desarrollo de software orientado a objeto usando umladimen.si.ehu.es/~rigau/teaching/ehu/iso/altres...

1� www.dsic.upv.es/~uml

Departamento de Sistemas Informáticos y ComputaciónUniversidad Politécnica de Valencia

PrólogoA comienzos de 1999 nos decidimos a dar forma a un curso de modelado OO con UML. Habíamos ya reunido y preparado bastante material para nuestra asignatura de quinto año de facultad (Laboratorio de Sistemas de Información). Por otra parte, en nuestras tesis (en animación automática de modelos conceptuales) habíamos trabajado en profundidad en aspectos de modelado orientado a objetos. En un comienzo no teníamos una demanda específica pero ya en Agosto de 1999 el curso pudo estrenarse parcialmente en un seminario que di en la Universidad Santa María de Valparaíso-Chile. Posteriormente y hasta la fecha llevamos ocho ediciones del curso, el cual se ofrece a través de nuestro departamento y el Centro de Formación de Postgrado de la UPV. A mediados de 2000 dimos otro paso: dejar a libre disposición vía internet nuestro material. El objetivo ha sido promover y difundir el uso de técnicas OO en el mundo hispanoparlante, facilitando la labor de preparación de material para profesores y/o proporcionar documentación de apoyo para los estudiantes. Después de dos años hemos recibido más de 6500 emails solicitando el material del curso, lo cual confirma nuestra creencia respecto de la necesidad de información de UML en español en la red. Cada edición del curso ha dado pie a mejoras y correcciones, todo ello intentando mantener el volumen de trasparencias para que en docencia no supere las 25 horas. Es las últimas versiones, se han añadido notas al pie de página en algunas trasparencias para apoyar la exposición. Precisamente en esto nos centraremos para complementar en el futuro.Esperamos que el material proporcionado sea de vuestra utilidad,

Un cordial saludo,

Patricio Letelier

Valencia, 5 de Febrero de 2002


Desarrollo de Software Orientado a Objeto usando UML

Patricio Letelier [email protected]

Departamento Sistemas Informáticos y Computación (DSIC)Universidad Politécnica de Valencia (UPV) - España




ContenidoI. Introducción

– Modelado de Software– UML

II. Breve Tour por UMLIII. El Paradigma Orientado a Objeto usando UML

– Fundamentos del Modelado OO– Diagrama de Casos de Uso– Diagramas de Interacciones– Diagrama de Clases– Diagrama de Estados / Diagramas de Actividad– Diagrama de Componentes– Diagrama de Despliegue

IV. Proceso de Desarrollo de SW basado en UMLV. Conclusiones

Es importante destacar que, por estrategia del curso, en el capítulo “Breve Tour por UML” se aborda de una manera muy resumida todos los diagramas que constituyen UML, dando una visión global de todo lo que posteriormente será detallado y complementado con guías de modelado y de proceso. En nuestra experiencia esta estrategia ha sido efectiva puesto que el alumno puede visualizar el alcance de UML. Por otra parte en este capítulo se desarrolla una sencilla guía de laboratorio con la cual se consigue un primer contacto con la herramienta utilizada (Rational Rose). Esto ha resultado motivador para el alumno.




IntroducciónModelado de SW




Construcción de una casa para “fido”

Puede hacerlo una sola personaRequiere:

Modelado mínimoProceso simpleHerramientas simples

I. Introducción: Modelado de SW

Extraída desde la presentación “Software Architecture and UML” de Grady Booch (Rational Software).




Construcción de una casa

Construida eficientemente y en un tiempo razonable por un equipoRequiere:

ModeladoProceso bien definidoHerramientas más sofisticadas

I. Introducción: Modelado de SWI





Construcción de un rascacielos

I. Introducción: Modelado de SI


Obviamente el debe ser el contexto de desarrollo (envergadura del proyecto) el que determine la configuración adecuada del proceso y los recursos necesarios. Existen propuestas radicales que promueven un proceso/modelado más “ligth”, tales como: Extreme Programming (Kent Beck) y Agile Modeling (Scott Ambler). Sin embargo, para proyectos de envergadura es difícil eludir un proceso y modelado más rigurosos. Una lectura interesante:Extreme Programming in the Quick-change Era 'Beware of the religion of the code-generating modeling tool.‘by Alexandra Weber MoralesAbout 30 years ago, Barry Boehm theorized that the cost of software change increased exponentially over time; that is, if an error caught in requirements gathering cost $1, an error caught during deployment would cost $1000. "What if," said Robert Martin, a former preacher who now uses his persuasive speaking skills to promote Smalltalk guru Kent Beck's Extreme Programming (XP) methodology, "you took a moment to suspend disbelief and considered that--due to today's technology--the cost of change is essentially flat. When costs don't change over time, up-front speculative work is a liability. Ambiguity and volatility are reasons to delay." In such a world, Martin told a packed room at the UML World conference in New York city on June 14, developers need a process that exploits a flat change/cost curve?and XP is that process. The five-year-old methodology values communication (but not on paper), simplicity, feedback and courage. It's designed for small to medium-sized teams of no more than 12 people who work in a common area, integrate and test their code constantly, pair program on single computers and use whiteboards hung on the periphery to hash out designs. Source code is the preferred archival medium, and cards containing "user stories"(requirements written by customers) and tasks are the "high-density storage mechanism," according to Martin, who runs a training firm called Object Mentor out of Green Oaks, IL. "Where does modeling fit in?“ asked an audience member, reminding Martin that his talk, at this point nearly over, had promised to describe the interaction between the UML and XP. "Paper and pencil or whiteboards are the best CASE tools I know of. In Kent's case, he uses CRC cards, not the UML," said Martin. "But whether it's Booch notation or UML, you do the highest-level map you can, but you don'tdo all your design up front. Remember, in XP it's not an archival resource, it's a communication device. The onlyarchive I want is the code and a few poignant, incisive documents explaining why I made certain decisions." Does this mean that ever more sophisticated modeling tools have no place in XP? Not exactly, said Martin. "If a code-generating tool works for you, use it. After all, that's what a compiler does. But beware of the religion of modeling tools that spit out executable prototypes. Sometimes getting the code from the tool is more time-consuming than writing it yourself."




Claves en Desarrollo de SI

Herramientas Proceso

Notación

I. Introducción: Modelado de SWI

Figura “Triangle for Success” adaptada desde “Visual Modeling with Rational Rose and UML” de Terry Quatrani




Sistema Computacional

Proceso de Negocios

Orden

Item

envío

“El modelado captura laspartes esenciales del sistema”

Abstracción - Modelado Visual (MV) I. Introducción: Modelado de SW




MV para manejar la complejidadI. Introducción: Modelado de SW

“... Hay dos formas de construir software: una es hacerlo tan simple que obviamente no existan deficiencias, otra es hacerlo tan complejo que no existan deficiencias obvias” C:A.R. Hoare, Turing Award Lecture 1980.




Interfaz de Usuario(Visual Basic,

Java, ..)Lógica del Negocio

(C++, Java, ..)

Servidor de BDs(C++ & SQL, ..)

“Modelar el sistema independientemente del lenguaje de implementación”

MV para definir la Arquitectura del SW





Múltiples Sistemas

MV promueve la reutilización

Componentes Reutilizados





Introducción: UML



9


¿Qué es UML?

� UML = Unified Modeling Language

� Un lenguaje de propósito general para el modelado orientado a objetos

� Documento “OMG Unified Modeling Language Specification”

� UML combina notaciones provenientes desde:• Modelado Orientado a Objetos • Modelado de Datos• Modelado de Componentes • Modelado de Flujos de Trabajo (Workflows)

I. Introducción: UML

Documento “OMG Unified Language Specification”, (versión 1.3, 808 páginas, 8 de Julio de 1999 y versión 1.4, 582 páginas, 1 de Noviembre de 2000)

1. Resumen2. Semántica (185 páginas)3. Guía de Notación (173 páginas)4. Profiles Estándares5. Definición de Interfaz CORBAfacility6. Especificación DTD de XMI7. Especificación del Object Constraint LanguageA. Elementos Estándar de UMLB. Glosario de Modelado del OMG




Situación de Partida� Diversos métodos y técnicas OO, con muchos aspectos

en común pero utilizando distintas notaciones

� Inconvenientes para el aprendizaje, aplicación, construcción y uso de herramientas, etc.

� Pugna entre distintos enfoques (y correspondientes gurús)

Establecer una notación estándar





Historia de UML

� Comenzó como el “Método Unificado”, con la participación de Grady Booch y Jim Rumbaugh. Se presentó en el OOPSLA’95

� El mismo año se unió Ivar Jacobson. Los “Tres Amigos” son socios en la compañía RationalSoftware. Herramienta CASE Rational Rose





Historia de UML

Nov ‘97 UML aprobado por el OMG

19981999

2000

UML 1.2

UML 1.3

UML 1.4

2001 UML 2.0

Revisiones menores





Participantes en UML 1.0� Rational Software

(Grady Booch, Jim Rumbaugh y Ivar Jacobson)

� Digital Equipment � Hewlett-Packard � i-Logix (David Harel)

� IBM� ICON Computing

(Desmond D’Souza)

� Intellicorp and James Martin & co. (James Odell)

� MCI Systemhouse� Microsoft � ObjecTime� Oracle Corp.� Platinium Technology� Sterling Software� Taskon� Texas Instruments � Unisys





UML “aglutina” enfoques OO

UML

RumbaughJacobson

Meyer

Harel

Wirfs-BrockFusion

Embly

Gamma et. al.

