Apostila UML

1. Introdução
2. Desenvolvimento de Softwares orientado a objetos
3. UML – A unificação dos métodos para a criação de um novo padrão
4. Uso da UML
5. Fases do Desenvolvimento de um Sistema em UML
1. Análise de Requisitos
2. Análise
3. Design (Projeto)
4. Programação
5. Testes
6. A Notação da Linguagem de Modelagem Unificada – UML
7. Visões
8. Modelos de Elementos
1. Classes
2. Objetos
3. Estados
4. Pacotes
5. Componentes
6. Relacionamentos
7. Mecanismos Gerais
9. Diagramas
1. Diagrama Use-Case
2. Diagrama de Classes
3. Diagrama de Objetos
4. Diagrama de Estado
5. Diagrama de Sequência
6. Diagrama de Colaboração
7. Diagrama de Atividade
8. Diagrama de Componente
9. Diagrama de Execução
10. Um processo para utilizar a UML
11. O Futuro da UML
12. Um estudo de caso em UML - Sistema de Controle de Contas Correntes, Poupança e
Aplicações Pré-fixadas
1. Análise de Requisitos
2. Análise
3. Design
4. Implementação
5. Testes
13. Conclusão

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1. Introdução

O grande problema do desenvolvimento de novos sistemas utilizando a orientação a objetos nas
fases de análise de requisitos, análise de sistemas e design é que não existe uma notação
padronizada e realmente eficaz que abranja qualquer tipo de aplicação que se deseje. Cada
simbologia existente possui seus próprios conceitos, gráficos e terminologias, resultando numa
grande confusão, especialmente para aqueles que querem utilizar a orientação a objetos não só
sabendo para que lado aponta a seta de um relacionamento, mas sabendo criar modelos de
qualidade para ajudá-los a construir e manter sistemas cada vez mais eficazes.

Quando a "Unified Modeling Language" (UML) foi lançada, muitos desenvolvedores da área da
orientação a objetos ficaram entusiasmados já que essa padronização proposta pela UML era o
tipo de força que eles sempre esperaram.

A UML é muito mais que a padronização de uma notação. É também o desenvolvimento de novos
conceitos não normalmente usados. Por isso e muitas outras razões, o bom entendimento da UML
não é apenas aprender a simbologia e o seu significado, mas também significa aprender a modelar
orientado a objetos no estado da arte.

UML foi desenvolvida por Grady Booch, James Rumbaugh, e Ivar Jacobson que são conhecidos
como "os três amigos". Eles possuem uma extenso conhecimento na área de modelagem
orientado a objetos já que as três mais conceituadas metodologias de modelagem orientado 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. Veremos características de cada
uma destas metodologias no desenvolver deste trabalho.

Veremos como a UML aborda o caráter estático e dinâmico do sistema a ser analisado levando em
consideração, já no período de modelagem, todas as futuras características do sistema em relação
a utilização de "packages" próprios da linguagem a ser utilizada, utilização do banco de dados bem
como as diversas especificações do sistema a ser desenvolvido de acordo com as métricas finais
do sistema.

Não é intuito deste trabalho definir e explicar os significados de classes, objetos, relacionamentos,
fluxos, mensagens e outras entidades comuns da orientação a objetos, e sim apresentarmos como
essas entidades são criadas, simbolizadas, organizadas e como serão utilizadas dentro de um
desenvolvimento utilizando a UML.

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2. Desenvolvimento de Softwares orientado a objetos

Os conceitos da orientação a objetos já vêm sido discutidos há muito tempo, desde o lançamento
da 1ª linguagem orientada a objetos, a SIMULA. Vários "papas" da engenharia de software mundial
como Peter Coad, Edward Yourdon e Roger Pressman abordaram extensamente a análise
orientada a objetos como realmente um grande avanço no desenvolvimento de sistemas. Mas
mesmo assim, eles citam que não existe (ou que não existia no momento de suas publicações)
uma linguagem que possibilitasse o desenvolvimento de qualquer software utilizando a análise
orientada a objetos.

Os conceitos que Coad, Yourdon, Pressman e tantos outros abordaram, discutiram e definiram em
suas publicações foram que:

• A orientação a objetos é uma tecnologia para a produção de modelos que especifiquem o
domínio do problema de um sistema.

• Quando construídos corretamente, sistemas orientados a objetos são flexíveis a
mudanças, possuem estruturas bem conhecidas e provêm a oportunidade de criar e
implementar componentes totalmente reutilizáveis.

• Modelos orientado a objetos são implementados convenientemente utilizando uma
linguagem de programação orientada a objetos. A engenharia de software orientada a
objetos é muito mais que utilizar mecanismos de sua linguagem de programação, é saber
utilizar da melhor forma possível todas as técnicas da modelagem orientada a objetos..

• A orientação a objetos não é só teoria, mas uma tecnologia de eficiência e qualidade
comprovadas usada em inúmeros projetos e para construção de diferentes tipo de
sistemas.

A orientação a objetos requer um método que integre o processo de desenvolvimento e a
linguagem de modelagem com a construção de técnicas e ferramentas adequadas

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3. UML – A unificação dos métodos para a criação de um novo padrão

A UML é uma tentativa de padronizar a modelagem orientada a objetos de uma forma que qualquer
sistema, seja qual for o tipo, possa ser modelado corretamente, com consistência, fácil de se
comunicar com outras aplicações, simples de ser atualizado e compreensível.

Existem várias metodologias de modelagem orientada a objetos que até o surgimento da UML
causavam uma guerra entre a comunidade de desenvolvedores orientado a objetos. A UML acabou
com esta guerra trazendo as melhores idéias de cada uma destas metodologias, e mostrando
como deveria ser a migração de cada uma para a UML.

Falaremos sobre algumas das principais metodologias que se tornaram populares nos anos 90:

• Booch – O método de Grady Booch para desenvolvimento orientado a objetos está
disponível em muitas versões. Booch definiu a noção de que um sistema é analisado a
partir de um número de visões, onde cada visão é descrita por um número de modelos e
diagramas. O Método de Booch trazia uma simbologia complexa de ser desenhada a mão,
continha também o processo pelo qual sistemas são analisados por macro e micro visões.

• OMT – Técnica de Modelagem de Objetos (Object Modelling Technique) é um método
desenvolvido pela GE (General Electric) onde James Rumbaugh trabalhava. O método é
especialmente voltado para o teste dos modelos, baseado nas especificações da análise
de requisitos do sistema. O modelo total do sistema baseado no método OMT é composto
pela junção dos modelos de objetos, funcional e use-cases.

• OOSE/Objectory – Os métodos OOSE e o Objectory foram desenvolvidos baseados no
mesmo ponto de vista formado por Ivar Jacobson. O método OOSE é a visão de Jacobson
de um método orientado a objetos, já o Objectory é usado para a construção de sistemas
tão diversos quanto eles forem. Ambos os métodos são baseados na utilização de use-
cases, que definem os requisitos iniciais do sistema, vistos por um ator externo. O método
Objectory também foi adaptado para a engenharia de negócios, onde é usado para
modelar e melhorar os processos envolvidos no funcionamento de empresas.

Cada um destes métodos possui sua própria notação (seus próprios símbolos para representar
modelos orientado a objetos), processos (que atividades são desenvolvidas em diferentes partes
do desenvolvimento), e ferramentas (as ferramentas CASE que suportam cada uma destas
notações e processos).

