Diagrama de Classe

Ementário

• O Modelo de Objetos– Histórico da evolução das linguagens de programação,

PE versus POO, fundamentos do modelo de objetos, a importância da modelagem, métodos OO

• Tecnologias para apoio a orientação a objetos• UML- Unified Modeling Language • A Linguagem Java

– introdução, a sintaxe e estruturas de controle

• Vocabulário da Orientação a Objetos (Abordagem com Java)

Diagrama de Classe

• é a essência da UML (OMT e Booch)

• coleção de elementos declarativos de modelo, como classes, tipos e seus respectivos conteúdos e relações

• estruturar atributos e operações em classes é fundamental para o trabalho de modelagem através do enfoque da orientação a objetos

Chocolate

Produto

Pedido, item

quantidade

incluirItemPedido()calcularTotalPedido()

Pedido

incluirPedido()atenderPedido()

1

*

1

*

Indivíduo

Organização

Cliente

códigoDoClientelimiteDeCredito

{ disjunção, incompleto }

{ ou }

Organização cliente

Leite Biscoito

-----------------------------------------------

Agregação

Multiplicidade

Subclasses

Superclasse

Restrição

Classe associativa

Associação

Operações

Classe

Atributos

Generalização (herança)

Visibilidade

Relacionamentos (1/4)

• ligam as classes/objetos entre si criando relações lógicas entre estas entidades

• tipos de relacionamentos:– generalização/ especificação (herança)– associação– agregação– dependência


• Generalização/ especificação– indica relacionamento entre um elemento mais

geral e um elemento mais específico (respectivamente, superclasse e subclasse)

– também conhecido como herança ou classificação (por exemplo, um enfermeira “é um tipo de” pessoa)


• Agregação– usada para denotar relacionamentos todo/parte – por exemplo, um Item de compra é parte de um Pedido

• Associação– é um relacionamento que descreve um conjunto de

vínculos, onde cada vínculo é definido como uma conexão semântica entre tuplas de objetos

– por exemplo, um Cliente possui Conta Corrente


• Dependência– é um relacionamento entre elementos, um

independente e outro dependente– uma modificação no elemento independente

afetará diretamente os elementos dependentes do anterior

– é um relacionamento de utilização

Elementos Chaves

1. Objeto

2. Classe

3. Atributo

4. Operação

5. Associação

6. Restrição

7. Classe de associação

8. Dependência

9. Interface

10. Normalização do modelo de classes

1. Objeto

• é uma unidade real ou abstrata, individualizada e identificável

• características básicas:– estado: características herdadas ou distintas– identidade (id.): propriedade que o distingue de

todos os demais– comportamento: modo como age e reage a

estímulos externos (passagem de mensagens)

2. Classe

• “um conjunto de objetos que compartilham estrutura e comportamento comuns” (Booch)

• se a classe possuir como instâncias classes em vez de objetos, ela será denominada de metaclasse

• abstração = seleção de alguns aspectos de domínio do problema para modelagem

Ao definir classes, é importante:

• Buscar equilíbrio entre funcionalidade e reutilização, resistindo-se ao desejo de criar classes grandes que abrangem tudo:– Classes grandes são mais difíceis de entender e

reutilizar, assim a criação de classes de objetos que possuam propósitos bem definidos contribui significativamente na reutilização por outras aplicações.

– Classes menos complicadas são mais fáceis de entender e manter, e se uma classe não puder ser explicada de forma simples ela é forte candidata a subdivisão em classes menores.

As classes são os blocos de construção mais importantes de qualquer sistema orientado a objetos.

Notação gráfica para declarar e usar Classes

Nome da Classeatributo

atributo: tipo do dado

atributo: tipo do dado = valor inicial

...

operação ()

operação (lista de parâmetros)

operação (lista de parâmetros): tipo de resultado

...

