Análise e Projeto Orientados
por Objetos
Aula 02 – Análise e Projeto OO
Edirlei Soares de Lima
<edirlei@iprj.uerj.br>
Análise
•
A análise modela o problema e consiste das atividades
necessárias para entender o domínio do problema.
O que deve ser feito?
•
•
Trata-se de uma atividade de investigação.
A informação produzida na análise deve ser discutida
e aprovada pelo cliente.
Projeto
•
O projeto modela a solução e consiste das atividades
de criação.
Como pode ser feito?
•
•
Trata-se de uma atividade de resolução.
O projeto é a base para a programação e inclui as
atividades que resultam em informação que interessa
apenas ao Programador.
Análise e Projeto
Análise
Modelagem do problema)) (Modelagem da solução)
Projeto
(
Entender
Criar
Análise e Projeto
Análise
Informação importante
para o cliente discutir e
aprovar)
Projeto
(Informação importante
para o programador)
(
Cliente
Programador
Análise, Projeto e Construção
Solução Lógica
Analise
Projeto
Construção
Investigação
do problema
Código
Análise Orientada por Objetos
•
Envolve:
–
–
–
Definição dos casos de uso do sistema;
Identificação dos principais objetos do sistema;
Desenvolvimento do modelo conceitual
(diagrama de classe e relacionamentos);
–
Especificação dos diagramas de sequência para
evidenciar as principais operações que o sistema
deve implementar.
Projeto Orientada por Objetos
•
Envolve:
–
Projeto da arquitetura do sistema;
–
Desenvolvimento do modelo de classes de projeto
(
objetos e classes para a solução do problema);
refinamento do modelo conceitual, incluindo
–
Especificarção das interfaces dos objetos.
Construção Orientada por Objetos
•
Envolve:
–
Implementação e testes dos objetos e da
arquitetura do sistema.
Conceito de domínio
Análise/Projeto
Implementação
Vantagens do Projeto
Orientado por Objetos
•
•
•
Facilidade de manutenção. Objetos podem ser
entendidos como entidades independentes.
Os objetos são componentes potencialmente
reutilizáveis.
Para vários sistemas, existe um nítido mapeamento
entre as entidades do mundo real para objetos no
sistema.
UML e Desenvolvimento
Orientado por Objetos
Processo de Análise
Orientado por Objetos
•
•
•
Definir os casos de uso do sistema.
Identificar os principais objetos do sistema.
Desenvolver o modelo conceitual:
–
Diagrama de classe e relacionamentos.
•
Especificar os diagramas de seqüência, considerando
o sistema como uma caixa preta.
–
Os diagramas de seqüências evidenciam as principais
operações que o sistema deve implementar.
Processo de Projeto
Orientado por Objetos
•
•
Projetar a arquitetura do sistema.
Desenvolver os diagramas de colaboração e/ou
refinar os modelos de sequência produzidos na etapa
anterior.
•
•
Desenvolver o modelo de classes de projeto:
–
Refinamento do modelo conceitual, incluindo objetos e
classes para a solução do problema.
Especificar as interfaces dos objetos.
Exemplo: Sistema Meteorológico
Um sistema de mapeamento meteorológico é necessário para
gerar mapas meteorológicos regularmente, utilizando dados
coletados a partir de estações meteorológicas remotas (sem que
seus funcionários estejam presentes), e de outras fontes de dados,
como observadores de tempo, balões e satélites meteorológicos.
As estações meteorológicas transmitem seus dados ao computador
da área, em resposta a uma requisição dessa máquina.
O sistema de computador da área faz a validação dos dados
coletados e também a integração dos dados a partir das diferentes
fontes. Os dados integrados são arquivados. Os dados desse
arquivo e um banco de dados de mapas digitalizados são utilizados
para a criação de um conjunto de mapas meteorológicos locais. Os
mapas podem ser impressos em uma impressora especial ou serem
exibidos em diversos formatos.
Exemplo: Sistema Meteorológico
•
Estação Meteorológica:
A estação meteorológica é um pacote de instrumentos
(
termômetros, barômetros, etc.) controlados por software que
coleta dados, realiza alguns processamentos de dados e
transmite esses dados para outros processamentos. Os dados
são coletados a cada cinco minutos. Ao receber uma requisição,
a estação meteorológica processa e resume os dados coletados.
Os dados resumidos são transmitidos para o computador.
Contexto do Sistema
•
É importante desenvolver uma compreensão das
relações entre o software que está sendo projetado e
seu ambiente externo.
–
–
Contexto do sistema: Um modelo estático que descreve os
outros sistemas naquele ambiente.
Modelo de uso do sistema: Um modelo dinâmico, que
descreve como o sistema realmente interage com seu
ambiente. Pode-se usar casos de uso para mostrar essa
interação.
