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Introducción a UMLIntroducción a UML

Marcela VarasIngeniero Civil informático

Mag. en Cs. de la Computación

. Diciembre de 2002

Contenidos

1. Conceptos Básicos [0.5 hora]2. UML: qué es [0.5 hora]3. UML Parte Estática [1 hora]4. Diseño de Bases de Datos con UML [1

hora]5. Caso [1 hora]

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1. Conceptos Básicos

•Dimensiones de los Sistemas Software•Paradigma de la Orientación a Objetos

Conceptos Básicos:Dimensiones de los Sistemas

SoftwareDimensión 1: Tipo de Componente

Interfaz - Lógica de Procesamiento -Repositorio

Dimensión 2: Tipo de ComportamientoEstático – Dinámico - Funcional

Dimensión 3: Nivel de AbstracciónConceptual – Lógico -Físico

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Conceptos Básicos:Paradigma Orientación a Objetos

• Paradigma procedural ( hasta fines de los 70s)• Tipo de Componente: Lógica de Procesamiento• Nivel de Abstracción: Físico y Lógico• Tipo de Comportamiento: Funcional

• Paradigma Bases de Datos (aún vigente)• Tipo de Componente: Repositorio• Nivel de Abstracción: alcanza hasta el nivel conceptual• Tipo de Comportamiento: Estático

Conceptos Básicos:Paradigma Orientación a Objetos• Paradigma Orientación a Objetos (desde

principios de los 80s)• Tipo de Componente: Todos• Tipo de Comportamiento: Todos• Nivel de abstracción: Todos

• Ideas Fuerza: • Encapsulamiento (-> cohesión)• Reuso• Bajo Acoplamiento• Mayor Expresividad y Naturalidad

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2. UML

A continuación ...

2. UML: Qué es

•Lo que implica que sea unificado•Componentes: Vistas y Diagramas•Ejemplos

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Unified Modeling Language

• Lenguaje de Modelado Visual de Propósito general

• Usos:• Especificar, visualizar, construir y documentar

artefactos de un sistema software.

• Se diseñó de manera de independizarlo del método de desarrollo, y se intenta que sea aplicable a todas las etapas del ciclo de vida del software

UML: “Unificado”

• Cruza los métodos y notaciones anteriores

• Cruza los ciclos de desarrollo• Cruza los dominios de aplicación• Cruza las plataformas y lenguajes de

implantación• Cruza los procesos de desarrollo• Cruza los conceptos internos

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UML: Componentes

• Vista Estática• Vista de Casos de Uso• Vista de Interacción• Diagrama de Secuencia• Diagrama de Colaboración• Vista de la Máquina de Estados• Vista de Actividades• Vista Física• Vista de la Gestión del Modelo• Constructores de Extensibilidad

UML EstáticoVista Diagramas Conceptos Principales

Vista Estática Diagrama de Clases

Clase, Asociación, GeneralizaciónDependencia, Realización, Interfase

Vista de Casos de Uso

Diagrama de Casos de Uso

Caso de uso, Actor, Asociación, Extensión, Inclusión, Generalización de caso de uso

Vista de Implementación

Vista del despliegue (deployment)

Diagrama de Componentes

Componente, Interfaz, Dependencia, Realización

Diagrama de Despliegue

Nodo, Componente, Dependencia, Locación

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Diagrama de Clases

Diagrama de Casos de Uso

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Diagrama de Componentes

Diagrama de Despliegue

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UML DinámicoVista Diagramas Conceptos

Principales

Vista de Máquina de Estados

Diagrama de Estados (statechart)

Estado, Evento, Transición, Acción

Vista de actividades

Diagrama de Actividades

Estado, Actividad, Transición de compleción, Juntura (join), Bifurcación (fork)

Vista de Interacción

Diagrama de Secuencia

Interacción, Objeto, Mensaje, Activación

Diagrama de Colaboración

Colaboración, Interacción, Rol de colaboración, Mensaje

Diagrama de Estados

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Diagrama de Actividades

Diagrama de Secuencia

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Diagrama de Colaboración

UMLGestión del Modelo

Vista Diagramas Conceptos Principales

Vista de la gestión del modelo

Diagrama de Clases

Paquete, Subsistema, Modelo

Vista Diagramas Conceptos Principales

Todas Todos Restricción, Estereotipo, Valores tagged(etiquetados)

Extensibilidad

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Vista de la Gestión del Modelo

Extensibilidad

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3. UML Parte Estática

A continuación ...

3. UML Parte Estática

•Diagrama de Casos de Uso•Diagrama de Clases

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Diagrama de Casos de Uso

• Modela la funcionalidad de un sistema percibido desde el usuario externo (actor).

