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1 Análise Orientada a Objetos Goianésia – 2011 2 Sumário Introdução ................................................................................................................................................... 5 Análise e Especificação de Requisitos .......................................................................................................... 5 Processo de desenvolvimento de software .................................................................................................... 6 Visões de um Sistema .................................................................................................................................. 8 Levantamento de Requisitos .................................................................................................... 10 Estudo de Viabilidade ............................................................................................................... 12 Processo de Extração de Requisitos .......................................................................................... 13 Técnicas para extração de requisitos ........................................................................................ 14 Especificação e documentação ................................................................................................. 17 Validação .................................................................................................................................................. 22 UML – Linguagem de Modelagem Unificada ............................................................................................ 23 Um processo para utilizar a UML ............................................................................................................... 25 O Futuro da UML ....................................................................................................................................... 26 Abstração ................................................................................................................................. 26 Classes ..................................................................................................................................... 27 Objetos .................................................................................................................................... 27 Instanciação ............................................................................................................................. 28 Encapsulamento ...................................................................................................................... 28 Métodos .................................................................................................................................. 29 Herança ................................................................................................................................... 30 Herança Múltipla ..................................................................................................................... 30 Polimorfismo ........................................................................................................................... 30 Diagramas da UML ................................................................................................................................... 31 Diagrama de Casos de Uso ....................................................................................................... 32 Atores .......................................................................................................................................... 33 Casos de Uso ................................................................................................................................ 34 Associação (Interação) ................................................................................................................. 34 Relacionamento entre Atores ...................................................................................................... 34 Relacionamento entre Atores e casos de uso ............................................................................... 35 Relacionamento entre casos de uso e outros casos de uso ........................................................... 35 Documentação de Casos de Uso ............................................................................................... 38 3 Diagrama de Classes .................................................................................................................................. 39 Responsabilidade ..................................................................................................................... 40 Componentes........................................................................................................................... 40 Atributos...................................................................................................................................... 40 Operações (Métodos) .................................................................................................................. 40 Visibilidade .................................................................................................................................. 42 Relacionamentos ..................................................................................................................... 42 Classe Associativa .................................................................................................................... 47 Diagrama de Objetos ................................................................................................................................. 48 Diagrama de Máquina de Estados .............................................................................................................. 48 Estado ...................................................................................................................................... 49 Transições ................................................................................................................................ 49 Estados Inicial e Final ............................................................................................................... 50 Atividades internas .................................................................................................................. 50 Transições internas .................................................................................................................. 51 Auto-Transições ....................................................................................................................... 51 Pseudo-Estado de Escolha ........................................................................................................ 51 Barra de Sincronização ............................................................................................................. 52 Pseudo-Estado de Junção ......................................................................................................... 53 Estado Composto ..................................................................................................................... 53 Estado de História .................................................................................................................... 54 Estado de Submáquina ............................................................................................................. 54 Estados de Entrada e Saída (Entry e Exit States) ....................................................................... 55 Pseudo-Estado de Término ...................................................................................................... 55 Estado de Sincronismo .............................................................................................................55 Diagrama de Sequência ............................................................................................................................. 56 Atores ...................................................................................................................................... 57 Objetos .................................................................................................................................... 57 Linha de Vida ........................................................................................................................... 58 Foco de Controle ou Ativação ................................................................................................... 58 Mensagens ou Estímulos .......................................................................................................... 59 Mensagens de retorno ............................................................................................................. 61 Auto-chamadas ou Auto-delegações ........................................................................................ 62 Fragmentos de Interação e Ocorrências de Interação ............................................................... 62 4 Portões (Gates) ............................................................................................................................ 64 Fragmentos Combinados e Operadores de Interação ................................................................... 64 Diagrama de Comunicação ........................................................................................................................ 68 Diagrama de Atividade .............................................................................................................................. 