Shlaer-Mellor

Odell

Booch

Pre- and Post-conditions

State Charts

Responsabilities

Operation descriptions, message numbering

Singleton classes

Frameworks, patterns, notes

Object life cycles





Aspectos Novedosos

� Definición semi-formal del Metamodelo de UML

� Mecanismos de Extensión en UML:� Stereotypes� Constraints� Tagged Values

Permiten adaptar los elementos de modelado,

asignándoles una semántica particular


Stereotype = EstereotipoConstraint = Restricción de IntegridadTagged Values = Valores Etiquetados, es un par (nombre propiedad, valor)

Los mecanismos de extensión pueden usarse para:� Añadir nuevos elementos de modelado sin crear nuevos símbolos. En este caso el

símbolo existente estará etiquetado con el correspondiente estereotipo. Esto permite que el metamodelo de UML no se vea alterado.

� Definir extensiones necesarias en un proceso de desarrollo o lenguaje de implementación específico.

� Asignar una semántica particular o información no semántica a elementos de modelado. Las restricciones de integridad pueden escribirse usando un lenguaje específico para representar restricciones (tal como OCL, Object Constraint Language, que expresa restricciones mediante fórmulas bien formadas, desarrollado por IBM) u otros lenguajes (por ejemplo, un determinado lenguaje de programación) o incluso en lenguaje natural.

Tipos de enfoques: no-formales, semi-formales y formalesLas principales mejoras al utilizar métodos formales son:

• Mayor rigor en la especificación

• Mejores condiciones para realizar la verificación y validación

• Mejores condiciones para automatización de procesos para la generación automática de prototipos y/o código final




Inconvenientes en UML

� Definición del proceso de desarrollo usando UML. UML no es una metodología

� Falta integración con respecto de otras técnicas tales como patrones de diseño, interfaces de usuario, documentación, etc.

� Ejemplos aislados

� “Monopolio de conceptos, técnicas y métodos en torno a UML”





Perspectivas de UML� UML será el lenguaje de modelado orientado a

objetos estándar predominante los próximos años� Razones:

• Participación de metodólogos influyentes• Participación de importantes empresas• Aceptación del OMG como notación estándar

� Evidencias:• Herramientas que proveen la notación UML• “Edición” de libros• Congresos, cursos, “camisetas”, etc.





Breve Tour por UML




Modelos y Diagramas▢ Un modelo captura una vista de un sistema del mundo

real. Es una abstracción de dicho sistema, considerando un cierto propósito. Así, el modelo describe completamente aquellos aspectos del sistema que son

relevantes al propósito del modelo, y a un apropiado nivel de detalle.

▢ Diagrama: una representación gráfica de una colección de elementos de modelado, a menudo dibujada como un grafo con vértices conectados por arcos

OMG UML 1.4 Specification

II. Breve Tour por UML




� Un proceso de desarrollo de software debe ofrecer un conjunto de modelos que permitan expresar el producto desde cada una de las perspectivas de interés

� El código fuente del sistema es el modelo más detallado del sistema (y además es ejecutable). Sin embargo, se requieren otros modelos ...

� Cada modelo es completo desde su punto de vista del sistema, sin embargo, existen relaciones de trazabilidad entre los diferentes modelos

... Modelos y Diagramas





Diagramas de UML

� Diagrama de Casos de Uso� Diagrama de Clases� Diagrama de ObjetosDiagramas de Comportamiento

� Diagrama de Estados� Diagrama de ActividadDiagramas de Interacción

� Diagrama de Secuencia� Diagrama de Colaboración

Diagramas de implementación� Diagrama de Componentes� Diagrama de Despliegue


El Diagrama de Objetos en realidad no se provee como un tipo de diagrama separado. En Diagramas de Secuencia, Diagramas de Colaboración y en Diagramas de Actividad se modelan objetos.

He visto en algunos libros referirse a Diagramas de Paquetes, Diagramas de Subsistemas y Diagramas de Modelos. Sin embargo, éstos corresponden a casos particulares de los diagramas arriba mencionados, cuando en éstos sólo se incluye paquetes (o subsistemas, o modelos, respectivamente).




... Diagramas de UML

Use CaseDiagramsUse Case

DiagramsDiagramas deCasos de Uso

ScenarioDiagramsScenario

DiagramsDiagramas deColaboración

StateDiagramsState

DiagramsDiagramas deComponentes

ComponentDiagramsComponent

DiagramsDiagramas deDistribución

StateDiagramsState

DiagramsDiagramas deObjetos

ScenarioDiagramsScenario

DiagramsDiagramas deEstados

Use CaseDiagramsUse Case

DiagramsDiagramas deSecuencia

StateDiagramsState

DiagramsDiagramas deClases

Diagramas deActividad

Modelo


Los diagramas expresan gráficamente partes de un modelo




4+1 vistas de Kruchten (1995)

Vista Lógica

Vista deProcesos

Vista deDistribución

Vista deRealización

Vista de los Casos de Uso

Organización de Modelos

Este enfoque sigue el browser de Rational Rose





... Organización de Modelos

Propuesta de Rational Unified Process (RUP)� M. de Casos de Uso del Negocio (Business Use-Case Model)� M. de Objetos del Negocio (Business Object Model)� M. de Casos de Uso (Use-Case Model)� M. de Análisis (Analysis Model)� M. de Diseño (Design Model)� M. de Despliegue (Deployment Model)� M. de Datos (Data Model)� M. de Implementación (Implementation Model)� M. de Pruebas (Test Model)





Paquetes en UML

� Los paquetes ofrecen un mecanismo general para la organización de los modelos/subsistemas agrupando elementos de modelado

� Se representan gráficamente como:

Nombre de paquete





… Paquetes en UML

� Cada paquete corresponde a un submodelo (subsistema) del modelo (sistema)

� Un paquete puede contener otros paquetes, sin límite de anidamiento pero cada elemento pertenece a (está definido en) sólo un paquete

� Una clase de un paquete puede aparecer en otro paquete por la importación a través de una relación de dependencia entre paquetes





… Paquetes en UML

� Todas las clases no son necesariamente visibles desde el exterior del paquete, es decir, un paquete encapsula a la vez que agrupa

� El operador “::” permite designar una clase definida en un contexto distinto del actual


Práctica 1




… Paquetes en UML


Práctica 1




Diagrama de Casos de Uso

� Casos de Uso es una técnica para capturar información de cómo un sistema o negocio trabaja, o de cómo se desea que trabaje

� No pertenece estrictamente al enfoque orientado a objeto, es una técnica para captura de requisitos


Cada Caso de Uso puede estar definido por:

• texto que lo describe

• secuencia de pasos (flujo de eventos) ejecutados dentro del caso de uso• precondiciones y postcondiciones para que el caso de uso comience o termine• mezclando las anteriores




Ejemplos


Supervisor Verificar Situación del Cliente

Administrativo Preparar Catálogo Sistema Inventario

Tipos de Venta

En los D. de Casos de Uso no existe el concepto de “explosión” tal como se tiene en los DFDs (Diagramas de Flujo de Datos). La funcionalidad representada por un caso de uso es “atómica” (aunque en Rational Rose 98 a un caso de uso se le puede asociar un nuevo D. de Casos de Uso!!). En UML el concepto de paquete permite organizar de manera jerárquica un modelo, y en este caso, un paquete puede tener asociado un nuevo diagrama.




… EjemplosEn el paquete tipos de venta:


Venta Normal

Venta en Rebajas

Venta en Ofertas

Vendedor




… Ejemplos


Solic itar N ueva Tarjeta

Cliente Solicitar Préstamo

<<extend> >

[Tarjeta Caducada]

En UML 1.3 se disponen de tres tipos de relaciones entre casos de uso, representadas por un símbolo de generalización desde un caso de uso a otro. Los tipos de relación son: Inclusión (con el estereotipo <<include>>), Extensión (con el estereotipo <<extend>>) y Generalización (sin estereotipo).

En UML 1.3 se utiliza el estereotipo <<include>> en lugar de <<uses>>.

Más adelante, cuando se entre en detalles de los D. de Casos de Uso se abordarán con más detalle las relaciones entre casos de uso.




