Tutorial de UML
Introduccin:
El Lenguaje de Modelamiento Unificado (UML - Unified Modeling
Language) es un lenguaje grfico para visualizar, especificar y documentar
cada una de las partes que comprende el desarrollo de software. UML entrega
una forma de modelar cosas conceptuales como lo son procesos de negocio y
funciones de sistema, adems de cosas concretas como lo son escribir clases
en un lenguaje determinado, esquemas de base de datos y componentes de
software reusables.
Objetivos:
Entregar un material de apoyo que le permita al lector poder definir diagramas
propios como tambin poder entender el modelamiento de diagramas ya
existentes.
Audiencia:
El presente documento esta orientado a alumnos que ya poseen ciertos
conceptos de OOP (o estan haciendo un curso) y a su vez conocen algn
lenguaje Orientado a Objetos (ejemplo: C++ o Java), por lo tanto no es un
curso en si, sino ms bien un material de apoyo al estudiante.
Contenidos:
El documento contempla el estudio de tres diagramas:
Modelamiento de Clases
Casos de Uso
Diagrama de Interaccin
Modelo de Clases
Introduccin
Un diagrama de clases sirve para visualizar las relaciones entre las clases que
involucran el sistema, las cuales pueden ser asociativas, de herencia, de uso y
de contenimiento.
Un diagrama de clases esta compuesto por los siguientes elementos:
Clase: atributos, mtodos y visibilidad.
Relaciones: Herencia, Composicin, Agregacin, Asociacin y Uso.
Elementos
Clase
Es la unidad bsica que encapsula toda la informacin de un Objeto (un
objeto es una instancia de una clase). A travs de ella podemos modelar
el entorno en estudio (una Casa, un Auto, una Cuenta Corriente, etc.).
En UML, una clase es representada por un rectngulo que posee tres
divisiones:
En donde:
o Superior: Contiene el nombre de la Clase
o Intermedio: Contiene los atributos (o variables de instancia) que
caracterizan a la Clase (pueden ser private, protected o public).
o Inferior: Contiene los mtodos u operaciones, los cuales son la
forma como interacta el objeto con su entorno (dependiendo de
la visibilidad: private, protected o public).
Ejemplo:
Una Cuenta Corriente que posee como caracterstica:
o Balance
Puede realizar las operaciones de:
o Depositar
o Girar
o y Balance
El diseo asociado es:
Atributos y Mtodos:
o Atributos:
Los atributos o caractersticas de una Clase pueden ser de tres
tipos, los que definen el grado de comunicacin y visibilidad de
ellos con el entorno, estos son:
public (+, ): Indica que el atributo ser visible tanto
dentro como fuera de la clase, es decir, es accsesible desde
todos lados.
private (-, ): Indica que el atributo slo ser accesible
desde dentro de la clase (slo sus mtodos lo pueden
accesar).
protected (#, ): Indica que el atributo no ser
accesible desde fuera de la clase, pero si podr ser
accesado por mtodos de la clase adems de las subclases
que se deriven (ver herencia).
o Mtodos:
Los mtodos u operaciones de una clase son la forma en como
sta interacta con su entorno, stos pueden tener las
caractersticas:
public (+, ): Indica que el mtodo ser visible tanto
dentro como fuera de la clase, es decir, es accsesible desde
todos lados.
private (-, ): Indica que el mtodo slo ser accesible
desde dentro de la clase (slo otros mtodos de la clase lo
pueden accesar).
protected (#, ): Indica que el mtodo no ser
accesible desde fuera de la clase, pero si podr ser
accesado por mtodos de la clase adems de mtodos de
las subclases que se deriven (ver herencia).
Relaciones entre Clases:
Ahora ya definido el concepto de Clase, es necesario explicar como se
pueden interrelacionar dos o ms clases (cada uno con caractersticas y
objetivos diferentes).
Antes es necesario explicar el concepto de cardinalidad de relaciones:
En UML, la cardinalidad de las relaciones indica el grado y nivel de
dependencia, se anotan en cada extremo de la relacin y stas pueden
ser:
o uno o muchos: 1..* (1..n)
o 0 o muchos: 0..* (0..n)
o nmero fijo: m (m denota el nmero).
iv. Herencia (Especializacin/Generalizacin):
Indica que una subclase hereda los mtodos y atributos
especificados por una Super Clase, por ende la Subclase adems
de poseer sus propios mtodos y atributos, poseer las
caractersticas y atributos visibles de la Super Clase (public y
protected), ejemplo:
En la figura se especifica que Auto y Camin heredan de
Vehculo, es decir, Auto posee las Caractersticas de Vehculo
(Precio, VelMax, etc) adems posee algo particular que es
Descapotable, en cambio Camin tambin hereda las
caractersticas de Vehiculo (Precio, VelMax, etc) pero posee
como particularidad propia Acoplado, Tara y Carga.