69 Nó de Ação .............................................................................................................................. 70 Controle de Fluxo ..................................................................................................................... 70 Nó Inicial .................................................................................................................................. 71 Nó Final.................................................................................................................................... 71 Nó de Decisão .......................................................................................................................... 71 Conectores ............................................................................................................................... 71 Subatividade ............................................................................................................................ 72 Nó de Bifurcação/União ........................................................................................................... 73 Fluxo de Objetos ...................................................................................................................... 74 Nó de Objeto ........................................................................................................................... 74 Alfinetes (Pins) ......................................................................................................................... 74 Exceções .................................................................................................................................. 75 Ação de Objeto de Envio .......................................................................................................... 75 Ação de Evento de Aceitação ................................................................................................... 75 Ação de Evento de Tempo de Aceitação ................................................................................... 76 Nó de Repositório de Dados (Data Store Node) ........................................................................ 76 Partição de Atividade ............................................................................................................... 77 Região de Atividade Interrompível ........................................................................................... 77 Região de Expansão ................................................................................................................. 78 Diagrama de Componente ......................................................................................................................... 78 Diagrama de Execução ............................................................................................................................... 80 Diagrama de Estrutura Composta .............................................................................................................. 80 5 Introdução O desenvolvimento de software é uma atividade de crescente importância na sociedade contemporânea. A utilização de computadores nas mais diversas áreas do conhecimento humano tem gerado uma crescente demanda por soluções computadorizadas. É importante observar que, associada ao acréscimo da demanda, a evolução do hardware tem sido mais acentuada, disponibilizando aos usuários máquinas cada vez mais velozes e com maior capacidade de processamento. Neste contexto, identificou-se, já na década de 70, uma situação crítica no desenvolvimento de software, a chamada Crise do Software, caracterizada pelos seguintes fatos: demanda muito superior à capacidade de desenvolvimento; qualidade insuficiente dos produtos; e estimativas de custo e tempo raramente cumpridas nos projetos. Visando melhorar a qualidade dos produtos de software e aumentar a produtividade no processo de desenvolvimento, surgiu a área de pesquisa denominada Engenharia de Software. A Engenharia de Software busca organizar esforços no desenvolvimento de ferramentas, metodologias e ambientes de suporte ao desenvolvimento de software. Dentre as principais atividades de um processo de desenvolvimento de software, destaca-se a atividade de análise e especificação de requisitos, na qual os requisitos de um sistema são levantados e modelados, para só então ser projetada e implementada uma solução. Esta atividade é o objeto de estudo desta disciplina. Análise e Especificação de Requisitos Um completo entendimento dos requisitos do software é essencial para o sucesso de um esforço de desenvolvimento de software. A atividade de análise e especificação de requisitos é um processo de descoberta, refinamento, modelagem e especificação. O escopo do software definido no planejamento do projeto é refinado em detalhe, as funções e o desempenho do software são especificados, as interfaces com outros sistemas são indicadas e restrições que o software deve atender são estabelecidas. Modelos dos dados 6 requeridos, do controle e do comportamento operacional são construídos. Finalmente, critérios para a avaliação da qualidade em atividades subseqüentes são estabelecidos. Os principais profissionais envolvidos nesta atividade são o analista e o cliente/usuário. Na atividade de especificação, os requisitos são capturados sob uma perspectiva dos usuários, isto é, os modelos gerados procuram definir as funcionalidades (requisitos funcionais) e restrições (requisitos não funcionais) que devem ser consideradas para atender às necessidades dos usuários. Já na atividade de análise são modeladas as estruturas internas de um sistema capazes de satisfazer os requisitos identificados. A etapa de especificação de requisitos é independente de paradigma, uma vez que trata os requisitos do sistema sob uma perspectiva externa. Nesta parte, são discutidas técnicas para levantamento de requisitos e a técnica de modelagem de casos de uso, para modelagem dos requisitos funcionais de um sistema. Entretanto,a atividade de análise, que modela as estruturas internas de um sistema, é completamente dependente do paradigma adotado no desenvolvimento, como a Análise Orientada a Objetos, que apresenta os principais conceitos da orientação a objetos e a linguagem de modelagem unificada (UML) e explora a modelagem de análise segundo o paradigma de objetos; e a Análise Essencial de sistemas que apresenta os principais conceitos da análise essencial e discute a modelagem de análise segundo o método da análise essencial, que adota o paradigma estruturado. Processo de desenvolvimento de software Um Processo de desenvolvimento de software é um conjunto de atividades, parcialmente ordenadas, com a finalidade de obter um produto de software. É estudado dentro da área de Engenharia de Software, sendo considerado um dos principais mecanismos para se obter software de qualidade e cumprir corretamente os contratos de desenvolvimento, sendo uma das respostas técnicas adequadas para resolver a t do software. Passos/Atividades do Processo: Análise de requisitos de software: A extração dos requisitos de um desejado produto de software é a primeira tarefa na sua criação. Embora o cliente, provavelmente, acredite saber o que o software deva fazer, esta tarefa requer 7 habilidade e experiência em engenharia de software para reconhecer a incompletude, ambigüidade ou contradição nos requisitos. Especificação: A especificação é a tarefa de descrever precisamente o software que será escrito, preferencialmente de uma forma matematicamente rigorosa. Na prática, somente especificações mais bem sucedidas foram escritas para aplicações bem compreendidas e afinadas que já estavam bem desenvolvidas, embora sistemas de software de missão crítica sejam freqüentemente bem especificados antes do desenvolvimento da aplicação. Especificações são mais importantes para interfaces externas que devem permanecer estáveis. Arquitetura de Software: A arquitetura de um sistema de software remete a uma representação abstrata daquele sistema. Arquitetura é concernente à garantia de que o sistema de software irá ao encontro de requisitos do produto, como também assegurar que futuros requisitos possam ser atendidos. A etapa da arquitetura também direciona as interfaces entre os sistemas de software e outros produtos de software, como também com o hardware básico ou com o sistema operacional. Implementação (ou codificação): A transformação de um projeto para um código dever ser a parte mais evidente do trabalho da engenharia de software, mas não necessariamente a sua maior porção. Teste: Teste de partes do software, especialmente onde tenha sido codificado por dois ou mais engenheiros trabalhando juntos, é um papel da engenharia de software. Documentação: Uma importante tarefa é a documentação do projeto interno do software para propósitos de futuras manutenções e aprimoramentos. As documentações mais importantes são das interfaces externas. Suporte e Treinamento de Software: Uma grande porcentagem dos projetos de software falha pelo fato de o desenvolvedor não perceber que não importa quanto tempo a equipe de planejamento e desenvolvimento irá gastar na criação do software se ninguém da organização irá usá-lo. As pessoas ocasionalmente resistem à mudança e evitam aventurar-se em áreas pouco familiares. Então, como parte da fase de desenvolvimento, é muito importante o treinamento para os usuários de software mais entusiasmados, alternando o treinamento entre usuários neutros e usuários favoráveis ao software. Usuários irão ter muitas questões e problemas de software os quais conduzirão para a próxima