Introducción a UML

Introducción a UML

Carlos ReynosoUniversidad de Buenos Aires

[email protected]://www.microsoft.com/spanish/msdn/arquitectura/roadmap_arq/arquitectura_soft.mspx

Agenda

• Contexto– Arquitectura de Software– Métodos ágiles (XP y otros)– Modelado orientado a objetos

• Elementos• Diagramas• Limitaciones• Conclusiones

UML - Antecedentes

• Lenguaje Unificado de Modelado: Lenguaje para especificar, visualizar y documentar los artefactos de los sistemas

• Grady Booch (Booch) + Jim Rumbaugh (OMT) + Ivar Jacobson (Objectory), 1994

• Estándar de OMG (Object Management Group) desde 1997 [ http://www-omg.org ]

• Versión 2.0: notación simplificada

UML – Significación

• Definición: Es una familia de notaciones gráficas, útil para diseñar sistemas de software, particularmente sistemas que habrán de desarrollarse en términos de OO.

• Desde su establecimiento ca. 1997, ha desplazado a una multitud de lenguajes gráficos de modelado OO (lo cual es de agradecer)

• Mellor y Fowler: principales usos– Sketch (selectivo) *– Blueprint (completo) – Igual a CASE, en desgracia– Lenguaje de programación – MDA, Executable UML. No realista

en opinión de Fowler.• Fowler: No existe ningún estándar que especifique cómo

mapea UML sobre un lenguaje de programación en particular

UML - Building blocks

• 7 Elementos Estructurales– Clases, Interfaces, Colaboraciones, Casos de uso, Clases activas,

Componentes, Nodos

• 2 Elementos de Comportamiento– Interacciones (mensajes, secuencias & enlaces), máquinas de estado

• 1 elemento de agrupación: paquetes

• 1 elemento de anotación

• 4 Relaciones– Dependencia, asociación, generalización, realización

• 9 Diagramas

UML - Diagramas

• Estáticos:– Diagramas de clases

– Diagramas de objetos

– Diagramas de componentes

– Diagramas de despliegue

• Dinámicos:– Diagramas de casos de uso

– Diagramas de secuencia

– Diagramas de colaboración

– Diagramas de estados

– Diagramas de actividades

UML 2 – Diagramas

RUP

• Milestones - Por primera vez en Boehm, 1996:

– Incepción - Visión y alcance - Life Cycle Objective Milestone

– Elaboración - Riesgos, arquitectura y planes - Life Cycle Architecture Milestone

– Construcción - Diseño detallado - Operation Capability Milestone

– Transición - Fine tuning - Product Release Milestone

Fases de análisis y diseño

Definiciónde casos de uso

Definicióndel modelodel dominio

Definiciónde diagramasde interacción

Definiciónde diagramas de

clases diseño

• Casos de uso: Análisis de requerimientos• Modelo de dominio: Conceptos, atributos y asociaciones• Diagramas de interacción: Flujo de mensajes (invocación de métodos)• Diagramas de clases: Métodos requeridos por los mensajes

Análisis de requerimientos

• En UP los requerimientos se clasifican conforme al modelo FURPS+ [Grady92]:– Funcional [Casos de uso]– Usabilidad: Factor humano, documentación– Fiabilidad (Reliability)– Performance– Soporte: Mantenimiento, configurabilidad...– +: Adicionales (packaging, legales...)

Análisis de requerimientos

• Casos de uso:– Writing effective use cases [Cockburn01]– Software Engineering Body of Knowledge,

http://www.swebok.org– ISO 9126, IEEE Std 830, IEEE Std 1061– SEI - Carnegie Mellon

• Introducidos por Jacobson (86) para describir requerimientos funcionales

Casos de Uso

• Los casos de uso son requerimientos, pero no todos los requerimientos

• Son documentos de texto, no diagramas (aunque en UML hay diagramas de casos de uso)

• No están ligados a OOD u OOP

• Anderson, Fowler, Cockburn... recomiendan no usar diagramas, sino escribir texto

• Se recomienda que sean de caja negra: qué (análisis), pero no cómo (diseño)

• Plantillas para casos de uso en http://www.usecases.org

Casos de Uso

• Un caso de uso puede tener variantes, ser parte de otro o extender algún otro

• Los casos de uso se realizan mediante diagramas de colaboración* (UML 1)

