language)

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UML

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Agregação/Composição

z A agregação é uma associação, que denota uma relação do todo ser formado por partes.

z A agregação é dita como sendo uma relação de “has-a”.

z Representada como uma associação com um pequeno diamante não preenchido no extremo relativo ao todo.

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UML

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Agregação/Composição

z Na composição, o desaparecimento do todo conduz ao desaparecimento das partes.

z Representada como uma associação com um pequeno diamante preenchido no extremo relativo ao todo.

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UML

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Agregação/Composição

z De uma maneira geral tanto a agregação como a composição não têm identificador, pois o significado destas relações está representada pelo próprio par todo-partes.

z A multiplicidade deve aparecer em ambos os extremos.

z Quando a multiplicidade é omitida, considera-se que é exactamente 1.

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Exercício

Considere a seguinte situação:

“1 banco tem vários clientes. Cada cliente pode

ter 1 ou várias contas, sendo o cliente o seu titular.

Para existir uma conta deve de estar sempre

afecta a um cliente (o seu titular), podendo no

entanto ter outros dois clientes como titulares

secundários.

Descreva um diagrama de classes e inclua as

suas relações.

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3. UML (Unified Modeling Language)

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UML

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Herança

z Princípio Aberto-Fechado

• Fecho: devem estar desenvolvidos para que o programa possa ser usado sem alterações.

• Abertura: classes devem estar abertas para extensão, por forma a incorporar alterações com o mínimo impacto no sistema.

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3. UML (Unified Modeling Language)

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UML

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Herança

z A herança é um mecanismo em que a subclasse constitui uma especialização da superclasse. A superclasse pode ser vista como generalização das subclasses.

z A herança é dita como uma relação “is-a”.

z As subclasses herdam os atributos e métodos das superclasses. Novos atributos e métodos podem ser adicionados às subclasses.

z O polimorfismo é a redefinição de métodos, da superclasse nas subclasses, com a mesma assinatura.

z Em POO o polimorfismo é normalmente implementado através de

ligação dinâmica (o método a ser executado é determinado

Programação com Objectos / Processamento de Dados I ₃₈

3. UML (Unified Modeling Language)

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UML

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Herança

| Vantagens da herança:

z Maior legibilidade, pois as superclasses descrevem os aspectos comuns.

z Facilita alterações, porque normalmente estas incidem apenas nos aspectos particulares.

z Promovem a reutilização do código das superclasses.

| Inconvenientes da herança:

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UML

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Herança

z Na herança simples cada subclasse tem apenas uma superclasse (directa).

z Na herança múltipla uma subclasse pode ter mais do que uma superclasse (directa).

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UML

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Herança

| _{A herança simples é representada por uma seta não preenchida das}

Programação com Objectos / Processamento de Dados I ₄₁

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UML

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Herança

| _{A herança múltipla é representada por uma seta não preenchida da}

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3. UML (Unified Modeling Language)

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UML

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Herança

| Classe não extensível

z Classe sem superclasses: representada com a propriedade {root}

escrita por baixo do identificador da classe.

z Classe sem subclasses: representada com a propriedade {leaf}

Programação com Objectos / Processamento de Dados I ₄₃

3. UML (Unified Modeling Language)

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UML

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Herança

| O UML permite ainda especificar que um determinado método que

não pode ser redefinido em subclasses. Tais métodos são representados com a propriedade {leaf} escrita depois da assinatura do método.

Programação com Objectos / Processamento de Dados I ₄₄

EXERCÍCIO:

Venda de bebidas

Considere uma loja cuja área de negócio é a venda de

bebidas. A loja vende dois tipos de bebidas:

cerveja

e

whisky

. Estas bebidas são engarrafadas pela própria loja,

sendo a loja responsável por manter a quantidade

disponível de cada bebida para vender.

Para cada tipo de bebida as garrafas comercializadas

poderão ser de:

- Cerveja: 25 cl, 33 cl e 1 L.

- Whisky: apenas de 75 cl.

Programação com Objectos / Processamento de Dados I ₄₅

EXERCÍCIO:

Funcionalidade da loja

Quando se cria uma nova loja é necessário indicar o seu nome, e as capacidades iniciais (em litros) disponíveis de cerveja e whisky, respectivamente.

A qualquer momento é possível saber as quantidades disponíveis para venda de qualquer uma das bebidas através dos seguintes métodos:

capCerveja e capWhisky. Também é possível obter o nome da loja

através do método nomeLoja.