fase. 8 Manutenção: A manutenção e melhoria de software lidam com a descoberta de novos problemas e requerimentos. Ela pode tomar mais tempo que o gasto no desenvolvimento inicial do mesmo. Não somente pode ser necessário adicionar códigos que combinem com o projeto original, mas determinar como o software trabalhará em algum ponto depois da manutenção estar completa, pode requerer um significativo esforço por parte de um engenheiro de software. Cerca de ⅔ de todos os engenheiros de software trabalham com a manutenção. Uma pequena parte destes trabalha na correção de erros. A maioria das manutenções é para ampliar os sistemas para novas funcionalidades, as quais, de diversas formas, podem ser consideradas um novo trabalho. Analogamente, cerca de ⅔ de todos os engenheiros civis, arquitetos e construtores trabalham com manutenção de uma forma similar. Visões de um Sistema O desenvolvimento de um sistema complexo não é uma tarefa fácil. O ideal seria que o sistema inteiro pudesse ser descrito em um único gráfico e que este representasse por completo as reais intenções do sistema sem ambiguidades, sendo facilmente interpretável. Infelizmente, isso é impossível. Um único gráfico é incapaz de capturar todas as informações necessárias para descrever um sistema. Um sistema é composto por diversos aspectos: funcional (que é sua estrutura estática e suas interações dinâmicas), não funcional (requisitos de tempo, confiabilidade, desenvolvimento, etc.) e aspectos organizacionais (organização do trabalho, mapeamento dos módulos de código, etc.). Então o sistema é descrito em um certo número de visões, cada uma representando uma projeção da descrição completa e mostrando aspectos particulares do sistema. Cada visão é descrita por um número de diagramas que contém informações que dão ênfase aos aspectos particulares do sistema. Existe em alguns casos uma sobreposição entre os diagramas o que significa que cada um pode fazer parte de mais do que uma visão. Os diagramas que compõem as visões contêm os modelos de elementos do sistema. As visões que compõem um sistema são: Visão de Componentes Visão Lógica Visão de Use-case 9 Visão "Use-case" (caso de uso): Descreve a funcionalidade do sistema desempenhada pelos atores externos do sistema (utilizadores). A visão use-case é central, já que seu conteúdo é base do desenvolvimento das outras visões do sistema. Essa visão é montada sobre os diagramas de use-case (caso de uso) e eventualmente diagramas de atividade. Visão Lógica: Descreve como a funcionalidade do sistema será implementada. É feita principalmente pelos analistas, programadores e utilizadores. Em contraste com a visão use-case, a visão lógica observa e estuda o sistema internamente. Ela descreve e especifica a estrutura estática do sistema (classes, objectos, e relacionamentos) e as colaborações dinâmicas quando os objetos enviarem mensagens uns para os outros para realizarem as funções do sistema. Propriedades como persistência e concorrência são definidas nesta fase, bem como as interfaces e as estruturas de classes. A estrutura estática é descrita pelos diagramas de classes e objetos. O modelo dinâmico é descrito pelos diagramas de estado, sequência, Comunicação e atividade. Visão de Concorrência: Trata a divisão do sistema em processos e processadores. Este aspecto, que é uma propriedade não funcional do sistema, permite uma melhor utilização do ambiente onde o sistema se encontrará, se o mesmo possui execuções paralelas, e se existe dentro do sistema uma gestão de eventos assíncronos. Uma vez dividido o sistema em linhas de execução de processos concorrentes (threads), esta visão de concorrência deverá mostrar como se dá a comunicação e a concorrência destas threads. A visão de concorrência é suportada pelos diagramas dinâmicos, que são os diagramas de estado, sequência, Comunicação e atividade, e pelos diagramas de implementação, que são os diagramas de componentes e de instalação. Visão de Componentes: É suportada pelos diagramas de componentes que descrevem a implementação dos módulos e suas dependências. É principalmente executada por programadores. Visão de Organização: Esta visão é representada pelos diagramas de instalação ou de execução. A visão de organização mostra a organização física do sistema, os Visão de Organização Visão de Concorrência 10 computadores, os periféricos e como eles se conectam entre si. É executada pelos engenheiros de sistemas (programadores, integradores e testers). Levantamento de Requisitos Entender os requisitos de um problema está entre as tarefas mais difíceis enfrentadas por um engenheiro de software. A engenharia de requisitos ajuda os engenheiros de software a compreender melhor o problema que eles vão trabalhar para resolver. Inclui um conjunto de tarefas que levam a um entendimento de qual será o impacto do software sobre o negócio, do que o cliente quer e de como os usuários finais vão interagir com o software. A engenharia de requisitos começa com a concepção – tarefa que define o escopo e a natureza do problema a ser resolvido. Ela avança para o levantamento – tarefa que ajuda o cliente a definir o que é necessário; e depois para a elaboração – em que os requisitos básicos são refinados e modificados. À medida que o cliente define o problema, ocorre a negociação – quais são as prioridades, o que é essencial, o que é necessário? Mas será que é fácil? 11 Segundo dicionário da Língua Portuguesa: “Requisito: Condição a ser preenchida necessariamente pelo produto ou serviço.” É uma condição ou capacidade que deve ser alcançada ou possuída por um sistema ou componente deste para satisfazer um contrato, padrão, especificação ou outros documentos formalmente impostos. Não importa quão bem projetado ou codificado está um programa, se ele for mal analisado e especificado desapontará o usuário e trará aborrecimentos ao desenvolvedor. A atividade de levantamento de requisitos é a etapa de compreensão do problema aplicado ao desenvolvimento de software. O principal objetivo é que os desenvolvedores e usuários do sistema a ser construído tenham a mesma visão do problema a ser resolvido. É de suma importância que antes da escrita de uma única linha de código, seja “concluída” a etapa do levantamento de requisitos, vale a máxima que é quase impossível concluir esta etapa devido à natureza flexível que os sistemas de softwares exigem. Normalmente os requisitos de um sistema são identificados a partir do domínio do negócio. O produto do levantamento de requisito é o documento de requisitos, que declara os diversos tipos de requisitos do sistema. O vocabuláriqo utilizado que deve ser utilizado neste documento deve ser acessível ao usuário (cliente) do sistema e preferencialmente que não possua nenhuma referência à tecnologia. Imagine que um determinado software tenha sido desenvolvido aplicando as melhores práticas e técnicas de programação, mas que quando entram em produção os usuários não conseguem operá-los, ou não conseguem extrair/trabalhar as informações que ele normalmente está acostumado a obter. Então logo eles irão começar a reclamar do sistema e em muitos dos casos irão se antepor a utilizá-lo. É para evitar situações como essa que a fase de levantamento de requisitos existe. Uma das formas de se medir a qualidade de um sistema de software é através de sua utilidade. E um sistema será útil para seus usuários se atender aos requisitos definidos. Portanto, os requisitos devem ser expressos de uma maneira tal que eles possam ser verificados e comunicados a leitores técnicos e não-técnicos. Clientes (leitores não- técnicos) devem entender esses documentos para que possam priorizar o desenvolvimento dos requisitos, conforme as necessidades da organização. Não importa qual seja o processo de desenvolvimento utilizado: o envolvimento do usuário final no desenvolvimento de um sistema de software é de fundamental importância. 12 A engenharia de requisitos consiste no estudo de viabilidade do sistema, na extração, na análise, na especificação, na documentação e validação de requisitos. O produto final do processo de extração de requisitos é um documento de Especificação de Requisitos de Software (ERS), que descreve o que o sistema proposto deverá fazer, sem, entretanto descrever como o software fará isso. Estudo de Viabilidade Para todos os sistemas novos, o processo de engenharia de requisitos deve começar com um estudo de viabilidade. A entrada para o estudo de viabilidade é uma descrição geral do sistema e de como ele será utilizado dentro de uma organização. Os resultados do estudo de viabilidade deve ser um relatório que recomenda se vale a pena ou não realizar o processo de engenharia de requisitos e o processo de desenvolvimento de sistema. Um estudo de viabilidade é, na maioria das vezes, um estudo breve, direcionado, que se destina a responder algumas perguntas: O sistema contribui para os objetivos gerais da organização? O sistema pode ser implementado com a utilização de tecnologia atual dentro das restrições de custo e de prazo? O sistema pode ser integrado com outros sistemas já em operação? Preparar um estudo de viabilidade envolve avaliar e coletar informações e preparar relatórios. Depois de obtida as informações, as seguintes perguntas devem ser feitas: Como a organização se comportaria, se esse sistema não fosse implementado? Quais são os problemas com os processos atuais e como o sistema ajudaria a diminuí-los? Quais serão as contribuições diretas advindas do novo sistema? Essas informações podem ser transferidas para outros sistemas existentes na organização e/ou podem ser recebidas de programas já implementados? O sistema requer tecnologia que não tenha sido utilizada anteriormente na organização? Quais as compatibilidades que serão necessárias para com o sistema? Entre as fontes de informação estão os gerentes dos departamentos no qual o sistema será implantado, os engenheiros de software acostumados com o tipo do sistema proposto, peritos em tecnologia, usuários finais do sistema, etc… (stakeholders - qualquer pessoa que tenha uma influência direta ou indireta sobre os requisitos do sistema). 