Clase 12a uml_clases

1
UML
Diagramas de Clases
(UML ilustrado)
Universidad de los Andes
Demián Gutierrez
Noviembre 2012

2
Diagramas de Clases
(¿Qué Muestran?)
La estructura estática del sistema modelado
¿simple verdad?
¿estructura estática?

3
Diagramas de Clases
(¿Qué Muestran?)
Se concentran en los elementos del sistema
de forma independiente del tiempo
(muestran aspectos estáticos y no dinámicos)
¿estructura estática?

4
Diagramas de Clases
(¿Qué Muestran?)
Las clases,
las interfaces / atributos de las clases,
las relaciones que existen entre las distintas
clases del sistema
Comparar el software con la ingeniería civil es
la peor analogía que puede existir...
Pero si se hace tal comparación, los
diagramas de clases serían lo más cercano a
los planos estructurales de un ingeniero civil

5
Diagramas de Clases
(¿Para qué Sirven?)
Realizar la abstracción de un dominio y
formalizar los conceptos relacionados al
mismo (Conceptos / Modelo de Dominio)
Definir / Documentar una solución de
diseño: la estructura del sistema en términos
de clases, objetos y relaciones
Definir / Documentar modelos de datos, en
especial modelos de datos orientados a
objetos (función similar los diagramas ERE)
Menorniveldeabstracción
siempre es necesario conocer el nivel de abstracción
de un diagrama para poder interpretarlo correctamente
implementaciónconceptos

6
Diagramas de Clases
(Programación Orientada a Objetos)
La mayoría de los conceptos
que se presentan en las
siguientes transparencias
están relacionados con los
conceptos de programación
orientada a objetos (POO)

7
Diagramas de Clases
(Programación Orientada a Objetos)
¿Qué es una Clase?

8
Diagramas de Clases
(Notación Básica)
Clase / Clasificador: Definición de la estructura y el
comportamiento de un conjunto de objetos que tienen
(comparten) el mismo patrón estructural y de
comportamiento
Un ejemplo de una clase “número complejo”:
Base de Datos:
¿No les suena esto al concepto de tipo de entidad?

9
Diagramas de Clases
(Atributos y Métodos)
Atributos:
Propiedades relevantes de un clase
Representan su estructura
Pueden ser simples o compuestos
(primitivos u otras clases)
Métodos:
Comportamiento asociado a una
clase,
“Contrato” asociado a una clase
una clase tiene:
¿contrato?
luego hablamos
de esto

10
Diagramas de Clases
(Diagramas de Clases y Código)
A nivel de implementación,
la relación que existe entre el
código y una clase en UML
es muy importante
¡Necesito que hablemos el
mismo idioma!

11
Diagramas de Clases
(Diagramas de Clases y Código)
public class ComplexNumber {
private double r;
private double i;
public ComplexNumber(double r, double i) {
this.r = r;
this.i = i;
}
public double norm() {
return Math.sqrt(r * r + i * i);
}
}
El código es
Java ;-)

12
Diagramas de Clases
(Notación Avanzada)
Visibilidad:
- Privado
~ Paquete
# Protegido
+ Público
Nombre
Atributo
Valor por
Defecto
Tipo de Dato
Multiplicidad
Tipo de
Retorno
Parámetros
de Entrada
Nombre del
Método
Base de Datos:
Generalmente, cuando se desarrolla un modelo de
datos no se utiliza toda esta complejidad.
Por ejemplo, generalmente no se definen métodos

13
Diagramas de Clases
(Notación Avanzada)
Para los Atributos:
[visibilidad] [/] nombre [:tipo] [multiplicidad] [=valor por
omisión] [{propiedad}]
Para los Métodos:
[visibilidad] nombre [(lista de parámetros)] [{propiedad}]
Donde un parámetro es:
[dirección (in/out/inout)] nombre: tipo [multiplicidad] [=valor por
omisión]
Las propiedades pueden una o mas de las siguientes:
readOnly, isQuery, Concurrent, Guarded, Sequential, etcétera
... o cualquier otra predefinida ...

