Introdução a UML e seus diagramas

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A Unified Modelling Language (UML) é uma linguagem ou notação de diagramas para especificar, visualizar e documentar modelos de ‘software’ orientados por objetos. O UML não é um método de desenvolvimento, o que significa que não lhe diz o que fazer primeiro ou o que fazer depois ou como desenhar o seu sistema, mas ajuda-o a visualizar o seu desenho e a comunicar com os outros. O UML é controlado pelo Object Management Group (OMG) e é a norma da indústria para descrever graficamente o ‘software’.

UML está desenhado para o desenho de ‘software’ orientado por objetos e tem uma utilização limitada para outros paradigmas de programação.

UML é composta por muitos elementos de modelo que representam as diferentes partes de um sistema de software. Os elementos UML são usados para criar diagramas, que representam um determinada parte, ou um ponto de vista do sistema.

Objetivos

Os objetivos da UML são: especificação, documentação, estruturação para sub-visualização e maior visualização lógica do desenvolvimento completo de um sistema de informação. A UML é um modo de padronizar as formas de modelagem.

Para que usar UML?

  • Ajudar a conceber nossas idéias, em relação ao sistema que estivermos projetando – Pensar antes de codificar;
  • Apresentar nossas idéias ao grupo de forma que todos possam interagir e discutir um determinado ponto – Aumentar a participação e envolvimento do time;
  • Documentar nossas idéias quando elas já estiverem bem consolidadas para que novos integrantes e novos colaboradores possam acelerar sua compreensão dos sistemas desenvolvidos pelo grupo;

Tipos de Diagramas

Diagramas servem para capturar diferentes visões do sistema:

Estrutural: estática

  • Diagrama de Classes
  • Diagrama de Objetos
  • Diagrama de Componentes
  • Diagrama de Implantação

Comportamental: dinâmica

  • Diagrama de Casos de Uso
  • Diagrama de Seqüência
  • Diagrama de Atividades
  • Diagrama de Estados
  • Diagrama de Colaboração

Diagramas Estáticos

Diagrama de Classes

Diagramas de classe mostram as diferentes classes que fazem um sistema e como elas se relacionam. Os diagramas de classe são chamados diagramas estáticos porque mostram as classes, com seus métodos e atributos bem como os relacionamentos estáticos entre elas: quais classes conhecem quais classes ou quais classes são parte de outras classes, mas não mostram a troca de mensagens entre elas.

Na UML, atributos são mostrados com pelo menos seu nome, e podem também mostrar seu tipo, valor inicial e outras propriedades. Atributos podem também ser exibidos com sua visibilidade:

  • + indica atributos ou métodos públicos (significa que ele pode ser acessado de qualquer lugar da classe ou sub-classe);
  • # indica atributos ou métodos protegidos (significa que ele só pode ser acessado de dentro da própria classe ou em suas classes-filha);
  • indica atributos ou métodos privados (significa que ele só pode ser acessado de dentro da própria classe.);
  • ~ pacote.

As operações também são exibidas com pelo menos seu nome, e podem também mostrar seus parâmetros e valores de retorno.

Uma observação a ser feita é que quando se tem um atributo ou método estáticos, eles irão aparecer sublinhados no diagrama. Já os métodos abstratos irão aparecer em itálico.

Classes podem ter modelos, um valor que é usado para uma classe ou tipo não especificado. O tipo de modelo é especificado quando uma classe é iniciada (isto é um objeto é criado). Modelos existem no C ++ moderno e foram introduzidos no Java 1.5 onde eles são chamados de genéricos.

Existem alguns tipos de relacionamentos no diagrama de classes que veremos abaixo:

Generalização

A herança é um dos conceitos fundamentais da programação orientada por objetos, nos quais uma classe “ganha” todos os atributos e operações da classe que herda, podendo sobrepor ou modificar algumas delas, assim como adicionar mais atributos ou operações próprias.

EM UML, uma associação Generalização entre duas classes coloca-as numa hierarquia representando o conceito de herança de uma classe derivada de uma classe base. Em UML, Generalizações são representadas por uma linha conectando duas classes, com uma seta no lado da classe base.

Generalização

Generalização

Associação

Um associação representa um relacionamento entre classes, e fornece a semântica comum e a estrutura para muitos tipos de “conexões” entre objetos.

Associações são o mecanismo que permite objetos comunicarem-se entre si. Elas descrevem a conexão entre diferentes classes (a conexão entre os objetos atuais é chamada conexão do objeto, ou link.

Associações podem ter um regra que especifica o propósito da associação e pode ser uni ou bidirecional (indicando se os dois objetos participantes do relacionamento podem mandar mensagens para o outro, ou se apenas um deles sabe sobre o outro). Cada ponta da associação também possui uma valor de multiplicidade, que dita como muitos objetos neste lado da associação pode relacionar-se com o outro lado.