13 O relatório de estudo de viabilidade pode propor mudanças no enfoque, no orçamento e no cronograma e sugerir outros requisitos de alto nível do sistema. Processo de Extração de Requisitos A tarefa de extração de requisitos não é fácil. As necessidades do usuário mudam à medida que o ambiente no qual o sistema funciona muda com o tempo. Além disso, frequentemente a ERS e o próprio processo de análise e especificação de requisitos dão novas ideias aos clientes sobre as suas necessidades e sobre as funções do sistema. Portanto, mudanças nos requisitos acontecem na maioria dos sistemas complexos. Embora muitas mudanças sejam devidas às mudanças das necessidades dos usuários, muitas advêm da interpretação ou especificação incorreta dos requisitos do sistema. Requisitos incompletos, incorretos ou mal entendidos são as causas mais frequentes da baixa qualidade, excesso de custo e entrega fora do prazo. Essa tarefa não é encarada com a devida importância durante a maioria dos cursos. Normalmente o professor cria a especificação e os alunos sentam-se frente ao computador e começam a escrever o programa. Na vida real, isso não acontece. O software a ser desenvolvido pode ter escopos e complexidade diversificados e na maioria dos casos não é possível sentar à frente da máquina antes de obter mais informações sobre o que o software deve fazer, que serão obtidas através da extração de requisitos. A habilidade de empregar um processo sistemático na extração de requisitos é um dos conhecimentos imprescindíveis para um engenheiro de software. Pesquisas têm mostrado que quase todo o software vendido não satisfaz as necessidades do usuário. A engenharia de requisitos, um dos termos utilizados para esse processo,engloba os seguintes processos: Extração dos Requisitos: é o processo através do qual os usuários ou compradores de um sistema de software descobrem, revelam e entendem os requisitos. Análise dos Requisitos: é o processo de raciocínio sobre os requisitos que foram extraídos; envolve atividades de exame dos requisitos para descobrir conflitos ou inconsistências, união de requisitos relacionados e identificação de requisitos que porventura estejam faltando. Especificação dos Requisitos: é o processo de armazenar os requisitos em uma ou mais formas, incluindo língua natural ou formal, representações simbólicas ou gráficas. 14 Validação dos Requisitos: é o processo de confirmação, junto ao usuário, que os requisitos especificados são válidos e estão corretos e completos. Esses processos não podem ser totalmente separados e executados seqüencialmente. Todos eles são intercalados e executados repetidamente. Em muitos casos, quando se especifica os requisitos localiza-se conflitos ou ausências, quando se valida, percebe-se a necessidade de outros requisitos ou detalhes. Nesses casos, precisa-se retornar ao processo de extração de requisitos. A maneira mais comum de extrair requisitos é obter a informação diretamente das pessoas que utilizam o sistema e esse procedimento pode ser dividido em cinco etapas: Identificar as fontes de requisitos relevantes (usuários ou mais propriamente stakeholders); Fazer perguntas apropriadas visando obter um entendimento das necessidades dos usuários; Analisar as informações obtidas, procurando por implicações, inconsistências ou questões não resolvidas; Confirmar com os usuários o seu entendimento do problema; Sintetizar os requisitos de forma apropriada. Técnicas para extração de requisitos Em todo desenvolvimento de software, um aspecto fundamental é a captura dos requisitos dos usuários. A extração de requisitos é um processo impreciso e difícil. Existem várias dificuldades implícitas nesse processo. Para apoiar este trabalho, diversas técnicas podem ser utilizadas. Amostragem: Em um levantamento de requisitos, geralmente um engenheiro de software se depara com duas importantes questões: Entre os muitos relatórios, formulários e documentos gerados pelos membros de uma organização, quais deverão ser objeto de investigação? 15 Pode haver um grande número de pessoas afetadas pelo sistema de informação proposto. Quais delas devem ser entrevistadas, observadas ou questionadas? Servindo de base para todas as técnicas de levantamento de requisitos, entre elas investigação, entrevistas e observação, estão as decisões cruciais dizendo respeito a o que examinar e quem questionar ou observar. Estas decisões podem ser apoiadas por uma abordagem estruturada chamada amostragem. Amostragem é o processo de seleção sistemática de elementos representativos de uma população. Quando os elementos selecionados em uma amostragem são analisados, pode-se assumir que esta análise revelará informações úteis acerca da população como um todo. Por que usar amostragem? diminuir custos; acelerar o processo de levantamento de informações; eficiência: a informação tende a ser mais apurada, já que menos elementos podem ser analisados, mas estes podem ser analisados com mais detalhes; reduzir tendências. Investigação: Muitas vezes, algumas informações são difíceis de serem obtidas através de entrevistas ou observação. Tais informações revelam, tipicamente, um histórico da organização e sua direção. Nestes casos, devemos utilizar investigação, isto é, análise de documentos. Através de investigação, podemos obter mais facilmente informações, tais como tipos de documentos e problemas associados, informação financeira e contextos da organização. Essas informações são difíceis de serem obtidas através de outras técnicas de levantamento de requisitos, tais como entrevistas ou observação. Entrevistas: Uma entrevista de levantamento de informações é uma conversa direcionada com um propósito específico, que utiliza um formato “pergunta-resposta”. Os objetivos de uma entrevista incluem: obter as opiniões do entrevistado, o que ajuda na descoberta dos problemas-chave a serem tratados; conhecer os sentimentos do entrevistado sobre o estado corrente do sistema; obter metas organizacionais e pessoais; e levantar procedimentos informais 16 Em uma entrevista, o engenheiro de software está, provavelmente, estabelecendo um relacionamento com uma pessoa estranha a ele. Assim, é importante que ele: construa, rapidamente, uma base de confiança e entendimento; mantenha o controle da entrevista; venda a “idéia do sistema”, provendo ao entrevistado as informações necessárias. Questionários: O uso de questionários constitui uma técnica de levantamento de informações que permite ao analista obter de várias pessoas afetadas pelo sistema (corrente ou proposto). Informações tais como: Posturas: o que as pessoas na organização dizem querer; Crenças: o que as pessoas pensam ser realmente verdade; Comportamento: o que as pessoas fazem; Características: propriedades de pessoas ou coisas. Um questionário pode ter objetivos distintos, em função de sua aplicação, tais como: Procurar quantificar o que foi levantado em entrevistas. Determinar como um sentimento (expresso em uma entrevista) é realmente difundido ou limitado. Examinar uma grande amostra de usuários do sistema para sentir problemas ou levantar questões importantes, antes de se programar entrevistas. Há muitas similaridades entre estas duas técnicas. De fato, pode ser útil utilizar as duas abordagens em conjunto: procurando refinar respostas não claras de um questionário em uma entrevista; projetando um questionário com base no que foi levantado em uma entrevista. Observação: Observar o comportamento e o ambiente do indivíduo que toma decisões pode ser uma forma bastante eficaz de levantar informações que, tipicamente, passam despercebidas usando outras técnicas. Tomadas de decisão ocorrem em diversos níveis da organização: operacional, gerencial e estratégico e, portanto, é importante observá-las em todos os níveis que tenham interação com o sistema. Através da observação é possível capturar: o que realmente é feito e não apenas o que é documentado ou explicado. o relacionamento entre o “tomador de decisão” e outros membros da organização. A observação é usada para: 17 obter informações sobre o “tomador de decisão” e seu ambiente, que não são capturadas por outras técnicas. confirmar ou negar informações de entrevistas e/ou questionários. Alguns pontos importantes devem ser realçados: o analista deve saber o que observar, quem observar, quando, onde, porque e como. Prototipação: A prototipação é uma técnica valiosa para se obter rapidamente informações específicas sobre requisitos de informação do usuário. Trata-se de uma versão inicial do sistema, baseada em requisitos ainda pouco definidos, mas que pode ajudar a encontrar desde cedo falhas que através da comunicação verbal não são tão facilmente identificáveis. Neste tipo de abordagem apenas são desenvolvidas algumas funcionalidades sendo normalmente desenvolvidas primeiro aquelas que são mais fáceis de compreender por parte do utilizador e que lhe podem trazer maior valor acrescentado (principalmente na prototipação evolutiva, isto é, aquela que mais tarde é evoluída para a fase de desenvolvimento). O uso de protótipos deve ser considerado apenas mediante uma análise custo-benefício, já que os custos de desenvolvimento de um protótipo podem facilmente crescer, sendo particularmente úteis em situações em que a interface com os utilizadores é, para eles, um aspecto crítico. Tipicamente, a prototipação permite capturar os seguintes tipos de informação: Reações iniciais do usuário: Como o usuário se sente em relação ao sistema em desenvolvimento? Reações ao protótipo podem ser obtidas através da observação, entrevistas, questionário ou relatório de avaliação. Sugestões do usuário para refinar ou alterar o protótipo: guiam o analista na direção de melhor atender as necessidades dos usuários. Inovações: novas capacidades, não imaginadas antes da interação com o protótipo. Informações para revisão de planos: estabelecer prioridades e redirecionar planos. Usuários são fundamentais na prototipação. Para capturar as reações dos usuários em relação ao protótipo, outras técnicas de levantamento de informação devem ser usadas em conjunto. Durante a experimentação do usuário com o protótipo, utiliza-se a observação. Para capturar opiniões e sugestões, podem ser empregados, além da observação, entrevistas e questionários. Especificação e documentação É nesta fase que se dá a produção propriamente dita do documento de especificação de requisitos. 