14
Diagramas de Clases
¿Clases y Objetos?
Clases y Objetos
¿qué es un objeto?

15
Diagramas de Clases
¿Clases y Objetos?
Clases y Objetos
¿qué es una instancia?
¿qué es instanciar?

16
Diagramas de Clases
¿Clases y Objetos?
Instancia:
Manifestación concreta de una
abstracción, que puede tener un
estado y a la que se le puede aplicar
un conjunto de operaciones
Instanciación / Instanciar:
Proceso de generación o creación de
instancias (objetos) de una clase
pedro = new Persona()
Objeto:
Manifestación concreta de una clase
(abstracción)

17
Diagramas de Clases
¿Clases y Objetos?
public class Persona {
private String nombre;
private char sexo;
private Date fechaNac;
private String profesion;
public Persona(
String nombre, char sexo, Date fechaNac, String profesion) {
this.nombre = nombre;
this.sexo = sexo;
this.fechaNac = fechaNac;
this.profesion = profesion;
}
}
existe una diferencia muy
importante entre un
Objeto y una Clase

18
Diagramas de Clases
¿Clases y Objetos?
Persona p1 = new Persona(
“Pedro”, 'M', new Date(16, 7, 1988), “Actor” );
“Andrea”, 'F', new Date(14, 4, 1980), “Ceramista”);
“María”, 'F', new Date(23, 11, 1960), “Médico” );
“Luis”, 'M', new Date(12, 1, 1977), “Ingeniero”);
CrearInstancias(Instanciar)

19
Diagramas de Clases
(Parametrizables / Abstractas)
Clases Parametrizable:
Clases que se pueden
parametrizar con uno o más tipos
de datos según sea necesario
Generics en Java,
Templates en C++
Clases Abstractas:
Clases que no tienen
instrumentados / implementados
todos sus métodos

20
Diagramas de Clases
public class Lista<Tipo> {
public void insertar (Tipo t)
{ /* código */ }
public void eliminar (Tipo t)
{ /* código */ }
public Tipo eliminar (int pos)
{ /* código */ }
public Tipo obtener (int pos)
{ /* código */ }
public Iterador iterador ()
{ /* código */ }
}
// La clase se usa de la siguiente forma:
Lista<int> listaDeEnteros = new Lista<int>();
Lista<Persona> listaDePersonas = new Lista<Persona>();

21
Diagramas de Clases
public abstract class FiguraBase {
public void insertarEnCanvas(Canvas c) { /* código */ }
public void eliminarDeCanvas(Canvas c) { /* código */ }
// Los métodos siguientes son abstractos,
// es decir, no tienen implementación
public abstract double getArea();
public abstract double getPerimetro();
public abstract double getRectCont();
public abstract double getDibujar();
}

22
Diagramas de Clases
(Herencia / Especialización / Generalización)
Generalización:
Relación de tipo ES-UN(A), abstracciones de
generalización / especialización de clases
Herencia:
Propiedad que tienen las
clases de heredar de sus
super-clases estructura
y/o comportamiento
(Simple / Múltiple)

23
Diagramas de Clases
Clase Padre
Clase Hija
Relación de
Herencia
(“es una”)
¿Herencia Simple o Múltiple?

24
Diagramas de Clases
01) Persona p1 = new Persona();
02) Persona p2 = new Estudiante();
03) Persona p3 = new Empleado();
04) Persona p4 = new Preparador();
05) Empleado e1 = new Empleado();
06) Empleado e2 = new Preparador();
07) Estudiante s1 = new Estudiante();
08) Estudiante s2 = new Preparador();
09) Preparador r1 = new Preparador();
10) Empleado e3 = new Persona();
11) Estudiante s3 = new Persona();
12) Preparador r2 = new Persona();
13) Preparador r3 = new Empleado();
14) Preparador r4 = new Estudiante();
Herencia Simple:
Estudiante->Persona
Herencia Múltiple:
Preparador
->Empleado
->Estudiante
¿Cuáles son
Válidos?

