Descarga la aplicación para disfrutar aún más
Vista previa del material en texto
ANALISIS DE SISTEMAS Segundo Nivel UNIDAD 6 ANÁLISIS DE SISTEMAS. ANÁLISIS DE SISTEMAS ORIENTADO A OBJETOS Bibliografía: EL LENGUAJE 11> UNIFICADO DE MODELADO Capítulo 2 PRESENTACIÓN DE UML En este capítulo Visión general de UML. Tres pasos para comprender UML. Arquitectura software. El proceso de desarrollo de software. El Lenguaje Unificado de Modelado (Unified Modeling Language, UML) es un lenguaje estándar para escribir planos de software. UML puede utilizarse para visualizar, espe- cificar, construir y documentar los artefactos de un sistema que involucra una gran cantidad de software. UML es apropiado para modelar desde sistemas de información en empresas hasta aplicaciones distribuidas basadas en la Web, e incluso para sistemas empotrados de tiem- po real muy exigentes. Es un lenguaje muy expresivo, que cubre todas las vistas nece- sarias para desarrollar y luego desplegar tales sistemas. Aunque sea expresivo, UML no es difícil de aprender ni de utilizar. Aprender a aplicar UML de modo eficaz comienza por crear un modelo conceptual del lenguaje, lo cual requiere aprender tres elementos principales: los bloques básicos de construcción de UML, las reglas que dictan cómo pueden combinarse esos bloques y algunos mecanismos comunes que se aplican a lo lar- go del lenguaje. UML es sólo un lenguaje y por tanto es tan sólo una parte de un método de des- arrollo de software. UML es independiente del proceso, aunque para utilizarlo óptima- mente se debería usar en un proceso que fuese dirigido por los casos de uso, centrado en la arquitectura, iterativo e incremental. Visión general de UML UML es un lenguaje para Visualizar. Especificar. Construir. Documentar. los artefactos de un sistema con gran cantidad de software. 12 EL LENGUAJE UNIFICADO DE MODELADO UML es un lenguaje Los principios básicos del modelado se discuten en el Capitulo 1. Un lenguaje proporciona un vocabulario y las reglas para combinar palabras de ese vocabulario con el objetivo de posibilitar la comunicación. Un lenguaje de modelado es un lenguaje cuyo vocabulario y reglas se centran en la representación conceptual y físi- ca de un sistema. Un lenguaje de modelado como UML es por tanto un lenguaje están- dar para los planos del software. El modelado proporciona una comprensión de un sistema. Nunca es suficiente un único modelo. Más bien, para comprender cualquier cosa, a menudo se necesitan múltiples modelos conectados entre sí, excepto en los sistemas más triviales. Para sis- temas con gran cantidad de software, se requiere un lenguaje que cubra las diferentes vistas de la arquitectura de un sistema mientras evoluciona a través del ciclo de vida del desarrollo de software. El vocabulario y las reglas de un lenguaje como UML indican cómo crear y leer modelos bien formados, pero no dicen qué modelos se deben crear ni cuándo se deberían crear. Esta es la tarea del proceso de desarrollo de software. Un proceso bien definido guiará a sus usuarios al decidir qué artefactos producir, qué actividades y qué personal se emplea para crearlos y gestionarlos, y cómo usar esos artefactos para medir y controlar el proyecto de forma global. UML es un lenguaje para visualizar Para muchos programadores, la distancia entre pensar en una implementación y trans- formarla en código es casi cero. Lo piensas, lo codificas. De hecho, algunas cosas se mo- delan mejor directamente en código. El texto es un medio maravilloso para escribir expresiones y algoritmos de forma concisa y directa. En tales casos, el programador todavía está haciendo algo de modelado, si bien lo hace de forma completamente mental. Incluso puede bosquejar algunas ideas sobre una pizarra blanca o sobre una servilleta. Sin embargo, esto plantea algunos problemas. Primero, la comunicación de esos modelos conceptuales a otros está sujeta a errores a menos que cualquier persona implicada hable el mismo lenguaje. Normalmente, los pro- yectos y las organizaciones desarrollan su propio lenguaje, y es difícil comprender lo que está pasando para alguien nuevo o ajeno al grupo. Segundo, hay algunas cuestiones sobre un sistema software que no se pueden entender a menos que se construyan modelos que trasciendan el lenguaje de programación textual. Por ejemplo, el signifi- cado de una jerarquía de clases puede inferirse, pero no capturarse completamente, inspeccionando el código de todas las clases en la jerarquía. De forma parecida, la dis- tribución