18 Em todos os tipos de especificação há dois tipos de requisitos a considerar: Requisitos funcionais: descrevem as funcionalidades que se espera que o sistema disponibilize, de uma forma completa e consistente. É aquilo que o utilizador espera que o sistema ofereça, atendendo aos propósitos para qual o sistema será desenvolvido. Exemplos: o “O software deve possibilitar o cálculo dos gastos diários, semanais, mensais e anuais com pessoal”. o “O software deve emitir relatórios de compras”. o “Os usuários devem poder obter o número de aprovações, reprovações e trancamentos em todas as disciplinas”. Os requisitos funcionais descrevem as funcionalidades e serviços que o sistema deve oferecer. Dependem do tipo do software, potenciais usuários e do tipo de sistema onde o software será utilizado. Requisitos não-funcionais: referem-se a aspectos não-funcionais do sistema, como restrições nas quais o sistema deve operar ou propriedades emergentes do sistema. Costumam ser divididos em Requisitos não-funcionais de: Utilidade, Confiança, Desempenho, Suporte e Escalabilidade. Exemplos: o “O tempo de resposta do sistema deve ser inferior a 30 segundos”. o “O tempo de desenvolvimento não deve ultrapassar seis meses”. o “O software deve ser operacionalizado no sistema específico”. Os requisitos não-funcionais definem as propriedades do sistema e suas restrições, isto é, confiabilidade, tempo de resposta. Restrições podem ser capacidade de dispositivos de I/O, representações gráficas, etc. Pode-se também considerar os requisitos do domínio, que tal como o nome indica derivam do domínio e não de necessidades específicas dos utilizadores, podendo depois ser classificados como funcionais ou não funcionais. A documentação produzida poderá ter diferentes destinatários e como tal diferentes objetivos. Podem-se distinguir três tipos de especificação: Especificação de requisitos do usuário. Especificação de requisitos do sistema. Especificação do design da aplicação. 19 A vantagem de conceber mais do que uma especificação para um dado sistema é a de em cada especificação se comunicar apenas um determinado tipo de informação adequado ao leitor a que se destina (usando "linguagens" que o utilizador conheça). Por exemplo, enquanto que nos requisitos do utilizador apenas é feita uma abordagem de alto nível das funcionalidades do sistema e suas restrições, usando linguagem natural e eventualmente diagramas (esquemas), nos requisitos do sistema cada requisito é descrito com mais detalhe introduzindo já alguns conceitos relativos à arquitetura do sistema, fazendo-se uso de linguagens estruturadas (notações gráficas como diagramas de casos de uso). Requisitos do Usuário: Os requisitos do utilizador destinam-se, portanto, aos vários níveis hierárquicos da organização na qual o sistema será implementado (desde gestores a utilizadores), pelo que são descritos usando apenas linguagem natural, formulários e diagramas muito simples. Obviamente, neste nível de especificação surgem algumas dificuldades: o Ambigüidade: torna-se difícil descrever os requisitos de uma forma inequívoca sem tornar a sua descrição muito longa ou de difícil compreensão. o Confusão: ainda que possa não ser tão relevante do ponto de vista do cliente, a distinção entre requisitos funcionais/não-funcionais e objetivos do sistema torna-se difícil. o Agrupamento de requisitos: ao descrever as funcionalidades de um sistema, pode tornar-se difícil separar claramente os requisitos, o que leva a que vários requisitos sejam expressos como sendo apenas um. Algumas considerações úteis a ter em conta ao escrever uma especificação de requisitos do utilizador: o Usar o mesmo formato em todos os requisitos (evitam-se omissões e facilita-se a verificação dos requisitos). o Distinguir claramente entre comportamentos esperados e desejáveis do sistema através do uso de expressões como "O sistema permitirá criar (...)" ou "Deverá ser possível criar (...)" respectivamente. É importante deixar claro o que o sistema tem de fazer e sugestões de como o deve fazer e, acima de tudo, usar este tipo de expressões de forma consistente ao longo de todo o documento. 20 o Usar formatação de texto para salientar determinados aspectos do documento (usando negrito, por exemplo). o Evitar usar termos demasiado técnicos ou fora do âmbito do sistema, identificando-os e definindo-os de uma forma clara quando for absolutamente necessário usá-los. Requisitos do sistema: Os requisitos do sistema têm um caráter mais técnico, consistindo numa descrição detalhada dos requisitos do utilizador correspondentes recorrendo ao uso, para além da linguagem natural, de linguagens estruturadas e notações gráficas. Estes requisitos destinam-se ainda aos utilizadores do sistema (e particularmente aos engenheiros que trabalhem nessa organização) e destinam-se também às equipes de especificação de arquitetura do sistema e de desenvolvimento. Tal como nos requisitos do utilizador, o uso de linguagem natural levanta problemas, embora alguns deles sejam ligeiramente diferentes: o As mesmas palavras podem, de acordo com a interpretação de cada pessoa, designar conceitos diferentes. o O mesmo requisito pode ser descrito de formas diferentes, o que leva a que cada pessoa tenha de saber quando é que descrições diferentes se referem ou não a requisitos diferentes. Design de aplicação: Por fim, a especificação do design da aplicação consiste num documento usado pela equipe de desenvolvimento do sistema no qual estão definidos pormenores, a um nível mais técnico, acerca da implementação do sistema e sua arquitetura. A partir deste documento, um elemento que entre para a equipe de desenvolvimento a meio do projeto deverá ser capaz de "se situar" quando precisar começar a codificar, compreendendo a forma como a implementação, a um nível global, está a ser feita, mas sem conhecer necessariamente os detalhes de implementação dos componentes menores. Não convém cair na tentação de deixar toda a implementação detalhada, uma vez que convém que os desenvolvedores tenham alguma margem de manobra tanto para inovar como para resolver problemas encontrados em subsistemas de forma que uma especificação inicial da arquitetura não consegue prever. Saídas de um bom processo – ajuda os usuários a explorarem e entenderem completamente seus requisitos, especialmente a separação entre o que eles querem e o que 21 realmente precisam. Suas interações com o engenheiro de software os ajudam a entender as restrições que podem ser impostas ao sistema pela tecnologia, pelas práticas da própria organização ou por regulamentações governamentais. Eles passam a entender as alternativas, tanto tecnológicas quanto procedimentais, as escolhas que podem ser necessáriasquando dois requisitos não podem ser totalmente satisfeitos, entendendo, na maioria das vezes, as implicações das decisões por eles tomadas durante o desenvolvimento de requisitos, criando poucas surpresas no momento de entrega do sistema. Os usuários passam a compartilhar com o engenheiro de software uma visão dos problemas que estão tentando resolver, dos tipos de soluções possíveis e se sentem um pouco donos dos produtos gerados pela extração, sentem-se satisfeitos, informados e acreditam que o risco é minimizado. Similarmente, os engenheiros e desenvolvedores de software que participaram do processo de extração de requisitos têm confiança de que estão resolvendo o problema certo e se convencem de que estão resolvendo o problema viável sob todos os aspectos, não somente técnicos, mas também humanos. Sabem que os usuários irão cooperar se for necessário novos esclarecimentos e que essas interações serão mínimas. Saídas de um Processo Ruim – o pior resultado de um processo de extração de requisitos mal feito é que os desenvolvedores poderão estar resolvendo o problema errado. Mesmo que os desenvolvedores estejam resolvendo essencialmente o problema certo, um processo de extração ruim pode trazer outras conseqüências negativas. Compradores e usuários podem ficar insatisfeitos (acontecem freqüentemente quando os desenvolvedores não ouvem os usuários ou tendem a forçar suas próprias visões e interpretações), resultando numa participação menos efetiva por parte dos compradores e usuários, resultando em respostas menos completas, podendo continuar afetando o projeto durante o desenvolvimento e entrega. Os desenvolvedores podem descobrir que há informações importantes faltando, o que resulta em encontros adicionais, podem tomar decisões erradas devido à falta de entendimento das reais