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Introducción a UML

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Mitos sobre UML

� Aprender UML es aprender el paradigma de objetos.

� UML es una metodología de desarrollo.� UML es solo para modelos de objetos.

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Entonces ¿qué es UML?

� UML es un lenguaje “unificado” de modelado para:� Visualizar� Especificar� Construir� Documentar

� los artefactos de un sistema de software.

Representar y Comunicar Ideas

Modelos precisos, no ambiguos, completos

Trasladar en forma directa a un leng. prog.

Los artefactos construidos durante un proyecto

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¿Qué significa lenguaje “unificado”?� Lenguaje = sintaxis + semántica� Unificado a través de:

� Métodos y notaciones históricas� Etapas del ciclo de desarrollo (requerimientos a

implementación)� Dominios de aplicación � Lenguajes y plataformas de implementación� Procesos de desarrollo

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Evolución histórica

Nov ‘97 UML promulgado por la OMG

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Influencias

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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

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Modelos

E = M * C2

9

¿Qué es un modelo?

� Una representación en algún medio que captura los aspectos importantes del sistema modelado desde un determinado punto de vista.

� Un modelo de un sistema software es realizado en un lenguaje de modelado.

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Propósito de los modelos

� Capturar y precisar requerimientos de un dominio de conocimiento, que sea comprensible por todos los stakeholders del proyecto.

� Pensar sobre un diseño de un sistema.

� Capturar decisiones de diseño de un sistema.

� Explorar posibles soluciones a un problema económicamente.

� Generar productos de trabajo útiles.

� Documentar.

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UML - Conceptos

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UML - Vistas

� Una vista es un subconjunto de construcciones de modelado que se enfocan en un aspecto particular del sistema.

� Las vistas pueden dividirse en tres áreas:� Estructural� Comportamiento dinámico� Gestión del modelo

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Vistas – Clasificación estructural

� Describe los elementos del sistema (clasificadores) y sus relaciones.

� Clasificadores más comunes: � Clases� Casos de Uso� Componentes� Nodos

� Vistas:� Vista Estática – Diagrama de clases� Vista de Casos de uso – Diagrama de casos de uso� Vista de Implementación – Diagrama de Componentes /

despliegue

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Vistas – Comportamiento dinámico

� Describe el comportamiento del sistema a través del tiempo.� Vista de Interacción: modela como interactúan los objetos

para realizar una funcionalidad del sistema� Diagrama de Colaboración� Diagrama de Secuencia

� Vista de Máquina de estados: modela el ciclo de vida de una instancia de una clase en estados y transiciones.� Diagrama de Estados

� Vista de Actividades: modela flujos de trabajo (workflows)� Diagrama de Actividades

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Vistas – Gestión del modelo

� Describe la organización de los modelos en unidades jerárquicas.

� Permite manejar la complejidad.

� Permite organizar el sistema en paquetes, subsistemas, y modelos.

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Relación Áreas - Vistas

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Mecanismos de extensión de UML

� Permiten adaptar los elementos de modelado asignándole una semántica particular.� Estereotipos

� Valores etiquetados� Restricciones (OCL)

Overflow<<exception>>

EventQueue {vers ion=3.2}

add()remove()

{ordered}

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La Vista Estática

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La Vista Estática

� Propósito:� Captura la estructura de los objetos.� Es la base sobre la que se construyen las otras

vistas.� Es un modelo incremental.

� Diagrama de Clases

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Clasificación� Clasificador: es un concepto discreto en el modelo que tiene identidad,

estado, comportamiento, y relaciones.

� Tipos de Clasificadores� Elementos del Sistema:

� Clase� Interfaz� Tipos de datos

� Conceptos de Comportamiento:� Caso de Uso

� Cosas del entorno:� Actor

� Estructuras de implementación:� Componente� Nodo� Subsistema

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Clases & Objetos� Objeto = estructura + operaciones + estado interno +

identidad.

� Un objeto es una instancia de una clase.

� Clase: Conjunto de objetos con estructura, comportamiento, relaciones, y semántica común.

� Ejemplos� algo físico → Avión � algo del negocio → Pedido� un concepto lógico → Horario� algo de la aplicación → Window, Botón, Menú� algo del comportamiento → Tarea, Proceso

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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

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Clases: Niveles de visibilidad

� Determina el nivel de encapsulamiento de los elementos de una clase.

� (-) Privado : Los atributos/operaciones son visibles solo desde la propia clase.

� (#) Los atributos/operaciones protegidos están visibles para la propia clase y para las clases derivadas de la original

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

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Clases: Niveles de visibilidad

� Ejemplo

Reglas de visibilidad

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

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

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Clases: Estereotipos

� Objetos Entidad

� Objetos Interfaz

� Objetos de Control

Empleado

UIEmplead

Control

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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.