25
Diagramas de Clases
public abstract class Figura {
public abstract double calcArea ();
public abstract void dibujar (Canvas canvas);
}
public class Rectangulo
extends Figura {
// ...
}
public class Cuadrado
extends Rectangulo {
// ...
}
public class Elipse
extends Figura {
// ...
}
public class Circulo
extends Elipse {
// ...
}

26
Diagramas de Clases
Herencia:
Disjunta / Traslapada
Total / Parcial
esto se usa principalmente en el modelado de datos
la mayoría de los lenguajes de programación no lo permiten

27
Relaciones (Vínculos)
¿asociaciones / relaciones?
¿1:1, 1:N y N:M?
se puede ver
mejor con un ejemplo

28
1:N
Departamento
de Control
Departamento
de Computación
Profesores Departamentos
Departamento
de Investigación
de Operaciones
¿Con cuántos profesores puede estar asociado un departamento?
¿Y al contrario?
Vínculo / Relación
Trabaja En / Tiene

29
Dicta / Es dictada por
N:M
Programación
10
Bases de Datos
Profesores Materias
Programación
20
¿Con cuántos profesores puede estar asociado una materia?
¿Y al contrario?

30
1:1
Es novia de / Es novio de
Chicas Chicos
¿Con cuántos Chicos está asociada una Chica en particular?
¿Y al contrario?

31
Diagramas de Clases
(Relaciones / Vínculos / Asociaciones)
Asociaciones:
Representan relaciones estructurales entre las clases
(la forma en que están relacionadas entre si las clases)
¿cómo se implementan?

32
Diagramas de Clases
public class Departamento {
// Una lista de profesores
// (Un departamento tiene muchos profesores)
private List<Profesor> profesorList;
}
// ...
public class Profesor {
// Una referencia a un departamento
// (Un profesor pertenece sólo a un departamento)
private Departamento departamentoRef;
}

33
Diagramas de Clases
public class Estudiante {
// Una lista de asignaturas
// (Un estudiante tiene muchas asignaturas)
private List<Asignatura> asignaturaList;
}
// ...
public class Asignatura {
// Una lista de estudiantes
// (Una asignatura tiene muchos estudiantes)
private List<Estudiante> estudianteList;
}

34
Diagramas de Clases
N:M
¿hay otra forma de implementarlo?

35
Diagramas de Clases
Una relación muchos a muchos se puede ver
como dos relaciones uno a muchos

36
Diagramas de Clases
// Una lista de EstAsigRelacion (Una clase relaciÃ³n)
private List<EstAsigRelacion> estAsigRelacionList;
}
public class EstAsigRelacion {
// referencias cruzadas a las dos clases relacionadas
private Estudiante estudianteRef;
private Asignatura asignaturaRef;
}
public class Asignatura {
// Una lista de EstAsigRelacion (Una clase relaciÃ³n)
private List<EstAsigRelacion> estAsigRelacionList;
}

37
Diagramas de Clases
// Una lista de Nota (Una clase asociación)
private List<Nota> notaList;
}
public class Nota {
// Datos de la asociación
private double nota;
private int asistencias
// referencias cruzadas a
// las dos clases relacionadas
private Estudiante estudianteRef;
private Seccion seccionRef;
}
public class Seccion {
// Una lista de Nota (Una clase asociación)
private List<Nota> notaList;
}

38
Diagramas de Clases
public class Departamento {
// Una referencia a una secretaria
// (Un departamento tiene sólo una secretaria)
private Secretaria secretariaRef;
}
// ...
public class Secretaria {
// Una referencia a un departamento
// (Una secretaria pertenece sólo a un departamento)
private Departamento departamentoRef;
}

39
Diagramas de Clases
(Asociaciones / Navegabilidad)
Navegabilidad:
Permite definir qué lado de la asociación es
accesible desde el otro lado
Indefinido
Navegable
NO
navegable
Navegable por
ambos lados

40
Diagramas de Clases
(Agregación / Composición)
“una asociación normal entre dos clases representa una
relación estructural entre iguales, es decir, ambas clases
están conceptualmente en el mismo nivel”*
*Booch, Rumbaugh, Jacobson, El Lenguaje Unificado de Modelado, Pearson Addison-Wesley 1ra. Edición
“en algunos casos, se desea modelar una relación de tipo
todo/parte, en la cual una de las clases representa un todo
y la otra una parte del todo”*

41
Diagramas de Clases
Agregación:
Es una relación en la que una de las clases representa un
todo y la otra representa parte de ese todo
Una agregación representa una relación de tipo “tiene un”