física y posible migración de los objetos en un sistema basado en la Web pue- de inferirse, pero no capturarse completamente, estudiando el código fuente del sistema. Tercero, si el desarrollador que escribió el código no dejó documentación escrita sobre los modelos que había en su cabeza, esa información se perderá para siempre o, como mucho, será sólo parcialmente reproducible a partir de la implementación, una vez que el desarrollador se haya marchado. Al escribir modelos en UML se afronta el tercer problema: un modelo explícito fa- cilita la comunicación. PRESENTACIÓN DE UML 13 La semántica completa de UML se discute en The Unified Modeling Language Reference Manual. El modelado de la estructura de un sistema se discute en las Secciones 2 y 3. El modelado del comportamiento de un sistema se discute en las Secciones 4 y 5. Algunas cosas se modelan mejor textualmente; otras se modelan mejor de forma grá- fica. En realidad, en todos los sistemas interesantes hay estructuras que trascienden lo que puede ser representado en un lenguaje de programación. UML es uno de estos lenguajes gráficos. Así afronta el segundo problema mencionado anteriormente. UML es algo más que un simple montón de símbolos gráficos. Más bien, detrás de cada símbolo en la notación UML hay una semántica bien definida. De esta manera, un desarrollador puede escribir un modelo en UML, y otro desarrollador, o incluso otra herramienta, puede interpretar ese modelo sin ambigüedad. Así afronta el primer pro- blema mencionado anteriormente. UML es un lenguaje para especificar En este contexto, especificar significa construir modelos precisos, no ambiguos y com- pletos. En particular, UML cubre la especificación de todas las decisiones de análisis, diseño e implementación que deben realizarse al desarrollar y desplegar un sistema con gran cantidad de software. UML es un lenguaje para construir UML no es un lenguaje de programación visual, pero sus modelos pueden conectarse de forma directa a una gran variedad de lenguajes de programación. Esto significa que es posible establecer correspondencias desde un modelo UML a un lenguaje de progra- mación como Java, C++ o Visual Basic, o incluso a tablas en una base de datos rela- cional o al almacenamiento persistente en una base de datos orientada a objetos. Las cosas que se expresan mejor gráficamente también se representan gráficamente en UML, mientras que las cosas que se expresan mejor textualmente se plasman con el lenguaje de programación. Esta correspondencia permite ingeniería directa: la generación de código a partir de un modelo UML en un lenguaje de programación. Lo contrario también es posible: se puede reconstruir un modelo en UML a partir de una implementación. La ingeniería inversa no es magia. A menos que se codifique esa información en la implementación, la información se pierde cuando se pasa de los modelos al código. La ingeniería inversa requiere, por lo tanto, herramientas que la soporten e intervención humana. La combi- nación de estas dos vías de generación de código y de ingeniería inversa produce una ingeniería "de ida y vuelta", entendiendo por esto la posibilidad de trabajar en una vista gráfica o textual, mientras las herramientas mantienen la consistencia entre las dos vistas. Además de esta correspondencia directa, UML es lo suficientemente expresivo y no ambiguo como para permitir la ejecución directa de modelos, la simulación desistemas y la instrumentación de sistemas en ejecución. UML es un lenguaje para documentar Una organización de software que trabaje bien produce toda clase de artefactos además de código ejecutable. Estos artefactos incluyen (aunque no se limitan a): 14 EL LENGUAJE UNIFICADO DE MODELADO Requisitos. Arquitectura. Diseño. Código fuente. Planificación de proyectos. Pruebas. Prototipos. Versiones. Dependiendo de la cultura de desarrollo, algunos de estos artefactos se tratan más o menos formalmente que otros. Tales artefactos no son sólo los entregables de un pro- yecto, también son críticos en el control, la medición y comunicación que requiere un sistema durante su desarrollo y después de su despliegue. UML cubre la documentación de la arquitectura de un sistema y todos sus deta- lles. UML también proporciona un lenguaje para expresar requisitos y pruebas. Fi- nalmente, UML proporciona un lenguaje para modelar las actividades de planificación de proyectos y gestión de versiones. ¿Dónde puede utilizarse UML? UML está pensado principalmente para sistemas con gran cantidad de