Subsistemas em um Sistema de
Mapeamento Meteorológico (Análise)
Casos de Uso para a Estação
Meteorológica (Análise)
Descrição do Caso de Uso
Relatar (Análise)
Casos de Uso (Análise)
•
•
É preciso desenvolver descrições para todos os casos de uso
representados no modelo de caso de uso.
Utilidade de casos de uso:
–
Identificar objetos no sistema;
–
Identificar operações no sistema;
•
Exemplo:
–
Objetos necessários: objetos que representem
instrumentos que coletam dados e um objeto que faz o
resumo dos dados;
–
Operações necessárias: operações para requisitar e enviar
dados sobre o clima.
Projeto de Arquitetura
•
•
Uma vez definidas as interações entre o sistema que
está sendo projetado e o seu ambiente, pode-se
utilizar essas informações para estabelecer a
arquitetura do sistema.
Uma arquitetura em camadas é apropriada para a
estação meteorológica.
–
A camada de Interface para manipular comunicações;
–
Camada de integração de dados para gerenciar a coleta de
dados a partir dos instrumentos e resumir os dados antes
da transmissão;
–
A camada de instrumentos que encapsula todos os
instrumentos.
Arquitetura em Camadas
•
•
Organiza o sistema em um
conjunto de camadas.
–
Cada camada oferece um
conjunto de serviços.
Uma camada somente:
–
Solicita serviços da camada
inferior;
–
Fornece serviços para a camada
superior.
Projeto de Arquitetura
Identificação de Objetos (Projeto)
•
•
Nesse estágio de projeto, os objetos essenciais do
sistema já foram levantados na etapa de análise.
Na etapa de projeto, refina-se os objetos
identificados na análise, e define-se outros objetos
que possam ser relevantes na solução do problema
(na implementação do software).
Identificação de Objetos (Projeto)
•
•
Identificar objetos (ou classes de objetos) é a parte
mais difícil de desenvolvimento OO.
Não existe uma “fórmula mágica” para a
identificação de objetos. É preciso que o projetista
tenha habilidade, experiência e conhecimento do
domínio do sistema.
•
A identificação de objeto é um processo iterativo. É
improvável que se obtenha todos os objetos num
primeiro esboço.
Abordagens para Identificar
Classes de Objetos
•
•
Utilize uma análise gramatical baseada em uma
descrição em linguagem natural do sistema.
–
Objetos e atributos são os substantivos (nomes);
–
Serviços são verbos;
Utilize entidades tangíveis (coisas); funções
(
(
gerente); eventos (solicitações); locais; interações
reuniões) no domínio da aplicação.
–
Identifique estruturas de dados abstratos no domínio da
solução necessárias para lidar com esses objetos.
Abordagens para Identificar
Classes de Objetos
•
•
Utilize uma abordagem comportamental em que se
analisa o comportamento do sistema.
–
Os participantes que desempenham papéis ativos são
candidatos a objetos.
Utilize uma abordagem baseada em cenários.
–
Cada cenário utilizado, o projetista deve identificar
objetos, atributos e operações que são necessários.
Classes da Estação Meteorológica
•
Quais as classes de objetos necessárias para a
Estação Meteorológica?
Classes da Estação Meteorológica
•
•
•
Termômetro de solo, Anemômetro, Barômetro
–
Objetos do domínio da aplicação que são entidades tangíveis de
hardware relacionadas aos instrumentos no sistema. As operações se
ocupam de controlar esse hardware.
Estação meteorológica
–
É a interface básica da estação meteorológica com seu ambiente. Suas
operações refletem as interações identificadas no modelo de caso de
uso.
Dados meteorológicos
–
Encapsula os dados resumidos dos diferentes instrumentos na estação
meteorológica. Suas operações associadas se ocupam de coletar e
resumir os dados que são requeridos.
Classes da Estação Meteorológica
EstaçãoMeteorológica
Identificador: Inteiro
DadosMeteorológicos
-TemperaturasdoAr
-
-
-
-
-
TemperaturasdoSolo
VelocidadesdoVento
DireçõesdoVento
Pressões
+
+
+
+
+
RelatarClima()
Calibrar(instrumentos)
testar()
iniciar(instrumentos)
desativar(instrumentos)...
+Coletar()
+Resumir()
Termômetro de Solo
temperatura: Real;
Anemômetro
Barômetro
-pressão: Real
-
-velocidadedoVento: Real
-
direçõesdoVento: Real
-altura: Real
+Testar()
+Calibrar()
+Testar()
+Testar()
+Calibrar()
Modelos de Projeto
•
Diferentes modelos com diferentes níveis de
detalhes são desenvolvidos na fase de projeto.
–
Modelos estáticos: descrevem a estrutura estática
do sistema em termos de classes de objetos e
relacionamentos.