Diante desta diversidade de conceitos, "os três amigos", Grady Booch, James Rumbaugh e Ivar
Jacobson decidiram criar uma Linguagem de Modelagem Unificada. Eles disponibilizaram
inúmeras versões preliminares da UML para a comunidade de desenvolvedores e a resposta
incrementou muitas novas idéias que melhoraram ainda mais a linguagem.

Os objetivos da UML são:

• A modelagem de sistemas (não apenas de software) usando os conceitos da orientação a
objetos;

• Estabelecer uma união fazendo com que métodos conceituais sejam também executáveis;

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• Criar uma linguagem de modelagem usável tanto pelo homem quanto pela máquina.

A UML está destinada a ser dominante, a linguagem de modelagem comum a ser usada nas
indústrias. Ela está totalmente baseada em conceitos e padrões extensivamente testados
provenientes das metodologias existentes anteriormente, e também é muito bem documentada
com toda a especificação da semântica da linguagem representada em meta-modelos

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4. Uso da UML

A UML é usada no desenvolvimento dos mais diversos tipos de sistemas. Ela abrange sempre
qualquer característica de um sistema em um de seus diagramas e é também aplicada em
diferentes fases do desenvolvimento de um sistema, desde a especificação da análise de
requisitos até a finalização com a fase de testes.

O objetivo da UML é descrever qualquer tipo de sistema, em termos de diagramas orientado a
objetos. Naturalmente, o uso mais comum é para criar modelos de sistemas de software, mas a
UML também é usada para representar sistemas mecânicos sem nenhum software. Aqui estão
alguns tipos diferentes de sistemas com suas características mais comuns:

• Sistemas de Informação: Armazenar, pesquisar, editar e mostrar informações para os
usuários. Manter grandes quantidades de dados com relacionamentos complexos, que são
guardados em bancos de dados relacionais ou orientados a objetos.

• Sistemas Técnicos: Manter e controlar equipamentos técnicos como de telecomunicações,
equipamentos militares ou processos industriais. Eles devem possuir interfaces especiais
do equipamento e menos programação de software de que os sistemas de informação.
Sistemas Técnicos são geralmente sistemas real-time.

• Sistemas Real-time Integrados: Executados em simples peças de hardware integrados a
telefones celulares, carros, alarmes etc. Estes sistemas implementam programação de
baixo nível e requerem suporte real-time.

• Sistemas Distribuídos: Distribuídos em máquinas onde os dados são transferidos
facilmente de uma máquina para outra. Eles requerem mecanismos de comunicação
sincronizados para garantir a integridade dos dados e geralmente são construídos em
mecanismos de objetos como CORBA, COM/DCOM ou Java Beans/RMI.

• Sistemas de Software: Definem uma infra-estrutura técnica que outros softwares utilizam.
Sistemas Operacionais, bancos de dados, e ações de usuários que executam ações de
baixo nível no hardware, ao mesmo tempo que disponibilizam interfaces genéricas de uso
de outros softwares.

• Sistemas de Negócios: descreve os objetivos, especificações (pessoas, computadores
etc.), as regras (leis, estratégias de negócios etc.), e o atual trabalho desempenhado nos
processos do negócio.

É importante perceber que a maioria dos sistemas não possuem apenas uma destas
características acima relacionadas, mas várias delas ao mesmo tempo. Sistemas de informações
de hoje, por exemplo, podem ter tanto características distribuídas como real-time. E a UML suporta
modelagens de todos estes tipos de sistemas.

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5. Fases do Desenvolvimento de um Sistema em UML

Existem cinco fases no desenvolvimento de sistemas de software: análise de requisitos, análise,
design (projeto), programação e testes. Estas cinco fases não devem ser executadas na ordem
descrita acima, mas concomitantemente de forma que problemas detectados numa certa fase
modifiquem e melhorem as fases desenvolvidas anteriormente de forma que o resultado global
gere um produto de alta qualidade e performance. A seguir falaremos sobre cada fase do
desenvolvimento de um sistema em UML:

5.1. Análise de Requisitos

Esta fase captura as intenções e necessidades dos usuários do sistema a ser desenvolvido através
do uso de funções chamadas "use-cases". Através do desenvolvimento de "use-case", as
entidades externas ao sistema (em UML chamados de "atores externos") que interagem e
possuem interesse no sistema são modelados entre as funções que eles requerem, funções estas
chamadas de "use-cases". Os atores externos e os "use-cases" são modelados com
relacionamentos que possuem comunicação associativa entre eles ou são desmembrados em
hierarquia. Cada "use-case" modelado é descrito através de um texto, e este especifica os
requerimentos do ator externo que utilizará este "use-case". O diagrama de "use-cases" mostrará o
que os atores externos, ou seja, os usuários do futuro sistema deverão esperar do aplicativo,
conhecendo toda sua funcionalidade sem importar como esta será implementada. A análise de
requisitos também pode ser desenvolvida baseada em processos de negócios, e não apenas para
sistemas de software.

5.2. Análise

A fase de análise está preocupada com as primeiras abstrações (classes e objetos) e mecanismos
que estarão presentes no domínio do problema. As classes são modeladas e ligadas através de
relacionamentos com outras classes, e são descritas no Diagrama de Classe. As colaborações
entre classes também são mostradas neste diagrama para desenvolver os "use-cases" modelados
anteriormente, estas colaborações são criadas através de modelos dinâmicos em UML. Na análise,
só serão modeladas classes que pertençam ao domínio principal do problema do software, ou seja,
classes técnicas que gerenciem banco de dados, interface, comunicação, concorrência e outros
não estarão presentes neste diagrama.

5.3. Design (Projeto)

Na fase de design, o resultado da análise é expandido em soluções técnicas. Novas classes serão
adicionadas para prover uma infra-estrutura técnica: a interface do usuário e de periféricos,
gerenciamento de banco de dados, comunicação com outros sistemas, dentre outros. As classes
do domínio do problema modeladas na fase de análise são mescladas nessa nova infra-estrutura
técnica tornando possível alterar tanto o domínio do problema quanto a infra-estrutura. O design
resulta no detalhamento das especificações para a fase de programação do sistema.

5.4. Programação

Na fase de programação, as classes provenientes do design são convertidas para o código da
linguagem orientada a objetos escolhida (a utilização de linguagens procedurais é extremamente
não recomendada). Dependendo da capacidade da linguagem usada, essa conversão pode ser

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uma tarefa fácil ou muito complicada. No momento da criação de modelos de análise e design em
UML, é melhor evitar traduzi-los mentalmente em código. Nas fases anteriores, os modelos criados
são o significado do entendimento e da estrutura do sistema, então, no momento da geração do
código onde o analista conclua antecipadamente sobre modificações em seu conteúdo, seus
modelos não estarão mais demonstrando o real perfil do sistema. A programação é uma fase
separada e distinta onde os modelos criados são convertidos em código.

5.5. Testes

Um sistema normalmente é rodado em testes de unidade, integração, e aceitação. Os testes de
unidade são para classes individuais ou grupos de classes e são geralmente testados pelo
programador. Os testes de integração são aplicados já usando as classes e componentes
integrados para se confirmar se as classes estão cooperando uma com as outras como
especificado nos modelos. Os testes de aceitação observam o sistema como uma " caixa preta" e
verificam se o sistema está funcionando como o especificado nos primeiros diagramas de "use-
cases".

O sistema será testado pelo usuário final e verificará se os resultados mostrados estão realmente
de acordo com as intenções do usuário final.

