Tutorial de UML

Introduccin:

El Lenguaje de Modelamiento Unificado (UML - Unified Modeling

Language) es un lenguaje grfico para visualizar, especificar y documentar

cada una de las partes que comprende el desarrollo de software. UML entrega

una forma de modelar cosas conceptuales como lo son procesos de negocio y

funciones de sistema, adems de cosas concretas como lo son escribir clases

en un lenguaje determinado, esquemas de base de datos y componentes de

software reusables.

Objetivos:

Entregar un material de apoyo que le permita al lector poder definir diagramas

propios como tambin poder entender el modelamiento de diagramas ya

existentes.

Audiencia:

El presente documento esta orientado a alumnos que ya poseen ciertos

conceptos de OOP (o estan haciendo un curso) y a su vez conocen algn

lenguaje Orientado a Objetos (ejemplo: C++ o Java), por lo tanto no es un

curso en si, sino ms bien un material de apoyo al estudiante.

Contenidos:

El documento contempla el estudio de tres diagramas:

Modelamiento de Clases

Casos de Uso

Diagrama de Interaccin

Modelo de Clases

Introduccin

Un diagrama de clases sirve para visualizar las relaciones entre las clases que

involucran el sistema, las cuales pueden ser asociativas, de herencia, de uso y

de contenimiento.

Un diagrama de clases esta compuesto por los siguientes elementos:

Clase: atributos, mtodos y visibilidad.

Relaciones: Herencia, Composicin, Agregacin, Asociacin y Uso.

Elementos

Clase

Es la unidad bsica que encapsula toda la informacin de un Objeto (un

objeto es una instancia de una clase). A travs de ella podemos modelar

el entorno en estudio (una Casa, un Auto, una Cuenta Corriente, etc.).

En UML, una clase es representada por un rectngulo que posee tres

divisiones:

En donde:

o Superior: Contiene el nombre de la Clase

o Intermedio: Contiene los atributos (o variables de instancia) que

caracterizan a la Clase (pueden ser private, protected o public).

o Inferior: Contiene los mtodos u operaciones, los cuales son la

forma como interacta el objeto con su entorno (dependiendo de

la visibilidad: private, protected o public).

Ejemplo:

Una Cuenta Corriente que posee como caracterstica:

o Balance

Puede realizar las operaciones de:

o Depositar

o Girar

o y Balance

El diseo asociado es:

Atributos y Mtodos:

o Atributos:

Los atributos o caractersticas de una Clase pueden ser de tres

tipos, los que definen el grado de comunicacin y visibilidad de

ellos con el entorno, estos son:

public (+, ): Indica que el atributo ser visible tanto

dentro como fuera de la clase, es decir, es accsesible desde

todos lados.

private (-, ): Indica que el atributo slo ser accesible

desde dentro de la clase (slo sus mtodos lo pueden

accesar).

protected (#, ): Indica que el atributo no ser

accesible desde fuera de la clase, pero si podr ser

accesado por mtodos de la clase adems de las subclases

que se deriven (ver herencia).

o Mtodos:

Los mtodos u operaciones de una clase son la forma en como

sta interacta con su entorno, stos pueden tener las

caractersticas:

public (+, ): Indica que el mtodo ser visible tanto

dentro como fuera de la clase, es decir, es accsesible desde

todos lados.

private (-, ): Indica que el mtodo slo ser accesible

desde dentro de la clase (slo otros mtodos de la clase lo

pueden accesar).

protected (#, ): Indica que el mtodo no ser

accesible desde fuera de la clase, pero si podr ser

accesado por mtodos de la clase adems de mtodos de

las subclases que se deriven (ver herencia).

Relaciones entre Clases:

Ahora ya definido el concepto de Clase, es necesario explicar como se

pueden interrelacionar dos o ms clases (cada uno con caractersticas y

objetivos diferentes).

Antes es necesario explicar el concepto de cardinalidad de relaciones:

En UML, la cardinalidad de las relaciones indica el grado y nivel de

dependencia, se anotan en cada extremo de la relacin y stas pueden

ser:

o uno o muchos: 1..* (1..n)

o 0 o muchos: 0..* (0..n)

o nmero fijo: m (m denota el nmero).

iv. Herencia (Especializacin/Generalizacin):

Indica que una subclase hereda los mtodos y atributos

especificados por una Super Clase, por ende la Subclase adems

de poseer sus propios mtodos y atributos, poseer las

caractersticas y atributos visibles de la Super Clase (public y

protected), ejemplo:

En la figura se especifica que Auto y Camin heredan de

Vehculo, es decir, Auto posee las Caractersticas de Vehculo

(Precio, VelMax, etc) adems posee algo particular que es

Descapotable, en cambio Camin tambin hereda las

caractersticas de Vehiculo (Precio, VelMax, etc) pero posee

como particularidad propia Acoplado, Tara y Carga.