Classes

Nome da Classeatributos da classe

(opcional)

operações da classe

(opcional)

Indivíduo

Indivíduo

Indivíduo

+incluirIndivíduo(códigoDoIndivíduo)

+destruirIndivíduo(códigoDoIndivíduo)

Indivíduo+códigoDoIndivíduo:long

+sexo: M ou F

+dataDoNascimento: data

+incluirIndivíduo(códigoDoIndivíduo)

+destruirIndivíduo(códigoDoIndivíduo)

+códigoDoIndivíduo:long

+sexo: M ou F

+dataDoNascimento: data

1)

2)

3)

4)Variações

Nome da Classe (1/2)

• cada classe deve ter um nome que a diferencie de outras classes

• o nome é uma seqüência de caracteres• o nome de uma classe deve ser único no pacote

que a contém• somente o nome da classe é conhecido como nome

simples• nome de caminho é o nome da classe, tendo como

prefixo o nome do pacote a que essa classe pertence

Nome da Classe (2/2)

Nomes Simples Nomes de caminho

HelloWorld

Cliente

TButton

Regras de Negócio::ValidaPedido

Tabelas::Cliente

Quick Report::TQuickRep

3. Atributo

• menor unidade que em si possui significância própria e interrelacionada com o conceito lógico da classe à qual pertence (equivale aos campos de um registro)

• uma propriedade nomeada de um tipo• em síntese, armazena valores em células

sintaxe padrão:

Visibilidade nomeDoAtributo: TipoDeExpressão = ValorInicial {Propriedade}

Sintaxe padrão p/ atributos (1/2)

• nomeDoAtributo– é uma seqüência de caracteres de identificação

começando tipicamente com letra minúscula– primeira letra de cada palavra em maiúscula– ex: nomeDoIndivíduo, limiteDeCréditoDoCliente

• TipoDeExpressão– depende da linguagem de programação e do tipo

de implementação de um atributo

Sintaxe padrão p/ atributos (1/2)

• ValorInicial– é uma expressão que também depende da

linguagem de programação

• Propriedade– descrição do atributo– tipo de dado– tipo de atributo– domínios de valores (valores mínimo e máximo)

+ visibilidade pública (valor default)todos têm acesso

# visibilidade protegidaé acessível dentro da mesma classe e por classes aolongo do pacote no qual a classe é definida

- visibilidade privadaé acessível apenas por operações declaradas dentro damesma classe

Visibilidade de atributo (1/2)

Visibilidade de atributo (2/2)

Cliente+códigoDoCliente

#situação

-limiteDeCrédito

Nome do atributo

Nome da classe

Visibilidade pública

Visibilidade protegida

Visibilidade privada

4. Operação

• um serviço que é requisitado a um objeto como parte de seu comportamento em resposta a estímulos (procedimento algorítmico)– operação é algo invocado por um objeto (procedimento

de chamada)

– método é um corpo de procedimento

sintaxe padrão:

Visibilidade nomeDaOperação(Parâmetro): ExpressãoDeTipoDeRetorno {Propriedade}

Sintaxe padrão p/ operações (1/3)

• nomeDaOperação– é uma seqüência de caracteres de identificação

começando tipicamente com letra minúscula– primeira letra de cada palavra em maiúscula– exemplos:

• obterNomeDoIndivíduo

• obterLimiteDeCréditoDoCliente


• Parâmetro– é uma lista de valores separados por vírgula– nome tipo: tipo-expressão = valor-padrão

• nome é o nome de um parâmetro formal

• tipo é in, out, ou inout, com padrão in

• tipo-expressão é a especificação de um tipo de implementação dependente da linguagem

• valor-padrão é uma expressão de valor opcional para o parâmetro


• ExpressãoDeTipoDeRetorno– é uma especificação dependente de linguagem de

programação sobre o tipo de implementação do valor retornado pela operação

• Propriedade– indica valores de propriedade que se aplicam ao

elemento• classificação, pré-condição, pós-condição, tipo de

execução, concorrência, transformação e estereótipo

Visibilidade para operações (1/2)

• definida da mesma forma que se define para os atributos.