… Ejemplos


Verificar Operación

Reintegro Cuenta Corriente

Cliente

Reintegro Cuenta de Crédito

<<include>>

<<include>>

Práctica 2




Diagrama de Secuencia


: Encargado :WInPréstamos :Socio :Video :Préstamo

prestar(video, socio)

verificar situación socio

verificar situación video

registrar préstamo

entregar recibo

� Los Diagramas de Secuencia y de Colaboración son usados para describir gráficamente un caso de uso o un escenario

� Un Diagrama de Secuencia muestra los objetos de un escenario mediante líneas verticales y los mensajes entre objetos como flechas conectando objetos

� Los mensajes son dibujados cronológicamente desde arriba hacia abajo� Los rectángulos en las líneas verticales representan los periodos de actividad de

los objetos.




Diagrama de Colaboración

Práctica 3


: Encargado

:WInPréstamos

:Socio

:Video

:Préstamo

1: prestar(video, socio)

2: verificar situación socio

3: verificar situación video

4: registrar préstamo5: entregar recibo

� El Diagrama de Colaboración modela la interacción entre los objetos de un Caso de Uso

� Los objetos están conectados por enlaces (links) en los cuales se representan los mensajes enviados acompañados de una flecha que indica su dirección

� El Diagrama de Colaboración ofrece una mejor visión del escenario cuando el analista está intentando comprender la participación de un objeto en el sistema




Diagrama de Clases

� El Diagrama de Clases es el diagrama principal para el análisis y diseño

� Un diagrama de clases presenta las clases del sistema con sus relaciones estructurales y de herencia

� La definición de clase incluye definiciones para atributos y operaciones

� El modelo de casos de uso aporta información para establecer las clases, objetos, atributos y operaciones





Ejemplos (Clase y Visibilidad)

Alumno

DNI : char[10]número_exp : intnombre : char[50]

alta()poner_nota(asignatura : char *, año : int, nota : float)matricular(cursos : as ignatura, año : int)lis tar_expediente()





… Ejemplos (Asociación)

ProfesorDepartamento

10..1

director

1

dirige

0..1





… Ejemplos (Clase Asociación)


Empresa Empleado

1..** 1..**

trabajadoresempleador

Cargonombresueldo 0..1

1..*

superior

subordinado 1..*

0..1




… Ejemplos (Generalización)


Trabajador

Directivo Administrativo Obrero

{ disjunta, completa }




… Ejemplos

Prácticas 4-8


Avión militar Avión comercial

Avión de carga Avión de pasajeros

Motor Vendedor de billetes

Avión

1..4

1

1..4

1

Piloto

Reserva

n

1

n

1

Línea aérea

Vuelon1 n1

1..2

n

1..2

nn1 n1

1

n

1

n{ disjunta, completa }

{ disjunta, completa }




Diagrama de Estados

con préstamos

sin préstamos

alta baja

prestar devolver [ número_prést amo s = 1 ]

pres tar

devolver[ número_préstamos > 1 ]

número_préstamos = 0

número_préstamos > 0


Socionúmero : intnombre : char[50]número_prestamos : int = 0

alta()baja()prestar(código_libro : int, fecha : date)devolver(código_libro : int, fecha : date)

� El Diagrama de Estados modela el comportamiento de una parte del sistema

� Típicamente se elabora un diagrama de Estados para cada clase que tenga un comportamiento significativo

� El comportamiento es modelado en términos del estado en el cual se encuentra el objeto, qué acciones se ejecutan en cada estado y cuál es el estado al que transita después de un determinado evento




Diagrama de Actividad

Buscar Bebida

Poner café en filtro Añadir agua al depósito Coger taza

Poner filtro en máquina

Encender máquina

Café en preparación

Servir café

Coger zumo

Beber

[no hay café]

[hay café

[no zumo]

[hay zumo]

/ cafetera.On

indicador de fin


� Caso especial de Diagrama de Estados donde:

Todos (o la mayoría de) los estados son estados de acción

Todas (la mayoría de) las transiciones son “disparadas” como consecuencia de la finalización de la la acción.

� El Diagrama de Actividades puede especificar:

El comportamiento de los objetos de una clase

La lógica de una operación (método)

Parte o toda la descripción de un Caso de uso

La descripción de un Flujo de Trabajo




Emitir billete

Pasajero Vendedor Airline

… Otro Ejemplo (con swim lines)

Solicitar pago Reservar plazas

Confirmarplaza reservadaPagar pasaje

Informar alternativas y precios

Verificar existencia vuelo

Dar detalles vuelo

Solicitar pasaje

Seleccionar vuelo

Práctica 9





Diagrama Componentes

Control y Análisis

Comm

Acceso a BD

CommRutinas de Coneccion

Comm

Interfaz de Terminal

Comm

Gestión de Cuentas

Comm


� Un diagrama de Componentes permite modelar la estructura del software y la dependencia entre componentes

� Un componente es un grupo de clases que trabajan estrechamente. Los componentes pueden corresponder código fuente, binario o ejecutable

� Una relación de dependencia indica que un componente utiliza otro, por lo cual depende de él




Diagrama de Despliegue

Punto de Venta

Servidor Central

Terminal de Consulta

Gestión de Cuentas

C


CRutinas de Coneccion

C

Rutinas de Coneccion

C


C

Rutinas de Coneccion

C

Acceso a BD

C

Control y Análisis

C

Práctica 10


� El Diagrama de Distribución modela la distribución en tiempo de ejecución de los elementos de procesamiento y componentes de software, junto a los procesos y objetos asociados

� En el Diagrama de Distribución se modelan los nodos y la comunicación entre ellos

� Cada nodo puede contener instancias de componentes




Resumen

� UML define una notación que se expresa como diagramas sirven para representar modelos/subsistemas o partes de ellos

� El 80 por ciento de la mayoría de los problemas pueden modelarse usando alrededor del 20 por ciento de UML-- Grady Booch





El Paradigma Orientado a Objeto

usando UML




¿Por qué la Orientación a Objetos?

� Proximidad de los conceptos de modelado respecto de las entidades del mundo real

• Mejora captura y validación de requisitos• Acerca el “espacio del problema” y el “espacio de la

solución”

� Modelado integrado de propiedades estáticas y dinámicas del ámbito del problema

• Facilita construcción, mantenimiento y reutilización

III. El Paradigma Orientado a Objeto




¿Por qué la Orientación a Objetos?

� Conceptos comunes de modelado durante el análisis, diseño e implementación

• Facilita la transición entre distintas fases• Favorece el desarrollo iterativo del sistema• Disipa la barrera entre el “qué” y el “cómo”

� Sin embargo, existen problemas ...





“...Los conceptos básicos de la OO se conocen desde hace dos décadas, pero su aceptación todavía no está tan extendida como los beneficios que esta tecnología puede sugerir”

“...La mayoría de los usuarios de la OO no utilizan los conceptos de la OO de forma purista, como inicialmente se pretendía. Esta práctica ha sido promovida por muchas herramientas y lenguajes que intentan utilizar los conceptos en diversos grados”

--Wolfgang Strigel

Problemas en OO





� Un objeto contiene datos y operaciones que operan sobre los datos, pero ...

� Podemos distinguir dos tipos de objetos degenerados:• Un objeto sin datos (que sería lo mismo que una biblioteca

de funciones)• Un objeto sin “operaciones”, con sólo operaciones del tipo

crear, recuperar, actualizar y borrar (que se correspondería con las estructuras de datos tradicionales)

� Un sistema construido con objetos degenerados no es un sistema verdaderamente orientado a objetos

“Las aplicaciones de gestión están constituidasmayoritariamente por objetos degenerados”

… Problemas en OO


Para mayores detalles respecto de estos problemas consultar:“Real-Life Object-Oriented Systems”, Soren Lauesen, IEEE Software March/April1998.




Reflexiones respecto de Situación Actual de Desarrollo de SI

Análisis Diseño

Enfoque Estructurado

Enfoque OO

Diagramas de Casos de UsoDiagramas de ActividadDiagramas de Secuencia

Diagramas de Colaboración d

DFDs

Diagrama de ClasesDiagrama de Estados

Diagramas de Actividad

DEs

ModeloRelacional !!

Implementación

Entornos de Programación

Visual

Bases de Datos (Objeto-)

Relacionales

ModeloRelacional

E-R





Fundamentos de Modelado OO




Objetos

� Objeto = unidad atómica que encapsula estado y comportamiento

� La encapsulación en un objeto permite una alta cohesión y un bajo acoplamiento

� Un objeto puede caracterizar una entidad física (coche) o abstracta (ecuación matemática)

III. El Paradigma OO: Fundamentos de Modelado OO




… Objetos

� El Modelado de Objetos permite representar el ciclo de vida de los objetos a través de sus interacciones

� En UML, un objeto se representa por un rectángulo con un nombre subrayado

Otro Objeto

Un Objeto

Otro Objeto más


Sintaxis para denominar objetos:

� : C una instancia anónima de la clase C

� / R una instancia anónima desempeñando el rol R

� / R : C una instancia anónima de la clase C desempeñando el rol R

� O / R una instancia llamada O desempeñando el rol R

� O : C una instancia llamada O de la clase C

� O / R : C una instancia llamada O, de la clase C y desempeñando el rol R

� O una instancia llamada O




… Objetos

� Ejemplo de varios objetos relacionados:

Felipe

Juan

Cuenta Corriente 101

Cuenta Corriente 114

Banco de Valencia





… Objetos

� Objeto = Identidad + Estado + Comportamiento� El estado está representado por los valores de los

atributos� Un atributo toma un valor en un dominio concreto

Un coche

Azul 979 Kg 70 CV

...





