Análise e Concepção de Sistemas de Informação
Unified Modeling Language (UML)
- Modelação da Dinâmica -
Alberto Silva / José Borbinha
Modelação da Dinâmica
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Use Cases e Diagramas de Use Case
Interacções
Diagramas de Interacção
Diagramas de Estado
Diagramas de Actividade
Modelação da Dinâmica (ou Comportamento)
• Dinâmica geral do sistema
– Diagrama de Casos de Utilização
– Diagrama de Actividade
• Diagramas de Interacção
– Dinâmica entre objectos
• Diagrama de Sequência
• Diagrama de Comunicação
• Diagrama Temporal
– Diagrama da Visão Geral da Interacção
• Comportamento dos objectos...
– Diagrama de Máquina de Estados
Modelação da Dinâmica
• Use Cases e Diagramas de Use Case
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Interacções
Diagramas de Interacção
Diagramas de Estado
Diagramas de Actividade
Use Cases (Casos de Utilização)
• Um use-case descreve o que faz um sistema (ou parte
deste), não como é que tal é realizado (foco na visão
externa do sistema)
• O modelo do comportamento (ou da dinâmica) de um
sistema começa com a análise de use-cases.
• Os use-cases capturam os requisitos de um sistema,
através do detalhe de todos os cenários que os actores
podem realizar.
• Um use case é uma colecção de cenários. Um cenário é
uma determinada sequência de acções que ilustra um
comportamento do sistema.
• É normal um use-case ser descrito por vários cenários
possíveis.
Reutilização na Modelação de Casos de Utilização
(inclusão versus extensão)
Alerta para uma confusão frequente...
• Inclusão
– Uma relação de inclusão entre dois casos representa uma situação em que
um caso, em determinado momento da sua execução, incorpora sempre a
execução de outro.
– É relevante considerar o uso de inclusão quando há comportamentos que
são executados da mesma forma em vários casos. Identificando-os em
casos específicos permite reutilizá-los.
• Extensão
– Uma relação de extensão entre dois casos significa que, sob certas
condições, o caso base pode incorporar a execução do outro.
– Uma relação de extensão permite representar uma parte de um caso que é
opcional, ou que existe em várias alternativas.
– Um use case de base pode ser estendido num ou mais pontos, designados
por “pontos de extensão”.
Reutilização na Modelação de Casos de Utilização
(inclusão versus extensão)
A Máquina de Bebidas
Comprar Bebida
Cliente
Agente do
Fornecedor
Repôr bebidas
«include»
«include»
Abrir a
Máquina
«include»
Retirar dinheiro
Colector
«include»
Fechar a
Máquina
Dono
Os casos de “Abrir a
Máquina” e “Fechar a
Máquina” são executados
em vários outros casos,
logo, se forem relevantes
(por exemplo, para se abrir
a máquina tem de se ter
acesso a uma chave) faz
sentido identificá-los
explicitamente e reutilizálos quando necessário.
Esta reutilização faz-se por
inclusão (como no caso dos
ficheiros “include”em C e
noutras linguagens ou
ambientes de programação)
Reutilização na Modelação de Casos de Utilização
(inclusão versus extensão)
O caso “Obter Extracto de Conta” pode ter um
comportamento por omissão que nos dá, por
exemplos, o extracto dos últimos 30 dias. No entanto,
ainda dentro do mesmo caso, podemos desejar a
opção de alterar esses número de dias. Temos assim
uma condição variável! A forma de declarar isso é
definindo um Ponto de Extensão para o Número de
Dias, e definir casos de utilização que podem
estender o caso principal segundo essa variável.
Reutilização na Modelação de Casos de Utilização
(inclusão versus extensão)
O caso “Perform
Security Check” é
executado apenas
se o actor for um
“International
Student”
Modelação da Dinâmica
• Use Cases e Diagramas de Use Case
• Interacções
• Diagramas de Interacção
• Diagramas de Estado
• Diagramas de Actividade
Interacções
• Uma interacção é a especificação do comportamento de um conjunto
de objectos, representado pela sua troca de mensagens, num
determinado contexto, e com vista à concretização de um dado
objectivo.
