Modelação
Aula T14
Modelação Conceptual de Sistemas
Comportamento (2)
Referências:
– Conceptual Modeling of Information Systems (Capítulos 11, 12, 13 e 14)
– UML, Metodologias e Ferramentas CASE (Capítulo 8)
José Borbinha
Programa
T01-T03 – Módulo 1
– Introdução à Modelação de Sistemas
T04-T07 – Módulo 2
– Modelação Conceptual de Sistemas
T08-T11 – Módulo 3
– Ontologias
T12 – Correcção do Teste 1
T13-T15 – Módulo 4
–Modelação de Sistemas: Comportamento
T16-T18 – Módulo 5
– Modelação de Sistemas: Arquitectura
T19-T25 – Módulo 6
– Temas avançados
Modelação
2
Modelação do
Comportamento
-
Revisão de Conceitos
(Conceptual Modeling of Information Systems -capítulos 12 e 11 – ler por esta ordem!!)
Modelação
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Revisões…
• Conceito: Algo que concebemos no nosso entendimento através da generalização de
certas instâncias.
• Esquema: A especificação de um modelo usando uma determinada linguagem.
• Modelo: uma interpretação segundo um determinado ponto de vista, o qual define os
níveis de abstracção e de detalhe requeridos.
• Linguagem: Estrutura de conceitos e conjunto de regras para interpretar o significado
dessa estrutura de conceitos. Uma linguagem pode ser formal ou informal; textual ou
gráfica; etc.
• Diagrama: Um esquema representado por uma linguagem gráfica
• Notação: Os elementos visuais dos diferentes elementos da estrutura de conceitos de
uma linguagens de modelação gráfica.
• Esquema Conceptual de um sistema é composto por:
– Esquema estrutural: A descrição do modelo de domínio do sistema
– Esquema de comportamento: A especificação das acções válidas e das
mudanças possíveis no estado do domínio do sistema
Modelação
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Acções:
• Esquema de comportamento: A especificação das acções válidas e das
mudanças possíveis no estado do domínio do sistema
– Um sistema executa acções! Acções válidas são as acções permitidas
ou possíveis de serem executadas pelo sistema.
– As acções podem provocar ou não alterações no estado do domínio.
• Uma acção que não altera o estado do domínio pode ser por
exemplo uma acção que apenas comunica para o exterior
• Um acção que provoca mudanças no estado do domínio é uma
acção que altera as entidades do sistema ou as suas relações. Uma
mudança no estado do domínio pode ser:
– Simples: quando consiste apenas num evento estrutural
– Composta: quando consiste em dois ou mais eventos estruturais
Modelação
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Acções e Eventos:
• As acções ocorrem na sequência de eventos!
• Um evento estrutural é um evento que evoca uma acção que muda
o estado do domínio, podendo esta ser de inserção ou de
eliminação de entidade; ou de inserção ou de eliminação de relação
• Um evento do domínio é um conjunto de um ou mais eventos
estruturais que provocam uma mudança no estado do domínio,
mudança essa que pode ser percebida ou considerada como única.
• Um evento do domínio corresponde assim a uma mudança no
estado do domínio em que o estado antes da mudança e o estado
depois da mudança satisfazem todos os constrangimentos estáticos
de integridade do sistema expressos no seu esquema de
comportamento.
• Dois ou mais eventos de domínio podem ocorrer em paralelo.
Modelação
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Acções de Pedidos de Eventos:
• Tal como as acções ocorrem na sequência de eventos, os eventos são
também consequência de acções…
• Uma acção de pedido de evento (ou apenas pedido), é um pedido ao
sistema para executar uma acção.
• Dependendo de como pode ser iniciado, um pedido pode ser:
– Explícito externo: se gerado por um actor do sistema
– Explícito induzido: se gerado por uma acção, como parte do seu efeito
– Gerado: se resulta da verificação de uma condição lógica prevista no
sistema
– Temporal: quando é resultante de uma passagem de tempo (relevante para
sistemas de informação, embora na realidade um pedido destes possa ser sempre
considerado um dos casos anteriores, dependendo da natureza e arquitectura do
sistema em causa…)
Modelação
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Modelação do
Comportamento
-
Estados
(Conceptual Modeling of Information Systems - capítulos 13 e 14)
Modelação
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Máquinas de Estado
• Uma máquina de estados é um autómato finito.
• Um autómato finito consiste numa sequência finita de
estados e de transições de estados que ocorrem
segundo os valores de entradas. Quando uma
entrada varia, a máquina executa uma transição do
seu estado actual (fonte) para um estado de destino.
– Máquina de Moore: Autómato finito em que os
eventos determinam as mudanças de estado e as
saídas sistema num dado momento dependem
apenas do estado do sistema nesse momento.
– Máquina de Mealy: Autómato finito em que os
eventos determinam não só as mudanças de
estado mas também as saídas do sistema, que
neste caso dependem do estado do sistema
nesse momento e dos eventos que conduziram o
sistema a esse estado.