Clases y Objetos





� Oid (Object Identifier)

Cada objeto posee un oid. El oid establece la identidad del objeto y tiene las siguientes características:

• Constituye un identificador único y global para cada objeto dentro del sistema

• Es determinado en el momento de la creación del objeto

• Es independiente de la localización física del objeto, es decir, provee completa independencia de localización

Identidad





• Es independiente de las propiedades del objeto, lo cual implica independencia de valor y de estructura

• No cambia durante toda la vida del objeto. Además, un oid no se reutiliza aunque el objeto deje de existir

• No se tiene ningún control sobre los oids y su manipulación resulta transparente

� Sin embargo, es preciso contar con algún medio para hacer referencia a un objeto utilizando referencias del dominio (valores de atributos)

… Identidad





Estado

� El estado evoluciona con el tiempo

� Algunos atributos pueden ser constantes

� El comportamiento agrupa las competencias de un objeto y describe las acciones y reacciones de ese objeto

� Las operaciones de un objeto son consecuencia de un estímulo externo representado como mensaje enviado desde otro objeto





Comportamiento

� Ejemplo de interacción:

Otro objeto

Un objeto

Un mensaje

Operacion 1

Operacion 2





… Comportamiento

� Los mensajes navegan por los enlaces, a priori en ambas direcciones

� Estado y comportamiento están relacionados

� Ejemplo: no es posible aterrizar un avión si no está volando. Está volando como consecuencia de haber despegado del suelo





Persistencia

� La persistencia de los objetos designa la capacidad de un objeto trascender en el espacio/tiempo

� Podremos después reconstruirlo, es decir, cogerlo de memoria secundaria para utilizarlo en la ejecución (materialización del objeto)

� Los lenguajes OO no proponen soporte adecuado para la persistencia, la cual debería ser transparente, un objeto existe desde su creación hasta que se destruya





Comunicación

� Un sistema informático puede verse como un conjunto de objetos autónomos y concurrentes que trabajan de manera coordinada en la consecución de un fin específico

� El comportamiento global se basa pues en la comunicación entre los objetos que la componen





… Comunicación� Categorías de objetos:

• Activos - Pasivos• Cliente – Servidores, Agentes

� Objeto Activo: posee un hilo de ejecución (thread)propio y puede iniciar una actividad

� Objeto Pasivo: no puede iniciar una actividad pero puede enviar estímulos una vez que se le solicita un servicio

� Cliente es el objeto que solicita un servicio. Servidores el objeto que provee el servicio solicitado





… Comunicación

� Los agentes reúnen las características de clientes y servidores

� Son la base del mecanismo de delegación

� Introducen indirección: un cliente puede comunicarse con un servidor que no conoce directamente





… Comunicación

� Ejemplo en el que un agente hace de aislante:

Un agente

Un cliente

Sevidor 1

Servidor 2





El Concepto de Mensaje

� La unidad de comunicación entre objetos se llama mensaje

� El mensaje es el soporte de una comunicación que vincula dinámicamente los objetos que fueron separados previamente en el proceso de descomposición

� Adquiere toda su fuerza cuando se asocia al polimorfismo y al enlace dinámico





… El Concepto de Mensaje

Objeto 4Objeto 3

Objeto 2

Objeto 1

: Mensaje E

: Mensaje D

: Mensaje C

: Mensaje A





Mensaje y Estímulo� Un estímulo causará la invocación de una operación, la

creación o destrucción de un objeto o la aparición de una señal

� Un mensaje es la especificación de un estímulo

� Tipos de flujo de control:• Llamada a procedimiento o flujo de control anidado• Flujo de control plano• Retorno de una llamada a procedimiento• Otras variaciones

• Esperado (balking)• Cronometrado (time-out)





Diagrama de Casos de Uso

III. El Paradigma OO: Diagrama de Casos de Uso

Las siguientes son frases de Ian Sommerville“Ingeniería de requisitos es el proceso para establecer los servicios que el sistema

debe proveer y las restricciones bajo las cuales debe operar. El apelativo de ingeniería es un tanto difuso y hace hincapié al hecho que se trata de un proceso sistemático.”

Un requisito funcional describe un servicio o función del sistema. Un requisito no-funcional es una restricción sobre el sistema (por ejemplo el tiempo de respuesta) o sobre el proceso de desarrollo (por ejemplo el uso de un lenguaje específico).

Es conveniente separar en niveles de detalle la especificación del sistema, orientándola en cada caso a distintos lectores:

• Definición de requisitos: es una descripcion de alto nivel usada para efectos contractuales.

• Especificación de requisitos: es una descripción detallada de qué debe hacer el sistema. Puede servir de contrato entre el usuario y el desarrollador.

• Especificación del software: es una descripción aún más detallada que establece el puente entre ingeniería de requisitos y diseño.




Casos de Uso� Los Casos de Uso (Ivar Jacobson) describen

bajo la forma de acciones y reacciones el comportamiento de un sistema desde el p.d.v. del usuario

� Permiten definir los límites del sistema y las relaciones entre el sistema y el entorno

� Los Casos de Uso son descripciones de la funcionalidad del sistema independientes de la implementación

� Comparación con respecto a los Diagramas de Flujo de Datos del Enfoque Estructurado


Algunas similitudes y diferencias entre DFDs y D. de Casos de Uso:• Un caso de uso es una función (servicio o transacción) atómica ofrecida por el sistema al entorno

(actores), mientras que un proceso de un DFD puede ser detallado en un DFD hijo. Así, el concepto de “explosión de proceso” sólo se aplica a los DFDs. Aunque en cierta forma con relaciones de inclusión entre casos de uso (que se explican más adelante) puede mostrarse la factorización de un caso de uso, esto no llega a ser equivalente a explosión de proceso.

• Aunque un caso de uso y un proceso modelan una pieza de funcionalidad del sistema su especificación es diferente. En un caso de uso interesa expresar la funcionalidad mediante la interacción (pasos de comunicación) actor(es) – sistema. En un proceso la funcionalidad se expresa mediante la transformación que se hace de los flujos de entrada para producir flujos de salida.

• Un caso de uso en general no modela un particionamiento (o detalle) funcional interno del sistema pues se concibe desde la perspectiva de los actores, es decir una visión externa del sistema. La excepción a lo anterior podría producirse al factorizar funcionalmente un caso de uso para establecer una relación de inclusión (que se explica más adelante). Un DFD, según sea el nivel de detalle, puede mostrar descomposición funcional interna del sistema.

• La diferencia entre Captura de Requisitos y Análisis radica esencialmente en el grado de detalle que se obtiene respecto del particionamiento del problema (funcional y de datos). La Captura de Requisitos ofrece un particionamiento en el contexto del usuario y adecuado para su comprensión. El Análisis provee un particionamiento que pueda ser utilizado como entrada para el Diseño del Sistema. Así, se puede afirmar que los D. de Casos de Uso son una herramienta exclusivamente de Captura de Requisitos mientras que los DFD podrían utilizarse en ambas actividades. En captura de requisitos para un DFD una entidad externa equivale a un actor, un almacén único y global evita entrar en análisis de datos y los procesos establecidos sólo hasta el nivel de transacciones externas se corresponderían con casos de uso.

• Las relaciones de extensión y de generalización entre casos de uso no tienen correspondencias en los DFDs.

• ...




… Casos de Uso

� Los Casos de Uso cubren la carencia existente en métodos previos (OMT, Booch) en cuanto a la determinación de requisitos

� Los Casos de Uso particionan el conjunto de necesidades atendiendo a la categoría de usuarios que participan en el mismo

� Están basado en el lenguaje natural, es decir, es accesible por los usuarios





… Casos de Uso

� Ejemplo:

Actor A Caso de Uso A

Actor BCaso de Uso B





… Casos de UsoActores:

• Principales: personas que usan el sistema• Secundarios: personas que mantienen o administran el

sistema• Material externo: dispositivos materiales imprescindibles

que forman parte del ámbito de la aplicación y deben ser utilizados

• Otros sistemas: sistemas con los que el sistema interactúa

� La misma persona física puede interpretar varios papeles como actores distintos

� El nombre del actor describe el papel desempeñado





… Casos de Uso� Los Casos de Uso se determinan observando y

precisando, actor por actor, las secuencias de interacción, los escenarios, desde el punto de vista del usuario

� Un escenario es una instancia de un caso de uso

� Los casos de uso intervienen durante todo el ciclo de vida. El proceso de desarrollo estará dirigido por los casos de uso


Una característica resaltada respecto de un proceso de desarrollo de software asociado a UML es su naturaleza “use case driven”, es decir, el proceso es dirigido por los casos de uso. Esto significa que en puntos determinado del desarrollo se valida y verifica el correspondiente modelo respecto del modelo de casos de uso. En sí la especificaciones de casos de uso (con los respectivos diagramas de interacción) constituyen una especificación de casos de prueba para el sistema (pruebas funcionales).