• En BRJ99 son alternativamente referidos como estáticos (p.203) y dinámicos (p.205)

• Fowler no recomienda el uso de diagramas, sino la forma narrativa

• Se considera que la definición de casos de uso en UML es más bien ambigua

Casos de Uso

• Diagramas de casos de uso:– Casos de uso– Actores– Relaciones de dependencia, generalización y asociación

• Actores:– Se representan mediante monigotes– Se pueden definir categorías generales (Cliente) y

especializarlas a través de relaciones de generalización– Un Actor sólo se puede conectar a un caso de uso

mediante una asociación

Diagramas de Clases

• Modelan la vista de diseño estática de un sistema• La vista estática soporta los requisitos funcionales• Son los más utilizados en el modelado de sistemas

orientados a objeto– Fowler: “Psst… ¿Quiere ver un diagrama de UML?”

• Muestra un conjunto de clases, interfaces y colaboraciones

• Son importantes para construir sistemas ejecutables, aplicando ingeniería directa e inversa

Diagramas de Clases

• Son un conjunto de nodos y arcos• Contienen clases, interfaces, colaboraciones,

relaciones de dependencia, generalización y asociación

• Pueden contener también paquetes o subsistemas para agrupar otros elementos del modelo

• El mayor peligro de los diagramas de clases es que uno se puede concentrar en la estructura y olvidar la conducta – Alternar clases de diagramas

• Recomendación 2 (Fowler): No diagramar todo, sino aspectos importantes

Diagramas de Objetos

• Modelan las instancias de los elementos contenidos en los diagramas de clases

• Muestran un conjunto de objetos y sus relaciones en un momento concreto (vista estática, como una instantánea)

• Consisten en los objetos que colaboran, pero sin especificar los mensajes

• Contienen objetos y enlaces• Pueden contener paquetes o subsistemas

Diagramas de Objetos• Se puede hacer ingeniería directa, pero en la práctica esto

tiene un valor limitado

• Las instancias son creadas en tiempo de ejecución

• Hacer ingeniería inversa es más razonable y se hace continuamente p. ej. para localizar un enlace perdido, etc.

• Tener en cuenta:– No es posible capturar todos los objetos potenciales de un sistema

o sus relaciones

– Se usan para capturar algún aspecto específico del sistema en un momento dado

Diagramas de Componentes

• Modelan aspectos físicos del sistema

• Ejecutables, bibliotecas, tablas, archivos, documentos

• Representan el empaquetamiento físico de elementos lógicos tales como clases, interfaces y colaboraciones

• Definen abstracciones con interfaces bien definidas

• La notación canónica permite visualizar un componente con independencia de sistema operativo o lenguaje de programación

• Con los mecanismos de extensión (estereotipos) se puede particularizar la notación

Diagramas de Componentes

• Contienen componentes, interfaces y relaciones de dependencia, asociación y realización

• También pueden contener paquetes, subsistemas e instancias

• Es habitual hacer ingeniería directa e inversa• Cada diagrama representa un aspecto; el conjunto

de todos representa una vista estática completa del sistema

Diagrama de Secuencia (DSS)

• Muestra eventos de entrada y salida relacionados con el sistema

• UML incluye notación para representar los eventos que parten de los actores externos hacia el sistema

• Un DSS es un dibujo que muestra, para un escenario* de casos de uso, los eventos generados por los actores, el orden y los eventos entre sistemas

• El orden de los eventos debe seguir el orden en el caso de uso


• Larman, p. 118


• Forman parte del Modelo de los Casos de Uso• No se mencionan en la especificación de UP• Se suelen crear en la elaboración, no en la

incepción• No es necesario crear DSS para todos los

escenarios de todos los casos de uso• En UML 1, los elementos del DSS eran objetos;

ahora es más complicado y abstracto

Diagramas de Secuencia

• Son buenos para comprender la conducta de varios objetos en un solo caso de uso

• Sirven para mostrar colaboración entre objetos; no lo son para modelar la conducta

• Si se quiere ver la conducta de un solo objeto a través de varios casos de uso, usar un diagrama de estados