+ visibilidade pública (valor default)

# visibilidade protegida

- visibilidade privada

Visibilidade de operação (2/2)

Cliente

+obterLimiteDeCrédito

#bloquearCliente

-cancelarCliente

Nome da operação

Nome da classe

Visibilidade pública

Visibilidade protegida

Visibilidade privada

Organização de atributos e operações (1/2)

• Ao representar uma classe, não é preciso exibir todos os atributos e operações ao mesmo tempo. Na verdade, na maioria dos casos, isso não é possível (haverá um número muito grande de itens) nem é adequado (somente um subconjunto desses atributos e operações será relevante para uma determinada visão).

• Um compartimento vazio não significará necessariamente que não existam atributos ou operações, mas apenas foi decidido não mostrá-los.

• Para especificar explicitamente a existência de mais atributos ou métodos do que os apresentados, terminar cada lista com reticências (...).

• Para melhor organização de listas extensas de atributos e operações cada grupo pode receber um prefixo com uma categoria descritiva, utilizando-se estereótipos. Por exemplo, organizando métodos construtores:<<constructor>>

Create()

Create(y, m, d: word)

Organização de atributos e operações (2/2)

5. Associação

• é uma relação que descreve um conjunto de vínculos entre elementos de modelo

• uma associação representa que duas classes possuem uma ligação (link) entre elas:– conhecem uma a outra– estão conectadas com– para cada X existe um Y

Nomenclatura de associações

• quando duas classes, ou mesmo uma classe consigo própria, apresenta interdependência onde determinada instância de uma delas origina ou se associa a uma ou mais instâncias da outra

• a nomenclatura da associação depende do número de classes envolvidas:– unária (recursiva), binária (normal), n-ária

Associação unária

• associação reflexiva ou recursiva

• quando há um relacionamento de uma classe consigo própria conectando-se ambos os fins da associação a ela mesma (mas os dois fins são distintos)

• semanticamente representa a conexão entre dois objetos da mesma classe

Marido

Esposa

é casado com

Pessoa

Associação binária (normal)

• quando há duas classes envolvidas na associação de forma direta de uma para a outra

Cliente Pedido1 0..*

Associação n-ária

• é uma associação entre três ou mais classes

Funcionário Quesito Projeto

Avaliação

* * *

Semântica da associação

Classe A Classe Bnome da associação

papel-1 papel-2

onde:nome da associação: usado para definir, ou qualificar, a natureza da relação entre as classes associadas

papel-1, papel-2: mostram como uma classe é vista pela outra, ou, o papel desempenhado pela classe no relacionamento

Papéis em associação (1/3)

• Multiplicidade• Ordenação• Qualificador• Agregação/

composição• Navegabilidade

• Especificador de interface

• Mutabilidade• Visibilidade• Generalização


Classe A Classe B

Classe C Classe D

Possui

1 0..*

{ordenado}

Generalização

NavegabilidadeComposição

Qualificador

Agregação

Nome do papel

Restrição ou propriedade

Multiplicidade


• Nome da associação– a associação possui um nome que a representa,

freqüentemente atribuído a um verbo

– podem existir dois nomes, um para cada direção do relacionamento

– “um cliente possui conta corrente”

Cliente Conta correntePossui

é Possuída por

Multiplicidade, ou cardinalidade (1/2)

• especifica a quantidade de correspondência de um objeto na classe [A] em objetos equivalentes na classe [B]– 1 exatamente um

– * muitos (zero ou mais)

– 0..1 opcional (zero ou um)

– m..n seqüência especificada (5..11)

Multiplicidade, ou cardinalidade (2/2)

Pessoas Empresafuncionário empregador1..* *

Multiplicidade

Uma “Pessoa” é funcionário de nenhuma ou mais (*) “Empresas”.