necessidades. Os requisitos podem mudar freqüentemente, resultando em demoras ou esforços desperdiçados nas fases de projeto e implementação, resultando num custo maior, atraso no planejamento e algumas vezes, projetos cancelados. Tudo isso pode resultar numa perda de dinheiro, tanto para a empresa a que pertencem os desenvolvedores, como para os compradores, má reputação e perda de credibilidade dos desenvolvedores, além de uma queda na confiança dos próprios desenvolvedores em si mesmos 22 Validação Nesta fase pretende-se demonstrar que o documento de requisitos produzido corresponde, de fato, o sistema que o cliente necessita. À semelhança do que sucede na análise dos requisitos, pretende-se encontrar problemas/conflitos na especificação, porém ao contrário das fases anteriores esta fase lida com uma especificação completa dos requisitos. A validação é especialmente importante em sistemas de grandes dimensões porque muitas vezes são encontrados erros (durante o desenvolvimento ou já depois de o sistema estar sendo usado) no documento de requisitos, e esses erros têm repercussões proporcionais à dimensão do projeto. Estes tipos de erros traduzem-se em elevados custos e necessidade de refazer muito do trabalho que se julgava já concluído. Durante a fase de validação dos requisitos, devem ser verificados (através de checklists) os seguintes atributos dos requisitos: Validade: a especificação resulta da análise dos requisitos identificados junto das diversas partes interessadas envolvidas. Como tal, requisitos identificados individualmente (isto é, junto de cada parte interessada) podem diferir da especificação final que se atinge após o cruzamento de informação e é necessário que cada cliente compreenda e aceite a especificação final obtida. Consistência: não devem existir conflitos entre os requisitos identificados. Compreensibilidade/Ambigüidade: os requisitos devem poder ser compreendidos de forma inequívoca pelas partes interessadas. Completude: todas as funcionalidades pretendidas devem fazer parte da especificação do sistema. Realismo: dadas às restrições do projeto (tecnológicas, financeiras e temporais) o sistema especificado tem de ser implementável. Verificabilidade: de forma a evitar futuras discordâncias quanto à concretização dos requisitos especificados, estes devem ser descritos de modo a que seja possível verificar se foram ou não concretizados, isto é, se o sistema final corresponde à especificação inicial. Rastreabilidade: a origem dos requisitos, em relação ao cliente, deve estar claramente identificada. Entre outros motivos, isto é importante para facilitar a gestão futura dos requisitos. 23 Conformidade com normas: para além dos aspectos funcionais dos requisitos, a sua especificação deve obedecer às normas usadas ao longo de todo o documento. A fase de validação não deve ser encarada de ânimo leve: trata-se de uma fase muito importante na engenharia de requisitos e da qual dependem elevados custos a médio e longo prazo. Por depender bastante dos retornos transmitidos pelos clientes (que não são peritos em validação de requisitos) é bastante falível e regra geral há erros que não são encontrados num primeiro momento, o que leva inevitavelmente a discordâncias numa fase posterior, já com o documento validado e o projeto em desenvolvimento ou concluído. Quando isto sucede, torna-se necessário negociar e chegar a um acordo quanto à forma de corrigir o erro detectado. UML – Linguagem de Modelagem Unificada A UML (Unified Modeling Language ou Linguagem de Modelagem Unificada) é uma linguagem visual utilizada para modelar sistemas computacionais por meio do paradigma de orientação a objetos. Essa linguagem tornou-se, nos últimos anos, a linguagem padrão de modelagem de Software adotada internacionalmente pela indústria de Engenharia de Software. Deve ficar bem claro, no entanto, que a UML não é uma linguagem de programação e sim uma linguagem de modelagem, cujo objetivo é auxiliar os engenheiros de Software a definir as características do Software, tais como seus requisitos, seu comportamento, sua estrutura lógica, a dinâmica de seus processos e até mesmo suas necessidades físicas em relação ao equipamento sobre o qual o sistema deverá ser implantado. Todas essas características são definidas por meio da UML antes do Software começar a ser realmente desenvolvido. Através da UML podemos modelar um sistema utilizando vários diagramas, nos quais podemos destacar dois grandes grupos: Modelagem Estrutural o Diagrama de Classes o Diagrama de Objetos o Diagrama de Componentes o Diagrama de Estrutura Composta o Diagrama de Pacotes 24 o Diagrama de Implantação Modelagem Comportamental (Temporal) o Diagrama de Casos de Uso o Diagrama de Atividades o Diagrama de Transição de Estados o Diagrama de Máquina de Estados o Diagramas de Interação Geral o Diagramas de Interação entre Objetos Diagrama de Sequência Diagrama de Comunicação Diagrama de Tempo Diagrama de Comunicação A UML foi desenvolvida por Grady Booch, James Rumbaugh, e Ivar Jacobson que são conhecidos como "os três amigos". Eles possuem um extenso conhecimento na área de modelagem orientado a objetos já que as três mais conceituadas metodologias de modelagem Orientada a Objetos foram eles que desenvolveram e, a UML é a junção do que havia de melhor nestas três metodologias adicionado novos conceitos e visões da linguagem. A UML é o resultado da unificação da linguagem de modelagem de objetos de 3 métodos líderes do mercado: Booch, Object Modeling Technique (OMT) e Objected- Oriented Software Engineering (OOSE). Em 1997, a UML v1.1 foi adotada pela OMG (Object Management Group) e desde então tornou-se o padrão da indústria de Software para a modelagem de objetos e componentes. 25 Um processo para utilizar a UML A UML contém notações e regras que tornam possível expressar modelos orientados a objetos. Mas ela não prescreve como o trabalhotem que ser feito, ou seja, não possui um processo de como o trabalho tem que ser desenvolvido. Já que a UML foi desenvolvida para ser usada em diversos métodos de desenvolvimento. Para usar a UML com sucesso é necessário adotar algum tipo de método de desenvolvimento, especialmente em sistema de grande porte onde a organização de tarefas é essencial. A utilização de um processo de desenvolvimento torna mais eficiente calcular o progresso do projeto, controlar e melhorar o trabalho. Um processo de desenvolvimento descreve "o que fazer", "como fazer", "quando fazer", e "porque deve ser feito". Este também descreve um número de atividades que devem ser executadas em uma certa ordem. Quando são definidas e relacionadas as atividades de um processo, um objetivo específico é alcançado. Em seu uso normal, a palavra "processo" significa uma relação de atividades que devem ser executadas em uma certa ordem sem importar o objetivo, regras ou material a ser usado. No processo de desenvolvimento da engenharia de software, é necessário saber o objetivo final do processo, definir regras a serem seguidas e adotar um método fixo de desenvolvimento. Um método (processo) tradicional de desenvolvimento orientado a objetos é dividido em análise de requisitos, análise, design (projeto), implementação, e testes. A análise de requisitos captura as necessidades básicas funcionais e não-funcionais do sistema que deve ser desenvolvido. A análise modela o problema principal (classes, objetos) e cria um modelo ideal do sistema sem levar em conta requisitos técnicos do sistema. O design expande e adapta os modelos da análise para um ambiente técnico, onde as soluções técnicas são trabalhadas em detalhes. A implementação consiste em codificar em linguagem de programação e banco de dados os modelos criados. E as atividades de testes devem testar o sistema em diferentes níveis, verificando se o mesmo corresponde as expectativas do usuário. Existe um processo desenvolvido pela Rational Inc., mesma empresa que desenvolveu a UML, que monta duas visões do desenvolvimento de um sistema: visão gerencial e técnica. A visão técnica utiliza as tradicionais atividades de análise, design e implementação, enquanto a visão gerencial utiliza as seguintes fases no desenvolvimento de cada geração do sistema. 26 Início: Define o escopo e objetivo do projeto; Elaboração: Desenvolve o produto em detalhes através de uma série de interações. Isto envolve mais análise, design e programação; Transição: Gera o sistema para o usuário final, incluindo as atividades de marketing, suporte, documentação e treinamento. Cada fase no ciclo é executada em séries de interações que podem sobrepor outras fases. Cada interação consiste tipicamente em atividades tradicionais como análise e design, mas em diferentes proporções dependendo da fase em que esteja a geração do sistema em desenvolvimento. Ferramentas modernas devem dar suporte não apenas para linguagens de modelagem e programação, mas devem suportar um método de desenvolvimento de sistemas também. Isso inclui conhecimento das fases em um processo, ajuda online, e aconselhamentos do que fazer em cada fase do desenvolvimento, suporte a desenvolvimento interativo e fácil integração com outras ferramentas. O Futuro da UML Embora a UML defina uma linguagem precisa, ela não é uma barreira para futuros aperfeiçoamentos nos conceitos de modelagem. O desenvolvimento da UML foi baseado em técnicas antigas e marcantes da orientação a objetos, mas muitas outras influenciarão a linguagem em suas próximas versões. Muitas técnicas avançadas de modelagem podem ser definidas usando UML como base, podendo ser estendida sem se fazer necessário redefinir a sua estrutura interna. A UML será a base para muitas ferramentas de desenvolvimento, incluindo