• Muchos threads a través de muchos casos, un diagrama de actividad

Diagramas de Estados

• Statecharts: Muestran una máquina de estados

• Un diagrama de actividad es una clase especial de diagrama de estados que muestra el flujo de control entre actividades

• Un diagrama de estados muestra el flujo de control entre estados

• Especifica la secuencia de estados por la que pasa un objeto en respuesta a eventos, junto con sus respuestas a esos eventos

• Son útiles para modelar comportamiento regido por eventos

Diagramas de Estados

• Usualmente se modela la vida de un objeto, comenzando por su creación, sus estados estables y su destrucción

• Una máquina de estados cuyas acciones están asociadas a transiciones se llama máquina de Mealy

• Una máquina de estados cuyas acciones están asociadas a estados se llama máquina de Moore

• En la práctica se suelen mezclar ambos tipos de máquinas

Diagramas de Estado

• La ingeniería directa es usual

• La ingeniería inversa es teóricamente posible pero no es útil– Las herramientas de ingeniería inversa no

tienen capacidad de abstracción y no pueden producir diagramas de estado significativos

– Puede resultar más útil alguna herramienta de animación

Diagramas de Actividad

• Equivalente de un workflow, pero con soporte de paralelismo

• Describen lóigica de procedimiento, lógica de negocios y workflow

• Es uno de los que más cambió en UML 2– En UML 1 eran casos especiales de diagramas de

estado; ya no más

– En UML 1 había reglas especiales para balancear forks y joins; ya no es más preciso

Diagramas de Comunicación

• Se llamaban Diagramas de Colaboración en UML 1.

• Enfatiza los vínculos de datos entre los participantes de una interacción

• Utilizan numeración para mostrar la secuencia de un mensaje

• Usualmente su usa numeración común, plana; pero la legal (“Kosher”) debería ser decimal 1.1, etc

• …

Diagramas de Despliegue

• Modelan la vista de despliegue estática, equivalente a la topología del sistema– Para modelar hardware, se recomiendan lenguajes

específicos, como VHDL

• No sólo modelan el despliegue, sino que pueden gestionarlo a través de ingeniería directa o inversa

• Contienen nodos y relaciones de dependencia y asociación

• Pueden contener paquetes, subsistemas, componentes e instancias

Diagramas de Despliegue

• Se puede hacer alguna ingeniería directa, mayormente para visualizar

• La ingeniería inversa es de mayor valor

Vista de gestión: Paquetes

• Un paquete es una parte de un modelo

• Cada parte de un modelo debe pertenecer a un paquete

• Los paquetes contienen elementos en el más alto nivel

• Clases y relaciones, máquinas de estado, diagramas de casos de uso, interacciones y colaboraciones

• Cualquier elemento que no esté contenido en otro paquete

• Si se ilgen bien los paquetes, representan la arquitectura de alto nivel del sistema

Mecanismos de Extensión

• Las herramientas pueden almacenar y manipular las extensiones, pero sin entender su semántica

• Se espera que haya herramientas y módulos adicionales que puedan entenderlas

• Los mecanismos usuales de extensión son:– Restricciones

– Valores etiquetados

– Estereotipos

• Las extensiones generan “dialectos” de UML

Extensiones: Restricción

• Es una condición semántica representada como expresión textual

• Puede ser notación matemática formal, un lenguaje como OCL, un lenguaje de programación o seudocódigo

• Aunque se represente en lenguaje formal, no es de cumplimiento automático

• Habitualmente se expresan entre llaves– cantidad: Dinero {valor múltiplo de 20}– {Persona.Empleado = Persona.Jefe.Empleado}

Extensiones: Valor etiquetado

• Los valores etiquetados se muestran como cadenas con el nombre de la etiqueta, un signo igual y un valor

• No se deben usar etiquetas reservadas

• Usualmente se ponen entre llaves– {autor=Billy Reynoso,

creación=7/12/04,estado=activado}

Extensiones: Estereotipos

• Pueden utilizar símbolos pre-existentes o iconos creados a ese efecto

• Usualmente se presentan como cadenas de texto encomilladas

Referencias

• Grady Booch, James Rumbaugh, Ivar Jacobson - El Lenguaje Unificado de Modelado. Madrid, Addison Wesley, 1999.

• Craig Larman - UML y Patrones. 2a ed., Madrid, Pearson/Prentice Hall, 2003.

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