Cada “Empresa” possui um ou vários (1..*) “Funcionários”.

Papéis em associação

• Ordenação {ordenado}– se a multiplicidade é maior que um, o conjunto

de elementos relacionados é ordenado ou não ordenado (padrão)

• Qualificador– é um atributo de associação ou uma estrutura de

atributos cujos valores particionam um conjunto de objetos relacionados a um objeto por uma associação (reduz a multiplicidade)

Associação qualificada

PedidoPedido, item0..1

Produto

O qualificador ‘Produto’ diz que em conexão com um pedido pode haver um item de pedido para cada ocorrência de produto. Conceitualmente, esse exemplo indica que não é possível haver dois itens de pedido para um mesmo produto. Para acessar um item de pedido em particular, é necessário identificar o produto como argumento.

AgregaçãoUma agregação é uma forma especial de associação utilizadapara mostrar que um tipo de objeto é composto, pelo menos em parte, de outro em uma relação de todo/ parte.

PedidoPedido, item

1..*1

Tem

Todo ParteAgregação regular, relacionamento por-referência

Agregação de composição

Indivíduo,endereço

0..11

Tem

Todo Parte

Indivíduo,complemento de endereço

Agregação de composição, relacionamento por-valor

É uma forma de agregação com uma forte propriedade e vidacoincidente da parte com o todo. Na composição, ou relacionamentopor-valor, o objeto todo declara uma instância real do objetoparte dentro do seu próprio corpo tornando o objeto parte fisicamente nele contido.

NavegabilidadeUma instância de uma classe pode navegar a instâncias deoutra classe e vice-versa.

Pedido1*

Cliente

{ordenado}

Fonte Alvo

sentido da navegação

Navegabilidade na agregação

Todo

Parte 1 Parte 2

1 1

0..* 0..*

Navegabilidadeunidirecional em agregação regular

Navegabilidadebidirecional em agregação decomposição


• Especificador de Interface– define o comportamento exigido para habilitar a

associação– nome de um classificador com a sintaxe:

“:”nome-do-classificador

• Mutabilidade– se os vínculos são mutáveis podem ser somados,

apagados e movidos– outras propriedades: congelado, somarSomente


• Visibilidade– especificado por um indicador de visibilidade

– (“+”, “#”, “-” ou palavra-chave explícita tal como {público})

• Generalização– um relacionamento de taxinomia entre um elemento

mais geral e um elemento mais específico que é completamente consistente com o primeiro elemento somando-o informação adicional especializada

Generalização

• Indica que uma classe mais geral, a superclasse, tem atributos, operações e associações comuns que são compartilhados por classes mais especializadas, as subclasses.

• Por sua vez, as subclasses herdam atributos, operações e associações da superclasse e agregam atributos e operações particulares ao elemento de especialização a que se referem.

Restrições para generalização/ especificação

A

B C N...

{Restrição}

Generalização

{completo}: N é conhecido

{incompleto}: N não é conhecido

{disjunção}: B, C, ..., N sãomutuamente exclusivos

{sobreposição}: B, C, ... Npodem ocorrer simultaneamente

Subclasses (classes filha ou classes derivada)

Superclasse (classe pai ou classe base)

Exemplo de generalização/ especificação com restrição

Animal

Mamífero Ave Peixe

{disjunção, incompleto}

Herança

• É o mecanismo de reutilização de atributos e operações definidos em classes gerais por classes mais específicas.

• Permite organizar tipos similares de classes de objetos em categorias hierárquicas, onde é permitida à classe de menor nível, que é uma especialização ou extensão de outra classe, compartilhar atributos e operações de classes superiores na hierarquia.