software. Ha sido utilizado de forma efectiva en dominios tales como: Sistemas de información de empresa. Bancos y servicios financieros. Telecomunicaciones. Transporte. Defensa/industria aeroespacial. Comercio. Electrónica médica. Ámbito científico. Servicios distribuidos basados en la Web. UML no está limitado al modelado de software. De hecho, es lo suficientemente ex- presivo para modelar sistemas que no son software, como flujos de trabajo (workflows) en el sistema jurídico, estructura y comportamiento de un sistema de vigilancia médica de un enfermo, y el diseño de hardware. PRESENTACIÓN DE UML 15 Un modelo conceptual de UML Para comprender UML, se necesita adquirir un modelo conceptual del lenguaje, y esto requiere aprender tres elementos principales: los bloques básicos de construcción de UML, las reglas que dictan cómo se pueden combinar estos bloques básicos y algunos mecanismos comunes que se aplican a través de UML. Una vez comprendidas estas ideas, se pueden leer modelos UML y crear algunos modelos básicos. Conforme se gana más experiencia en la aplicación de UML, se puede edificar sobre este modelo concep- tual, utilizando características más avanzadas del lenguaje. Las clases se discuten en los Capítulos 4y 9. Bloques de construcción de UML El vocabulario de UML incluye tres clases de bloques de construcción: Elementos. Relaciones. Diagramas. Los elementos son abstracciones que son ciudadanos de primera clase en un modelo; las relaciones ligan estos elementos entre sí; los diagramas agrupan colecciones interesantes de elementos. Elementos en UML. Hay cuatro tipos de elementos en UML: Elementos estructurales. Elementos de comportamiento. Elementos de agrupación. Elementos de anotación. Estos elementos son los bloques básicos de construcción orientados a objetos de UML. Se utilizan para escribir modelos bien formados. Elementos estructurales. Los elementos estructurales son los nombres de los mode- los UML. En su mayoría son las partes estáticas de un modelo, y representan cosas que son conceptuales o materiales. En total, hay siete tipos de elementos estructurales. Primero, una clase es una descripción de un conjunto de objetos que comparten los mismos atributos, operaciones, relaciones y semántica. Una clase implementa una o más interfaces. Gráficamente, una clase se representa como un rectángulo, que normalmen- te incluye su nombre, atributos y operaciones, como se muestra en la Figura 2.1. Ventana origen tamaño abrir() cerrar() mover() dibujar() Figura 2.1. Clases. 16 EL LENGUAJE UNIFICADO DE MODELADO Las interfaces se discuten en el Capitulo 11. Segundo, una interfaz es una colección de operaciones que especifican un servicio de una clase o componente. Por lo tanto, una interfaz describe el comportamiento visible externamente de ese elemento. Una interfaz puede representar el comportamiento com- pleto de una clase o componente o sólo una parte de ese comportamiento. Una interfaz define un conjunto de especificaciones de operaciones (o sea, sus signaturas), pero nunca un conjunto de implementaciones de operaciones. Gráficamente, una interfaz se representa como un círculo junto con su nombre. Una interfaz raramente se encuentra aislada. Más bien, suele estar conectada a la clase o componente que la realiza, como se muestra en la Figura 2.2. lOrtografia Figura 2.2. Interfaces. Las colaboraciones se discuten en el Capítulo 27. Tercero, una colaboración define una interacción y es una sociedad de roles y otros elementos que colaboran para proporcionar un comportamiento cooperativo mayor que la suma de los comportamientos de sus elementos. Por lo tanto, las colaboraciones tienen dimensión tanto estructural como de comportamiento. Una clase dada puede participar en varias colaboraciones. Estas colaboraciones representan, pues, la implementación de patrones que forman un sistema. Gráficamente, una colaboración se representa como una elipse de borde discontinuo, incluyendo normalmente sólo su nombre, como se muestra en la Figura 2.3. , . / . t Cadena 1 I, de responsabilidad / .. ,/ . , Figura 2.3. Colaboraciones. Los casos de uso se discuten en el Capítulo 16. Cuarto, un caso de uso es una descripción de un conjunto de secuencias de acciones que un sistema ejecuta y que produce un resultado observable de interés para un actor particular. Un caso de uso se utiliza para estructurar los aspectos de comportamiento en un modelo. Un caso de uso es realizado por una colaboración. Gráficamente, un caso de uso se representa como una