Casos de Uso: Relaciones

� UML define cuatro tipos de relación en los Diagramas de Casos de Uso:

• Comunicación

Actor C aso de U so





… Casos de Uso: Relaciones

• Inclusión : una instancia del Caso de Uso origen incluye también el comportamiento descrito por el Caso de Uso destino

<<include>> reemplazó al denominado <<uses>>

Caso de Uso Origen C aso de U so Desti no

<<include>>


Para la explicación de las relaciones entre casos de uso se han identificado como “caso de uso origen” y “caso de uso destino” sólo para indicar el sentido del símbolo (flecha de generalización).





• Extensión : el Caso de Uso origen extiende el comportamiento del Caso de Uso destino

Caso de Uso Origen C aso de U so Desti no

<<extend>>


Las relaciones <<include>> y <<extend>> corresponden ambas a factorizaciones del comportamiento de un caso de uso, es decir, el caso de uso incluido y el caso de uso que extiende representan un fragmento de interacción de otro caso de uso. Sin embargo, la intensión es diferente; la relación <<include>> pretende evitar duplicación de interacciones en distintos casos de uso, la relación <<extends>> pretende describir una variación del comportamiento normal de un caso de uso, sobre todo cuando dicha variación pudiera complicar la legibilidad del caso de uso.





• Herencia : el Caso de Uso origen hereda la especificación del Caso de Uso destino y posiblemente la modifica y/o amplía

Caso de Uso Hij o Caso de Uso Padre


En el documento UML no se proporcionan reglas específicas respecto de las modificaciones y ampliaciones posibles en el caso de uso hijo. Lo intuitivo es pensar que un caso de uso obtenido por especialización tiene en principio los mismos pasos de interacción que el caso de uso padre pero que puede insertar nuevos y/o reescribirlos pasos heredados.





� Ejemplo:

Ident ificación

Transferencia en Internet

Cliente Transferencia

<<include>>

<< extend>>


¿Podría en este ejemplo haberse modelado el caso de uso “Transferencia por Internet” con una relación de generalización hacia el caso de uso “Transferencia”?. Si la idea de extensión (vista como especialización) forma parte esencial del concepto de generalización/especialización, ¿para qué tener dos tipos de relaciones? ... estos son algunos de lo muchos aspectos de UML que están en discusión.





� Ejemplo:





Casos de Uso: Construcción� Un caso de uso debe ser simple, inteligible, claro y

conciso� Generalmente hay pocos actores asociados a cada

Caso de Uso� Preguntas clave:

• ¿cuáles son las tareas del actor?• ¿qué información crea, guarda, modifica,

destruye o lee el actor?• ¿debe el actor notificar al sistema los cambios

externos?• ¿debe el sistema informar al actor de los

cambios internos?





… Casos de Uso: Construcción

� La descripción del Caso de Uso comprende:• el inicio: cuándo y qué actor lo produce?• el fin: cuándo se produce y qué valor devuelve?• la interacción actor-caso de uso: qué mensajes

intercambian ambos?• objetivo del caso de uso: ¿qué lleva a cabo o

intenta?• cronología y origen de las interacciones• repeticiones de comportamiento: ¿qué

operaciones son iteradas?• situaciones opcionales: ¿qué ejecuciones

alternativas se presentan en el caso de uso?





RF- < id del requisito> <nom bre del requisito funcional> Versión <numero de versión y fecha> Autores <autor> Fuentes <fuente de la versión actual> O bjetivos asociados <nombre del objetivo> Descripción El sistem a deberá com portarse ta l com o se describe en

el siguiente caso de uso { concreto cuando <evento de activación> , abstracto durante la realización de los casos de uso < lista de casos de uso>}

Precondición <precondición del caso de uso> Paso Acción

1 {E l <actor> , El sistem a} <acción realizada por e l actor o sistem a>, se realiza e l caso de uso < caso de uso RF-x>

2 S i <condición>, {el <actor> , e l s istema} <acción realizada por e l actor o sistema>>, se realiza el caso de uso < caso de uso RF-x>

3 4 5 6

Secuencia Norm al

n Postcondición <postcondición del caso de uso>

Paso Acción 1 S i <condición de excepción>,{e l <actor> , e l

s istem a} }<acción realizada por e l actor o sistem a>>, se realiza e l caso de uso < caso de uso RF-x>, a continuación este caso de uso {continua, aborta}

2

Excepciones

3 Rendim iento Paso Cota de tiem po 1 n segundos 2 n segundos Frecuencia esperada <nº de veces> veces / <unidad de tiempo> Im portancia {sin im portancia, im portante, vita l} Urgencia {puede esperar, hay presión, inm ediatam ente} Com entarios <comentarios adicionales>


Esta es una posible plantilla para utilizar al especificar un caso de uso (obtenida desde http://www.lsi.us.es/~amador/publicaciones/lsi-2000-10.pdf.zip)




Modelo de Casos de Uso y Modelo Conceptual (Análisis)

� La especificación de cada caso de uso y los correspondientes D. de Interacción establecen el vínculo con el modelo conceptual

� En métodos OO que carecen de una técnica de captura de requisitos se comienza inmediatamente con la construcción del modelo conceptual (análisis)

Práctica 11


Casos de Uso a fondo, en la página de Alistair Cockburn, http://members.aol.com/acockburn




Diagramas de Interacción




Interacción

� Los objetos interactúan para realizar colectivamente los servicios ofrecidos por las aplicaciones. Los diagramas de interacción muestran cómo se comunican los objetos en una interacción

� Existen dos tipos de diagramas de interacción: el Diagrama de Colaboración y elDiagrama de Secuencia

III. El Paradigma OO: Diagramas de Interacción




Mensajes

Sintaxis para mensajes:

predecesor / guarda secuencia: retorno := msg(args)


•Predecesor es una lista separada por coma de los números de secuencia de mensajes que deben ocurrir antes del mensaje especificado.- La guarda representa una condición para el envío del mensaje-Secuencia representa el nivel de anidamiento procedural. Por ejemplo el mensaje 3.1.4 es posterior al mensaje 3.1.3 dentro de la activación 3.1. También se pueden añadir nombres para especificar mensajes concurrente, por ejemplo, el mensaje 3.1a y el mensaje 3.1b son concurrentes dentro de la activación 3.1. Además se puede incluir una especificación de iteración de la forma *[i:=0 1..n] para representar el envío de una secuencia de mensajes o *||[i:=0..n] para indicar que el envío es en paralelo.-Ejemplos:

2: mostrar(x,y) mensaje simple1.3.1: p: = encontrar(espec) llamada anidada con valor de retorno[x<0] 4: invertir(x, color) mensaje condicionalA3, B4/ C3.1*: actualizar sincronización con otros hilos de ejecución, iteración




Diagramas de interacción

� El Diagrama de Secuencia es más adecuados para observar la perspectiva cronológica de las interacciones

� El Diagrama de Colaboración ofrece una mejor visión espacial mostrando los enlaces de comunicación entre objetos

� El D. de Colaboración puede obtenerseautomáticamente a partir del correspondiente D. de Secuencia (o viceversa)





Diagrama de Secuencia

� Muestra la secuencia de mensajes entre objetos durante un escenario concreto

� Cada objeto viene dado por una barra vertical

� El tiempo transcurre de arriba abajo

� Cuando existe demora entre el envío y la atención se puede indicar usando una línea oblicua





… Diagrama de Secuencia






Diagrama de Secuenciamostrando foco de control, condiciones, recursióncreación y destrucción de objetos




… Diagrama de Secuencia





Diagrama de Colaboración

� Son útiles en la fase exploratoria para identificar objetos

� La distribución de los objetos en el diagrama permite observar adecuadamente la interacción de un objeto con respecto de los demás

� La estructura estática viene dada por los enlaces; la dinámica por el envío de mensajes por los enlaces





Mensajes

� Un mensaje desencadena una acción en el objeto destinatario

� Un mensaje se envía si han sido enviados los mensajes de una lista (sincronización):

A

BA.1, B.3 / 1:Mensaje





… Mensajes

� Un mensaje se envía de manera condicionada:

A

B[x>y] 1: Mensaje





… Mensajes

� Un mensaje que devuelve un resultado:

A

B1: distancia:= mover(x,y)


Práctica 12




Diagrama de Clases




Clasificación� El mundo real puede ser visto desde abstracciones

diferentes (subjetividad)

� Mecanismos de abstracción:

• Clasificación / Instanciación• Composición / Descomposición• Agrupación / Individualización• Especialización / Generalización

� La clasificación es uno de los mecanismos de abstracción más utilizados

III. El Paradigma OO: Diagrama de Clases




Clases

� La clase define el ámbito de definición de un conjunto de objetos

� Cada objeto pertenece a una clase

� Los objetos se crean por instanciación de las clases





Clases: Notación Gráfica

� Cada clase se representa en un rectángulo con tres compartimientos:

• nombre de la clase• atributos de la clase• operaciones de la clase

motocicleta

colorcilindradavelocidad maxima

arrancaracelerarfrenar


- Un atributo es semánticamente equivalente a una composición (composite aggreation). La sintaxis por defecto para los atributos es:

visibilidad nombre [multiplicidad] : tipo = valor-inicial{propiedades}

- tipo es una especificación dependiente del lenguaje de implementación- Para indicar que un atributo es constante se puede poner la propiedad frozen- Ejemplos usando multiplicidad:

colores [3]: Color

puntos [2..*]: Punto

nombre [0..1]: String

- Un atributo de clase (del ámbito de clase y no de objeto) se indica subrayándolo




Clases: Notación Gráfica

� Otros ejemplos:

lista

primeroultimoañadirquitarcardinalidad

pila

apilardesapilarcardinalidad


- Una operación es un servicio que una instancia de la clase puede realizar. La sintaxis por defecto es:

visibilidad nombre (parámetros) : tipo-devuelto{propiedades}

- Una operación que no modifica el estado del objeto es especificada con la propiedad query. La propiedad abstract se usa para indicar que el método de la operación es implementado en una subclase.- Una operación de clase (del ámbito de clase y no de objeto) puede indicarse subrayando dicha operación- Los parámetros se especifican usando la siguiente sintaxis:

io nombre : tipo = valor_por_defecto

donde io puede ser in, out o inout




Clases: Encapsulación� La encapsulación presenta dos ventajas básicas:

• Se protegen los datos de accesos indebidos• El acoplamiento entre las clases se disminuye• Favorece la modularidad y el mantenimiento

� Los atributos de una clase no deberían sermanipulables directamente por el resto de objetos





… Clases: Encapsulación� Los niveles de encapsulación están heredados de los

niveles de C++:

• (-) Privado : es el más fuerte. Esta parte es totalmente invisible (excepto para clases friends en terminología C++)

• (#) Los atributos/operaciones protegidos están visibles para las clases friends y para las clases derivadas de la original

• (+) Los atributos/operaciones públicos son visibles a otras clases (cuando se trata de atributos se está transgrediendo el principio de encapsulación)





… Clases: Encapsulación

� Ejemplo:

Reglas de visibilidad

+ Atributo público : int# Atributo protegido : int- Atributo privado : int

+ "Operación pública"# "Operación protegida"- "Operación privada"





Relaciones entre Clases

� Los enlaces entre de objetos pueden representarse entre las respectivas clases

� Formas de relación entre clases:

• Asociación y Agregación (vista como un caso particular de asociación)

• Generalización/Especialización

� Las relaciones de Agregación y Generalización forman jerarquías de clases





Asociación

� La asociación expresa una conexión bidireccionalentre objetos

� Una asociación es una abstracción de la relación existente en los enlaces entre los objetos

Universidad Estudiante

Univ. de Murcia:Universidad Antonio:Estudiante

Una asociación

Un enlace





� Ejemplo:

… Asociación

Persona Compañíatrabaja-para

nombres. s.

nombredirección

jefe

Administraempleado

* *emplea-a

0.. 10.. 1

0.. 1*

marido

casado-con

mujer





� Especificación de multiplicidad(mínima...máxima)1 Uno y sólo uno0..1 Cero o unoM..N Desde M hasta N (enteros naturales)* Cero o muchos0..* Cero o muchos1..* Uno o muchos (al menos uno)

� La multiplicidad mínima >= 1 establece una restricción de existencia

… Asociación





Asociación Cualificada

Aerolínea Viajeronro_billete * 0..1

TableroAjedrez

filacolumna

1 1 Cuadro

Reduce la multiplicidad del rol opuesto al considerar el valordel cualificador





� La agregación representa una relación parte_deentre objetos

� En UML se proporciona una escasa caracterización de la agregación

� Puede ser caracterizada con precisión determinando las relaciones de comportamiento y estructura que existen entre el objeto agregado y cada uno de sus objetos componentes

Agregación III. El Paradigma OO: Diagrama de Clases




� Caracterizaciones relacionadas con la multiplicidad

Objeto Agregado

Objeto Componente

Máxima1 → disjunto> 1 → no disjunto

Multiplicidad Máxima1 → univaluado> 1 → multivaluado

Multiplicidad Mínima 0 → flexible> 0 → estricta Multiplicidad

Multiplicidad Mínima 0 → nulos permitidos> 0 → nulos no permitidos

Agregación: Caracterización III. El Paradigma OO: Diagrama de Clases

(mínc, máxc)

(mína, máxa)




▢ En UML sólo se distingue entre agregación y composición (aggregate composition), siendo esta última disjunta y estricta

▢ Además se una agregación se podría caracterizar según:

¿Puede el objeto parte comunicarse directamente con objetos externos al objeto agregado?

• No => inclusiva• Si => no inclusiva

¿Puede cambiar La composición del objeto agregado? • Si => dinámica• No => estática

... Agregación: Caracterización III. El Paradigma OO: Diagrama de Clases




Ejemplos





... Ejemplos





… Ejemplos

CuentaPersona

1

*

or Asociación excluyenteEmpresa

*

*

Usuario Estaciónestá-autorizado-en

prioridadprivilegioscamb_privil

Autorización

* *

Clase de asociación

Polígono Puntocontiene 3.. *1

{ordenado}Agregación





Clases y Objetos

� Diagrama de Clases y Diagramas de Objetos pertenecen a dos vistas complementarias del modelo

� Un Diagrama de Clases muestra la abstracción de una parte del dominio

� Un Diagrama de Objetos representa una situación concreta del dominio

� Las clases abstractas no son instanciadas





Generalización

� Permite gestionar la complejidad mediante un ordenamiento taxonómico de clases

� Se obtiene usando los mecanismos de abstracción de Generalización y/o Especialización

� La Generalización consiste en factorizar laspropiedades comunes de un conjunto de clases en una clase más general





� Nombres usados: clase padre - clase hija. Otros nombres: superclase - subclase, clase base - clase derivada

� Las subclases heredan propiedades de sus clases padre, es decir, atributos y operaciones (y asociaciones) de la clase padre están disponibles en sus clases hijas

... Generalización





� La Generalización y Especialización son equivalentes en cuanto al resultado: la jerarquía y herencia establecidas

� Generalización y Especialización no son operaciones reflexivas ni simétricas pero sí transitivas

... Generalización





... Generalización


Vehículo

Veihículo Terrestre Vehículo Aéreo

Coche Camión Avión Helicóptero




� La especialización es una técnica muy eficaz para la extensión y reutilización

� Restricciones predefinidas en UML: • disjunta - no disjunta• total (completa) - parcial (incompleta)

... Generalización


Funcionando Estropeado

Coche




� La noción de clase está próxima a la de conjunto

� Dada una clase, podemos ver el conjunto relativo a las instancias que posee o bien relativo a las propiedades de la clase

� Generalización y especialización expresan relaciones de inclusión entre conjuntos

... Generalización





� Particionamiento del espacio de objetos =>Clasificación Estática

� Particionamiento del espacio de estados de los objetos => Clasificación Dinámica

� En ambos casos se recomienda considerar generalizaciones/especializaciones disjuntas

... Generalización





� Un ejemplo de Clasificación Estática:

... Generalización


Vehícu lo Aéreo

Avión Helicóptero

{ estática }




� Un ejemplo de Clasificación Dinámica:

... Generalización


Funcionando Estropeado

Coche

{ dinámica }




� Extensión: Posibles instancias de una clase

� Intensión: Propiedades definidas en una clase

int(A) ⊆ int(B)

ext(B) ⊆ ext(A)

... Generalización


A

B




� Clasificación Estática

ext(C0) = ∪ ext(Ci) ⇒ completa

ext(Ci) ∩ ext(Cj) = ∅ ⇒ disjunta

... Generalización


C0

C1 Cn

{ static }




� Clasificación Dinámica

ext(C0) = ∪ ext(Ci) ⇒ completa

extt(Ci) ∩ extt(Cj) = ∅ ⇒ disjunta en t

extt1(Ci) ∩ extt2(Cj) ≠ ∅ ⇒ posiblementeno disjunta en diferentesinstantes

... Generalización


C0

C1 Cn

{ dinámica }




� Ejemplo: varias especializaciones a partir de la misma clase padre, usando discriminadores:

... Generalización


Vehículo Aéreo

Avión Helicóptero

Comercial Militar

estructura

uso




Clasificación Múltiple (herencia múltiple)

� Se presenta cuando una subclase tiene más de una superclase

� La herencia múltiple debe manejarse con precaución. Algunos problemas son el conflicto de nombre y el conflicto de precedencia

� Se recomienda un uso restringido y disciplinado de la herencia. Java y Ada 95 simplemente no ofrecen herencia múltiple





… Herencia Múltiple� Uso disciplinado de la herencia múltiple:

clasificaciones disjuntas con clases padre en hojas de jerarquías alternativas


Animal

Bípedo Cuadrúpedo

Con Pelos

Con Plumas

Con Escamas

Herbívoro

Carnívoro

cubertura

cobertura

cobertura

comida

nro patas nro patas

comida

Conejo




Principio de Sustitución

� El Principio de Sustitución de Liskow (1987) afirma que:

“Debe ser posible utilizar cualquier objeto instancia de una subclase en el lugar de cualquier objeto instancia de su superclase sin que la semántica del programa escrito en los términos de la superclase se vea afectado.”