42
Diagramas de Clases
“Precise semantics of shared aggregation varies by
application area and modeler”*
*Tomado de la versión 2.2 del estándar de UML
Cuidado:
En muchos casos las agregaciones (y las
composiciones como veremos más adelante), pueden
ser fuente de mucha confusión

43
Diagramas de Clases
Composición:
Es una forma más fuerte de la agregación, en la que
las partes no pueden existir sin el todo
El todo es responsable del ciclo de vida de las partes
objeto
“compuesto”
objeto
“componente”

44
Diagramas de Clases
composite
object
composed
object
“the composite object has responsibility for the existence
and storage of the composed objects (parts)”
En este caso el estándar es más claro
*Tomado de la versión 2.2 del estándar de UML

45
Diagramas de Clases
Composición: ¡Las partes NO
pueden ser compartidas por
varios todos!
Agregación: ¡Las partes
pueden ser compartidas por
varios todos!
peor aún
¿No hay una aparente contradicción entre
Rectángulo, Circulo y la composición con Punto?

46
Diagramas de Clases
En realidad, si se piensa en términos de
instancias no hay ninguna contradicción

47
Diagramas de Clases
(Dependencia)
Dependencia:
Relación en la que una clase necesita (requiere) a otra para poder
funcionar (esto no implica necesariamente una asociación)
La clase persona
depende de la
clase teléfono
Si se borra una
las clases de la
dependencia,
¿en qué caso se
produce un error
de compilación?

48
Diagramas de Clases
¿qué es una interfaz?
¿cuál es la Interfaz de
una clase?

49
Diagramas de Clases
(Interfaces / Realizaciones)
Interfaz (desde el punto de vista de POO):
Todas los métodos y atributos públicos que exporta una clase
El “contrato” por medio del cual se accede/utiliza una clase
Interfaz (desde el punto de vista de UML):
Clase/Tipo asociado que describe (no implementa) un
comportamiento público/visible

50
Diagramas de Clases
La interfaz IGeometrico es
implementada / realizada tanto
por Círculo como por
Rectángulo
Desde el punto de vista de
POO, tanto Círculo como
Rectángulo son objetos de tipo
IGeometrico
“Contrato”
“Contrato”

51
Diagramas de Clases
01) IGeometrico g1 = new IGeometrico();
02) IDibujable d1 = new IDibujable();
03) IGeometrico g2 = new Rectangulo();
04) IGeometrico g3 = new Circulo();
05) IDibujable d2 = new Rectangulo();
06) IDibujable d3 = new Circulo();
06) g2.getArea();
07) g2.dibujar();
08) g2.getP1();
¿Cuáles son
Válidos?

52
Diagramas de Clases
<<interface>> es un estereotipoEditorGrafico es una clase
que usa la interfaz
Idibujable,
independientemente que la
implemente un Círculo o
cualquier otra clase
(Polimorfismo)
¡El acto de magia de las interfaces y el polimorfismo!

53
Diagramas de Clases
import java.awt.Point;
import java.awt.Rectangle;
public class Circulo implements IGeometrico, IDibujable {
private double centro;
private double radio;
public double getArea() { /* de IGeometrico */ }
public double getPerimetro() { /* de IGeometrico */ }
public Rectangle getRectCont() { /* de IGeometrico */ }
public void dibujar() { /* de IDibujable */ }
public Point getCentro() { /* de circulo */ }
public void setCentro(...) { /* de circulo */ }
public double getRadio() { /* de circulo */ }
public void setRadio(...) { /* de circulo */ }
}

54
Diagramas de Clases
import java.awt.Rectangle;
public interface IGeometrico {
public double getArea();
public double getPerimetro();
public Rectangle getRectCont();
}
public interface IDibujable {
public void dibujar();
}

55
Diagramas de Clases
List<IDibujable> elementosDibujar;
// ...
for (IDibujable dibujable :
elementosDibujar) {
// No importa si dibujable es
// un círculo, rectángulo, etcétera
// Los puedo manejar a todos igual
// porque tienen una interfaz en común
dibujable.dibujar();
}
¡El acto de magia de las interfaces y el polimorfismo!
Algunos de estos
son círculos, otros
son rectángulos,
estrellas, líneas,
etcétera...
Pero todos
implementan la
interfaz IDibujable

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