Teoría sobre Elaboración de diagramas de clases

De MediaWiki
Ir a la navegación Ir a la búsqueda


Obxectivos

  • Aprender a realizar e a comprender diagramas de clases, que son a ferramienta UML máis utilizada en proxectos de software
  • Aprender a manexar a notación UML, utilizada nos proxectos orientados a obxectos
  • Comprender as diferenzas entre a distinta simboloxía (asociacións-herencia, agregación-composición, etc.)

Introdución

As clases e obxectos adoitan representarse en diagramas mediante a notación UML. Exiten un conxunto de ferramentas que van a permitir modelar, documentar e construir un sistema ou aplicación orientada a obxectos conforme a esta notación.

UML apareceu no ano 1997 da man dos pais da oritenación a obxectos (Grady Booch, Jim Rumbaugh e Ivar Jacobson). Tras varias revisións e modificacións é un estandar de facto dos máis utilizado pola industria do software. 

Hai dous libros de rerefencia nesta materia:
* A Análise e deseño orientado a obxectos de Booch
* A guía de usuario de UML dos tres amigos (Booch, Rumbauh e Jacobson).

Object Management Group (OMG)
Responsable entre outros estándares da linguaxe de modelado unificado ou UML (Unifield Modeling Language). 
És un consorcio formado por varias organizacións que se encarga de crear e cuidar estos estándares; e para iso  crea guías e especificacións

UML faise necesario cando se desarrolla un sistema software, por un equipo de personas que teñen que comunicarse durante a súa creación. Xenerarase un volumen inxente de documentación e información e todo isto ten que estar normalizado dalgún xeito para que sexa comprensible para todo o grupo. UML soluciona este problema, sendo útil tanto en proyectos pequeños coma nos moi grandes.

Os diagramas de clase

Os diagramas de clases son sen lugar a dúbidas os diagramas máis utilizados no modelado de sistemas orientados a obxectos e pertencen o grupo dos chamados diagramas estruturais de UML. O conxunto de diagramas de UML subdivídese habitualmente, tal e como pode verse na seguinte figura en dous grandes subconxuntos:

  • diagramas estruturais (ou de estrutura)
  • diagramas de comportamento
Diagramas UML

Os diagramas estruturais presentan elementos estáticos do modelo, tales como clases, paquetes ou compoñentes; en tanto que os diagramas de comportamento mostran a conduta en tempo de execución do sistema, tanto visto como un todo como das instancias ou obxectos que o integran.

Os diagramas sinalados nunha cor distinta foron incorporados na versión 2 de UML polo que resultan ser dos menos coñecidos e empregados.

Os diagramas de clases permítennos representar unha vista dos compoñentes estáticos dun sistema, xa sexan estes clases ou módulos, indicando as relacións entre estas e os atributos (datos) das clases, así como os seus métodos (código).

Os diagramas de clases poden ser utilizados para presentar a vista estática do modelo de dominio – modelo da fase de análise que serve para a compresión do entorno ó cal o sistema ten que servir ou emular -, do modelo de deseño - encárgase de refinar a arquitectura definida na fase de análise adaptándoa ao ambiente de implementación-, ou ben, do detalle da implementación dun sistema nunha linguaxe de programación orientada a obxecto, como Eiffel, Java ou C++. Para todos estes usos, o que se desexa é expresar as unidades en que o código se organiza -as clases- así como algunhas características destas, como son as súas relacións, atributos e métodos.

Aínda que a especificación de UML fala de diagramas diferentes para os paquetes e as clases, é valido combinalos dando lugar a un diagrama que mostra simultaneamente clases e paquetes. Isto axuda a documentar elementos que estando en distintos paquetes gardan algunha relación entre eles.

É importante mencionar tamén que os autores de UML consideran os diagramas de clases como un superconxunto dos coñecidos diagramas de entidade/relación empregados para deseñar bases de datos relacionais.

Elementos dos diagramas de clases

Clase: nome, atributos e métodos

Unha clase é a descrición dos atributos e operacións que comparten un conxunto de obxectos. En UML represéntanse graficamente cun rectángulo de tres filas.

O nome da clase escríbese normalmente coa primeira letra de cada palabra en maiúsculas e está formado por un substantivo singular seguido dun ou varios adxectivos que o cualifican sen espazos no medio. Graficamente colócase na primeira fila do rectángulo. Se se quere facer referencia ao paquete ao que pertence a clase, farase nomeando a clase como nomepaquete::nomeclase.

O atributo é unha propiedade da clase. Unha clase pode ter ou non atributos. O atributo ten un nome corto que normalmente empeza por minúsculas e ten o resto das primeiras letras de cada palabra en maiúsculas sen espazos no medio. Por cada atributo pódese indicar o modificador de visibilidade (+=public, #=protected, -=private), tipo de dato (int, string, ...), nome e valor por defecto. Graficamente colócanse na segunda fila do rectángulo. Os atributos ou métodos de clase (static) aparecerán subliñados.