–
Modelos dinâmicos: mostram as interações
dinâmicas entre os objetos do sistema.
Principais Modelos UML Usados no
Projeto Orientado por Objetos
Modelos de Subsistemas (ou modelos de pacotes): mostram
agrupamentos lógicos de objetos em subsistemas coerentes.
•
•
(Modelo estático);
Modelos de Colaboração: mostram as interações entre os
objetos para implementar uma dada operação
(funcionalidade do sistema). (Modelo dinâmico);
•
•
Modelos de Sequência: mostram a seqüênciadas interações
entre objetos. (Modelo dinâmico);
Modelos de Máquina de Estados: mostram as mudanças de
estado de objetos individuais, em resposta a eventos.
(Modelo dinâmico);
Modelos de Subsistemas
•
Mostram como o projeto está organizado em termos
de grupos de objetos logicamente relacionados.
•
•
Na UML, são mostrados usando pacotes.
É um modelo lógico, porém podem ser refletidos em
construções estruturais, como bibliotecas JAVA.
Subsistemas da Estação Meteorológica
Modelo de Sequência
•
Modelo de sequência mostra a sequência de interações
(
realização de uma operação do sistema.
envio de mensagens e respostas) entre os objetos para a
–
–
–
Os objetos envolvidos na operação são organizados horizontalmente,
com uma linha vertical ligada a cada objeto;
O tempo é representado verticalmente, assim os modelos são lido de
cima para baixo.
Interações entre objetos são representadas por setas rotuladas. As
setas representam mensagens ou eventos, que são fundamentais para
a interação.
–
Um retângulo estreito na linha de um objeto representa o tempo pelo
qual o objeto é o objeto controlador (ativo) no sistema.
Modelo de Sequência para a Operação
de Requisitar Dados Climáticos
Modelo de Sequência
•
•
É preciso produzir um diagrama de seqüência para
cada interação significativa (cada operação do
sistema).
Deve haver um diagrama de seqüência para cada
caso de uso identificado.
Especificação da Interface
entre Objetos
•
•
Interfaces são os serviços que os objetos oferecem a
outros objetos.
Após o desenvolvimento dos diagramas de sequência
para todas as operações do sistema, faz-se uma
análise de cada objeto presente nesses diagramas.
–
Toda mensagem recebida pelo objeto é um serviço que ele
deve oferecer, e portanto faz parte de sua interface.
•
Significa definição das assinaturas e a semântica
definida pelos serviços oferecidos pelos objetos.
–
Facilita o desenvolvimento em paralelo.
Interface da Estação Meteorológica
interface EstacaoMeteorológica
{
public void EstacaoMeteorológica(); // construtor
public void Iniciar(); //iniciar estação
public void Iniciar(Instrumento i);
public void desativar(); //desativar estação
public void desativar(Instrumento i);
public void relatarClima();
public void testar(); //testar estação
public void testar(Instrumento i);
public void calibrar(Instrumento i);
public int obtertID();
}
Evolução do Projeto
•
•
Uma vantagem da abordagem OO é facilitar as mudanças no
projeto.
O ocultamento da informação dentro dos objetos permite que
alterações feitas em um objeto não afetem outros objetos de
forma imprevisível.
•
Objetos fracamente acoplados podem sofrer modificações
internas sem afetar outros objetos do sistema.
Evolução do Projeto – Exemplo
•
•
Suponha que as estações meteorológicas deverão fazer
também a monitoração da poluição do ar.
Para essa nova tarefa deve-se adicionar um medidor de
qualidade do ar que calcula a concentração de vários
poluentes na atmosfera.
•
•
As leituras de poluição são transmitidas ao mesmo tempo que
os dados meteorológicos.
Quais alterações são necessárias?
Evolução do Projeto – Exemplo
•
Modificações:
–
–
–
Adicionar uma classe de objetos chamado
QualidadeDoAr” como parte da Estação Meteorológica,
no mesmo nível que “DadosMeteorológicos”;
“
Adição de uma operação “RelatarQualAr” à Estação
Meteorológica. Modificar o software de controle para
coletar leituras de poluição;
Adição de objetos representado instrumentos para
monitorar a poluição.
Evolução do Projeto – Exemplo
EstaçãoMeteorológica
Identificador: Inteiro
QualidadeDoAr
-
-Dados_OxidoNitroso
DadosdeFumaça
DadosdeBenzeno
-
-
+
+
+
+
+
+
RelatarClima()
RelatarQualidadeAr()
Calibrar(instrumentos)
testar()
iniciar(instrumentos)
desativar(instrumentos)...
+Coletar()
+Resumir()
Exercícios
Lista de Exercícios 02
http://www.inf.puc-rio.br/~elima/poo/