Cabe destacar que fuera de este entorno, lo nico "visible" es el
mtodo Caracteristicas aplicable a instancias de Vehculo, Auto
y Camin, pues tiene definicin publica, en cambio atributos
como Descapotable no son visibles por ser privados.
v. Agregacin:
Para modelar objetos complejos, n bastan los tipos de datos
bsicos que proveen los lenguajes: enteros, reales y secuencias
de caracteres. Cuando se requiere componer objetos que son
instancias de clases definidas por el desarrollador de la
aplicacin, tenemos dos posibilidades:
Por Valor: Es un tipo de relacin esttica, en donde el
tiempo de vida del objeto incluido esta condicionado por
el tiempo de vida del que lo incluye. Este tipo de relacin
es comunmente llamada Composicin (el Objeto base se
contruye a partir del objeto incluido, es decir, es
"parte/todo").
Por Referencia: Es un tipo de relacin dinmica, en
donde el tiempo de vida del objeto incluido es
independiente del que lo incluye. Este tipo de relacin es
comunmente llamadaAgregacin (el objeto base utiliza al
incluido para su funcionamiento).
Un Ejemplo es el siguiente:
En donde se destaca que:
Un Almacen posee Clientes y Cuentas (los rombos van en
el objeto que posee las referencias).
Cuando se destruye el Objeto Almacen tambin son
destruidos los objetos Cuenta asociados, en cambio no son
afectados los objetos Cliente asociados.
La composicin (por Valor) se destaca por un rombo
relleno.
La agregacin (por Referencia) se destaca por un rombo
transparente.
La flecha en este tipo de relacin indica la navegabilidad del
objeto refereniado. Cuando no existe este tipo de particularidad
la flecha se elimina.
vi. Asociacin:
La relacin entre clases conocida como Asociacin, permite
asociar objetos que colaboran entre si. Cabe destacar que no es
una relacin fuerte, es decir, el tiempo de vida de un objeto no
depende del otro.
Ejemplo:
Un cliente puede tener asociadas muchas Ordenes de Compra, en
cambio una orden de compra solo puede tener asociado un
cliente.
vii. Dependencia o Instanciacin (uso):
Representa un tipo de relacin muy particular, en la que una
clase es instanciada (su instanciacin es dependiente de otro
objeto/clase). Se denota por una flecha punteada.
El uso ms particular de este tipo de relacin es para denotar la
dependencia que tiene una clase de otra, como por ejemplo una
aplicacin grafica que instancia una ventana (la creacin del
Objeto Ventana esta condicionado a la instanciacin proveniente
desde el objeto Aplicacion):
Cabe destacar que el objeto creado (en este caso la Ventana
grfica) no se almacena dentro del objeto que lo crea (en este
caso la Aplicacin).
Casos Particulares:
o Clase Abstracta:
Una clase abstracta se denota con el nombre de la clase y de los
mtodos con letra "itlica". Esto indica que la clase definida no
puede ser instanciada pues posee mtodos abstractos (an no han
sido definidos, es decir, sin implementacin). La nica forma de
utilizarla es definiendo subclases, que implementan los mtodos
abstractos definidos.
o Clase parametrizada:
Una clase parametrizada se denota con un subcuadro en el
extremo superior de la clase, en donde se especifican los
parmetros que deben ser pasados a la clase para que esta pueda
ser instanciada. El ejemplo ms tpico es el caso de un
Diccionario en donde una llave o palabra tiene asociado un
significado, pero en este caso las llaves y elementos pueden ser
genricos. La genericidad puede venir dada de un Template
(como en el caso de C++) o bien de alguna estructura predefinida
(especializacin a travs de clases).
En el ejemplo no se especificaron los atributos del Diccionario,
pues ellos dependern exclusivamente de la implementacin que
se le quiera dar.
Ejemplo:
Supongamos que tenemos tenemos un el caso del Diccionario implementado
mediante un rbol binario, en donde cada nodo posee:
key: Variable por la cual se realiza la bsqueda, puede ser generica.
item: Contenido a almacenar en el diccionario asociado a "key", cuyo
tipo tambin puede ser genrico.
Para este caso particular hemos definido un Diccionario para almacenar String
y Personas, las cuales pueden funcionar como llaves o como item, solo se
mostrarn las relaciones para la implementacin del Diccionario:
Casos de Uso (Use Case)
Introduccin
El diagrama de casos de uso representa la forma en como un Cliente (Actor)
opera con el sistema en desarrollo, adems de la forma, tipo y orden en como
los elementos interactuan (operaciones o casos de uso).
Un diagrama de casos de uso consta de los siguientes elementos:
Actor.