Em UML, associações são representadas como linhas conectando as classes participantes do relacionamento, e podem também mostrar a regra e a multiplicidade de cada um dos participantes. A multiplicidade é exibida como um intervalo [min…máx] de valores não negativos, com uma estrela (*) no lado máximo representando infinito.

Associação

Associação

Agregação

Agregações são um tipo especial de associação no qual as duas classes participantes não possuem em nível igual, mas fazem um relacionamento “todo-parte”. Uma Agregação descreve como a classe que possui a regra do todo, é composta (tem) de outras classes, que possuem a regra das partes. Para Agregações, a classe que age como o todo sempre tem uma multiplicidade de um.

Em UML, Agregações são representadas por uma associação que mostra um romboide no lado do todo.

Agregação

Agregação

Composição

Composições são associações que representam agregações muito fortes. Isto significa que Composições formam relacionamentos todo-parte também, mas o relacionamento é tão forte que as partes não pode existir independentes. Elas existem somente dentro do todo, e se o todo é destruído as partes morrem também.

Em UML, Composições são representadas por um romboide sólido no lado do todo.

Composição

Composição

Interfaces

Interfaces são classes abstratas que significam instâncias que não podem ser diretamente criadas delas. Elas podem conter operações mas não podem conter atributos. Classes podem derivar de interfaces (através da realização de uma associação) e instâncias podem então ser feitas destes diagramas.

Tipos de Dados

Tipos de dados são primitivos uma vez que são tipicamente construídos numa linguagem de programação. Exemplos comuns são inteiros e lógicos. Eles não podem ser relacionados à classes mas classes pode se relacionar com eles.

Enumerações

Enumerações são uma lista simples de valores. Um exemplo típico é uma enumeração para dias da semana. As opções de uma enumeração são chamadas Literais de Enumeração. Como tipos de dados, elas não podem ter relacionamentos para classes mas classes podem relacionar-se com elas.

Pacotes

Pacotes representam um espaço de nomes numa linguagem de programação. Num diagrama eles são usados para representar partes de um sistema que contém mais de uma classe, talvez centenas de classes.

Diagrama de Objetos

O diagrama de objetos é uma variação do diagrama de classes e utiliza quase a mesma notação. A diferença é que o diagrama de objetos mostra os objetos que foram instanciados das classes. O diagrama de objetos é como se fosse o perfil do sistema em um certo momento de sua execução.

A mesma notação do diagrama de classes é utilizada com duas exceções: os objetos são escritos com seus nomes sublinhados e todas as instâncias num relacionamento são mostradas. Os diagramas de objetos não são tão importantes como os diagramas de classes, mas eles são muito úteis para exemplificar diagramas complexos de classes ajudando muito em sua compreensão. Diagramas de objetos também são usados como parte dos diagramas de colaboração(passou a se chamar comunicação na uml 2.0), onde a colaboração dinâmica entre os objetos do sistema são mostrados.

Diagrama de Objetos

Diagrama de Objetos

Diagrama de Componentes

Diagramas de componente mostram os componentes do software (sejam componentes de tecnologias como KParts, componentes CORBA ou Java Beans ou apenas seções do sistema que são claramente distintas) e os artefatos de que eles são feitos como arquivos de código-fonte, bibliotecas de programação ou tabelas de bancos de dados relacionais.

Componentes podem possui interfaces (isto é classes abstratas com operações) que permitem associações entre componentes.

Diagrama de Componentes

Diagrama de Componentes

Diagrama de Implantação

O Diagrama de instalação/implantação é definido pela Linguagem de Modelagem Unificada (Unified Modeling Language – UML), descreve os componentes de hardware e software e sua interação com outros elementos de suporte ao processamento. Representa a configuração e a arquitetura de um sistema em que estarão ligados seus respectivos componentes, sendo representado pela arquitetura física de hardware, processadores etc.

  • : Representa uma peça física de equipamento na qual o sistema será implantado.
  • Artefatos: Qualquer pedaço físico de informação usada ou produzida por um sistema.
  • Especificação de implantação: Especifica um conjunto de propriedades que determina os parâmetros de execução de um artefato que está instalado em um nó.
Diagrama de Implantação

Diagrama de Implantação

Diagramas Dinâmicos

Diagrama de Casos de Uso

Diagramas de Caso de Uso descrevem relacionamentos e dependências entre um grupo de Caso de Uso e os Atores participantes no processo.