• Uma mensagem é a especificação de comunicação entre objectos.
• Sempre que existe uma ligação (link) entre objectos, pode ocorrer
uma ou mais interacções.
Exemplos de Mensagens


cancela(), envio de uma operação sem valores em argumentos e sem retorno.
cancelaProposta( data=31/12/2006, - ):void, envio de uma operação com o primeiro argumento com
valor “31/12/2006”, o segundo argumento sem valor; e com retorno do tipo “void”.
Sintaxe de uma mensagem
[attribute =] signal-or-operation-name [ (arguments)] [: return-value] | ´*´
arguments ::= argument [, arguments]
argument ::= [parameter-name= ] argument-value | attribute::= out-parameter-name [:argument-value] | -
Interacções - Relação entre Diagramas
classe
associação
Diagrama de
Classes
Diagrama de
Objectos
Pessoa
*
1..*
Empresa
objecto
link
:Pessoa
:Empresa
mensagem
Diagrama de
Interacção
afecta(desenvolvimento)
:Pessoa
:Empresa
objecto
Interacções - Objectos e Links
Diagrama de
Objectos
objecto
link
:Pessoa
:Empresa
mensagem
Diagrama de
Interacção
objecto
afecta(desenvolvimento)
:Pessoa
:Empresa
• Os diagramas de interacções devem ser considerados como uma
extensão (dinâmica) aos diagramas de objectos (que são estáticos).
• Um link traduz uma relação semântica/estrutural entre objectos.
Sempre que existe uma associação entre duas classes também
deve existir um link entre instâncias dessas classes.
• Uma mensagem é o estabelecimento de uma comunicação por um
link entre objectos que veicula informação com a expectativa de
determinada actividade ser realizada.
Interacções - Mensagens
Tipos de Mensagens ( de notar no entanto que diferentes ferramentas CASE
podem suportar diferentes representações gráficas):
Em UML estão já predefinidos alguns tipos de mensagens:
• Call: invoca uma operação de um objecto (é o tipo de msg mais usual)
• Return: devolve um valor para o “chamador”
• Send: envia um sinal para o objecto
• Create: cria um objecto
• Destroy: destroi um objecto (um objecto pode auto-destruir-se)
Interacções - Sequência de Mensagens
• Quando um objecto envia uma mensagem a outro
objecto, este por sua vez pode enviar outra mensagem a
outro objecto, e assim sucessivamente.
• Criam-se, deste modo, sequências de mensagens, em
geral executadas sobre o mesmo processo ou actividade
de execução.
• É importante descrever claramente essas sequências!!!
1: add()
:X
:Y
número da
mensagem
2: modify()
3: update()
:Z
mensagem
Interacções - Sugestões
Uma Interacção bem estruturada é:
• Simples: deve incluir apenas os objectos necessários
que entre si realizam um determinado comportamento.
• De contexto bem definido: pode-se representar uma
interacção de objectos no contexto de uma operação,
de uma classe, ou o do sistema como um todo.
• Eficiente: deve executar o seu comportamento com
um compromisso óptimo entre tempo e recursos.
• Comprensível: não deve ter efeitos co-laterais
escondidos, ou semântica obscura.
Modelação do Comportamento
• Use Cases e Diagramas de Use Case
• Interacções
• Diagramas de Interacção
• Diagramas de Estado
• Diagramas de Actividade
Diagramas de Interacção
• Um diagrama de interacção ilustra as mensagens trocadas entre
objectos na realização de um caso de utilização.
• Devem-se utilizar diagramas de interacção sempre que se pretende
representar o comportamento de vários objectos num único caso de
utilização.
• Tipos de Diagramas de Interacção
– Diagrama de sequência: é um diagrama de interacção com ênfase na
ilustração temporal das mensagens trocadas entre os objectos
– Diagrama de comunicação: é um diagrama de interacção com ênfase na
ilustração da organização estrutural dos objectos que trocam mensagens
entre si.