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Diagrama de Objetos

Banco Cliente

*1

Cuenta

*11 * 1 *

unBanco : Banco

cliente01 : Cliente

cliente02 : Cliente

ct a0101 : Cuenta

cta0201 : Cuen ta

cta0202 : Cuen ta

Diagrama de Clase

Diagrama de Objetos

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Interfaces� Describen un protocolo de comportamiento sin

especificar su implementación.� Contienen operaciones pero no atributos.� Una interfaz puede ser implementada por varias clases.

Comparable

compareTo()

<<Inte rface>>

String

compareTo()

Date

compareTo()

Fi le

compareTo()

<<implement>><<imple ment >>

<<implement>>

compareTo { ... } compareTo { ... } com pareTo { . .. }

String

compareTo()

Comparable

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Relaciones

� Las relaciones entre clasificadores son:� Asociación (conocimiento)� Agregación / Composición� Generalización� Dependencias

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Asociación

� Asociación:� Conexión semántica entre instancias de clases.� proporciona una “conexión” entre los objetos para el

envio de mensajes.

� Enlace:� Instancia de una asociación.� Lista ordenada de referencias a objetos.

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Asociación: representación gráfica

Persona Compañíatrabaja-para

nombre

s. s.nombre

direcciónjefe

Administra

empleado

* *

emplea-a

0.. 1

0.. 1

0.. 1

*

marido

casado-con

mujer

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Asociación: multiplicidad

� 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 restricciónde existencia

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Asociación: casos especiales

� Asociación como clase

� Asociación calificada

� Asociación ordenada

� Restricción

Presentacion EntradaNum_Butaca

1 1..*

Presentacion Diapositiva

1{ordered}

1..*

Cuenta

Persona

1

*

or

Empresa

*

*

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Agregación y composición

� Representa una relación todo-partes entre objetos.� Son una variación de la asociación con mayor fuerza semántica.� Una composición es una forma de asociación más fuerte en la cual el

compuesto es responsable de gestionar sus partes, por ejemplo asignación y desasignación. La composición implica tres cosas � Dependencia existencial. El elemento dependiente desaparece al

destruirse el que lo contiene y, si es de cardinalidad 1, es creado al mismo tiempo.

� Hay una pertenencia fuerte. Se puede decir que el objeto contenido es parte constitutiva y vital del que lo contiene

� Los objetos contenidos no son compartidos, esto es, no hacen parte del estado de otro objeto.

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Representación gráfica

� Agregación

� ComposiciónComputadora

ALU RAM Disk

1*

1

11

1

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Generalización

� Relación taxonómica entre una descripción general y otra más específica que la extiende.

� Relación “es un tipo de”.

� Herencia: mecanismo a través del cual los atributos, operaciones, y restricciones definidas para una clase, denominada superclase, pueden ser heredados (reutilizados) por otras clase denominadas subclases.

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Representación GráficaCuenta

CajaDeAhorro CuentaCte

Vehículo

Veihículo Terrestre Vehículo Aéreo

Coche Camión Avión Helicóptero

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Herencia Múltiple

Animal

Bípedo Cuadrúpedo

Con Pelos

Con Plumas

Con Escamas

Herbívoro

Carnívoro

cubertura

cobertura

cobertura

comida

nro patas nro patas

comida

Conejo

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Dependencias

� Indica una relación semántica entre dos o más elementos del modelo en la cual un cambio al elemento proveedor puede requerir un cambio o indicar un cambio en el significado del elemento cliente en la dependencia.

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Dependencias

� De traza

� De refinamiento

� De uso

� De importación

� …

Cliente (analisis)

Cliente (diseño)

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Diagrama de clases: ejemplo

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La Vista de Casos de Uso

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La Vista de Casos de Uso

� Capturan los requerimientos funcionales del sistema� Describen la forma de usar el sistema tal como se la ve

desde el exterior.� Visión de “caja negra” del sistema.� No es un modelo orientado a objetos.� Particiona la funcionalidad del sistema en unidades

discretas: los casos de uso.� Concepto introducido por I.Jacobson en OOSE. � Diagramas de Casos de Uso: Actores + Caso de uso

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Actor

� Representa algo que interactúa con el sistema.� Puede ser humano u otro sistema.� Reside fuera del sistema. Describe el entorno.� Describe un “rol” que asume un usuario. � La misma persona física puede asumir distintos roles.� Ejemplos:

� Cliente del Banco

� Cajero� Sistema Link

Cliente del Banc o

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Caso de Uso� Secuencia de transacciones realizadas por el sistema que brinda un

resultado de valor a un actor.� Describe una “forma” de utilizar el sistema.� Funciones:

� Capturan requerimientos funcionales del sistema.