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6. A Notação da Linguagem de Modelagem Unificada – UML

Tendo em mente as cinco fases do desenvolvimento de softwares, as fases de análise de
requisitos, análise e design utilizam-se em seu desenvolvimento cinco tipos de visões, nove tipos
de diagramas e vários modelos de elementos que serão utilizados na criação dos diagramas e
mecanismos gerais que todos em conjunto especificam e exemplificam a definição do sistema,
tanto a definição no que diz respeito à funcionalidade estática e dinâmica do desenvolvimento de
um sistema.

Antes de abordarmos cada um destes componentes separadamente, definiremos as partes que
compõem a UML:

• Visões: As Visões mostram diferentes aspectos do sistema que está sendo modelado. A
visão não é um gráfico, mas uma abstração consistindo em uma série de diagramas.
Definindo um número de visões, cada uma mostrará aspectos particulares do sistema,
dando enfoque a ângulos e níveis de abstrações diferentes e uma figura completa do
sistema poderá ser construída. As visões também podem servir de ligação entre a
linguagem de modelagem e o método/processo de desenvolvimento escolhido.

• Modelos de Elementos: Os conceitos usados nos diagramas são modelos de elementos
que representam definições comuns da orientação a objetos como as classes, objetos,
mensagem, relacionamentos entre classes incluindo associações, dependências e
heranças.

• Mecanismos Gerais: Os mecanismos gerais provém comentários suplementares,
informações, ou semântica sobre os elementos que compõem os modelos; eles provém
também mecanismos de extensão para adaptar ou estender a UML para um
método/processo, organização ou usuário específico.

• Diagramas: Os diagramas são os gráficos que descrevem o conteúdo em uma visão. UML
possui nove tipo de diagramas que são usados em combinação para prover todas as
visões do sistema.

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7. Visões

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 certa sobreposição entre os
diagramas o que significa que um deste pode fazer parte de mais de uma visão. Os diagramas que
compõem as visões contém os modelos de elementos do sistema. As visões que compõem um
sistema são:

• Visão "use-case": Descreve a funcionalidade do sistema desempenhada pelos atores
externos do sistema (usuários). 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 e eventualmente diagramas de atividade.

• Visão Lógica: Descreve como a funcionalidade do sistema será implementada. É feita
principalmente pelos analistas e desenvolvedores. 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, objetos, e relacionamentos) e as colaborações
dinâmicas quando os objetos enviarem mensagens uns para os outros para realizarem as

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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 modelamento dinâmico é descrito pelos
diagramas de estado, sequencia, colaboração e atividade.

• Visão de Componentes: É uma descrição da implementação dos módulos e suas
dependências. É principalmente executado por desenvolvedores, e consiste nos
componentes dos diagramas.

• 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 um gerenciamento 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, sequencia, colaboração e atividade, e pelos diagramas de implementação, que são
os diagramas de componente e execução.

• Visão de Organização: Finalmente, a visão de organização mostra a organização física do
sistema, os computadores, os periféricos e como eles se conectam entre si. Esta visão
será executada pelos desenvolvedores, integradores e testadores, e será representada
pelo diagrama de execução.

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8. Modelos de Elementos

Os conceitos usados nos diagramas são chamados de modelos de elementos. Um modelo de
elemento é definido com a semântica, a definição formal do elemento com o exato significado do
que ele representa sem definições duvidosas ou ambíguas e também define sua representação
gráfica que é mostrada nos diagramas da UML. Um elemento pode existir em diversos tipos de
diagramas, mas existem regras que definem que elementos podem ser mostrados em que tipos de
diagramas. Alguns exemplos de modelos de elementos são as classes, objetos, estados, pacotes e
componentes. Os relacionamentos também são modelos de elementos, e são usados para
conectar outros modelos de elementos entre si. Todos os modelos de elementos serão definidos e
exemplificados a seguir.

8.1. Classes

Uma classe é a descrição de um tipo de objeto. Todos os objetos são instâncias de classes, onde a
classe descreve as propriedades e comportamentos daquele objeto. Objetos só podem ser
instanciados de classes. Usam-se classes para classificar os objetos que identificamos no mundo
real. Tomando como exemplo Charles Darwin, que usou classes para classificar os animais
conhecidos, e combinou suas classes por herança para descrever a "Teoria da Evolução". A
técnica de herança entre classes é também usada em orientação a objetos.

Uma classe pode ser a descrição de um objeto em qualquer tipo de sistema – sistemas de
informação, técnicos, integrados real-time, distribuídos, software etc. Num sistema de software, por
exemplo, existem classes que representam entidades de software num sistema operacional como
arquivos, programas executáveis, janelas, barras de rolagem, etc.

Identificar as classes de um sistema pode ser complicado, e deve ser feito por experts no domínio
do problema a que o software modelado se baseia. As classes devem ser retiradas do domínio do
problema e serem nomeadas pelo que elas representam no sistema. Quando procuramos definir
as classes de um sistema, existem algumas questões que podem ajudar a identificá-las:

• Existem informações que devem ser armazenadas ou analisadas? Se existir alguma
informação que tenha que ser guardada, transformada ou analisada de alguma forma,
então é uma possível candidata para ser uma classe.

• Existem sistemas externos ao modelado? Se existir, eles deverão ser vistos como classes
pelo sistema para que possa interagir com outros externos.

• Existem classes de bibliotecas, componentes ou modelos externos a serem utilizados pelo
sistema modelado? Se sim, normalmente essas classes, componentes e modelos conterão
classes candidatas ao nosso sistema.

• Qual o papel dos atores dentro do sistema? Talvez o papel deles possa ser visto como
classes, por exemplo, usuário, operador, cliente e daí por diante.

Em UML as classes são representadas por um retângulo dividido em três compartimentos: o
compartimento de nome, que conterá apenas o nome da classe modelada, o de atributos, que

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possuirá a relação de atributos que a classe possui em sua estrutura interna, e o compartimento de
operações, que serão o métodos de manipulação de dados e de comunicação de uma classe com
outras do sistema. A sintaxe usada em cada um destes compartimentos é independente de
qualquer linguagem de programação, embora pode ser usadas outras sintaxes como a do C++,
Java, e etc.

8.2. 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.

Em UML um objeto é mostrado como uma classe só que seu nome (do objeto) é sublinhado, e o
nome do objeto pode ser mostrado opcionalmente precedido do nome da classe.

8.3. Estados

Todos os objetos possuem um estado que significa o resultado de atividades executadas pelo
objeto, e é normalmente determinada pelos valores de seus atributos e ligações com outros
objetos.

Um objeto muda de estado quando acontece algo, o fato de acontecer alguma coisa com o objeto
é chamado de evento. Através da análise da mudança de estados dos tipos de objetos de um
sistema, podemos prever todos os possíveis comportamentos de um objetos de acordo com os
eventos que o mesmo possa sofrer.

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Um estado, em sua notação, pode conter três compartimentos. O primeiro mostra o nome do
estado. O segundo é opcional e mostra a variável do estado, onde os atributos do objeto em
questão podem ser listados e atualizados. Os atributos são aqueles mostrados na representação
da classe, e em algumas vezes, podem ser mostradas também as variáveis temporárias, que são
muito úteis em diagramas de estado, já que através da observância de seus valores podemos
perceber a sua influência na mudança de estados de um objeto. O terceiro compartimento é
opcional e é chamado de compartimento de atividade, onde eventos e ações podem ser listadas.
Três eventos padrões podem ser mostrados no compartimento de atividades de um estado: entrar,
sair e fazer. O evento entrar pode ser usado para definir atividades no momento em que o objeto
entra naquele estado. O evento sair, define atividades que o objeto executa antes de passar para o
próximo estado e o evento fazer define as atividades do objeto enquanto se encontra naquele
estado.