– Diagrama da visão geral da interacção (interaction overview diagram): é
um diagrama de interacção com ênfase na ilustração de alto nível do fluxo
de controlo lógico das interacções relevantes. Pode ser encarado como um
diagrama de actividade, em que os seus nós são interacções definidas com
detalhe através dos diagramas de sequência e ou de comunicação.
– Diagrama temporal (timming diagram): é um diagrama opcional que permite
especificar restrições de tempo associadas a mensagens trocadas no
decurso de uma interacção.
Interacção: Diagramas de Sequências
• Os diagramas de sequência descrevem um padrão de interacção
entre objectos, apresentado de uma forma cronológica.
• Conceitos
• objectos e sua linha de vida
• mensagens
• âmbito de execução
• numeração de mensagens hierárquica
• scripts
Interacção: Diagramas de Sequências (exemplo)
Criação de “Conta” – diagrama de sequência ao nível de desenho em ASP.NET...
Interacção: Diagramas de Comunicação
Diagramas de comunicação
• Mostram relações entre os objectos, adicionalmente às interacções
• Adequados para visualizar padrões de colaboração entre objectos
• Adequados para visualizar todos os efeitos num dado objecto
Diag. Sequência versus Diag. Comunicação
Diagramas de sequência

mostram a sequência explicita das
mensagens

melhores para visualizar o fluxo
global de aplicação

melhores para especificações de
tempo real e para cenários
complexos
Diagramas de comunicação
• mostram relações, adicionalmente
às interacções
• melhores para visualizar padrões
de colaboração entre objectos
• melhores para visualizar todos os
efeitos num dado objecto
• mais fáceis de utilizar em reuniões
Estes diagramas são semanticamente equivalentes, mas não apresentem explicitamente a
mesma informação (ex: a linha de tempo não existe no diagrama de sequências...)
Interação - Utilizações Comuns
• Para modelar o fluxo de controlo numa perspectiva
temporal
– Usar diagramas de sequências
• particularmente útil para detalhar um cenário de um use case
• melhores para especificar situações complexas, bem como fluxos de
controlo múltiplos e concorrentes (sistemas de tempo real), ...
• Para modelar o fluxo de controlo numa perspectiva
organizacional
– Usar diagramas de comunicação
• ênfase nas relações estruturais entre as instâncias de uma interacção
• mais adequados para especificar situações simples
• desenho “procedimental”
Diag. de Interação – Diag. Temporal
•
Um diagrama temporal
(timing diagram) é um
diagrama de interacção com
objectivos específicos de
ilustrar para o exterior as
mudanças de estado que
ocorrem num determinado
objecto ao longo de um
período de tempo.
•
Pode ser considerado como
uma combinação entre um
diagrama de interacção e um
diagrama de estados, com a
capacidade de explicitação
de restrições de tempo e de
duração.
Modelação do Comportamento
• Use Cases e Diagramas de Use Case
• Interacções
• Diagramas de Interacção
• Diagramas de Estado
• Diagramas de Actividade
Diagramas de Estado
• Modo de representar as alterações de estado dos
objectos do sistema (objectos mudam de estado
como resposta a eventos e à passagem de tempo).
• Exemplos:
– Quando se liga/desliga um interruptor
– Depois da passagem de um determinado período de tempo,
a máquina de lavar termina o seu programa de lavagem, e
inicia o de secagem
Um diagrama de estado também é designado por “máquina de estados”
Diagramas de Estado - Representação
X
Estado X
Estado inicial
Estado final
transição
Nome
Visão de um Estado
com detalhes
Operações
Acesa
Desligar (off)
Ligar (on)
Apagada
Exemplo: “lâmpada”
Danificada
Diagramas de Estado - Acções e Actividades
Acção: atómica; não se pode
interromper
Actividade: complexa (eventualmente
descrita por um outro diagrama de
estado aninhado); pode-se
interromper.
Cláusulas:
–
–
–
–
–
entry/actions - acção(ões) executada quando se entra no estado
exit/actions - acção (ões) executada quando se sai do estado
do/activities - actividade(s) executada no estado (são permitidos parâmetros)
Internal event/actions - evento que não provoca mudança de estado
Event /defer - evento é diferido para ser tratado fora do estado
Diagramas de Estado - Acções e Actividades
• Auto-transições
– Situações em que um objecto recebe um evento que não provoca a sua
mudança de estado, mas que corresponde a uma interrupção de facto do
seu estado.