Unha operación ou método é a implementación dun servizo que pode ser requirido por calquera obxecto da clase para que se execute. Unha clase normalmente ten operacións. O nome do método normalmente é un verbo ou unha expresión verbal que empeza por minúsculas e ten o resto das primeiras letras de cada palabra en maiúsculas sen espazos no medio. O método pode ter ou non parámetros e pode ter ou non valor de retorno. Graficamente colócase a firma completa (modificador da visibilidade, tipo do retorno, nome do método, e para cada parámetro: tipo, nome e valor por defecto) na terceira fila do rectángulo.

Opcionalmente pode engadirse unha fila máis ao rectángulo para poñer a responsabilidade da clase ou texto libre e curto no que se expresan as obrigacións da clase.

Un diagrama de clases normalmente está formado por máis dunha clase relacionadas; neste caso pode ser máis claro que non aparezan tan detallados os atributos e os métodos.

Recomendacións para a elaboración dos diagramas

Nas conversacións cos clientes débese prestar atención aos substantivos que utilizan para describir o seu negocio porque normalmente deles sairán as clases; dos substantivos relacionados coas clases sairán os atributos; dos verbos sairán os métodos.

Relacións

Asociación

Unha asociación é unha relación entre clases que especifica que os obxectos dunha clase están conectados cos doutra. Graficamente represéntase como una liña que une as clases e soe ter nome que se coloca riba da liña que une as dúas clases. As asociación son normalmente binarias (entre dúas clases). Cando se establece unha asociación, pódese navegar dende un obxecto dunha clase ata un obxecto da outra e viceversa. Si a liña remata cunha punta de frecha nun dos extremos dise que a asociación ten navegabilidade, isto quere dicir que e posible ir dun obxecto a outro no sentido que indica a frecha pero non ó contrario.

Un rol é a cara que unha clase presenta á outra clase da asociación. Pode nomearse explicitamente riba da liña da asociación e a carón da clase correspondente.

A multiplicidade ou cardinalidade da asociación é o número de obxectos dunha clase que poden relacionarse cun obxecto da outra clase e colócase na liña de asociación e a carón da clase correspondente. A multiplicidade pode ser: 1, cero ou un: 0..1, cero ou máis: = 0..* (tamén se pode poñer só *), un ou máis: 1..*, un número exacto, ou expresións máis complexas como: 0..1,3..4,6..* (calquera número agás o 2 e o 5).

Cando se pon o símbolo da multiplicidade nun extremo da asociación indica que para cada obxecto da clase do extremo oposto pode haber os obxectos desa clase que se indican na multiplicidade.

A asociación reflexiva dáse cando os extremos dunha asociación están conectados á mesma clase.

Unha asociación pode ser tamén unha clase e por tanto conter atributos e operacións. Neste caso utilízase unha liña descontinua para enlazar a clase de asociación coa propia asociación.

Tamén existe a posibilidade de incluír restricións, é dicir, que a asociación teña que seguir algunha regra. Esta restrición pode expresarse mediante una expresión entre chaves, unha decisión {Or} ou mediante unha linguaxe denominada OCL (Linguaxe de restrición de obxectos).

A asociación pode especializarse e entón transformarse en dependencia, xeneralización, composición forte (composición) ou composición débil (agregación).

Xeneralización

A xeneralización é unha especialización da asociación na que intervén a herdanza.

Terminoloxía relacionada coa herdanza entre clases
Término Descrición
clase raíz / clase base Unha clase sen pai e con clases filla
clase folla Unha clase sen fillas
herdanza simple Tena unha clase cunha única clase pai
herdanza múltiple Tena unha clase con máis dun pai

Unha xeneralización é unha relación entre unha clase xeneral chamada súper clase ou pai e unha clase máis específica chamada subclase ou filla. A clase filla herda os atributos e operacións da clase pai, pode engadir atributos e operacións aos que herda e pode redefinir operacións herdadas (polimorfismo).

Unha xeneralización represéntase en UML como unha liña continua coa punta da frecha sen recheo apuntando ao pai.

Na xeneralización pode especificarse máis a relación entre a súper clase e as subclases indicando mediante estereotipos estándar:

  • Que o grupo de subclases complete (complete) ou non (incomplete) a súper clase.
  • Que as subclases non teñan nada en común (disjoint) ou teñan elementos comúns (overlapping).

Se algunha subclase redefine métodos da clase pai, pode indicarse na subclase cales son os métodos que se redefinen.

Clases abstractas

Unha clase abstracta é aquela que non ten implementados tódolos métodos e por tanto non pode ser instanciada. Pode ter métodos abstractos (só a firma e non o contido) ou non. A súa finalidade é posuír subclases concretas que poden ser instanciadas e nas que se definirán os métodos abstractos da súper clase. Utilízanse cando nunha xerarquía de clases algún comportamento está presente en todas elas pero se materializa de forma distinta para cada unha.

As clases e métodos abstractos represéntanse co nome en cursiva e está dentro dunha clase pai dunha xeneralización.