• Un caso de uso es una unidad de funcionalidad coherente expresado como una transacción entre actores y el sistema.

• Pueden describirse en varios niveles de detalle.

• Un caso de uso se implementa como una colaboración en la vista de interacción.

Diagrama de Casos de Uso: Elementos

Actor:• rol que juega un

usuario con respecto al sistema.

• un Actor no necesariamente representa a una persona en particular, sino más bien la labor que realiza frente al sistema.

Caso de Uso:• Operación o tarea

específica que se realiza tras una orden de algún agente externo, originada por una petición de un actor o bien desde la invocación desde otro caso de uso

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Diagrama de Casos de Uso: ElementosRelaciones

Asociación:• Es el tipo de relación

más básica que indica la invocación desde un actor o caso de uso a otra operación (caso de uso).

Dependencia o Instanciación:• Es una forma muy

particular de relación entre clases, en la cual una clase depende de otra, es decir, se instancia (se crea).

Diagrama de casos de Uso: Elementos

Relaciones de Generalización

• Este tipo de relación esta orientado exclusivamente para casos de uso (y no para actores).

• Se diferencian por el estereotipo <<uses>> (uso)o (<<extends>>)(herencia).

• extends: Se recomienda utilizar cuando un caso de uso es similar a otro (en sus características).

• uses: Se recomienda utilizar cuando se tiene un conjunto de características que son similares en más de un caso de uso y no se desea mantener copiada la descripción de la característica.

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Diagrama de Casos de Uso: EjemploMáquina Recicladora

El sistema debe : 1. Registrar el número de ítemes ingresados. 2. Imprimir un recibo cuando el usuario lo solicita, que incluye (a)

una descripción de lo depositado, (b) el valor de cada item y (c) el total

3. El usuario/cliente presiona el botón de comienzo 4. Existe un operador que desea saber lo siguiente: (a) Cuántos

ítemes han sido retornados en el día y (b) al final de cada día, un resumen de todo lo depositado.

5. El operador debe además poder cambiar información asociada a ítemes y dar una alarma en el caso de que (a) un item se atore o (b) no hay más papel.

Máquina Recicladora: Identificación de Actores

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Máquina Recicladora: Diagrama Completo

Diagrama de Clases

• Modela los conceptos del dominio de la aplicación.

• Permite visualizar las relaciones entre las clases que involucran el sistema

• Un diagrama de clases está compuesto por los siguientes elementos: • Clases: atributos, operaciones y visibilidad. • Relaciones: Herencia, Composición,

Agregación, Asociación y Uso. • Responsabilidades

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Diagrama de Clases: Elementos

Clase• Es la unidad básica

que encapsula toda la información de un Tipo de Objeto (un objeto es una instancia de una clase).

Diagrama de Clases: ElementosAtributo

• Los atributos describen a una clase. Pueden ser Públicos, Privados o Protegidos.

• public (+, ): Indica que el atributo será visible tanto dentro como fuera de la clase, es decir, es accesible desde todos lados.

• private (-, ): Indica que el atributo sólo será accesible desde dentro de la clase (sólo sus métodos lo pueden acceder).

• protected (#, ): Indica que el atributo no será accesible desde fuera de la clase, pero si podrá ser accesado por métodos de la clase además de las subclases que se deriven(herencia)

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Diagrama de Clases: Elementos

Operaciones (métodos)• Las operaciones o métodos

de una clase describen la forma en la cual ésta interactúa con su entorno. Pueden ser Públicas, Privadas o Protegidas.

• public (+, ): Indica que el método será visible tanto dentro como fuera de la clase, es decir, es accesible desde todos lados.

• private (-, ): Indica que el método sólo será accesible desde dentro de la clase (sólo otros métodos de la misma clase lo pueden acceder).

• protected (#, ): Indica que el atributo no seráaccesible desde fuera de la clase, pero si podrá ser accesado por métodos de la clase además de las subclases que se deriven(herencia)

Diagrama de Clases: ElementosRelaciones entre Clases

• Las clases interrelacionadas modelan un sistema en su dimensión estática.

• Existen tres tipos de relaciones básicas:• Dependencia• Generalización• Asociación

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• Un cambio en la clase independiente (Aplicación) puede afectar a la clase dependiente (Ventana)

• La interpretación más frecuente es la de uso: una clase usa a otra como argumento de una operación.

• El objeto creado no se almacena en el objeto que lo crea.