– Este tipo de evento é suficientemente significativo pois força o objecto a
interromper a sua actividade corrente, forçando-o a sair do seu estado
corrente e a retornar ao mesmo estado, provocando de facto uma reentrado no estado corrente.
Diagramas de Estado
Eventos e
Acções
Condições
com
Guarda
Uma transição de estado
realiza-se se o evento
ocorre e a guarda é
verdadeira.
Sintaxe completa de uma transição: evento [condição com guarda] / acção
Diagramas de Estado
Sub-Estados (potencia o mecanismo de abstracção/decomposição)
Um estado pode ser melhor descrito por um conjunto (sequencial e/ou
concorrente) de outros estados, designados por “sub-estados”. Ou seja, um
conjunto de estados podem ser agregados num único estado...
Diagramas de Estado
Sub-Estados
Sub-Estados Concorrentes
Modelação do Comportamento
•
•
•
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Use Cases e Diagramas de Use Case
Interacções
Diagramas de Interacção
Diagramas de Estado
• Diagramas de Actividade
Diagramas de Actividade
Um diagrama de actividades descreve os processos de
negócio de um sistema (modelação da lógica do sistema e
fluxos de dados)
– Modelação dos aspectos de comportamento funcional (e.g., o
algoritmo) de um sistema como um todo, de um subsistema, de uma
operação ou de uma classe.
– Modelação de um cenário de um caso de utilização ou do
comportamento de um conjunto de objectos genéricos numa
colaboração.
– Modelação de processos (workflows) com diferentes participantes
– ...
Notas:
– Um diagrama de actividades ilustra o fluxo de controlo (e de objectos)
entre actividades dos processos.
– Um diagrama de estados ilustra o fluxo de controlo entre estados
dos objectos.
– Um diagrama de interacção ilustra o fluxo de controlo entre objectos.
Diagramas de Actividade
• Diagramas que fornecem uma
visão simplificada do fluxo de
controlo de um caso de
utilização, operação ou de um
processo
estado
inicial
transição
• Mostram o fluxo entre actividades
(e adicionalmente também o fluxo
de informação)
Actividade 1
• Equivalente a fluxogramas, na
sua forma de aplicação simples
...
Actividade 2
estado
final
Diagramas de Actividade
• Acções: execuções atómicas, não
interrompíveis, com tempo de execução
irrelevante.
• Actividades: execuções não atómicas
(decompostas), interrompíveis, em que
o tempo de execução é normalmente
relevante.
• Transições.
• Objectos.
• Nós (ou pontos) de decisão e de junção.
• Nós de difusão (fork) e de junção ou
sincronização (join).
Calcular Factura
index:= a+b+f(c);
Emitir Factura
Reunião com o Cliente
entry / apresentar credenciais
Diagramas de Actividade
• A actividade “Submeter Opinião” , WebGTTI
Diagramas de Actividade
Decisões (“… ou …”)
Duas formas equivalentes de se representar uma decisão
Diagramas de Actividade
Caminhos Concorrentes...
Conjunto de actividades realizadas concorrentemente,
independentemente da sua ordem de execução
Todas as actividades são realizadas concorrentemente
Diagramas de Actividade – Ex. para um algoritmo
Exemplo: Série de Fibonacci
Diagramas de Actividade – Exemplo para um
processo de negócio / workflow
Preparar Proposta
(Empresa de Serviços)
Partições - permitem separar o
diagrama em segmentos
paralelos, em que cada um
apresenta as actividades de cada
interveniente no processo global
Diagramas de Actividade – Exemplo para um
processo de negócio / workflow
A partição de
actividades pode
representar uma ou
mais dimensões do
problema
Mas esta solução
não é escalável…
Diagramas de Actividade – Exemplo para um
processo de negócio / workflow
Alternativa
escalável…
Diagramas de Actividade – Exemplo para um
processo de negócio / workflow
Actividades
e Objectos