� Estructuran los modelos de objetos en vistas manejables.

� Un caso de uso puede tener varios caminos de acción o “escenarios”.� Los casos de uso sirven como hilo conductor del proceso de

desarrollo.

Adm inis traciónO perador

(f ro m A ctors)

Extracción

(f rom Ex trac cion)

Trans ferenciaC liente

(f rom Actors )

Depós ito

Sis tem a Centra l(f rom Ac tors)

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Diagrama de Caso de UsoCajero Automático

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Descripción textualCU Extracción – Camino Estandard

1 Un mensaje de bienvenida está en espera en la pantalla del CA.

2 El cliente inserta su tarjeta en el CA.

3 El CA lee el codigo de la banda magnética y verifica que sea aceptable.

4 Si la tarjeta es aceptable, el CA solicita al cliente su código PIN.

5 El cliente ingresa su código PIN.

6 Si el código PIN es correcto, el CA solicita al cliente el tipo de transacción a realizar.

7 El cliente selecciona <extracción> y el CA envía el código PIN al Sistema bancario solicitando los datos de la cuenta del cliente.

8 Los datos de la cuenta recibidos se despliegan en la pantalla.

9 El cliente selecciona una cuenta y el monto a extraer.

10 El CA envia al sistema bancario el requerimiento de extracción.

11 El CA preparan los billetes a ser dispensados.

12 El CA imprime el comprobante del movimiento.

13 Los billetes son dispensados al cliente.

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Descripción textual

RF- <id del requisito> <nombre del requisito funcional> Versión <numero de versión y fecha> Autores <autor> Fuentes <fuente de la versión actual> Objetivos asociados <nombre del objetivo> Descripción El sistema deberá comportarse tal como 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 {El <actor> , El sistema} <acción realizada por el actor o sistema>, se realiza el caso de uso < caso de uso RF-x>

2 Si <condición>, {el <actor> , el sistema} <acción realizada por el actor o sistema>>, se realiza el caso de uso < caso de uso RF-x>

3 4 5 6

Secuencia Normal

n Postcondición <postcondición del caso de uso>

Paso Acción 1 Si <condición de excepción>,{el <actor> , el

sistema} }<acción realizada por el actor o sistema>>, se realiza el caso de uso < caso de uso RF-x>, a continuación este caso de uso {continua, aborta}

2

Excepciones

3 Rendimiento Paso Cota de tiempo 1 n segundos 2 n segundos Frecuencia esperada <nº de veces> veces / <unidad de tiempo> Importancia {sin importancia, importante, vital} Urgencia {puede esperar, hay presión, inmediatamente} Comentarios <comentarios adicionales>

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Caso de Uso: Relaciones

� Inclusión:� Secuencias comunes a varios casos de uso.

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Caso de Uso: Relaciones

� Extensión:� Partes opcionales de un caso de uso.

51

Caso de Uso: Relaciones

� Generalización:� Distintas variantes de un caso de uso. (“es un tipo de”)

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Caso de Uso: Relaciones

� Ejemplo

«»

«»

Hacer Pedido

<<extend>>

«»

«»

SilicitarCatálogo

«»

«»

Suministro dedatos declientes

<<include>>

«»

«»

Pedir Producto

<<include>>

«»

«»

Pagar

<<include>>

«»

«»

Pagar alcontado

«»

«»

AcordarCrédito

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La Vista de Interacción

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La Vista de Interacción� Representa como interactúan cooperativamente los objetos para

implementar el comportamiento definido por los casos de uso.

� Colaboración: � Interacción entre un conjunto de objetos para implementar un

comportamiento del sistema.� Una colaboración <<realiza>> la funcionalidad definida en un casos de

uso.

� Interacción:� Una interacción es un conjunto de mensajes que se intercambian

dentro del contexto de una colaboración por instancias de clases (objetos) a través de enlaces (instancias de asociación).

55

Diagramas de Secuencia� Énfasis en la secuencia cronológica de los mensajes.

: Encargado:WInPréstamos :Socio :Video :Préstamo

prestar(video, socio)

verificar situación socio

verificar situación video

registrar préstamo

entregar recibo

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Diagrama de Colaboración� Énfasis en la distribución física y relaciones de los objetos.

: Encargado

:WInPréstamos

:Socio

:Video

:Préstamo

1: prestar(video, socio)

2: verificar situación socio

3: verificar situación video

4: registrar préstamo5: entregar recibo

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La Vista de Máquina de Estados

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La Vista de Máquina de Estados

� Describe el comportamiento dinámico de los objetos, modelando su ciclo de vida.