8.4. Pacotes

Pacote é um mecanismo de agrupamento, onde todos os modelos de elementos podem ser
agrupados. Em UML, um pacote é definido como: "Um mecanismo de propósito geral para
organizar elementos semanticamente relacionados em grupos." Todos os modelos de elementos
que são ligados ou referenciados por um pacote são chamados de "Conteúdo do pacote". Um
pacote possui vários modelos de elementos, e isto significa que estes não podem ser incluídos em
outros pacotes.

Pacotes podem importar modelos de elementos de outros pacotes. Quando um modelo de
elemento é importado, refere-se apenas ao pacote que possui o elemento. Na grande maioria dos

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casos, os pacotes possuem relacionamentos com outros pacotes. Embora estes não possuam
semânticas definidas para suas instâncias. Os relacionamentos permitidos entre pacotes são de
dependência, refinamento e generalização (herança).

O pacote tem uma grande similaridade com a agregação (relacionamento que será tratado em
seguida). O fato de um pacote ser composto de modelos de elementos cria uma agregação de
composição. Se este for destruído, todo o seu conteúdo também será.

8.5. Componentes

Um componente pode ser tanto um código em linguagem de programação como um código
executável já compilado. Por exemplo, em um sistema desenvolvido em Java, cada arquivo .java
ou .class é um componente do sistema, e será mostrado no diagrama de componentes que os
utiliza.

8.6. Relacionamentos

Os relacionamentos ligam as classes/objetos entre si criando relações lógicas entre estas
entidades. Os relacionamentos podem ser dos seguintes tipos:

• Associação: É uma conexão entre classes, e também significa que é uma conexão entre
objetos daquelas classes. Em UML, uma associação é definida com um relacionamento
que descreve uma série de ligações, onde a ligação é definida como a semântica entre as
duplas de objetos ligados.

• Generalização: É um relacionamento de um elemento mais geral e outro mais específico.
O elemento mais específico pode conter apenas informações adicionais. Uma instância
(um objeto é uma instância de uma classe) do elemento mais específico pode ser usada
onde o elemento mais geral seja permitido.

• Dependência e Refinamentos: Dependência é um relacionamento entre elementos, um
independente e outro dependente. Uma modificação é um elemento independente afetará
diretamente elementos dependentes do anterior. Refinamento é um relacionamento entre
duas descrições de uma mesma entidade, mas em níveis diferentes de abstração.

Abordaremos agora cada tipo de relacionamento e suas respectivas sub-divisões:

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8.6.1 Associações

Uma associação representa que duas classes possuem uma ligação (link) entre elas, significando
por exemplo que elas "conhecem uma a outra", "estão conectadas com", "para cada X existe um Y"
e assim por diante. Classes e associações são muito poderosas quando modeladas em sistemas
complexos.

Associações Normais

O tipo mais comum de associação é apenas uma conexão entre classes. É representada por uma
linha sólida entre duas classes. A associação possui um nome (junto à linha que representa a
associação), normalmente um verbo, mas substantivos também são permitidos.

Pode-se também colocar uma seta no final da associação indicando que esta só pode ser usada
para o lado onde a seta aponta. Mas associações também podem possuir dois nomes, significando
um nome para cada sentido da associação.

Para expressar a multiplicidade entre os relacionamentos, um intervalo indica quantos objetos
estão relacionados no link. O intervalo pode ser de zero para um (0..1), zero para vários (0..* ou
apenas *), um para vários (1..*), dois (2), cinco para 11 (5..11) e assim por diante. É também
possível expressar uma série de números como (1, 4, 6..12). Se não for descrito nenhuma
multiplicidade, então é considerado o padrão de um para um (1..1 ou apenas 1).

No exemplo acima vemos um relacionamento entre as classes Cliente e Conta Corrente se
relacionam por associação.

Associação Recursiva

É possível conectar uma classe a ela mesma através de uma associação e que ainda representa
semanticamente a conexão entre dois objetos, mas os objetos conectados são da mesma classe.
Uma associação deste tipo é chamada de associação recursiva.

Associação Qualificada

Associações qualificadas são usadas com associações de um para vários (1..*) ou vários para
vários (*). O "qualificador" (identificador da associação qualificada) especifica como um
determinado objeto no final da associação "n" é identificado, e pode ser visto como um tipo de

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chave para separar todos os objetos na associação. O identificador é desenhado como uma
pequena caixa no final da associação junto à classe de onde a navegação deve ser feita.

Associação Exclusiva

Em alguns modelos nem todas as combinações são válidas, e isto pode causar problemas que
devem ser tratados. Uma associação exclusiva é uma restrição em duas ou mais associações. Ela
especifica que objetos de uma classe podem participar de no máximo uma das associações em um
dado momento. Uma associação exclusiva é representada por uma linha tracejada entre as
associações que são parte da associação exclusiva, com a especificação "{ou}" sobre a linha
tracejada.

No diagrama acima um contrato não pode se referir a uma pessoa e a uma empresa ao mesmo
tempo, significando que o relacionamento é exclusivo a somente uma das duas classes.

Associação Ordenada

As associações entre objetos podem ter uma ordem implícita. O padrão para uma associação é
desordenada (ou sem nenhuma ordem específica). Mas uma ordem pode ser especificada através
da associação ordenada. Este tipo de associação pode ser muito útil em casos como este: janelas
de um sistema têm que ser ordenadas na tela (uma está no topo, uma está no fundo e assim por
diante). A associação ordenada pode ser escrita apenas colocando "{ordenada}" junto a linha de
associação entre as duas classes.

Associação de Classe

Uma classe pode ser associada a uma outra associação. Este tipo de associação não é conectada
a nenhuma das extremidades da associação já existente, mas na própria linha da associação. Esta
associação serve para se adicionar informações extra a associação já existente.

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A associação da classe Fila com a associação das classes Cliente e Processo pode ser estendida
com operações de adicionar processos na fila, para ler e remover da fila e de ler o seu tamanho.
Se operações ou atributos são adicionados a associação, ela deve ser mostrada como uma classe.

Associação Ternária

Mais de duas classes podem ser associadas entre si, a associação ternária associa três classes.
Ela é mostrada como um grade losango (diamante) e ainda suporta uma associação de classe
ligada a ela, traçaria-se, então, uma linha tracejada a partir do losango para a classe onde seria
feita a associação ternária.

No exemplo acima a associação ternária especifica que um cliente poderá possuir 1 ou mais
contratos e cada contrato será composto de 1 ou várias regras contratuais.

Agregação

A agregação é um caso particular da associação. A agregação indica que uma das classes do
relacionamento é uma parte, ou está contida em outra classe. As palavras chaves usadas para
identificar uma agregação são: "consiste em", "contém", "é parte de".

Existem tipos especiais de agregação que são as agregações compartilhadas e as compostas.

• Agregação Compartilhada: É dita compartilhada quando uma das classes é uma parte, ou
está contida na outra, mas esta parte pode fazer estar contida na outra várias vezes em
um mesmo momento.

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No exemplo acima uma pessoa pode ser membro de um time ou vários times e em
determinado momento.

• Agregação de Composição: É uma agregação onde uma classe que está contida na outra
"vive" e constitui a outra. Se o objeto da classe que contém for destruído, as classes da
agregação de composição serão destruídas juntamente já que as mesmas fazem parte da
outra.

8.6.2. Generalizações

A generalização é um relacionamento entre um elemento geral e um outro mais específico. O
elemento mais específico possui todas as características do elemento geral e contém ainda mais
particularidades. Um objeto mais específico pode ser usado como uma instância do elemento mais
geral. A generalização, também chamada de herança, permite a criação de elementos
especializados em outros.