elipse de borde continuo, incluyendo normalmente sólo su nombre, como se muestra en la Figura 2.4. Realizar pedido Figura 2.4. Casos de uso. Los tres elementos restantes (clases activas, componentes y nodos) son todos simi- lares a las clases, en cuanto que también describen un conjunto de objetos que compar- ten los mismos atributos, operaciones, relaciones y semántica. Sin embargo, estos tres PRESENTACIÓN DE UML 17 Las clases activas se discuten en el Capítulo 22. Los componentes se discuten en el Capítulo 24. Los nodos se discuten en el Capítulo 26. son suficientemente diferentes y son necesarios para modelar ciertos aspectos de un sis- tema orientado a objetos, así que está justificado un tratamiento especial. Quinto, una clase activa es una clase cuyos objetos tienen uno o más procesos o hilos de ejecución y por lo tanto pueden dar origen a actividades de control. Una clase activa es igual que una clase, excepto en que sus objetos representan elementos cuyo compor- tamiento es concurrente con otros elementos. Gráficamente, una clase activa se repre- senta como una clase, pero con líneas más gruesas, incluyendo normalmente su nombre, atributos y operaciones, como se muestra en la Figura 2.5. GestorEventos suspender() vaciarCola() Figura 2.5. Clases activas. Los dos elementos restantes (componentes y nodos) también son diferentes. Repre- sentan elementos físicos, mientras los cinco elementos anteriores representan cosas conceptuales o lógicas. Sexto, un componente es una parte física y reemplazable de un sistema que confor- ma con un conjunto de interfaces y proporciona la implementación de dicho conjunto. En un sistema, se podrán encontrar diferentes tipos de componentes de despliegue, tales como componentes COM+ o JavaBeans, así como componentes que sean artefactos del proceso de desarrollo, tales como archivos de código fuente. Un componente represen- ta típicamente el empaquetamiento físico de diferentes elementos lógicos, como clases, interfaces y colaboraciones. Gráficamente, un componente se representa como un rec- tángulo con pestañas, incluyendo normalmente sólo su nombre, como se muestra en la Figura 2.6. orderform.java Figura 2.6. Componentes. Séptimo,un nodo es un elemento físico que existe en tiempo de ejecución y repre- senta un recurso computacional, que por lo general dispone de algo de memoria y, con frecuencia, capacidad de procesamiento. Un conjunto de componentes puede residir en un nodo y puede también migrar de un nodo a otro. Gráficamente, un nodo se representa como un cubo, incluyendo normalmente sólo su nombre, como se muestra en la Figu- ra 2.7. Estos siete elementos (clasés, interfaces, colaboraciones, casos de uso, clases activas, componentes y nodos) son los elementos estructurales básicos que se pueden incluir en un modelo UML. También existen variaciones de estos siete elementos, tales como ac- tores, señales, utilidades (tipos de clases), procesos e hilos (tipos de clases activas), y aplicaciones, documentos, archivos, bibliotecas, páginas y tablas (tipos de componentes). 18 EL LENGUAJE UNIFICADO DE MODELADO Los casos de uso, que se utilizan para estructurar los elementos de comportamiento en un modelo, se discuten en el Capítulo 16; las interacciones se discuten en el Capítulo 15. Figura 2.7. Nodos. Elementos de comportamiento. Los elementos de comportamiento son las partes di- námicas de los modelos UML. Estos son los verbos de un modelo, y representan com- portamiento en el tiempo y el espacio. En total hay dos tipos principales de elementos de comportamiento: Primero, una interacción es un comportamiento que comprende un conjunto de mensajes intercambiados entre un conjunto de objetos, dentro de un contexto particular, para alcanzar un propósito específico. El comportamiento de una sociedad de objetos o una operación individual puede especificarse con una interacción. Una interacción in- volucra muchos otros elementos, incluyendo mensajes, secuencias de acción (el com- portamiento invocado por un mensaje) y enlaces (conexiones entre objetos). Gráfica- mente, un mensaje se muestra como una línea dirigida, incluyendo casi siempre el nombre de su operación, como se muestra en la Figura 2.8. dibujar Figura 2.8. Mensajes. Las máquinas de estados se discuten ene! Capitulo 21. Segundo, una máquina de estados es un comportamiento que especifica las secuen- cias de estados por las que pasa un objeto o una interacción durante su vida en respues- ta a eventos, junto con sus reacciones a estos eventos. El