A loja permite a venda de garrafas de cerveja (método vendeCerveja, o qual devolverá a garrafa de cerveja pretendida), tendo que ser indicada a capacidade pretendida da garrafa a vender. Deve imprimir a seguinte mensagem: Loja <nome da loja> vendeu garrafa de cerveja de " <capacidade da garrafa> " cl.

A loja permite também a venda de garrafas de whisky (método

vendeWhisky, o qual devolverá a garrafa de whisky pretendida). Deve

imprimir a seguinte mensagem: Loja <nome da loja> vendeu garrafa de whisky.

Programação com Objectos / Processamento de Dados I ₄₆

EXERCÍCIO:

Funcionalidade da loja

Em qualquer um dos casos, se a capacidade disponível da bebida escolhida for inferior à quantidade a vender, então o método de venda invocado deve retornar a referência para objecto null.

Finalmente, a loja pode comprar mais cerveja e whisky de forma a aumentar o stock de bebida disponível na loja. Esta funcionalidade deve ser representado pelos métodos: compraCerveja e compraWhisky, que irão aumentar a quantidade de bebida disponível na loja. Ambos os métodos recebem como argumento o número de litros de bebida a adicionar ao stock de loja.

Programação com Objectos / Processamento de Dados I ₄₇

EXERCÍCIO:

Funcionalidade da garrafa de cerveja

Uma garrafa de cerveja tem uma dada quantidade de cerveja. É

possível saber se está cheia (através do valor booleano retornado

pelo método estaCheia) ou vazia (através do valor booleano

retornado pelo método estaVazia) e qual a quantidade bebida ainda

presente na garrafa (através do método quantGarrafa).

Tem ainda a funcionalidade de se poder beber uma dada

quantidade da garrafa (representado pelo método bebeCerveja). Se

se pretender uma quantidade maior que a presente na garrafa, este

método deve devolver false e deixar a garrafa com a quantidade

inalterada. Se a quantidade presente na garrafa for maior ou igual à

que se quer beber então este método deve devolver true.

Programação com Objectos / Processamento de Dados I ₄₈

EXERCÍCIO:

Funcionalidade da garrafa de whisky

Uma garrafa de whisky tem uma dada quantidade de whisky.

É possível saber se está cheia (através do valor booleano retornado pelo método estaCheia) ou vazia (através do valor booleano retornado pelo método estaVazia) e qual a quantidade bebida ainda presente na garrafa (através do método quantGarrafa).

Tem ainda a funcionalidade de se poder beber, de cada vez, 15 cl da garrafa (representado pelo método bebeWhisky). Se se pretender uma quantidade maior que a presente na garrafa, este método deve devolver

false e deixar a garrafa com a quantidade inalterada. Se a quantidade

presente na garrafa for maior ou igual à que se quer beber então este método deve devolver true.

Programação com Objectos / Processamento de Dados I ₄₉

EXERCÍCIO:

Outras funcionalidades

| _{Para a classe Loja deverá implementar o método equals que deverá}

comparar duas lojas. Considere que as lojas serão iguais se tiverem o mesmo nome.

| Para uma garrafa deve ser implementado o método toString que

deverá devolver a seguinte String: “Garrafa de <tipo_de_bebida> ainda com <quantidade_de_bebida_disponível>”

Programação com Objectos / Processamento de Dados I ₅₀

EXERCÍCIO:

Objectivos

| Especifique em UML o diagrama de classes referente à situação descrita acima. | Implemente, em Java, as classes participantes do sistema declarando os seus

atributos e os métodos necessários para o seu correcto funcionamento.

| Implemente a classe Java de execução DemoLojas que execute os seguintes passos:

z Crie uma loja com o nome "Bar Académico" e com uma quantidade inicial de 5L de

cerveja e 3L de whisky.

z Vende 4 garrafas de cerveja de 1L, 2 de 33 cl e uma de 25 cl.

z Invoque o método toString sobre cada uma destas garrafas.

z Beba 33cl de todas as garrafas criadas.

z Invoque novamente o método toString sobre cada uma destas garrafas.

z Vende mais uma garrafa de cerveja de 25cl.

z Vende 4 garrafas de whisky.

z Invoque o método toString sobre cada uma destas garrafas.

z Bebe uma vez das primeiras três garrafas de whisky e duas vezes da quarta

garrafa.

z Invoque novamente o método toString sobre cada uma destas garrafas.

z Vende mais uma garrafa de whisky.

z Compre 5L de whisky.

z Vende mais uma garrafa de cerveja de 25cl.