Existem alguns tipos de generalizações que variam em sua utilização a partir da situação. São
elas: generalização normal e restrita. As generalizações restritas se dividem em generalização de
sobreposição, disjuntiva, completa e incompleta.

Generalização Normal

Na generalização normal a classe mais específica, chamada de subclasse, herda tudo da classe
mais geral, chamada de superclasse. Os atributos, operações e todas as associações são
herdadas.

Uma classe pode ser tanto uma subclasse quanto uma superclasse, se ela estiver numa hierarquia
de classes que é um gráfico onde as classes estão ligadas através de generalizações.

A generalização normal é representada por uma linha entre as duas classes que fazem o
relacionamento, sendo que coloca-se um seta no lado da linha onde encontra-se a superclasse
indicando a generalização.

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Generalização Restrita

Uma restrição aplicada a uma generalização especifica informações mais precisas sobre como a
generalização deve ser usada e estendida no futuro. As restrições a seguir definem as
generalizações restritas com mais de uma subclasse:

• Generalizações de Sobreposição e Disjuntiva: Generalização de sobreposição significa
que quando subclasses herdam de uma superclasse por sobreposição, novas subclasses
destas podem herdar de mais de uma subclasse. A generalização disjuntiva é exatamente
o contrário da sobreposição e a generalização é utilizada como padrão.

• Generalizações Completa e Incompleta: Uma restrição simbolizando que uma
generalização é completa significa que todas as subclasses já foram especificadas, e não
existe mais possibilidade de outra generalização a partir daquele ponto. A generalização
incompleta é exatamente o contrário da completa e é assumida como padrão da
linguagem.

8.6.3. Dependência e Refinamentos

Além das associações e generalizações, existem ainda dois tipos de relacionamentos em UML. O
relacionamento de dependência é uma conexão semântica entre dois modelos de elementos, um

21

independente e outro dependente. Uma mudança no elemento independente irá afetar o modelo
dependente. Como no caso anterior com generalizações, os modelos de elementos podem ser
uma classe, um pacote, um use-case e assim por diante. Quando uma classe recebe um objeto de
outra classe como parâmetro, uma classe acessa o objeto global da outra. Nesse caso existe uma
dependência entre estas duas classes, apesar de não ser explícita.

Uma relação de dependência é simbolizada por uma linha tracejada com uma seta no final de um
dos lados do relacionamento. E sobre essa linha o tipo de dependência que existe entre as duas
classes. As classes "Amigas" provenientes do C++ são um exemplo de um relacionamento de
dependência.

Os refinamentos são um tipo de relacionamento entre duas descrições de uma mesma coisa, mas
em níveis de abstração diferentes e podem ser usados para modelar diferentes implementações de
uma mesma coisa (uma implementação simples e outra mais complexa, mas também mais
eficiente).

Os refinamentos são simbolizados por uma linha tracejada com um triângulo no final de um dos
lados do relacionamento e são usados em modelos de coordenação. Em grandes projetos, todos
os modelos que são feitos devem ser coordenados. Coordenação de modelos pode ser usada para
mostrar modelos em diferentes níveis de abstração que se relacionam e mostram também como
modelos em diferentes fases de desenvolvimento se relacionam.

8.7. Mecanismos Gerais

A UML utiliza alguns mecanismos em seus diagramas para tratar informações adicionais.

• Ornamentos: Ornamentos gráficos são anexados aos modelos de elementos em
diagramas e adicionam semânticas ao elemento. Um exemplo de um ornamento é o da
técnica de separar um tipo de uma instância. Quando um elemento representa um tipo, seu
nome é mostrado em negrito. Quando o mesmo elemento representa a instância de um
tipo, seu nome é escrito sublinhado e pode significar tanto o nome da instância quanto o
nome do tipo. Outros ornamentos são os de especificação de multiplicidade de
relacionamentos, onde a multiplicidade é um número ou um intervalo que indica quantas
instâncias de um tipo conectado pode estar envolvido na relação.

• Notas: Nem tudo pode ser definido em uma linguagem de modelagem, sem importar o
quanto extensa ela seja. Para permitir adicionar informações a um modelo não poderia ser
representado de outra forma, UML provê a capacidade de adicionar Notas. Uma Nota pode
ser colocada em qualquer lugar em um diagrama, e pode conter qualquer tipo de
informação.

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9. Diagramas

Os diagramas utilizados pela UML são compostos de nove tipos: diagrama de use case, de
classes, de objeto, de estado, de sequência, de colaboração, de atividade, de componente e o de
execução.

Todos os sistemas possuem uma estrutura estática e um comportamento dinâmico. A UML suporta
modelos estáticos (estrutura estática), dinâmicos (comportamento dinâmico) e funcional. A
Modelagem estática é suportada pelo diagrama de classes e de objetos, que consiste nas classes
e seus relacionamentos. Os relacionamentos podem ser de associações, herança (generalização),
dependência ou refinamentos. Os modelamentos dinâmicos são suportados pelos diagramas de
estado, sequência, colaboração e atividade. E o modelamento funcional é suportado pelos
diagramas de componente e execução. Abordaremos agora cada um destes tipos de diagrama:

9.1. Diagrama Use-Case

A modelagem de um diagrama use-case é uma técnica usada para descrever e definir os requisitos
funcionais de um sistema. Eles são escritos em termos de atores externos, use-cases e o sistema
modelado. Os atores representam o papel de uma entidade externa ao sistema como um usuário,
um hardware, ou outro sistema que interage com o sistema modelado. Os atores iniciam a
comunicação com o sistema através dos use-cases, onde o use-case representa uma sequência
de ações executadas pelo sistema e recebe do ator que lhe utiliza dados tangíveis de um tipo ou
formato já conhecido, e o valor de resposta da execução de um use-case (conteúdo) também já é
de um tipo conhecido, tudo isso é definido juntamente com o use-case através de texto de
documentação.

Atores e use-cases são classes. Um ator é conectado a um ou mais use-cases através de
associações, e tanto atores quanto use-cases podem possuir relacionamentos de generalização
que definem um comportamento comum de herança em superclasses especializadas em
subclasses.

O uso de use-cases em colaborações é muito importante, onde estas são a descrição de um
contexto mostrando classes/objetos, seus relacionamentos e sua interação exemplificando como
as classes/objetos interagem para executar uma atividade específica no sistema. Uma colaboração
é descrita por diagramas de atividades e um diagrama de colaboração.

Quando um use-case é implementado, a responsabilidade de cada passo da execução deve ser
associada às classes que participam da colaboração, tipicamente especificando as operações
necessárias dentro destas classes juntamente com a definição de como elas irão interagir. Um

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cenário é uma instância de um use-case, ou de uma colaboração, mostrando o caminho específico
de cada ação. Por isso, o cenário é um importante exemplo de um use-case ou de uma
colaboração. Quando visto a nível de um use-case, apenas a interação entre o ator externo e o
use-case é vista, mas já observando a nível de uma colaboração, toda as interações e passos da
execução que implementam o sistema serão descritos e especificados.

O diagrama de use-cases acima demonstra as funções de um ator externo de um sistema de
controle bancário de um banco fictício que foi modelado no estudo de caso no final deste trabalho.
O diagrama especifica que funções o administrador do banco poderá desempenhar. Pode-se
perceber que não existe nenhuma preocupação com a implementação de cada uma destas
funções, já que este diagrama apenas se resume a determinar que funções deverão ser
suportadas pelo sistema modelado.