Dependencia

Unha dependencia é unha asociación na que se indica que unha clase necesita doutra para o seu cometido. Represéntase cunha frecha descontinua que vai dende a clase dependente á clase utilizada. As dependencias indican que un cambio na clase utilizada pode afectar ao funcionamento da clase dependente pero non ao contrario.

Interface

Unha interface pode ser definida como unha clase abstracta pura, é dicir, declara a forma dunha clase e por tanto só define métodos abstractos e atributos constantes que logo serán implementados en clases. A interface represéntase cunha icona específica e o estereotipo <<interface>> riba do nome e as clases que implementan esa interface serán dependentes da interface.

Composición débil ou Agregación

É unha asociación entre clases que indica que unha clase A está composta pola clase B de tal forma que os compoñentes poden ser compartidos por outros elementos compostos. Como consecuencia, a supresión do obxecto da clase A non implica a supresión do obxecto agregado da clase B.

Represéntase graficamente cunha liña continua cun rombo sen recheo na clase A.

A agregación pode levar navegabilidade para indicar que a propiedade agregada se inclúe automaticamente na clase A; en caso contrario, habería que definir explicitamente esa propiedade.

Exemplo: unha librería na que os produtos se ofrecen agrupados en catálogos. Cada catálogo está formado por un ou máis produtos. Os produtos poden ser libros ou coleccións. Agrégase a clase Produto á clase Catalogo e se a agregación é con navegabilidade agregaranse os métodos get e set na clase Catalogo.

Composición

É unha asociación entre clases que especifica que unha clase A está composta pola clase B de tal forma que os obxectos de B teñan a mesma vida que os obxectos de A e non poden ser compartidos por outros obxectos compostos. Como consecuencia, a supresión do obxecto da clase A implica a supresión do obxecto da clase B.

Represéntase graficamente cunha liña continua cun rombo con recheo na clase A.

A composición pode levar navegabilidade para indicar que a propiedade compoñente se inclúe automaticamente na clase A; en caso contrario, habería que definir explicitamente esa propiedade.

Exemplo: pedidos compostos cada un por unha ou máis liñas de pedido (unha para cada produto).

Diagramas de obxectos

Permite representar unha instancia dunha clase. O obxecto está identificado polo nome da clase seguido de dous puntos e o nome do obxecto e todo iso subliñado. O nome do obxecto iníciase con letra minúscula. Os atributos aparecen normalmente con valores.

Por exemplo o diagrama do obxecto lavadoraCasa da clase Lavadora:

Os obxectos de clases relacionadas mediante unha asociación tamén están asociadas e neste caso o nome da asociación tamén aparece subliñado.

Resumo

  • O Object Management Group (OMG) é o organismo que se encarga de promover e fomentar a POO e creador de estándares coma UML
  • O esquema dunha clase é:
  • É boa práctica utilizar o formato camelCase na nomenclatura dos atributos e métodos
  • As clases xeneralmente están conectadas unhas con outras de forma conceptual (asociacións)
  • As clases de asociación están conectadas coaa asociación mediante una liña discontinua
  • Nas asociaciones de UML adoitan especificarse as multiplicidades
  • O esquema de una asociación é:
  • Exemplos de multiplicidades:
    • 0..1: un ou ningún
    • 1..*: un ou moitos
    • 0..*: cero o moitos
    • 1..1: só un
    • 7,14: sete ou catorce.
    • 7..14: de sete a catorce.
  • A herdanza ou xeneralización é un dos aspectos máis utilizados na OO.
  • O esquema dunha herdanza é:
  • As xerarquías non teñen soamente dous niveis; poden ter múltiples niveis
  • As superclases (ou clases pai) colocanse enriba das subclases (ou clases fillas)
  • Uhna clase pode herdar tanto dunha superclase como de varias (hedanza múltiple)
    • Máis en Java non existe a herdanza múltiple (sí en outras linguaxes como C++), pero existen mecanismos como as interfaces para facer que unha clase herde ó comportamiento de varias clases.
  • Existen clases das que nunca vai a existir un obxecto (clase abstracta) e adoitan representarse co seu nome en cursiva.
  • A visibilidade é algo particular dos atributos e métodos. Existen tres niveis diferentes de visibilidade:
    • Nivel público (public). Símbolo (+). As subclases poderán utilizar os atributos e métodos públicos da clase base e as subclases destas tambén os herdarán.
    • Nivel protexido (protected). Símbolo (#). As subclases poderán utilizar os atributos e métodos protexidos da clase base máis as subclases destas non os herdarán.
    • Nivel privado (private). Símbolo (−). As subclases non poderán acceder ós atributos e métodos da clase base.
  • Entendese por agregación unha relación na que varios elementos se combinan para formar un todo.
  • Unha composición é moi parecida á agregación, pero cunha diferenza: os obxectos que forman a composición non poden formar parte doutras composicións.
  • Agregación frente a composición.

Bibliografía

Referencias

Relaciones

Obtenido de «https://wiki.cifprodolfoucha.es/index.php?title=Teoría_sobre_Elaboración_de_diagramas_de_clases&oldid=24501»