modelagem visual, simulações e ambientes de desenvolvimento. Em breve ferramentas de integração e padrões de implementação baseados em UML estarão disponíveis para qualquer um. A UML integrou muitas idéias adversas, e esta integração vai acelerar o uso do desenvolvimento de softwares orientados a objetos. Abstração O uso do computador é baseado em abstrações, que nada mais é do que uma representação simplificada da realidade, segundo um ponto de vista específico. Na orientação a objetos o principal mecanismo de abstração é a Classe. Abstração nada mais é 27 do que, a grosso modo, interpretação, ou seja, conseguir enxergar informações que estão subentendidas. Exemplo de Abstração Classes Conceitualmente, uma classe descreve um conjunto de objetos que compartilham características comuns. Uma classe implementa um Tipo Abstrato de Dados, e “encapsula” esses dados e suas operações. Classe é a definição de um conjunto de objetos que compartilham estruturas e comportamentos comuns, sendo a sua abstração muito importante, dizendo respeito às informações extraídas em um levantamento de requisitos, por exemplo. Assim as classes podem ser entendidas como descrições genéricas ou coletivas de entidades do mundo real. Mantém-se aqui a intenção de aproximar entidades externas de representações internas. Desta forma, a definição das classes de um sistema deverá procurar inspiração nas entidades do mundo real. Exemplo de Classe Objetos Um objeto é um elemento que podemos manipular, acompanhar seu comportamento, criar, destruir etc. Um objeto existe no mundo real. Pode ser uma parte de qualquer tipo de sistema, por exemplo, uma máquina, uma organização, ou negócio. Existem objetos que não encontramos no mundo real, mas que podem ser vistos de derivações de estudos da estrutura e comportamento de outros objetos do mundo real. Um objeto é um elemento da classe 28 o Objeto deve pertencer a somente uma classe o O objeto é o elemento que efetivamente armazena as informações de um programa. Objetos trocam mensagens entre si o O funcionamento de um programa OO é caracterizado pela troca de mensagens de objetos criados Exemplos de Objetos Instanciação Instanciação trata-se apenas da criação um objeto a partir de uma classe já definida, isto é, “instanciamos” um objeto a partir de uma classe. Deve-se ressaltar que Instâncias (Objetos) de uma mesma classe possuem características idênticas, variando os valores que essas características podem assumir. Ex: Todos os objetos de uma classe carro possuem uma característica comum que é cor, mas um pode ter o valor para essa característica igual a “Azul” e outro “Preto”. Exemplo de Instanciação Encapsulamento Encapsular significa “Proteger” dados, ou informações de um objeto, através de métodos, que garantem acesso seguro à informação armazenada nesses objetos. 29 Ocultamento da Informação o O acesso aos dados internos de objetos só pode ocorrer a partir de mensagens. Independência de aplicação o Um método deve acessar informações internas do objeto. Na necessidade de outra informação, somente através de mensagens. Exemplo de Encapsulamento Encapsulamento - “Muralha” em volta do objeto Métodos Métodos ou comportamentos representam atividades que objetos de uma classe podem executar. É um conjunto de instruções que é executado quando é chamado, por exemplo, um objeto da classe carro pode executar a atividade de transportar pessoas (método). Grande parte da codificação propriamente dita dos sistemas de informação orientados a objetos esta contida nos métodos definidos em suas classes. Exemplo de Método 30 Herança Herança é o reaproveitamento de atributos e métodos, otimizando o tempo de desenvolvimento. É uma das características mais poderosas e importantes da orientação a objetos, porque permite a diminuição de linhas de código. Quando temos herança, a classe que fornece a herança é chamada de SuperClasse, e a que recebea herança é chamada de SubClasse. Quando uma SubClasse herda os atributos e operações de outra, ela herda todos. O que faz a diferença é a visibilidade, que veremos mais adiante. Exemplo de Herança Herança Múltipla Ocorre quando uma SubClasse herda características e métodos de duas ou mais SuperClasses. Exemplo de Herança Múltipla Polimorfismo O conceito de polimorfismo está associado à herança. O polimorfismo trabalha com a redeclararão de métodos herdados por uma classe. Esses métodos, embora semelhantes, diferem de alguma forma da implementação utilizada na SuperClasse, sendo necessário, portanto, reimplementá-los na SubClasse. O conceito polimorfismo é muito semelhante ao conceito de variáveis locais e globais, utilizado pela linguagem de programação C. Ao declararmos uma variável global 31 em um programa escrito na linguagem C, essa variável poderá ser vista e utilizada por qualquer outra função do programa, no entanto se em alguma função declararmos uma variável local com o mesmo nome da variável global, naquela função específica, quando nos referirmos à variável em questão será à variável local e não à global. O mesmo ocorre com os métodos polimórficos, ou seja, supondo existirem diversas SubClasses que herdem um método de uma SuperClasse, se uma delas redeclarar este método, ele só se comportará de maneira diferente nos objetos da classe que o modificou, permanecendo igual à forma como foi implementado na SuperClasse para os objetos de todas as outras classes. Exemplo de Polimorfismo Diagramas da UML Poderíamos nos perguntar: Porque a UML é composta de tantos diagramas? O objetivo disto é fornecer múltiplas visões do sistema a ser modelado, analisando-o e modelando-o sob diversos aspectos, procurando-se assim alcançar a completitude da modelagem, permitindo que cada diagrama complete os outros. Cada diagrama da UML analisa o sistema, ou parte dele, sob uma determinada ótica, é como se o sistema fosse modelado em camadas, sendo que alguns diagramas enfocam o sistema de forma mais geral, apresentando uma visão mais externa do sistema, como é o objetivo do diagrama de casos de uso, enquanto outros oferecem uma visão de uma camada mais profunda do Software, apresentando um enfoque mais técnico ou ainda visualizando apenas uma característica específica do sistema ou um determinado processo. A utilização de diversos diagramas permite que falhas sejam descobertas, diminuindo a possibilidade da ocorrência de erros futuros. 32 Diagramas UML Diagrama de Casos de Uso O diagrama de casos de uso procura, por meio de uma linguagem simples, possibilitar a compreensão do comportamento externo do sistema por qualquer pessoa, tentando apresentar o sistema através de uma perspectiva do usuário. É, dentre todos os diagramas da UML o mais abstrato e, portanto o mais flexível e informal. O diagrama de casos de uso costuma ser utilizado principalmente no início da modelagem do sistema, principalmente nas etapas de levantamento e análise de requisitos, embora venha a ser consultado e possivelmente modificado durante todo o processo de engenharia e sirva de base para a modelagem de outros diagramas. Este diagrama tem por objetivo apresentar uma visão externa geral das funções e serviços que o sistema deverá oferecer aos usuários, sem se preocupar em como essas funções serão implementadas. O diagrama de casos de uso é de grande auxílio na etapa de análise de requisitos, ajudando a especificar, visualizar e documentar as características, funções e serviços do sistema desejados pelo usuário. O diagrama de casos de uso tenta identificar os tipos de usuários que irão interagir com o sistema, quais os papéis que esses usuários irão assumir e quais funções serão requisitadas por cada usuário específico. Por utilizar uma linguagem informal e apresentar uma visão geral do comportamento do sistema a ser desenvolvido, o diagrama de casos de uso pode e deve ser apresentado durante as reuniões iniciais com os clientes como uma forma de ilustrar o comportamento do sistema de informação, facilitar o entendimento dos usuários e auxiliar na identificação de possíveis falhas de especificação. É bastante útil e recomendável que 33 um diagrama de casos de uso seja apresentado aos clientes juntamente com um protótipo, que permitirá que um complete o outro. Atores Atores são representações de entidades externas, mas que interagem com o sistema durante sua execução. Basicamente, a interação de atores com o sistema dá-se através de comunicações (troca de mensagens). As entidades externas representadas pelos atores podem ser: Pessoas: usuário, secretária, aluno, professor, administrador, etc. Dispositivos: impressora, máquina ou outro equipamentos externo. Hardwares: placa de modem, placa de controle, etc. Software: sistema de banco de dados, aplicativos, etc. E importante observar que atores representam, na verdade, papéis desempenhados por pessoas, dispositivos ou outros Softwares quando estiverem interagindo com o sistema. Por exemplo, um ator cujo identificador seja Aluno não representa um aluno específico, mas sim um aluno qualquer, ou seja, uma pessoa qualquer que esteja interagindo com o sistema na qualidade de aluno. Desta forma, um ator pode representar um entre vários indivíduos, equipamentos ou Softwares. De forma análoga, uma entidade externa pode ser representada na forma de vários atores. Isto ocorre quando a entidade tem mais de um papel (tipo de participação ou interação) no sistema. Por exemplo, o indivíduo João da Silva poderia ser representado em um sistema na forma do ator Usuário, pois ele interage com o sistema nesta qualidade, e também na forma do ator Administrador, pois ele também interage com o sistema para este outro fim que é a administração do Software. Exemplos de Atores 34 