9.2 Diagrama de Classes

O diagrama de classes demonstra a estrutura estática das classes de um sistema onde estas
representam as "coisas" que são gerenciadas pela aplicação modelada. Classes podem se
relacionar com outras através de diversas maneiras: associação (conectadas entre si),
dependência (uma classe depende ou usa outra classe), especialização (uma classe é uma
especialização de outra classe), ou em pacotes (classes agrupadas por características similares).
Todos estes relacionamentos são mostrados no diagrama de classes juntamente com as suas
estruturas internas, que são os atributos e operações. O diagrama de classes é considerado
estático já que a estrutura descrita é sempre válida em qualquer ponto do ciclo de vida do sistema.
Um sistema normalmente possui alguns diagramas de classes, já que não são todas as classes
que estão inseridas em um único diagrama e uma certa classes pode participar de vários
diagramas de classes.

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Uma classe num diagrama pode ser diretamente implementada utilizando-se uma linguagem de
programação orientada a objetos que tenha suporte direto para construção de classes. Para criar
um diagrama de classes, as classes têm que estar identificadas, descritas e relacionadas entre si.

9.3. 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 2 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, onde a colaboração
dinâmica entre os objetos do sistema são mostrados.

9.4. Diagrama de Estado

O diagrama de estado é tipicamente um complemento para a descrição das classes. Este
diagrama mostra todos os estados possíveis que objetos de uma certa classe podem se encontrar
e mostra também quais são os eventos do sistemas que provocam tais mudanças. Os diagramas

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de estado não são escritos para todas as classes de um sistema, mas apenas para aquelas que
possuem um número definido de estados conhecidos e onde o comportamento das classes é
afetado e modificado pelos diferentes estados.

Diagramas de estado capturam o ciclo de vida dos objetos, subsistemas e sistemas. Eles mostram
os estados que um objeto pode possuir e como os eventos (mensagens recebidas, timer, erros, e
condições sendo satisfeitas) afetam estes estados ao passar do tempo.

Diagramas de estado possuem um ponto de início e vários pontos de finalização. Um ponto de
início (estado inicial) é mostrado como um círculo todo preenchido, e um ponto de finalização
(estado final) é mostrado como um círculo em volta de um outro círculo menor preenchido. Um
estado é mostrado como um retângulo com cantos arredondados. Entre os estados estão as
transições, mostrados como uma linha com uma seta no final de um dos estados. A transição pode
ser nomeada com o seu evento causador. Quando o evento acontece, a transição de um estado
para outro é executada ou disparada.

Uma transição de estado normalmente possui um evento ligado a ela. Se um evento é anexado a
uma transição, esta será executada quando o evento ocorrer. Se uma transição não possuir um
evento ligado a ela, a mesma ocorrerá quando a ação interna do código do estado for executada
(se existir ações internas como entrar, sair, fazer ou outras ações definidas pelo desenvolvedor).
Então quando todas as ações forem executadas pelo estado, a transição será disparada e serão
iniciadas as atividades do próximo estado no diagrama de estados.

9.5. Diagrama de Sequência

Um diagrama de sequência mostra a colaboração dinâmica entre os vários objetos de um sistema.
O mais importante aspecto deste diagrama é que a partir dele percebe-se a sequência de
mensagens enviadas entre os objetos. Ele mostra a interação entre os objetos, alguma coisa que
acontecerá em um ponto específico da execução do sistema. O diagrama de sequência consiste
em um número de objetos mostrado em linhas verticais. O decorrer do tempo é visualizado
observando-se o diagrama no sentido vertical de cima para baixo. As mensagens enviadas por
cada objeto são simbolizadas por setas entre os objetos que se relacionam.

Diagramas de sequência possuem dois eixos: o eixo vertical, que mostra o tempo e o eixo
horizontal, que mostra os objetos envolvidos na sequência de uma certa atividade. Eles também
mostram as interações para um cenário específico de uma certa atividade do sistema.

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No eixo horizontal estão os objetos envolvidos na sequência. Cada um é representado por um
retângulo de objeto (similar ao diagrama de objetos) e uma linha vertical pontilhada chamada de
linha de vida do objeto, indicando a execução do objeto durante a sequência, como exemplo
citamos: mensagens recebidas ou enviadas e ativação de objetos. A comunicação entre os objetos
é representada como linha com setas horizontais simbolizando as mensagens entre as linhas de
vida dos objetos. A seta especifica se a mensagem é síncrona, assíncrona ou simples. As
mensagens podem possuir também números sequenciais, eles são utilizados para tornar mais
explícito as sequência no diagrama.

Em alguns sistemas, objetos rodam concorrentemente, cada um com sua linha de execução
(thread). Se o sistema usa linhas concorrentes de controle, isto é mostrado como ativação,
mensagens assíncronas, ou objetos assíncronos.

Os diagramas de sequência podem mostrar objetos que são criados ou destruídos como parte do
cenário documentado pelo diagrama. Um objeto pode criar outros objetos através de mensagens. A
mensagem que cria ou destroi um objeto é geralmente síncrona, representada por uma seta sólida.

9.6. Diagrama de Colaboração

Um diagrama de colaboração mostra de maneira semelhante ao diagrama de sequencia, a
colaboração dinâmica entre os objetos. Normalmente pode-se escolher entre utilizar o diagrama de
colaboração ou o diagrama de sequência.

No diagrama de colaboração, além de mostrar a troca de mensagens entre os objetos, percebe-se
também os objetos com os seus relacionamentos. A interação de mensagens é mostrada em
ambos os diagramas. Se a ênfase do diagrama for o decorrer do tempo, é melhor escolher o
diagrama de sequência, mas se a ênfase for o contexto do sistema, é melhor dar prioridade ao
diagrama de colaboração.

O diagrama de colaboração é desenhado como um diagrama de objeto, onde os diversos objetos
são mostrados juntamente com seus relacionamentos. As setas de mensagens são desenhadas
entre os objetos para mostrar o fluxo de mensagens entre eles. As mensagens são nomeadas, que
entre outras coisas mostram a ordem em que as mensagens são enviadas. Também podem
mostrar condições, interações, valores de resposta, e etc. O diagrama de colaboração também
pode conter objetos ativos, que executam paralelamente com outros.

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9.7. Diagrama de Atividade

Diagramas de atividade capturam ações e seus resultados. Eles focam o trabalho executado na
implementação de uma operação (método), e suas atividades numa instância de um objeto. O
diagrama de atividade é uma variação do diagrama de estado e possui um propósito um pouco
diferente do diagrama de estado, que é o de capturar ações (trabalho e atividades que serão
executados) e seus resultados em termos das mudanças de estados dos objetos.

Os estados no diagrama de atividade mudam para um próximo estágio quando uma ação é
executada (sem ser necessário especificar nenhum evento como no diagrama de estado). Outra
diferença entre o diagrama de atividade e o de estado é que podem ser colocadas como
"swimlanes". Uma swimlane agrupa atividades, com respeito a quem é responsável e onde estas
atividades residem na organização, e é representada por retângulos que englobam todos os
objetos que estão ligados a ela (swimlane).

Um diagrama de atividade é uma maneira alternativa de se mostrar interações, com a possibilidade
de expressar como as ações são executadas, o que elas fazem (mudanças dos estados dos
objetos), quando elas são executadas (sequência das ações), e onde elas acontecem (swimlanes).

Um diagrama de atividade pode ser usado com diferentes propósitos inclusive:

• Para capturar os trabalhos que serão executados quando uma operação é disparada
(ações). Este é o uso mais comum para o diagrama de atividade.