Redefinição de atributos e operações na herança

Veículo terrestre

partida()parada()

Automóvel

partida()parada()

Caminhão

partida()parada()

Operaçõesredefinidas pelasubclasse

Superclasse

Subclasses

{disjunção}

Herança múltipla

Veículo

Veículoterrestre

Veículoaquático

Veículoanfíbio

{sobreposição, incompleto}

Agregação versus Generalização

Pedido

Pedido, item

Agregação:Pedido, item é parte-de (ouatributo-de)Pedido

Árvore

Pinus

Generalização:Pinus é um tipo-de Árvore

6. RestriçãoUma restrição é um relacionamento semântico entre elementosde modelo que especifica condições e proposições que devemser mantidas como verdadeiras, caso contrário o sistema descritopelo método é nulo.

Grupo de cidadãosidosos

Pessoa0..1 0..*

{pessoa.idade > 60}

Restrição

Restrições predefinidas na UML

• Associação• Auto• Completo• Disjunção• Global• Implícito• Incompleto

• Local• Ou• Parâmetro• Radiodifusão• Sobreposição• Voto

Restrição {Ou}Qualquer instância da classe só pode participar uma vez no máximo de uma das associações.

ContaCorrente

Indivíduo

Organização

0..*

0..*

0..1

0..1

{Ou}

Pertence

Pertence

Restrição em linguagem natural

Cliente Pedido0..*1

Faz

{Se nível de crédito for insuficiente então condição de pagamento deve ser à vista}

Linguagem de restrição de objeto

• A UML inclui uma especificação da linguagem OCL- Object Constraint Language para ser utilizada em definição de restrições dentro do metamodelo.

• Na UML, cada restrição é escrita em uma linguagem específica, embora também possa ser escrita em linguagem natural, tal como um comentário.

Sintaxe básica da OCL (1/2)

• item “.” seletor– O seletor é o nome de um atributo no item ou o

nome de um papel de fim designado de um vínculo anexado ao item.

• item “.” seletor “[“ valor-de-qualificador “]”– O seletor designa uma associação qualificada

que qualifica o item. O valor-de-qualificador é um valor para atributo de qualificador.

Sintaxe básica da OCL (2/2)

• set “->” “select” “(“ expressão-booleana “)”– A expressão-booleana é escrita em termos de

objetos dentro do conjunto. O resultado é o subconjunto de objetos no conjunto para o qual a expressão booleana é verdadeira.

• Exemplos:flight.pilot.training_hours > flight.plane.minimum_hours

company.employees -> select (title = “Manager” and self.reports -> size > 10)

7. Classe de AssociaçãoUma classe de associação é um elemento de modelagem quetem associação e propriedades de classe, podendo ser vista tanto como uma associação que tem propriedades de classecomo uma classe que tem propriedades de associação.

Classe A Classe B

Nome da classe de associação

atributos da classe de associação

operações da classe de associação

8. Dependência

• Dependência indica a ocorrência de um relacionamento semântico entre dois ou mais elementos de modelo onde uma classe cliente é dependente de alguns serviços da classe fornecedora.

• Indica uma situação na qual uma mudança em um elemento (elemento independente) pode afetar outro elemento da dependência (elemento dependente).

Classe A Classe B

Fornecedor Cliente

Dependência

Dependências predefinidas na UML (1/2)• Rastro

– uma conexão histórica entre dois elementos que representam o mesmo conceito em níveis diferentes de significado

• Refinamento– um histórico ou conexão de derivação entre

dois elementos com um mapeamento entre eles

Dependências predefinidas na UML (2/2)• Uso

– uma situação na qual um elemento requer a presença de outro para sua implementação correta ou funcionamento

• Ligação– uma ligação de parâmetros de modelo para

valores reais visando criar um elemento não parametrizado

9. Interface

Classe deimplementação

Interface

É um especificador para operações externamente visíveis de uma classe ou um componente sem especificação de sua estrutura interna.Fornece um modo para dividir e caracterizar grupos de operações.