É importante observar que Diagramas de Caso de Uso não são adequados para representar o desenho, e não podem descrever os mecanismos internos de um sistema. Diagramas de Caso de Uso são feitos para facilitar a comunicação com os futuros usuários do sistema, e com o cliente, e são especialmente úteis para determinar os recursos necessários que o sistema deve ter. Diagramas de Caso de Uso dizem o quê o sistema deve fazer, mas não fazem — e não podem — especificar como isto será conseguido.

Um Caso de Uso descreve — do ponto de vista dos atores — um grupo de atividades num sistema que produz um resultado concreto e tangível.

Casos de Uso são descrições de interações típicas entre os usuários de um sistema e o sistema propriamente dito. Eles representam a interface externa do sistema e especificam um conjunto de exigências do que o sistema deve fazer (lembre-se: somente o quê, não como).

Quando trabalhar com Casos de Uso, é importante lembrar-se de algumas regras simples

  • Cada Caso de Uso está relacionado com no mínimo um ator;
  • Cada Caso de Uso possui um iniciador (isto é um ator);
  • Cada Caso de Uso liga-se a um resultado relevante (um resultado com “valor de negócio”).

Casos de Uso também podem ter relacionamentos com outros Casos de Uso. Os três tipos mais comuns de relacionamento entre Casos de Uso são:

  • <<inclui-se>> que especifica que um Caso de Uso toma lugar dentro de outro Caso de Uso
  • <<estende>> que especifica que em determinadas situações, ou em algum ponto (chamado um ponto de extensão) um Caso de Uso será estendido por outro.
  • Generalização especifica que um Caso de Uso herda as características do “Super” Caso de Uso, e pode sobrepor algumas delas ou adicionar novas de maneira semelhante a herança entre classes.

Ator

Um ator é uma entidade externa (fora do sistema) que interage com o sistema participando (e frequentemente iniciando) um Caso de Uso. Atores podem ser pessoas reais (por exemplo usuários do sistema), outro sistema de computador ou eventos externos.

Atores não representam as pessoa física ou sistemas, mas sua regra. Isto significa que quando uma pessoa interage com o sistema de diferentes maneiras (assumindo diferentes regras) ela será representada por diversos atores. Por exemplo um pessoa que fornece suporte ao cliente por telefone e recebe ordens do cliente para o sistema pode ser representado por um ator da “Equipe de Suporte” e um ator “Representante de Vendas”

Descrição do Caso 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 ligado ao Caso de Uso, e explana o processo ou atividades que tomarão lugar no Caso de Uso.

Caso de Uso

Caso de Uso

Diagrama de Sequência

É usado para mostrar uma seqüência de atividades. Mostra o fluxo de trabalho (workflow) a partir de um ponto inicial até um ponto final, detalhando as decisões do caminho tomado durante a execução das tarefas. Este diagrama possui várias aplicações, desde a definição do fluxo básico de um programa até a definição de um processo com as suas tomadas de decisões e ações.

Diagramas de Sequência mostram a troca de mensagens (isto é chamada de método) entre diversos Objetos, numa situação específica e delimitada no tempo. Objetos são instâncias de classes. Diagramas de Sequência colocam ênfase especial na ordem e nos momentos nos quais mensagens para os objetos são enviadas.

Em Diagramas de Sequência objetos são representados através de linhas verticais tracejadas, com o nome do Objeto no topo. O eixo do tempo é também vertical, aumentando para baixo, de modo que as mensagens são enviadas de um Objeto para outro na forma de setas com a operação e os nomes dos parâmetros.

Diagrama de Sequência

Diagrama de Sequência

Diagramas de Atividade

O Diagrama de Atividade descreve a sequência de atividades num sistema com a ajuda as Atividades. Diagramas de Atividade são uma forma especial de Diagramas de Estado, que somente (ou principalmente) contém Atividades.

Os diagramas de atividade não são importantes somente para a modelagem de aspectos dinâmicos de um sistema ou um fluxograma, mas também para a construção de sistemas executáveis por meio de engenharia de produção reversa.

Alguns conceitos:

  • Atividades: Comportamento a ser realizado.
  • Sub-atividade: Execução de uma sequência não atómica de atividades.
  • Transição: Fluxo de uma atividade para outra.
  • Ação: Transformação.
  • Decisão: Dependendo de uma condição, mostra as diferentes transições.
  • Raia: Diferenciação de unidades organizacionais.
  • Bifurcação (Fork): Separa uma transição em várias transições executadas ao mesmo tempo.
  • Sincronização (Join): Concatenação de transições vindas do Fork.
  • Objecto: O objecto da atividade.
  • Envio de sinal: Transição pra um meio externo, por exemplo, um hardware.
  • Recepção de sinal: Recepção do envio.
  • Região: Agrupamento de uma ou mais atividades.
  • Exceção: Atividades que ocorrerem em decorrência de uma excepção.
Diagrama de Atividades

Diagrama de Atividades

Diagramas de Estado

Modela o comportamento de um objeto individual. Especifica as seqüências de estados pelos quais um objeto passa durante seu tempo de vida em resposta a eventos.