• Para capturar o trabalho interno em um objeto.

• Para mostrar como um grupo de ações relacionadas podem ser executadas, e como elas
vão afetar os objetos em torno delas.

• Para mostrar como uma instância pode ser executada em termos de ações e objetos.

• Para mostrar como um negócio funciona em termos de trabalhadores (atores), fluxos de
trabalho, organização, e objetos (fatores físicos e intelectuais usados no negócio).

O diagrama de atividade mostra o fluxo sequencial das atividades, é normalmente utilizado para
demonstrar as atividades executadas por uma operação específica do sistema. Consistem em
estados de ação, que contém a especificação de uma atividade a ser desempenhada por uma
operação do sistema. Decisões e condições, como execução paralela, também podem ser
mostrados na diagrama de atividade. O diagrama também pode conter especificações de
mensagens enviadas e recebidas como partes de ações executadas.

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9.8. Diagrama de Componente

O diagrama de componente e o de execução são diagramas que mostram o sistema por um lado
funcional, expondo as relações entre seus componentes e a organização de seus módulos durante
sua execução.

O diagrama de componente descreve os componentes de software e suas dependências entre si,
representando a estrutura do código gerado. Os componentes são a implementação na arquitetura
física dos conceitos e da funcionalidade definidos na arquitetura lógica (classes, objetos e seus
relacionamentos). Eles são tipicamente os arquivos implementados no ambiente de
desenvolvimento.

Um componente é mostrado em UML como um retângulo com uma elipse e dois retângulos
menores do seu lado esquerdo. O nome do componente é escrito abaixo ou dentro de seu símbolo.

Componentes são tipos, mas apenas componentes executáveis podem ter instâncias. Um
diagrama de componente mostra apenas componentes como tipos. Para mostrar instâncias de
componentes, deve ser usado um diagrama de execução, onde as instâncias executáveis são
alocadas em nodes.

A dependência entre componentes pode ser mostrada como uma linha tracejada com uma seta,
simbolizando que um componente precisa do outro para possuir uma definição completa. Com o
diagrama de componentes é facilmente visível detectar que arquivos .dll são necessários para
executar a aplicação.

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Componentes podem definir interfaces que são visíveis para outros componentes. As interfaces
podem ser tanto definidas ao nível de codificação (como em Java) quanto em interfaces binárias
usadas em run-time (como em OLE). Uma interface é mostrada como uma linha partindo do
componente e com um círculo na outra extremidade. O nome é colocado junto do círculo no final
da linha. Dependências entre componentes podem então apontar para a interface do componente
que está sendo usada.

9.9. Diagrama de Execução

O diagrama de execução mostra a arquitetura física do hardware e do software no sistema. Pode
mostrar os atuais computadores e periféricos, juntamente com as conexões que eles estabelecem
entre si e pode mostrar também os tipos de conexões entre esses computadores e periféricos.
Especifica-se também os componentes executáveis e objetos que são alocados para mostrar quais
unidades de software são executados e em que destes computadores são executados.

O diagrama de execução demonstra a arquitetura run-time de processadores, componentes físicos
(devices), e de software que rodam no ambiente onde o sistema desenvolvido será utilizado. É a
última descrição física da topologia do sistema, descrevendo a estrutura de hardware e software
que executam em cada unidade.

O diagrama de execução é composto por componentes, que possuem a mesma simbologia dos
componentes do diagrama de componentes, nodes, que significam objetos físicos que fazem parte
do sistema, podendo ser uma máquina cliente numa LAN, uma máquina servidora, uma
impressora, um roteador, etc., e conexões entre estes nodes e componentes que juntos compõem
toda a arquitetura física do sistema.

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10. 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 trabalho tem 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.

• 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

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cada fase do desenvolvimento, suporte a desenvolvimento interativo e fácil integração com outras
ferramentas.

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11. 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.

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12. Um estudo de caso em UML

Diante do apresentado no decorrer do trabalho, aplicaremos aqui grande parte dos conceitos
abordados diante de uma aplicação da UML num problema fictício que poderá ser de grande ajuda
no melhor entendimento das potencialidades da linguagem de modelagem unificada.

O estudo de caso dará mais ênfase na fases de análise de requisitos, análise e design, já que as
principais abstrações dos modelos do sistema se encontram nestas fases do desenvolvimento.

Desenvolveremos uma modelagem em UML para criarmos um sistema de manutenção e controle
de contas correntes e aplicações financeiras de um banco fictício.

Antes de dar início à primeira fase da modelagem, faremos algumas considerações sobre o que o
sistema se propõe a fazer e outras observações que consideramos de suma importância para o
bom entendimento do problema.

• O sistema suportará um cadastro de clientes, onde cada cliente cadastrado poderá ter
várias contas correntes, vários dependentes ligados a ele, e várias contas de poupança.

• Cada dependente poderá possuir várias contas de poupança, mas não poderão ter uma
conta corrente própria.

• Entendemos poupança como uma conta que possui um valor, um prazo de aplicação a
uma taxa de juros (definida no vencimento da poupança).

• Entendemos Aplicações Pré-fixadas como uma aplicação de um valor, em um prazo pré-
determinado a uma taxa de juros previamente definida.

• Tanto a conta corrente quanto a poupança deverão manter um histórico de todas as
movimentações de crédito, débito, transferências e aplicações de pré-fixados (pré-fixados
apenas para conta corrente).

• Uma conta corrente poderá ter várias aplicações pré-fixadas ligadas a ela.

12.1. Análise de Requisitos

De acordo com nossa proposta o sistema implementará funções básicas que serão
desempenhadas pela Administração do banco e pelos seus clientes. As principais funções do
sistema são:

• Cadastrar novo cliente

• Excluir ou editar cliente

• Cadastrar dependente

• Excluir ou editar dependente

• Abrir conta corrente

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• Fechar conta corrente

• Abrir poupança

• Fechar poupança

• Movimentar conta corrente

• Aplicar em pré-fixados

• Consultar histórico de conta corrente ou poupança

• Cadastrar Agência

• Excluir ou Editar Agência

Tendo em mãos esta relação de atividades, já podemos modelar o diagrama de use-case do
sistema.

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12.2. Análise

Na fase de análise, tendo em mãos o diagrama de use-case, podemos definir o diagrama de
classes do sistema. Este primeiro diagrama da fase de análise deverá ser totalmente
despreocupado de qualquer tipo de técnica relacionada a implementação do sistema, ou seja,
métodos e atributos de acesso a banco de dados, estrutura de mensagens entre objetos, etc. não
deverão aparecer nesse primeiro diagrama, apenas os tipos de objetos básicos do sistema.

Analisamos e percebemos que existirão 8 classes no sistema e que se relacionarão segundo o
diagrama de classes a seguir.

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Já temos em mãos as funções primordiais do sistema (diagrama de use-cases) e o diagrama de
classes da análise do domínio do problema, partiremos agora para traçar como estas classes irão

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interagir para realizar as funções do sistema. Lembramos que ainda nesta fase nenhum tipo de
técnica de implementação deve ser considerada.

Para modelarmos como os objetos do sistema irão interagir entre si, utilizamos o diagrama de
sequência ou o de colaboração. E modelaremos um diagrama para cada função (use-case)
definida no diagrama de use-cases. Escolhemos o diagrama de sequência para dar mais ênfase a
ordem cronológica das interações entre os objetos. Já se faz necessário utilizar idéias básicas da
modelagem da interface do sistema como as janelas. Mas esses objetos de interface serão
totalmente detalhados na fase de design.