Relaciones entre Clases:Dependencia (instanciación o

uso)

Relaciones entre Clases:Generalización

• Relaciona una abstracción general (superclase) con una más concreta del mismo tipo (subclase)

• Una clase puede tener cero, una (herencia simple= o más superclases (herencia múltiple)

• Una clase sin superclases es una clase raíz

• Una clase sin subclases es una clase hoja

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Relaciones entre Clases:Generalización - Polimorfismo

• Una generalización da a lugar al polimorfismo entre clases de una jerarquía de generalizaciones.• Un objeto de una subclase puede sustituir a un objeto

de la superclase en cualquier contexto. Lo inverso no es cierto

• Una operación de la subclase con igual signatura que una operación de la superclase la anula y sustituye.

• El polimorfismo es muy útil en la programación.

Relaciones entre Clases:Generalización

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Relaciones entre clases:Asociación

• Relación estructural entre las clases.

• En general es simétrica• Tiene un nombre, que

la describe (verbo, con dirección de lectura)

• Puede tener un rol que describe el papel específico que una clase juega en una asociación.

• Tiene multiplicidad, que especifica por cada clase el número de objetos de la clase opuesta que se relacionan con un solo objeto de dicha clase a través de la asociación:1 : uno0..1 : cero o uno3 : tres*: muchos1..*: al menos uno2,6,7: dos, seis o siete2-4, 10-12 : de dos a cuatro y

de diez a doce

Relaciones entre clases:Asociación

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Relaciones entre ClasesAgregación y Composición

• Composición• Relación estática, en donde

el tiempo de vida del objeto incluido está condicionado por el tiempo de vida del que lo incluye.

• El Objeto base se contruyea partir del objeto incluido, es decir, es "parte/todo“, como un parámetro pasado “por valor”.

• Agregación• Relación dinámica, en

donde el tiempo de vida del objeto incluido es independiente del que lo incluye.

• El objeto base utiliza al incluido para su funcionamiento, como un parámetro pasado “por referencia”.

Permite modelar objetos complejos, en base a relaciones todo –parte.

Relaciones entre Clases:Agregación y Composición

Agregación(Por referencia)

Composición(Por valor)

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Diagrama de Clases: ElementosResponsabilidades

La distribución de responsabilidades en un sistema, se realizaidentificando un conjunto de clases que colaboran entre sí para llevar a cabo algún comportamiento. Luego hay que identificar el conjunto de responsabilidades para cada clase

Diagrama de Clases

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4. Diseño de Bases de Datos con UML

A continuación ...

4. Diseño de Bases de Datos con UML

•Consideraciones Generales•Bases de datos OO y Objeto-Relacionales•Consideraciones de Diseño•Patrones

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Consideraciones Generales

• Persistencia• Restricciones y Reglas del Negocio• Limitaciones de los Productos

Comerciales• Patrones Reusables

Bases de Datos Orientadas a Objetos

• No existe un modelo formal• Primitivas básicas: objeto y literal.• Objetos y literales pertenecen a un tipo.• El estado de un objeto está definido por los valores

actuales de sus propiedades: atributos y relaciones con otros objetos.

• El comportamiento de un objeto está definido por el conjunto de operaciones que pueden aplicarse o ser ejecutadas por el objeto

• Una BDOO almacena objetos, posibilitando que sean compartidos por múltiples usuarios y aplicaciones.

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Bases de Datos Orientadas a Objetos

• Herencia• Ciclo de vida del objeto• Listas y punteros : no normalización• Operaciones• Diferentes arquitecturas. Aún no hay

estándar.

Bases de Datos Objeto-Relacionales:Extensiones de Tipos Básicos

• Linking Dinámico de funciones definidas por el usuario

• Activación cliente-servidor de funciones definidas por el usuario

• Integración de funciones definidas por el usuario y aplicaciones middleware

• Funciones seguras• Callback en funciones• Métodos de acceso definidos por el usuario• Tipos de datos de largo arbitrario• Manejo de almacenamiento abierto

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Bases de Datos Objeto-Relacionales:Objetos Complejos

• Constructores de tipos• Conjunto de• Registro de• Referencia

• Funciones definidas por el usuario• Tipos de datos complejos de largo arbitrario• Soporte SQL

Bases de Datos Objeto-Relacionales:Herencia

• Herencia de datos y funciones• Sobrecarga• Herencia de tipos, no tablas• Herencia múltiple

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Bases de Datos Objeto-Relacionales:Sistema de Reglas

• Eventos y Acciones son recuperadas como actualizaciones

• Integración de reglas con herencia y extensiones de tipos

• Ejecución de reglas semánticas• Control de ciclos infinitos

Consideraciones de Diseño

• OID• Persistencia• Definición del Comportamiento:

• Operaciones: serán métodos persistentes. Se diseñan dejando abierta la implementación (por restricciones de los productos comerciales)

• Triggers:Manejador de eventos. Se declaran en UML con el estereotipo «signal» en el método.