� Autómatas finitos con estados y transiciones.� Cada objeto se trata en forma aislada, el que se

comunica con el resto del mundo detectando eventos y respondiendo a ellos.

� Es útil modelar solo para objetos con comportamiento estado-dependiente.

� Uso de Diagramas de Estado.

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Diagramas de Estado� Cada objeto está en un estado en cierto instante.� El estado describe un período de tiempo caracterizado

por: � Conjunto de valores de atributos y relaciones del objeto.� Período de tiempo durante el que se espera que ocurra un evento� Período de tiempo durante el cual el objeto realiza una actividad

� 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.

� La transición entre estados es instantánea y se debe a la ocurrencia de un evento.

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Diagramas de Estado� Estados y Transiciones

A B

Evento [condición] / Acción

El evento se considera instantáneo

61

Diagramas de Estado� Ejemplo: Pila

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Eventos� Acontecimiento significativo que tiene localización en tiempo y espacio.

� No tiene duración. Instantáneo� Tipo de eventos

� Señal: comunicación asíncrona entre objetos.

� Llamada: invocación sincrónica de método del objeto que recibe el evento.

� Cambio: satisfacción de una condición lógica que depende de valores de un atributo.� Tiempo: instante absoluto, o lapso transcurrido.

� Pueden modelarse con clases y jerarquías

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Acciones� Una acción es un cómputo atómico y breve

� una sentencia de asignación

� una operación aritmética

� el envío de una señal a otro objeto

� la invocación de una operación propia

� asignación de valores de retorno� creación o destrucción de objetos

� una secuencia de acciones simples

� Acciones específicas de entrada, salida, durante, un estado o por un evento

estado A

entry: acción por entrarexit: acción por salirdo: acción mientras en estadoon evento: acción

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Estados compuestos

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La Vista de Actividades

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La Vista de Actividades

� Variante de la máquina de estados para modelar flujos de trabajo.

� Utilización de diagramas de actividad. Caso particular de los diagramas de estado.

� Los estados representan estados de actividad no de un objeto.

AUS. Gustavo Torossi 67

Diagrama de Actividades

AUS. Gustavo Torossi 68

Calles y flujo de objetos

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Vistas Físicas

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Vista de Implementación

� Modela el empaquetado físico del sistema en unidades reutilizables llamadas “componentes”.

� Un componente es una unidad física de implementación con interfaces definidas pensada para ser utilizada como parte reemplazable del sistema.

� Cada componente implementa una o más clases del diseño.

� Incluyen código fuente, binario, o ejecutable.� Los componentes se vinculan por relaciones de

dependencia.

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Diagrama de Componentes

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Vista de Despliegue� Modela la disposición física de los recursos de ejecución

computacional (computadores, unidades de com., etc.)� Nodo: es un objeto físico de ejecución que representa

un recurso computacional. Pueden tener estereotipos (UCP, memorias, disk, etc.)

� Las asociaciones entre nodos representan líneas de comunicación.

� Se representan por diagramas de despliegue.

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Diagrama de Despliegue

74

Diagrama de Despliegue

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La Vista de Gestión

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La Vista de Gestión

� La Vista de Gestión del modelo está compuesta por paquetes y relaciones de dependencia entre paquetes.

� Paquete: es una unidad de organización del modelo.� Los paquetes ofrecen un mecanismo general para la

organización de los modelos / subsistemas agrupandoelementos de modelado.

� Los paquetes contienen elementos del modelo como clases, diagramas de casos de uso, interacciones, etc.

� Todos los elementos del modelo deben pertenecer a un paquete.

� Los paquetes tambien pueden contener otros paquetes.

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La Vista de Gestión

� Los paquetes pueden organizarse según el criterio del diseñador:� Por la vista (estática, casos de uso, etc.)� Por subsistema� Por etapa del ciclo de desarrollo.

� Una buena organización refleja la arquitectura de alto nivel del sistema.

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4 + 1 vistas de Kruchten

Vista Lógica

Vista de Procesos

Vista de Distribución

Vista deRealización

Vista de los Casos de Uso

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Dependencias de acceso / importación

� 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

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Dependencias de acceso / importación

� La dependencia de acceso no modifica el espacio de nombres del cliente. Solo concede permiso para establecer referencias.

� La dependencia de importación se utiliza para agregar nombres al espacio de nombres del paquete del cliente como sinónimos de los caminos completos.

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Modelo y Subsistema

� Un modelo es un paquete que abarca una descripción completa de una vista particular de un sistema. Proporciona una descripción cerrada de un sistema a partir de un punto de vista.

� Un subsistema es un paquete que tiene piezas separadas de especificación y de realización. Representa una partición del sistema.