Nesta fase modela-se também o diagrama de estado das classes. Mas este se enquadra em
situações onde o comportamento dos objetos é importante para aplicação. Em casos de
modelagens de sistemas para equipamentos mecânicos.

12.3. Design

Nesta fase começaremos a implementar em nossos modelos os melhoramentos e técnicas de
como realmente cada funcão do sistema será concebida. Serão modelos mais detalhados com
ênfase nas soluções para armazenamento dos dados, funções primordiais do sistema e interface
com o usuário.

A fase de design pode ser dividida em outras duas fases:

• Design da arquitetura: Este é o design de alto nível onde os pacotes (subsistemas) são
definidos, incluindo as dependências e mecanismos de comunicação entre eles.
Naturalmente, o objetivo é criar uma arquitetura simples e clara, onde as dependências
sejam poucas e que possam ser bidirecionais sempre que possível.

• Design detalhado: Esta parte detalha o conteúdo dos pacotes, então todas classes serão
totalmente descritas para mostrar especificações claras para o programador que irá gerar o
código da classe. Modelos dinâmicos do UML são usados para demonstrar como os
objetos se comportam em diferentes situações.

Design da arquitetura

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Uma arquitetura bem projetada é a base para futuras expansões e modificações no sistema. Os
pacotes podem ser responsáveis por funções lógicas ou técnicas do sistema. É de vital importância
separar a lógica da aplicação da lógica técnica. Isso facilitará muito futuras mudanças no sistema.

Em nosso caso de estudo, identificamos 4 pacotes (subsistemas):

• Pacote da Interface do Usuário: Estarão contidas as classes para a criação da interface do
usuário, para possibilitar que estes acessem e entrem com novos dados no sistema. Estas
classes são baseadas no pacote Java AWT, que é o padrão Java para criação de
interfaces. Este pacote coopera com o pacote de objetos do sistema, que contém as
classes onde os dados estão guardados. O pacote de interface chama operações no
pacote de objetos do sistema para acessar e inserir novos dados.

• Pacote de Objetos do Sistema: Este pacote inclui classes básicas, ou seja, classes que
foram desenvolvidas exatamente para tornar o sistema em desenvolvimento funcional.
Estas classes são detalhadas no design, então são incluídos operações e métodos em sua
estrutura e o suporte à Persistência é adicionado. O pacote de objetos deve interagir com o
de banco de dados e todas as suas classes devem herdar da classe Persistente do pacote
de banco de dados

• Pacote de Banco de Dados: Este pacote disponibiliza serviços para as classes do pacote
de objetos fazendo com que os dados armazenados no sistema sejam gravados em disco.

• Pacote de Utilidades: Este contém serviços que são usados por todos os outros pacotes do
sistema. Atualmente a classe ObjId é a única no pacote, e é usada para referenciar os
objetos persistentes em todo o sistema.

Design detalhado

O propósito do design detalhado é descrever as novas classes técnicas do sistema, como classes
de criação da interface, de banco de dados e para expandir e detalhar a descrição das classes de
objetos, que já foram definidas na fase de análise.

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Tudo isto é feito com a criação de novos diagramas de classes, de estado, e dinâmicos. Serão os
mesmos diagramas criados na fase de análise, mas é um nível de detalhamento técnico mais
elevado.

As descrições de use-cases provenientes da fase de análise são usados para verificar se estes
estão sendo suportados pelos diagramas gerados na fase de design, e diagramas de sequencia
são usados para ilustrar como cada use-case é tecnicamente implementada no sistema.

Chegamos a um diagrama de classes mais evoluído com a inclusão de persistência.

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Criamos os diagramas de sequencia para funções do sistema, descritas no diagrama de use-
cases, já possuindo os parâmetros para cada mensagem entre os objetos.

O layout das janelas deve ser criado com alguma ferramenta visual de acordo com a preferência
do desenvolvedor. Ferramentas visuais já geram o código necessário para a criação de janelas.
Algumas ferramentas já suportam a adição de controladores de eventos para eventos disparados
por usuários como cliques em botões. O ambiente gera um método ‘okbutton_Clicked’ que será
chamado quando o botão "OK" for pressionado.

A aplicação resultante da interface de usuário é uma janela principal com um menu de opções.
Cada opção escolhida do menu mostrará uma janela nova que juntas serão responsáveis por
receber as informações do usuário e executar a função a qual se propõem a fazer.

12.4. Implementação

A fase de construção ou implementação é quando as classes são codificadas. Os requisitos
especificam que o sistema deve ser capaz de rodar em diversos tipo de processadores e sistemas
operacionais, então a linguagem escolhida foi Java.

Pelo fato de em Java cada arquivo poder conter uma e somente uma classe, podemos facilmente
escrever um diagrama de componentes contendo um mapeamento das classes provenientes da
visão lógica.

Agora codificamos cada classe do pacote de objetos do sistema, a interface, o banco de dados e o
pacote de utilidades. A codificação deve ser baseada nos modelos desenvolvidos nas fases de
análise de requisitos, análise e design, mais precisamente nas especificações de classes,
diagramas de classes, de estado, dinâmicos, de use-cases e especificação.

Existirão algumas deficiências durante a fase de codificação. A necessidade da criação de novas
operações e modificações em operações já existentes serão identificadas, significando que o
desenvolvedor terá que mudar seus modelos da fase de design. Isto ocorre em todos os projetos.
O que é mais importante é que sejam sincronizados a modelagem de design com a codificação,
desta forma os modelos poderão ser usados como documentação final do sistema.

12.5. Testes

A aplicação deverá ser testada. Deve-se verificar se o programa suporta toda a funcionalidade que
lhe foi especificada na fase de análise de requisitos com o diagrama de use-cases. A aplicação
deve ser também testada da forma mais informal colocando-se o sistema nas mãos dos usuários.

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13. Conclusão

O criação de uma linguagem para a comunidade de desenvolvedores em orientação a objetos era
uma necessidade antiga. A UML realmente incorporou muitos recursos com dão a linguagem uma
extensibilidade muito grande.

Os organização da modelagem em visões e a divisão dos diagramas especificando características
estáticas e dinâmicas do sistema tornou a UML fácil de ser utilizada e fez com que qualquer tipo de
comportamento possa ser visualizado em diagramas.

A modelagem visual orientada a objetos agora possui um padrão, e esse padrão é extremamente
simples de ser escrito a mão, sendo robusto para especificar e descrever a grande maioria das
funções, relacionamentos e técnicas de desenvolvimento orientado a objetos que hoje são
utilizados. Novas técnicas irão surgir e a UML também estará preparada já que tudo estará
baseado nas idéias elementares da orientação a objetos.

Sem dúvida alguma a UML facilitará às grandes empresas de desenvolvimento de software uma
maior comunicação e aproveitamento dos modelos desenvolvidos pelos seus vários analistas
envolvidos no processo de produção de software já que a linguagem que será utilizada por todos
será a mesma, acabando assim com qualquer problema de interpretação e mal-entendimento de
modelos criados por outros desenvolvedores. Os modelos criados hoje poderão ser facilmente
analisados por futuras gerações de desenvolvedores acabando com a diversidade de tipos de
nomenclaturas de modelos, o grande empecilho do desenvolvimento de softwares orientados a
objetos.

Os fabricantes de ferramentas CASE agora suportarão a UML em seus softwares e a fase de
codificação será cada vez mais substituída pela geração de código automático desempenhada
pelas ferramentas CASE.

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Apostila UML

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