Diagramas de Estado mostram os diferentes estados de um Objeto durante sua vida, e o estímulo que faz com que o Objeto mude seu estado.

Diagramas de Estado veem Objetos como máquinas de estado ou automatismos finitos que podem ser um de um conjunto de estados finitos e que podem mudar seu estado através de um de um conjunto finito de estímulos. Por exemplo um tipo de Objeto ServidorRede pode estar em um dos seguintes estados durante sua vida:

  • Pronto
  • Ouvindo
  • Trabalhando
  • Parado

e os eventos que podem fazer com que o Objeto mude de estado são

  • Objeto é criado
  • Objeto recebe mensagem ouvir
  • Um Cliente solicita uma conexão através da rede
  • Um Cliente termina um pedido
  • O pedido é executado e terminado
  • Objeto recebe mensagem parar
  • etc
Estado

Estados são os blocos construídos dos Diagramas de Estado. Um Estado pertence a exatamente uma classe e representa um resumo dos valores dos atributos que uma classe pode tomar. Um Estado UML descreve o estado interno de um objeto para uma classe em particular

Observe que nem toda mudança em um dos atributos de um objeto pode ser representada por um Estado mas somente aquelas mudanças que podem afetar significativamente o trabalho do objeto

Existem dois tipos especiais de Estados: Inicial e Final. Eles são especiais porque nenhum evento pode fazer com que um Objeto retorne para seu estado Inicial, e da mesma maneira nenhum evento pode tirar um Objeto de seu estado Final uma vez que ele já o tenha alcançado.

Diagrama de Estados

Diagrama de Estados

Diagramas de Colaboração

Diagramas de Colaboração mostram as interações que ocorrem entre os objetos participantes numa situação específica. Isto é mais ou menos a mesma informação mostrada pelos Diagramas de Sequência, mas neste a ênfase é colocada em como as interações ocorrem no tempo, enquanto os Diagramas de Colaboração colocam os relacionamentos entre os objetos e sua topologia em destaque.

Em Diagramas de Colaboração as mensagens enviadas de um objeto para outro são representadas por setas, mostrando o nome da mensagem, parâmetros, e a sequência da mensagem. Diagramas de Colaboração são especialmente indicados para mostrar um fluxo ou situação específica do programa e são um dos melhores tipos de diagrama para rapidamente demonstrar ou explanar um processo na lógica do programa.

Diagrama de Colaboração

Diagrama de Colaboração

Fontes:

  • http://docs.kde.org/stable/pt_BR/kdesdk/umbrello/uml-basics.html#about-uml
  • http://www.dpi.inpe.br/~gribeiro/apresentacoes/uml_2008_02_29.pdf
  • Handbook de TI
  • http://pt.wikipedia.org/wiki/UML

Sou bacharel em Sistemas de Informação pela Estácio de Sá (Alagoas), especialista em Gestão Estratégica da Tecnologia da Informação pela Univ. Gama Filho (UGF) e pós-graduando em Gestão da Segurança da Informação pela Univ. do Sul de Santa Catarina (UNISUL). Tenho interesse por todas as áreas da informática, mas em especial em Gestão, Segurança da Informação, Ethical Hacking e Perícia Forense. Sempre disposto a receber sugestões de assuntos para criar uma postagem.

5 Responses to “Introdução a UML e seus diagramas”

  1. Samuel Marrame disse:

    Muito bom e útil. Obrigado

  2. Joyce disse:

    Muitíssimo obrigada por compartilhar esse conteúdo de forma muito simples, agradeço de coração!!!!!!

  3. Patricia Lopes disse:

    Nossa Diego seu artigo me ajudou muito, estou estudando isso na faculdade e estava com dificuldades, obrigada.

    Vi algumas coisas também no site Linha de Código e no da Devmedia.

    A propósito, você conhece esse curso da Devmedia?
    http://www.devmedia.com.br/curso/introducao-a-uml/128

    Estou pensando em assinar, mas queria uma opinião de alguém mais experiente.

    • Diego Macêdo disse:

      Olá Patricia. Que bom que você gostou do material. Minha intenção unicamente aqui é reunir informações úteis para o pessoal de TI que acompanha meu blog.

      Quanto ao curso de UML, se você está tendo dificuldades na faculdade e está buscando outras opções, creio que não custa nada fazer, afinal todo conhecimento sempre é bem-vindo. Indico para você, além do curso, comprar livros como este http://el2.me/eDkP e/ou este http://el2.me/eDlV

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