… Principio de Sustitución

� Dado que los programadores pueden introducir código en las subclases redefiniendo las operaciones, es posible introducir involuntaria-mente incoherencias que violen el principio de sustitución

� El polimorfismo que veremos a continuación no debería implementarse sin este principio





Polimorfismo

� El término polimorfismo se refiere a que una característica de una clase puede tomar varias formas

� El polimorfismo representa en nuestro caso la posibilidad de desencadenar operaciones distintas en respuesta a un mismo mensaje

� Cada subclase hereda las operaciones pero tiene la posibilidad de modificar localmente el comportamiento de estas operaciones





… Polimorfismo

� Ejemplo: todo animal duerme, pero cada clase lo hace de forma distinta

dormir?

?


Animaldormir()

León Oso Tigre




… Polimorfismo

Dormir(){en un árbol}

Dormir(){sobrela espalda}

Dormir(){sobre el vientre}

Dormir(){

}


Animaldormir()

Leóndormir()

Osodormir()

Tigredormir()




… Polimorfismo

� La búsqueda automática del código que en cada momento se va a ejecutar es fruto del enlace dinámico

� El cumplimiento del Principio de Sustitución permite obtener un comportamiento y diseño coherente





Diagrama de Estados




Diagrama de Estados

� Los Diagramas de Estados representan autómatas de estados finitos, desde el p.d.v. de los estados y las transiciones

� Son útiles sólo para los objetos con un comportamiento significativo

� El formalismo utilizado proviene de los Statecharts (Harel)

III. El Paradigma OO: Diagrama de Estados




� Cada objeto está en un estado en cierto instante� El estado está caracterizado parcialmente por los

valores algunos de los atributos del objeto � El estado en el que se encuentra un objeto

determina su comportamiento� Cada objeto sigue el comportamiento descrito en

el D. de Estados asociado a su clase� Los D. De Estados y escenarios son complementarios

… Diagrama de Estados





� Los D. de Estados son autómatas jerárquicos que permiten expresar concurrencia, sincronización y jerarquías de objetos

� Los D. de Estados son grafos dirigidos� Los D. De Estados de UML son deterministas� Los estados inicial y final están diferenciados del

resto� La transición entre estados es instantánea y se

debe a la ocurrencia de un evento






� Estados y Transiciones

A B

Evento [condición] / Acción



Tanto el evento como la acción se consideran instantáneos




� Ejemplo de un Diagrama de Estados para la clase persona:

en el paro en activo

jub ilado

contratar

perder empleo

jubilarsejubilarse






� Podemos especificar la solicitud de un servicio a otro objeto como consecuencia de la transición:

A

B

Evento [condición] / OtroObjeto.Operación

Acciones





� Se puede especificar el ejecutar una acción como consecuencia de entrar, salir, estar en un estado, o por la ocurrencia de un evento:

estado A

entry: acción por entrarexit: acción por salirdo: acción mientras en estado

… Acciones


on evento: acción




Generalización de Estados

� Podemos reducir la complejidad de estos diagramas usando la generalización de estados

� Distinguimos así entre superestado y subestados

� Un estado puede contener varios subestadosdisjuntos

� Los subestados heredan las variables de estado y las transiciones externas






� Ejemplo:

A B

C

e1

e2

e2





� Quedaría como:

C

a bA Be1

e2






� Las transiciones de entrada deben ir hacia subestados específicos:

C

a bA Be1

e2

e0

… Generalización de Estados





� Es preferible tener estados iniciales de entrada a un nivel de manera que desde los niveles superiores no se sepa a qué subestado se entra:

C

a bA Be1

e2

e1

e0






� La agregación de estados es la composición de un estado a partir de varios estados independientes

� La composición es concurrente por lo que el objeto estará en alguno de los estados de cada uno de los subestados concurrentes






� Ejemplo:

e1e1






� Ejemplo:






Historia

� Por defecto, los autómatas no tienen memoria

� Es posible memorizar el último subestadovisitado para recuperarlo en una transición entrante en el superestado que lo engloba

� También es posible la memorización para cualquiera de los subestados anidados (aparece un * junto a la H)





� Ejemplo:A

d2

d1

H*

B

C

x yD

out

in

… Historia





� Ejemplo:

Enjuague Lavado Secado

H

Enjuague Lavado Secado

H

Espera

abir puertacerrar puerta

… Historia





Destrucción del Objeto

� La destrucción de un objeto es efectiva cuando el flujo de control del autómata alcanza un estado final no anidado

� La llegada a un estado final anidado implica la “subida” al superestado asociado, no el fin del objeto





… Destrucción de Objeto

� Ejemplo:

En t ierraCrear(matricula)

En vuelo

aterrizardespegar

crash





Transiciones temporizadas

� Las esperas son actividades que tienen asociada cierta duración

� La actividad de espera se interrumpe cuando el evento esperado tiene lugar

� Este evento desencadena una transición que permite salir del estado que alberga la actividad de espera. El flujo de control se transmite entonces a otro estado





� Ejemplo:

… Transiciones temporizadas

A

esperar dineroentry: Mostrar mensajeexit: cerrar ranura

B

anular transacción

/ Abrir ranura

Depósito efectuado

después de30 segundos





Diagrama de Actividad

� El Diagrama de Actividad es una especialización del Diagrama de Estado, organizado respecto de las acciones y usado para especificar:

• Un método• Un caso de uso• Un proceso de negocio (Workflow)

� Las actividades se enlazan por transiciones automáticas. Cuando una actividad termina se desencadena el paso a la siguiente actividad





Ejemplos





... Ejemplos





Diagrama de Componentes




Diagrama de Componentes

� Los diagramas de componentes describen los elementos físicos del sistema y sus relaciones

� Muestran las opciones de realización incluyendo código fuente, binario y ejecutable

III. El Paradigma OO: Diagrama de Componentes




...Diagrama de Componentes

� Los componentes representan todos los tipos de elementos software que entran en la fabricación de aplicaciones informáticas. Pueden ser simples archivos, paquetes de Ada, bibliotecas cargadas dinámicamente, etc.

� Las relaciones de dependencia se utilizan en los diagramas de componentes para indicar que un componente utiliza los servicios ofrecidos por otro componente

III. El Paradigma OO: Diagrama de Componentes




� Ejemplo:

… Diagramas de Componentes

III. El Paradigma OO: Diagrama de Despliegue





� Los Diagramas de Despliegue muestran la disposición física de los distintos nodos que componen un sistema y el reparto de los componentes sobre dichos nodos

Nodo





� Los estereotipos permiten precisar la naturaleza del equipo:• Dispositivos• Procesadores• Memoria

� Los nodos se interconectan mediante soportes bidireccionales que pueden a su vez estereotiparse

… Diagrama de Despliegue





� Ejemplo de conexión entre nodos:

Terminal Puntode Venta

<<Cliente>>

Base de Datos

<<Servidor>>

Control

<<TCP/IP>>

<<RDSI>>

Podemos distinguir tipos de nodos y connexionespor estereotipado

… Diagrama de Despliegue


<<RDSI>>




Proceso de Desarrollode SW basado en UML




¿Qué es un Proceso de Desarrollo de SW?