Casos de Uso A descrição dos serviços a serem oferecidos pelo sistema é feita na UML discriminando-se os Casos de Usos do sistema. Cada Caso de Uso descreve uma aplicação ou uso completo do Software. O conceito de caso de uso não deve ser confundido com o de módulo já que um caso de uso não é um componente do sistema, mas sim um de seus empregos possíveis. Também não se deve confundir o conceito de caso de uso com o de função que possui um escopo muito mais limitado, traduzindo frequentemente apenas um recurso ou utilidade do sistema. Um caso de uso é muito mais abrangente, envolvendo todo um conjunto de transações que juntas constituem um serviço completo oferecido pelo sistema. A especificação das funcionalidades de um sistema na forma de casos de uso permite uma visão mais abrangente das aplicações do sistema, favorecendo um levantamento mais completo e preciso de suas atribuições. Exemplos Caso de Uso Associação (Interação) As associações representam as interações ou relacionamentos entre os atores que fazem parte do diagrama, entre os atores e os casos de uso, ou os relacionamentos entre os casos de uso e outros casos de uso. Os relacionamentos entre os casos de uso recebem nomes especiais como Inclusão, Extensão e Generalização. Uma Associação entre um ator e um caso de uso demonstra que o ator utiliza-se, de alguma maneira, da função do sistema representada pelo caso de uso em questão, seja requisitando a execução daquela função, seja recebendo o resultado produzido por ela a pedido de outro ator. Relacionamento entre Atores Como os atores são entidades externas, os relacionamentos entre eles serão relações externas ao sistema. Embora estas relações possam ser desprezadas, pois não fazem parte do sistema e nem são de conhecimento do sistema, é possível incluí-las no modelo de casos de uso. De certa forma, estas relações descrevem parte do modelo de negócios da empresa. 35 Exemplos de Relacionamentos entre atoresRelacionamento entre Atores e casos de uso O relacionamento entre um ator e um caso de uso expressa sempre uma comunicação entre eles, pois o ator sendo uma entidade externa não poderia possuir qualquer relacionamento estrutural com o sistema computacional. A notação UML para este tipo de relacionamento é um segmento de reta ligando ator e caso de uso. Em diagramas mais complexos pode-se utilizar cadeias de segmentos de retas para se evitar cruzamentos. Como atores podem ter vários propósitos, no que diz respeito a suas interações com o sistema, podem existir mais de um relacionamento de um ator com diferentes casos de usos. De forma análoga, um mesmo caso de uso pode envolver a participação de mais de um ator. O caso de uso Emitir Histórico Escolar envolve a participação de dois atores: Secretaria e Impressora. O ator Secretaria participa em dois casos de uso: Emitir Histórico e Registrar Novo Aluno. Exemplo Relacionamento Ator / Caso de Uso Relacionamento entre casos de uso e outros casos de uso Ao contrário do relacionamento entre ator e caso de uso, as relações entre casos de uso nunca serão do tipo comunicação. Isto ocorre porque casos de uso são aplicações completas do sistema e, por consequência, não existe sentido em fazer-se comunicar dois 36 ”usos do sistema”. Todas as relações entre casos de uso serão sempre estruturais. Existem três tipos de relações entre casos de uso (inclusão, extensão e generalização) conforme descritos a seguir. Inclusão (<<Include>>) A associação de inclusão costuma ser utilizada quando existe um serviço, situação ou rotina comum a mais de um caso de uso. Quando isso ocorre à documentação dessa rotina é colocada em um caso de uso específico para que outros casos de uso utilizem-se desse serviço, evitando descrever uma mesma seqüência de passos em vários casos de uso. Os relacionamentos de inclusão indicam obrigatoriedade de execução. Exemplo de Relacionamento de Inclusão Extensão (<<Extends>>) Associações de extensão são utilizadas para descrever cenários opcionais de um caso de uso. Eles descrevem cenários que somente ocorrerão em uma situação específica, se uma determinada condição for satisfeita. Representam eventos que não ocorrem sempre, ou seja, são incomuns, não obrigatórios. Exemplo de Relacionamento de Extensão 37 Restrições em Associações de Extensão Restrições são compostas por um texto entre chaves e são utilizadas para definir validações, consistências, condições etc., que devem ser aplicadas a um determinado componente ou situação. Às vezes, não fica claro qual é a condição para que um caso de uso estendido seja executado, assim, pode-se acrescentar uma restrição à associação de extensão por meio de uma nota explicativa, determinando a condição para que o caso de uso seja executado. Exemplo de Extensão com Restrição Generalização Este relacionamento é uma forma de Associação entre casos de uso na qual existem dois ou mais casos de uso com características semelhantes, apresentando pequenas diferenças entre si. Quando tal situação ocorre, costuma-se definir um Caso de Uso Geral, que descreve as características compartilhadas por todos os casos de uso em questão, e então relacioná-lo com estes, cuja documentação conterá somente as características especificas de cada um. Assim não será necessário colocar a mesma documentação para todos os casos de uso envolvidos, porque toda a estrutura de um Caso de Uso generalizada é herdada pelos Casos de Uso Especializados, incluindo quaisquer possíveis Associações. Exemplo de Relacionamento de Generalização 38 Documentação de Casos de Uso A documentação de um caso de uso costuma descrever, por meio de uma linguagem bastante simples, a função em linhas gerais do caso de uso, destacando quais atores interagem com ele, quais etapas devem ser executadas pelo ator e pelo sistema para que o caso de uso execute sua função, quais parâmetros devem ser fornecidos e quais restrições e validações o caso de uso deve possuir. Não existe um formato específico de documentação para casos de uso definido pela UML, o que está de acordo com a característica do próprio diagrama, ou seja, o formato de documentação de um caso de uso é bastante flexível, permitindo que se documente o caso de uso da forma que se considerar melhor. Os casos de uso podem também ser documentados por meio de outros diagramas, como o Diagrama de Sequência ou o Diagrama de Atividade. Descrição dos Casos de uso Descrição do Caso de Uso são narrativas de texto do Caso de Uso. Elas usualmente tomam a forma de uma nota ou um documento que é de alguma maneira ligada ao Caso de Uso, e explana o processo ou atividades que tomarão lugar no Caso de Uso. Descrição dos atores Descrição dos atores é narrativa de texto descrevendo suas funções e suas interações em relação ao sistema. Detalhamento dos casos de uso Tabela descritiva contendo todas as informações e interações do caso de uso que descrevem ainda os fluxos de atividade entre o sistema e o usuário. Nome do Caso de Uso Coloque um nome adequado para o Caso de Uso Caso de Uso Geral Se for um caso de uso generalizado, colocar o nome do caso de uso mais geral Descrição Descreva detalhadamente o propósito do caso de uso Pré Condições Se existir uma ou mais pré condições, descreva-as aqui Pós Condições Se existir uma ou mais pós condições, descreva-as aqui. Atores Liste os atores que se relacionam com este caso de uso Fluxo Principal Ações Recebidas Ações Realizadas 1. O ator X inicia a fluxo principal (ou fluxo ótimo). 2. O processo recebe a entrada, avalia e envia ao controle. 39 3. O controle trata a informação. 4. Após tratar a informação os dados são apresentados ao ator. Fluxo Alternativo N Ações Recebidas Ações Realizadas O ator X inicia a fluxo alternativo N (ou fluxo de erro, ou fluxo opcional, etc). O processo recebe a entrada, avalia e envia ao controle. O controle trata a informação. Após tratar a informação os dados são apresentados ao ator. Diagrama de Classes O diagrama de classes é, com certeza, o mais importante e mais utilizado diagrama da UML. Seu principal enfoque está em permitir a visualização das classes que comporão o sistema com seus respectivos atributos e métodos, bem como em demonstrar como as classes do diagrama se relacionam, complementam e transmitem informações entre si. Esse diagrama apresenta uma visão estática de como as classes estão organizadas, preocupando- se em como definir a estrutura lógica das mesmas. O diagrama de classe serve ainda como base para a construção da maioria dos outros diagramas da linguagem UML. Basicamente o diagrama de classes é composto por suas classes e pelas associações existentes entre elas, ou seja, os relacionamentos entre as classes. Nesse diagrama a abstração de cada classe com seus atributos e métodos individualmente corresponde à modelagem de vocabulário, onde são definidas as classes do sistema. É no diagrama de classes que começamos a sair da parte exclusivamente de negócios e passamos a tornar realidade à automatização do negócio desejado Exemplo de uma Classe 40 Responsabilidade Uma classe sempre deve versar sobre um mesmo assunto. Uma classe encapsula um dado conhecimento sobre algo. Não faz sentido inserirmos, em uma classe que trata de apartamentos, dados sobre a imobiliária ou atrasos de pagamento da hipoteca – são assuntos diferentes, portanto, classes diferentes! Uma classe tem responsabilidade por tudo o que lhe diz respeito. Sua responsabilidade é resumida em seus atributos e métodos. Não é de responsabilidade de um proprietário incluir um apartamento, é responsabilidade da própria classe fazer essa inclusão. Componentes Atributos Classes costumam definir atributos, também conhecidos
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