Cabe destacar que fuera de este entorno, lo nico "visible" es el

mtodo Caracteristicas aplicable a instancias de Vehculo, Auto

y Camin, pues tiene definicin publica, en cambio atributos

como Descapotable no son visibles por ser privados.

v. Agregacin:

Para modelar objetos complejos, n bastan los tipos de datos

bsicos que proveen los lenguajes: enteros, reales y secuencias

de caracteres. Cuando se requiere componer objetos que son

instancias de clases definidas por el desarrollador de la

aplicacin, tenemos dos posibilidades:

Por Valor: Es un tipo de relacin esttica, en donde el

tiempo de vida del objeto incluido esta condicionado por

el tiempo de vida del que lo incluye. Este tipo de relacin

es comunmente llamada Composicin (el Objeto base se

contruye a partir del objeto incluido, es decir, es

"parte/todo").

Por Referencia: Es un tipo de relacin dinmica, en

donde el tiempo de vida del objeto incluido es

independiente del que lo incluye. Este tipo de relacin es

comunmente llamadaAgregacin (el objeto base utiliza al

incluido para su funcionamiento).

Un Ejemplo es el siguiente:

En donde se destaca que:

Un Almacen posee Clientes y Cuentas (los rombos van en

el objeto que posee las referencias).

Cuando se destruye el Objeto Almacen tambin son

destruidos los objetos Cuenta asociados, en cambio no son

afectados los objetos Cliente asociados.

La composicin (por Valor) se destaca por un rombo

relleno.

La agregacin (por Referencia) se destaca por un rombo

transparente.

La flecha en este tipo de relacin indica la navegabilidad del

objeto refereniado. Cuando no existe este tipo de particularidad

la flecha se elimina.

vi. Asociacin:

La relacin entre clases conocida como Asociacin, permite

asociar objetos que colaboran entre si. Cabe destacar que no es

una relacin fuerte, es decir, el tiempo de vida de un objeto no

depende del otro.

Ejemplo:

Un cliente puede tener asociadas muchas Ordenes de Compra, en

cambio una orden de compra solo puede tener asociado un

cliente.

vii. Dependencia o Instanciacin (uso):

Representa un tipo de relacin muy particular, en la que una

clase es instanciada (su instanciacin es dependiente de otro

objeto/clase). Se denota por una flecha punteada.

El uso ms particular de este tipo de relacin es para denotar la

dependencia que tiene una clase de otra, como por ejemplo una

aplicacin grafica que instancia una ventana (la creacin del

Objeto Ventana esta condicionado a la instanciacin proveniente

desde el objeto Aplicacion):

Cabe destacar que el objeto creado (en este caso la Ventana

grfica) no se almacena dentro del objeto que lo crea (en este

caso la Aplicacin).

Casos Particulares:

o Clase Abstracta:

Una clase abstracta se denota con el nombre de la clase y de los

mtodos con letra "itlica". Esto indica que la clase definida no

puede ser instanciada pues posee mtodos abstractos (an no han

sido definidos, es decir, sin implementacin). La nica forma de

utilizarla es definiendo subclases, que implementan los mtodos

abstractos definidos.

o Clase parametrizada:

Una clase parametrizada se denota con un subcuadro en el

extremo superior de la clase, en donde se especifican los

parmetros que deben ser pasados a la clase para que esta pueda

ser instanciada. El ejemplo ms tpico es el caso de un

Diccionario en donde una llave o palabra tiene asociado un

significado, pero en este caso las llaves y elementos pueden ser

genricos. La genericidad puede venir dada de un Template

(como en el caso de C++) o bien de alguna estructura predefinida

(especializacin a travs de clases).

En el ejemplo no se especificaron los atributos del Diccionario,

pues ellos dependern exclusivamente de la implementacin que

se le quiera dar.

Ejemplo:

Supongamos que tenemos tenemos un el caso del Diccionario implementado

mediante un rbol binario, en donde cada nodo posee:

key: Variable por la cual se realiza la bsqueda, puede ser generica.

item: Contenido a almacenar en el diccionario asociado a "key", cuyo

tipo tambin puede ser genrico.

Para este caso particular hemos definido un Diccionario para almacenar String

y Personas, las cuales pueden funcionar como llaves o como item, solo se

mostrarn las relaciones para la implementacin del Diccionario:

Casos de Uso (Use Case)

Introduccin

El diagrama de casos de uso representa la forma en como un Cliente (Actor)

opera con el sistema en desarrollo, adems de la forma, tipo y orden en como

los elementos interactuan (operaciones o casos de uso).

Un diagrama de casos de uso consta de los siguientes elementos:

Actor.