Requisitos nuevoso modificados

Sistema nuevoo modificadoProceso de Desarrollo

de Software

▢ Define Quién debe hacer Qué, Cuándo y Cómo debe hacerlo

▢ No existe un proceso de software universal. Las características de cada proyecto (equipo de desarrollo, recursos, etc.) exigen que el proceso sea configurable

IV. Proceso de Desarrollo de SW basado en UML




Historia de RUP

• Pruebas funcionales• Pruebas de desempeño• Gestión de requisitos• Gestión de cambios y

configuración• Ingeniería de Negocio• Ingeniería de datos• Diseño de interfaces

Rational Unified Process1998

Rational Objectory Process1996-1997

Objectory Process1987-1995

Enfoque Ericsson

UML





Dos Dimensiones





Fases e Hitos (Milestones)

tiempo

Objetivos(Vision)

Arquitectura CapacidadOperacional

Inicial

Releasedel Producto

Inception Elaboration Construction Transition





Elementos en RUP ▢ Workflows (Disciplinas)

Workflows Primarios • Business Modeling (Modado del Negocio)• Requirements (Requisitos)• Analysis & Design (Análisis y Diseño)• Implementation (Implementación)• Test (Pruebas)• Deployment (Despliegue)

Workflows de Apoyo• Environment (Entorno)• Project Management (Gestión del Proyecto)• Configuration & Change Management (Gestión de Configuración y

Cambios)





... Elementos en RUP Workflow, Workflow Detail , Workers, Actividades y ArtefactosEjemplo

Workflow Detail:Analyse the ProblemWorkflow: Requirements

ActividadesWorkers Artefactos





... Elementos en RUP

WorkersAnalyst workers• Business-Process Analyst• Business Designer• Business-Model Reviewer• Requirements Reviewer• System Analyst• Use-Case Specifier• User-Interface Designer

Developer workers• Architect• Architecture Reviewer• Capsule Designer• Code Reviewer• Database Designer• Design Reviewer• Designer• Implementer• Integrator

Testing professional workers� Test Designer� Tester

Manager workers� Change Control Manager� Configuration Manager� Deployment Manager� Process Engineer� Project Manager� Project Reviewer

Other workers� Any Worker� Course Developer� Graphic Artist� Stakeholder� System Administrator� Technical Writer� Tool Specialist





... Elementos en RUP

Workers, Actividades, Artefactos

Ejemplo: System Analyst Worker





... Elementos en RUP Artefactos� Resultado parcial o final que es producido y usado

durante el proyecto. Son las entradas y salidas de las actividades

� Un artefacto puede ser un documento, un modelo o un elemento de modelo

� Conjuntos de Artefactos� Deployment Set

� Project Management Set

� Configuration & Change Management Set

� Environment Set

� Business Modeling Set

� Requirements Set

� Analysis & Design Set

� Implementation Set

� Test Set





... Elementos en RUP Artefactos, Workers, ActividadesEjemplo:Business Modeling Artifact Set





Características Esenciales de RUP

▢ Proceso Dirigido por los Casos de Uso

▢ Proceso Iterativo e Incremental

▢ Proceso Centrado en la Arquitectura





Requisitos Capturar, definir y validar los casos de uso

Realizar los casos de uso

Verificar que se satisfacen los casos

de uso

Proceso dirigido por los Casos de Uso

Análisis & Diseño

Implementación

Pruebas

Casos de Usointegran el

trabajo





Caso de Uso Realización de Análisis Realización de Diseño

Caso de Prueba

X

«trace» «trace»

«trace»«trace»

Pruebas Funcionales

PruebasUnitarias

... Proceso dirigido por los Casos de Uso

[The Unified Software Development Process. I. Jacobson, G. Booch and J. Rumbaugh. Addison-Wesley, 1999]





... Proceso dirigido por los Casos de Uso





� El ciclo de vida iterativo se basa en la evolución de prototipos ejecutables que se muestran a los usuarios y clientes

� En el ciclo de vida iterativo a cada iteración se reproduce el ciclo de vida en cascada a menor escala

� Los objetivos de una iteración se establecen en función de la evaluación de las iteraciones precedentes


Proceso Iterativo e Incremental

El proceso propuesto tiene mucho en común con el modelo de proceso propuesto por Barry Bohem en 1988: “El modelo espiral”. Los cuadrantes de la espiral son:

1. Determinar objetivos, alternativas y restricciones

2. Evaluar alternativas, identificar y resolver riesgos, construir proptotipos

3. Desarrollo y verificación del producto

4. Planificación de las siguientes fases




� Las actividades se encadenan en una mini-cascada con un alcance limitado por los objetivos de la iteración

Análisis

Diseño

Codific.Pruebas e

Integraciónn veces


... Proceso Iterativo e Incremental




� Cada iteración comprende:• Planificar la iteración (estudio de riesgos)• Análisis de los Casos de Uso y escenarios• Diseño de opciones arquitectónicas• Codificación y pruebas. La integración del nuevo

código con el existente de iteraciones anteriores se hace gradualmente durante la construcción

• Evaluación de la entrega ejecutable (evaluación del prototipo en función de las pruebas y de los criterios definidos)

• Preparación de la entrega (documentación e instalación del prototipo)






Proceso Iterativo e Incremental

EnfoqueCascada

EnfoqueIterativo eIncremental





Grado de Finalización de Artefactos






Proceso Centrado en la Arquitectura ▢ Arquitectura de un sistema es la organización o

estructura de sus partes más relevantes

▢ Un arquitectura ejecutable es una implementación parcial del sistema, construida para demostrar algunas funciones y propiedades

▢ RUP establece refinamientos sucesivos de una arquitectura ejecutable, construida como un prototipo evolutivo

Architecture






Fases del Ciclo de Vida

� El ciclo de vida consiste en una serie de ciclos, cada uno de los cuales produce una nueva versión del producto

� Cada ciclo está compuesto por fases y cada una de estas fases está compuesta por un número de iteraciones

� Las fases son:• Inicio o Estudio de oportunidad• Elaboración• Construcción• Transición





...Fases del Ciclo de Vida

� Inicio o Estudio de oportunidad (inception)• Define el ámbito y objetivos del proyecto• Se define la funcionalidad y capacidades del

producto

� Elaboración• Tanto la funcionalidad como el dominio del

problema se estudian en profundidad• Se define una arquitectura básica• Se planifica el proyecto considerando recursos

disponibles





...Fases del Ciclo de Vida� Construcción

• El producto se desarrolla a través de iteraciones donde cada iteración involucra tareas de análisis, diseño e implementación

• Las fases de estudio y análisis sólo dieron una arquitectura básica que es aquí refinada de manera incremental conforme se construye (se permiten cambios en la estructura)

• Gran parte del trabajo es programación y pruebas• Se documenta tanto el sistema construido como el

manejo del mismo• Esta fase proporciona un producto construido junto

con la documentación





...Fases del Ciclo de Vida� Transición

• Se libera el producto y se entrega al usuario para un uso real

• Se incluyen tareas de marketing, empaquetado atractivo, instalación, configuración, entrenamiento, soporte, mantenimiento, etc.

• Los manuales de usuario se completan y refinan con la información anterior

• Estas tareas se realizan también en iteraciones





Esfuerzo respecto de las Workflows

15%

10%

15%

30%

15%

10% gestión cambios5% mantenimiento

P re limina ryIte ra tion(s)

ite r.# 1

ite r.# 2

ite r.# n

iter.#n+ 1

ite r.# n+2

iter.# m

ite r.#m +1


Una iteración en lafase de elaboración

Requisitos

Diseño

Implementación

Pruebas

Análisis




...Esfuerzo respecto de las Fases

P re limina ryIte ra tion(s)

ite r.# 1

ite r.# 2

ite r.# n

iter.#n+ 1

ite r.# n+2

iter.# m

ite r.#m +1


Esfuerzo: 5% 20% 65% 10%Duración: 10% 30% 50% 10%

Una iteración en lafase de elaboración

Requisitos

Diseño

Implementación

Pruebas

Análisis





Conclusiones




Claves en el Desarrollo de SI

Herramientasp.e. Rational Rose

Procesop.e. Rational Unified Process

NotaciónUML

V. Conclusiones

Figura “Triangle for Success” adaptada desde “Visual Modeling with Rational Rose andUML” de Terry Quatrani




Contexto de Desarrollo: Grado de Complejidad

V. Conclusiones

Extraida desde la presentación “Software Architecture and UML” de Grady Booch (Rational Software).




Modelado de SI: Algunas Reflexiones

� Modelar para la concebir el sistema y/o para la documentarlo

� Pragmatismo, los modelos deben ser útiles

� Sencillez y Elegancia

� Distintos nivel de abstracción, diferentes modelos

� Seguimiento de transformaciones durante el proceso (Traceability)

� Sincronización de modelos

� Dificultades para la introducción de técnicas y herramientas de modelado

V. Conclusiones




... Finalmente

� Apostar por enfoque Orientado a Objetos usando notación UML

� Problemas actuales en implementación, al usar entornos de programación visual y/o bases de datos relacionales

� Posibles mejoras a mediano plazo• Evolución: Uso de BDOO y/o mejoras en los LPOO • Revolución: Generación Automática de Código a

partir de Modelos OO (Compilación de Modelos)

V. Conclusiones




Bibliografía RecomendadaUML

• www.omg.org/uml/• Meta-links www.celigent.com/uml/ y www.cetus-links.org/oo_uml.html• Pierre-Alain Muller “Instant UML”• Martin Fowler, “UML Destilled” (“UML Gota a Gota”)• Terry Quatrani, “Visual Modeling ...”, un caso de estudio

Herramientas CASE• Herramientas basadas en UML

www.objectsbydesign.com/tools/umltools_byPrice.html• International Council in SE (INCOSE) www.incose.org/tools/• Herramientas basadas en UML

www.objectsbydesign.com/tools/umltools_byPrice.html

Otras• Revista IEEE Software, Conferencias: OOPSLA, ECOOP• Patrones www.enteract.com/∼ bradapp/docs/patterns-intro.html, • Tutoriales en inglés www.celigent.com/omg/umlrtf/tutorials.htm

V. Conclusiones

desarrollo de software orientado a objeto usando umladimen.si.ehu.es/~rigau/teaching/ehu/iso/altres...

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