Modelação
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Diagramas de Transição de Estado
• Em termos genéricos, máquinas de estado podem ser representadas como
grafos em diagramas de transição de estado (ou apenas “diagramas de
transição”),
Modelação
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Entidades de Sistema como Máquinas de Estado
• Máquinas de estado são modelos abstractos de sistemas do mundo real.
Os significados em concreto de “estado”, “entrada” e “saída” dependem
do sistema real a ser modelado…
• Num sistema, as entidades podem ser modeladas como máquinas de
estado.
• Cada entidade de um sistema (objecto) tem num dado instante a sua
própria máquina de estados, mas conceptualmente o mesmo diagrama
de transição de estados pode ser usado para todas as instâncias do
mesmo tipo de entidades (classes).
Modelação
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Entidades de Sistema como Máquinas de Estado
• Conceptualmente o estado de uma entidade pode ser modelado por um
atributo. Neste caso as instâncias do tipo desse atributo definem todos
os estados possíveis.
– Exemplo: se num dado sistema para um dado tipo de entidade
definirmos o atributo “Estação do ano”, então segundo esse atributo
as instâncias dessa entidade podem ter tipicamente quatro estados:
“Primavera”, “Verão”, “Outono” e “Inverno”.
• Nalguns casos o número possível de estados pode ser indeterminado,
ou mesmo infinito.
– Exemplo: se num dado sistema para um dado tipo de entidade
definirmos o atributo “Peso”, as instâncias dessa entidade podem
ter um grau infinito de estados, se os valores a atribuir a peso forem
reais (os estados já poderão no entanto ser determinados se para
esse atributo for definido um universo de valores através dos limites
máximo e mínimo de peso, e da definição de uma escala discreta
para os mesmos – ex: [0kg, 1kg, 2kg, 3kg, 4kg, 5kg]
Modelação
12
Entidades de Sistema como Máquinas de Estado
• Conceptualmente, quando uma transição dispara e a máquina de estados muda
para o estado de destino, podem-se executar ainda acções.
• Em geral podemos classificar essas acções como:
– Transição: A acção é executada quando a transição é disparada.
– Entrada no Estado: A acção é executada quando a máquina entra no
estado.
– Saída do Estado: A acção é executada quando a máquina sai do estado.
– No Estado: A acção é executada enquanto a máquina está no estado.
• Uma linguagem de modelação conceptual pode permitir definir todos ou apenas
um subconjunto destes tipos de acções
Modelação
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Ciclo de vida de uma entidade
• O ciclo de vida de uma entidade num dado instante é a sequência de estados em que
essa entidade tenha estado desde que foi criada até ter chegado ao estado actual.
• Quando uma entidade é criada assume-se sempre que o seu ciclo de vida se inicia num
dado estado, designado de “estado inicial”.
• Um ciclo de vida diz-se completo se o seu último estado é um “estado final”.
– Exemplo: Se considerarmos um tipo de entidade “Viagem”, cujos estados são definidos pelo
atributo “Fase”, de valores possíveis “Planeamento”, “Partida”, “Execução”, “Chegada”e
“Balanço”, podemos considerar que cada vez que uma instância deste tipo atingi o estado
“Balanço” se completa o seu ciclo de vida.
• Nos diagrama de transição podemos definir dois tipos de constrangimentos aos ciclos de
vida das entidades:
– O conjunto de estado permitidos (constrangimento estático)
– O conjunto de sequências válidas para esses estados (constrangimento específico de
cada transição, pois envolve dois ou mais estados)
– Exemplo: Ainda para o caso do tipo de entidade “Viagem”, com os mesmos estados permitidos,
podemos considerar a sequência de estados “Planeamento”, “Chegada”e “Balanço” como
inválida, mas já a sequência “Planeamento” e “Balanço” pode ser válida (correspondendo a uma
viagem anulada, por exemplo)
Modelação
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Mapas de Diagramas de Estado (“Statecharts”)
• Podemos ter casos em que os ciclos de vida das entidades podem ser tão complexos,
que pode ser conveniente representá-los com vários níveis de granularidade.
– Podemos assim numa dada perspectiva representar apenas como um estado algo
que na realidade corresponde em detalhe a uma máquina de estados, a qual se pode
definir em detalhe num diagrama próprio, e assim sucessivamente.
– Neste caso dizemos que temos hierarquia de estados!
• Podemos ter ainda entidades em que os estados podem ser determinados por mais que
um atributo cujos valores podem ser modificados com algum grau de independência.
– Neste caso temos partes do ciclo de vida da entidade a evoluir em paralelo.
• Quando queremos representar diagramas de estados recorrendo à
representação hierárquica de estados e a representações paralelas dos ciclos
de vida, podemos recorrer a mapas de diagramas de estado, que são
simplesmente diagramas de estado em que estas complexidades tanto se
escondem como se detalham.