• Procedimientos almacenados: operación que el sistema no asocia explícitamente con una clase.

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Restricciones y Reglas del Negocio:Identificación

• Identidad de Objeto y Restricción de Unicidad• Identificación implícita (OID) versus• Identificación explicita (value based)

• Se declaran con tagged values:• {OID}• {alternate OID}

• Propiedades de unicidad y minimalidad

Restricciones y Reglas del Negocio:

Identificación

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Restricciones y Reglas del Negocio:Dominios

• El dominio de un atributo es el conjunto de valores que dicho atributo mapea.

• Los dominios se declaran por extensión o intensión.• Extensión: se declara explícitamente el conjunto de objetos

que pertenecen al dominio• Intensión: predicado lógico.

• UMNL no especifica un modelo para dominios, sólo tipos de datos

Restricciones y Reglas del Negocio:Dominio – Tipos de Datos

• Un tipo de dato es un tipo cuyos valores no tienen identidad, son sólo valores.

• Se deben utilizar los constructores de tipos de datos (primitiva, estructura y enumeración) para definir dominios.

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Restricciones y Reglas del Negocio:Restricciones Complejas

• OCL: Object Constraint Language• Lenguaje declarativo que se puede utilizar en

clases y operaciones, entre otros.• No soportado por la herramientas.

• Se declaran utilizando notaciones en los diagramas.

Restricciones y Reglas del Negocio: Utilizando Notaciones para Declararlas

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Patrones de Diseño

• Los patrones de diseño capturan soluciones que han sido desarrolladas y evolucionan en el tiempo. Capturan soluciones probadas y eficientes en forma sucinta y fácilmente aplicable.

• Conflicto: inhibición de la creatividad versus reuso y eficiencia.

Patrones de Diseño

• Patrones Abstractos: describen soluciones genéricas a problemas genéricos.• Patrón singleton: Asegura que una clase tenga

sólo una instancia en la base de datos.• Patrón Composite: Representa una estructura de

árbol hehca de distintos tipos de objetos relacionados. Se utiliza para representar jerarquías parte-todo en la base de datos.

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Patrón Singleton

Patrones de Diseño

• Patrones de Análisis: Es un modelo de un problema de un dominio específico.• Patrón party: modela personas y organizaciones y

la relación de empleo entre ellos.• Patrón Geographic Location Pattern: Modela redes

de áreas geográficas.• Patrón Process: modela procesos de manufactura

continuos.• Patrón Document : modela documentos, su

estructura y usuarios.

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Patrón Party

Patrón Document

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Patrón Land Record

Región

Comuna

Acto

Access Management

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Gerencia (stewardship)

5. Caso

A continuación ...

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5. Caso

Para el caso descrito, desarrolle:•Diagrama de Casos de Uso•Diagrama de Clases

Gestión de Proyectos de Informática

El sistema debe manejar lo siguiente:• Unidad organizacional que solicita el proyecto• Nombre del proyecto• Organización del proyecto• Planificación del proyecto (actividades, responsables, plazos,

recursos asignados)• Control del proyecto (nivel de avance, productos

entregados)• Se debe, además, manejar información de los recursos

humanos involucrados ( nombre, perfil, filiación ) .El sistema debe entregar:

• Plan del proyecto• Avance del proyecto

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Otras cosas Interesantes

• Proceso Unificado de Desarrollo• Modelamiento del negocio con UML• Desarrollo Basado en Componentes• Uso de Patrones• Vistas no Cubiertas • Herramientas de Apoyo

Bibliografía y Referencias: Fundamental

• James Rumbaugh, Ivar Jacobson, GradyBooch, “The Unified Modeling LanguageReference Manual”, Addison Wesley, 1999

• Craig Larman, “UML y Patrones”, Prentice Hall, 1999

• OMG www.omg.org

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Bibliografía y ReferenciasComplementaria

• Rational www.rational.com• Robert Muller, “Database Design For Smarties: Using

UML for Data Modeling”, Morgan Kaufmann, 1999• Marcela Varas, “Apuntes de Modelamiento de Datos”,

asignaturas.inf.udec.cl/~moddatos/apuntes• Luis Guerrero, “Taller de UML”, DCC, Universidad de

Chile, 2002, www.dcc.uchile.cl/~luguerre/cc61j• Patricio Salinas, “Tutorial de UML”, DCC, Universidad

de Chile, 2000, www.dcc.uchile.cl/~psalinas/uml

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