Casos de Uso.

Relaciones de Uso, Herencia y Comunicacin.

Elementos

Actor:

Una definicin previa, es que un Actor es un rol que un usuario juega

con respecto al sistema. Es importante destacar el uso de la palabra rol,

pues con esto se especifica que un Actor no necesariamente representa

a una persona en particular, sino ms bien la labor que realiza frente al

sistema.

Como ejemplo a la definicin anterior, tenemos el caso de un sistema

de ventas en que el rol de Vendedor con respecto al sistema puede ser

realizado por un Vendedor o bien por el Jefe de Local.

Caso de Uso:

Es una operacin/tarea especfica que se realiza tras una orden de algn

agente externo, sea desde una peticin de un actor o bien desde la

invocacin desde otro caso de uso.

Relaciones:

o Asociacin

Es el tipo de relacin ms bsica que indica la invocacin desde

un actor o caso de uso a otra operacin (caso de uso). Dicha

relacin se denota con una flecha simple.

o Dependencia o Instanciacin

Es una forma muy particular de relacin entre clases, en la cual

una clase depende de otra, es decir, se instancia (se crea). Dicha

relacin se denota con una flecha punteada.

o Generalizacin

Este tipo de relacin es uno de los ms utilizados, cumple una

doble funcin dependiendo de su estereotipo, que puede ser

de Uso () o de Herencia ().

Este tipo de relacin esta orientado exclusivamente para casos de

uso (y no para actores).

extends: Se recomienda utilizar cuando un caso de uso es similar

a otro (caractersticas).

uses: Se recomienda utilizar cuando se tiene un conjunto de

caractersticas que son similares en ms de un caso de uso y no

se desea mantener copiada la descripcin de la caracterstica.

De lo anterior cabe mencionar que tiene el mismo paradigma en

diseo y modelamiento de clases, en donde esta la duda clsica

de usar o heredar.

Ejemplo:

Como ejemplo esta el caso de una Mquina Recicladora:

Sistema que controla una mquina de reciclamiento de botellas, tarros y jabas.

El sistema debe controlar y/o aceptar:

Registrar el nmero de temes ingresados.

Imprimir un recibo cuando el usuario lo solicita:

a. Describe lo depositado b. El valor de cada item c. Total

El usuario/cliente presiona el botn de comienzo

Existe un operador que desea saber lo siguiente:

a. Cuantos temes han sido retornados en el da.

b. Al final de cada da el operador solicita un resumen de todo lo depositado en el da.

El operador debe adems poder cambiar:

a. Informacin asociada a temes. b. Dar una alarma en el caso de que:

i. Item se atora. ii. No hay ms papel.

Como una primera aproximacin identificamos a los actores que interactuan

con el sistema:

Luego, tenemos que un Cliente puede Depositar Itemes y un Operador puede

cambiar la informacin de un Item o bien puede Imprimir un informe:

Adems podemos notar que un item puede ser una Botella, un Tarro o una

Jaba.

Otro aspecto es la impresin de comprobantes, que puede ser realizada

despus de depositar algn item por un cliente o bien puede ser realizada a

peticin de un operador.

Entonces, el diseo completo del diagrama Use Case es:

Diagrama de Interaccin

Introduccin

El diagrama de interaccin, representa la forma en como un Cliente (Actor) u

Objetos (Clases) se comunican entre si en peticin a un evento. Esto implica

recorrer toda la secuencia de llamadas, de donde se obtienen las

responsabilidades claramente.

Dicho diagrama puede ser obtenido de dos partes, desde el Diagrama Esttico

de Clases o el de Casos de Uso (son diferentes).

Los componentes de un digrama de interaccin son:

Un Objeto o Actor.

Mensaje de un objeto a otro objeto.

Mensaje de un objeto a si mismo.

Elementos

Objeto/Actor:

El rectngulo representa una instancia de un Objeto en particular, y la

lnea punteada representa las llamadas a mtodos del objeto.

Mensaje a Otro Objeto:

Se representa por una flecha entre un objeto y otro, representa la

llamada de un mtodo (operacin) de un objeto en particular.

Mensaje al Mismo Objeto:

No solo llamadas a mtodos de objetos externos pueden realizarse,

tambin es posible visualizar llamadas a mtodos desde el mismo

objeto en estudio.

Ejemplo

En el presente ejemplo, tenemos el diagrama de interaccin proveniente del

siguiente modelo estatico:

Aqu se representa una aplicacin que posee una Ventana grfica, y sta a su

vez posee internamente un botn.

Entonces el diagrama de interaccin para dicho modelo es:

En donde se hacen notar las sucesivas llamadas a Draw() (entre objetos) y la

llamada a Paint() por el objeto Botn.