Modelação
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Modelação do
Comportamento
em UML
(Conceptual Modeling of Information Systems - capítulos 13 e 14)
(UML, Metodologias e Ferramentas CASE - Capítulo 8)
Modelação
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Modelação da Dinâmica (ou Comportamento) em UML
• 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
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Modelação da Dinâmica (ou Comportamento) em UML
Modelação
18
Estados, Eventos e Interacções
Modelação
19
Interacções
•
Uma interacção é a especificação do comportamento de um conjunto de objectos,
representado por uma troca de mensagens, num determinado contexto, e com vista à
concretização de um dado objectivo. Num diagrama de interacção representam-se
portanto objectos e troca de mensagens entre esses objectos!
•
•
Uma mensagem é a especificação de uma comunicação entre dois objectos.
Sempre que existe uma ligação entre dois objectos, pode ocorrer uma ou mais
interacções.
Diagrama de
Objectos
objecto
ligação
:Réu
:Juiz
mensagem
Diagrama de
Interacção
objecto
1.pergunta()
:Réu
:Juiz
2.responde()
Modelação
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Tipos de Mensagens de Interacção em UML
•
•
•
•
•
Call: invoca uma operação de um objecto (o tipo mais comum…)
Return: devolve um valor para o objecto que a envia
Send: envia um sinal para o objecto de destino
Create: cria um objecto
Destroy: destrói um objecto (um objecto pode auto-destruir-se)
Modelação
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Diagramas de Sequência e de Comunicação
Diagramas de sequência



Diagramas de comunicação
mostram a sequência explicita das
mensagens
melhores para visualizar o fluxo global de
aplicação
melhores para especificações de tempo
real e para cenários complexos
• 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 comunicação...)
Modelação
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UML…
• 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
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Diagramas de Estado - Representação
X
Estado X
Estado inicial
Estado final
Transição
Um estado
com detalhes
Nome
Operações
Modelação
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Diagramas de Estados - Exemplo
Acesa
Desligar(off)
Ligar(on)
Danificada
Apagada
Exemplo de uma lâmpada
Modelação
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Diagramas de Estados - Exemplo
Modelação
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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 - acções executadas quando se entra no estado
exit/actions - acções executadas quando se sai do estado
do/activities - actividades executadas 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
Modelação
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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.
Modelação
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Diagramas de Estado
Eventos e
Acções
Condições
com
Guarda
Uma transição de estado
realiza-se se o evento
ocorre e a guarda é
verdadeira.
Modelação
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Sintaxe completa de uma transição: evento [condição com guarda] / acção
Mapas de Diagramas de Estado em UML
Modelação
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Mapas de Diagramas de Estado – Sub-Estados
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...
Modelação
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Diagramas de Estado – Sub-Estados Concorrentes
Modelação
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Para as próximas aulas…
• 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
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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 estados ilustra o fluxo de controlo dos estados dos objectos.
– Um diagrama de interacção ilustra o fluxo de controlo entre objectos.
– Um diagrama de actividades ilustra o fluxo de controlo (e de objectos) entre
actividades dos processos
Modelação
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Diagramas de Actividade
• Diagramas que fornecem uma
visão simplificada do fluxo de
controlo de um caso de uso,
operação ou de um processo
• Mostram o fluxo entre actividades
(e possivelmente também o fluxo
de informação)
estado
inicial
transição
Actividade 1
Actividade 2
estado
final
Modelação
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Diagramas de Actividade - Conceitos
•
•
•
•
•
•
Acções: execuções atómicas.
Actividades: execuções que podem ser decompostas (noutras actividades ou em
acções) e interrompidas.
Transições.
Objectos.
Nós (ou pontos) de decisão e de junção.
Nós de difusão (fork) e de junção ou sincronização (join).
Modelação
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Diagramas de Actividade
Decisões (“… ou …”)
Duas formas equivalentes de se representar uma decisão
Modelação
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Diagramas de Actividade
Caminhos Concorrentes...
Conjunto de actividades realizadas concorrentemente,
independentemente da sua ordem de execução
Todas as actividades são realizadas concorrentemente
Modelação
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Diagramas de Actividade
Exemplo para um algoritmo - Série de Fibonacci
Modelação
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Diagramas de Actividade
Exemplo para um processo de negócio / workflow
Partições - permitem separar o
diagrama em segmentos paralelos,
em que cada um apresenta as
actividades de cada entidade
interveniente no processo global.
As entidades das partições são
tipicamente actores do sistema
A partição de actividades
pode representar uma ou
mais dimensões do
problema… Mas esta
solução não é escalável!!!
Modelação
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Diagramas de Actividade
Exemplo para um processo de negócio / workflow
Uma alternativa escalável é
ignorar as partições e
especificar, nas actividades,
a entidade responsável
Modelação
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Diagramas de Actividade – Exemplo para um
processo de negócio / workflow
Representação de
objectos afectados
nas entradas e
saídas das
actividades
Modelação
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