Casos de Uso.
Relaciones de Uso, Herencia y Comunicacin.
Elementos
Actor:
Una definicin previa, es que un Actor es un rol que un usuario juega
con respecto al sistema. Es importante destacar el uso de la palabra rol,
pues con esto se especifica que un Actor no necesariamente representa
a una persona en particular, sino ms bien la labor que realiza frente al
sistema.
Como ejemplo a la definicin anterior, tenemos el caso de un sistema
de ventas en que el rol de Vendedor con respecto al sistema puede ser
realizado por un Vendedor o bien por el Jefe de Local.
Caso de Uso:
Es una operacin/tarea especfica que se realiza tras una orden de algn
agente externo, sea desde una peticin de un actor o bien desde la
invocacin desde otro caso de uso.
Relaciones:
o Asociacin
Es el tipo de relacin ms bsica que indica la invocacin desde
un actor o caso de uso a otra operacin (caso de uso). Dicha
relacin se denota con una flecha simple.
o Dependencia o Instanciacin
Es una forma muy particular de relacin entre clases, en la cual
una clase depende de otra, es decir, se instancia (se crea). Dicha
relacin se denota con una flecha punteada.
o Generalizacin
Este tipo de relacin es uno de los ms utilizados, cumple una
doble funcin dependiendo de su estereotipo, que puede ser
de Uso () o de Herencia ().
Este tipo de relacin esta orientado exclusivamente para casos de
uso (y no para actores).
extends: Se recomienda utilizar cuando un caso de uso es similar
a otro (caractersticas).
uses: Se recomienda utilizar cuando se tiene un conjunto de
caractersticas que son similares en ms de un caso de uso y no
se desea mantener copiada la descripcin de la caracterstica.
De lo anterior cabe mencionar que tiene el mismo paradigma en
diseo y modelamiento de clases, en donde esta la duda clsica
de usar o heredar.
Ejemplo:
Como ejemplo esta el caso de una Mquina Recicladora:
Sistema que controla una mquina de reciclamiento de botellas, tarros y jabas.
El sistema debe controlar y/o aceptar:
Registrar el nmero de temes ingresados.
Imprimir un recibo cuando el usuario lo solicita:
a. Describe lo depositado b. El valor de cada item c. Total
El usuario/cliente presiona el botn de comienzo
Existe un operador que desea saber lo siguiente:
a. Cuantos temes han sido retornados en el da.
b. Al final de cada da el operador solicita un resumen de todo lo depositado en el da.
El operador debe adems poder cambiar:
a. Informacin asociada a temes. b. Dar una alarma en el caso de que:
i. Item se atora. ii. No hay ms papel.
Como una primera aproximacin identificamos a los actores que interactuan
con el sistema:
Luego, tenemos que un Cliente puede Depositar Itemes y un Operador puede
cambiar la informacin de un Item o bien puede Imprimir un informe:
Adems podemos notar que un item puede ser una Botella, un Tarro o una
Jaba.
Otro aspecto es la impresin de comprobantes, que puede ser realizada
despus de depositar algn item por un cliente o bien puede ser realizada a
peticin de un operador.
Entonces, el diseo completo del diagrama Use Case es:
Diagrama de Interaccin
Introduccin
El diagrama de interaccin, representa la forma en como un Cliente (Actor) u
Objetos (Clases) se comunican entre si en peticin a un evento. Esto implica
recorrer toda la secuencia de llamadas, de donde se obtienen las
responsabilidades claramente.
Dicho diagrama puede ser obtenido de dos partes, desde el Diagrama Esttico
de Clases o el de Casos de Uso (son diferentes).
Los componentes de un digrama de interaccin son:
Un Objeto o Actor.
Mensaje de un objeto a otro objeto.
Mensaje de un objeto a si mismo.
Elementos
Objeto/Actor:
El rectngulo representa una instancia de un Objeto en particular, y la
lnea punteada representa las llamadas a mtodos del objeto.
Mensaje a Otro Objeto:
Se representa por una flecha entre un objeto y otro, representa la
llamada de un mtodo (operacin) de un objeto en particular.
Mensaje al Mismo Objeto:
No solo llamadas a mtodos de objetos externos pueden realizarse,
tambin es posible visualizar llamadas a mtodos desde el mismo
objeto en estudio.
Ejemplo
En el presente ejemplo, tenemos el diagrama de interaccin proveniente del
siguiente modelo estatico:
Aqu se representa una aplicacin que posee una Ventana grfica, y sta a su
vez posee internamente un botn.
Entonces el diagrama de interaccin para dicho modelo es:
En donde se hacen notar las sucesivas llamadas a Draw() (entre objetos) y la
llamada a Paint() por el objeto Botn.
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