Classe cliente

dependência

nome da interface

Interface

• especifica uma parte limitada do comportamento de uma classe real e não tem implementação

• formalmente eqüivale a uma classe abstrata sem atributos, estados ou associações, mas com um conjunto de operações abstratas

• designa a face externa de uma classe ou um pacote• descreve as interações entre dois objetos

Classe A Classe B

Fornecedor Clientearmazenável

executável

Classe C

Fornecedorexecutável

«interface» Executável {abstrado}

executar() {abstrato}

processar() {abstrato}

«interface» Armazenável

{abstrado}

carregar() {abstrato}

salvar() {abstrato}

Classe A implementa a interface executável e armazenável

Classe C implementa a interface executável

Classe B usa a interface executável e armazenável de A e executável de C

10. Normalização do modelo de classes• Normalização é um processo formal que examina

os atributos de classes com o intuito de minimizar redundância em objetos específicos.

• A normalização causa a simplificação de atributos dentro das respectivas classes colaborando para a integridade e a estabilidade do modelo.

• O segredo das formas normais está em perceber que alguns atributos determinam o valor de outros.

Normalização do modelo de classes• São mais necessárias para os modelos

relacionais.

• Primeira, Terceira e Quarta Forma Normal.

• A Segunda não ocorre em banco de objetos– identificador único e universal ao objeto

• Uma estrutura de atributos não normalizada é dita estar na zerésima forma normal

1ª Forma Normal

• é verificada quando em determinadas estruturas de atributos, existem dados que se repetem várias vezes

• objetivo = remoção de grupos repetitivos

Exemplo para normalização de classes:

Pedido

Número do pedido: ________Código do cliente: _________Nome do cliente: _________________________________________________Data do pedido: ___/ ___/ ____

Código do Produto Quantidade Descrição do Produto

.

.

.

.

.

.

.

.

.

Classe pedido preliminar

Pedido

númeroDoPedidocódigoDoClientenomeDoClientedataDoPedidocódigoDoProduto[15]quantidadeDoProduto[15]descriçãoDoProduto[15]

Para atingir a 1ª forma normal

• verificar se há ocorrências repetitivas de atributos dentro da classe [A] analisada;

• destacar os atributos repetitivos e suas respectivas operações, criando uma nova classe [B] que absorverá esses itens;

• estabelecer a associação de agregação regular e multiplicidade ?..* ou ?..[número de ocorrências] entre as classes [A] e [B].

Resultado da 1ª forma normal

Pedido

códigoDoProdutoquantidadeDoProdutodescriçãoDoProduto

númeroDoPedidocódigoDoClientenomeDoClientedataDoPedido

Pedido, item

1..*1

3ª Forma Normal

• objetivo = remoção de dependências transitivas

• dependência transitiva é a dependência indireta que um determinado atributo tem com o identificador do objeto através de um outro atributo explícito ou implícito do qual é diretamente dependente

Para atingir a 3ª forma normal

• verificar se a classe [C] analisada possui atributos que são dependentes de outros atributos nela contidos;

• destacar os atributos com dependência transitiva e suas respectivas operações, incorporando-os na classe [D];

• eliminar os atributos obtidos por cálculo a partir de outros atributos da classe [C].


Pedido

quantidadeDoProdutonúmeroDoPedidodataDoPedido

Pedido, item1..*1

Cliente

códigoDoClientenomeDoCliente

*

1

Produto

códigoDoProdutodescriçãoDoProduto

*

1

4ª Forma Normal

Curso ProfessorLivrotexto

CPL

* * *

Tendo como pré-requisito a terceira forma normal, a quarta formanormal busca remover dependências multivaloradas.

classe de associação


CursoProfessorLivrotexto

*

classe de associação

* * *

ProfessorCurso

Livro textoCurso

Referência

• Modelagem de Objetos através da UML - the Unified Modeling Language– José Davi Furlan– MAKRON Books, 1998– Capítulo 2- Modelando com a UML, item 3.– pg. 91..167

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