comportamiento de una clase individual o una colaboración de clases puede especificarse con una máquina de estados. Una máquina de estados involucra a otros elementos, incluyendo estados, transiciones (el flujo de un estado a otro), eventos (que disparan una transición) y actividades (la res- puesta a una transición). Gráficamente, un estado se representa como un rectángulo de esquinas redondeadas, incluyendo normalmente su nombre y sus subestados, si los tie- ne, como se muestra en la Figura 2.9. Esperando Figura 2.9. Estados. Estos dos elementos (interacciones y máquinas de estados) son los elementos básicos de comportamiento que se pueden incluir en un modelo UML. Semánticamente, estos elementos están conectados normalmente a diversos elementos estructurales, principal- mente clases, colaboraciones y objetos. Elementos de agrupación. Los elementos de agrupación son las partes organizativas de los modelos UML. Estos son las cajas en las que puede descomponerse un modelo. En total, hay un elemento de agrupación principal, los paquetes. PRESENTACIÓN DE UML 19 Los paquetes se discuten en el Capítulo 12. Un paquete es un mecanismo de propósito general para organizar elementos en grupos. Los elementos estructurales, los elementos de comportamiento, e incluso otros elementos de agrupación pueden incluirse en un paquete. Al contrario que los compo- nentes (que existen en tiempo de ejecución), un paquete es puramente conceptual (sólo existe en tiempo de desarrollo). Gráficamente, un paquete se visualiza como una carpeta, incluyendo normalmente sólo su nombre y, a veces, su contenido, como se muestra en la Figura 2.10. Reglas del negocio Figura 2.10. Paquetes. Las notas se discuten en el Capítulo 6. Los paquetes son los elementos de agrupación básicos con los cuales se puede or- ganizar un modelo UML. También hay variaciones, tales como los frameworks, los mo- delos y los subsistemas (tipos de paquetes). Elementos de anotación. Los elementos de anotación son las partes explicativas de los modelos UML. Son comentarios que se pueden aplicar para describir, clarificar y hacer observaciones sobre cualquier elemento de un modelo. Hay un tipo principal de elemento de anotación llamado nota. Una nota es simplemente un símbolo para mostrar restricciones y comentarios junto a un elemento o una colección de elementos. Gráfi- camente, una nota se representa como un rectángulo con una esquina doblada, junto con un comentario textual o gráfico, como se muestra en la Figura 2.11. devuelve una copia del objeto receptor Figura 2.11. Notas. Este elemento es el objeto básico de anotación que se puede incluir en un modelo UML. Típicamente, las notas se utilizarán para adornar los diagramas con restricciones o comentarios que se expresen mejor en texto informal o formal. También hay varia- ciones sobre este elemento, tales como los requisitos (que especifican algún comporta- miento deseado desde la perspectiva externa del modelo). Relaciones en UML. Hay cuatro tipos de relaciones en UML: I. Dependencia. Asociación. Generalización. Realización. Estas relaciones son los bloques básicos de construcción para relaciones de UML. Se utilizan para escribir modelos bien formados: 20 EL LENGUAJE UNIFICADO DE MODELADO Las dependencias se discuten en los Capítulos 5y 10. Primero, una dependencia es una relación semántica entre dos elementos, en la cual un cambio a un elemento (el elemento independiente) puede afectar a la semántica del otro elemento (el elemento dependiente). Gráficamente, una dependencia se repre- senta como una línea discontinua, posiblemente dirigida, que incluye a veces una eti- queta, como se muestra en la Figura 2.12. Figura 2.12. Dependencias. Las asociaciones se discuten en los Capítulos 53' 10. Segundo, una asociación es una relación estructural que describe un conjunto de en- laces, los cuales son conexiones entre objetos. La agregación es un tipo especial de aso- ciación, que representa una relación estructural entre un todo y sus partes. Gráficamen- te, una asociación se representa como una línea continua, posiblemente dirigida, que a veces incluye una etiqueta, y a menudo incluye otros adornos, como la multiplicidad y los nombres de rol, como se muestra en la Figura 2.13. patrón empleado Figura 2.13. Asociaciones. Las generalizaciones se discuten en los Capítulos 5y 10. Tercero, una generalización es una relación de especialización/generalización en la cual los objetos del elemento especializado (el hijo) pueden sustituir a los objetos del elemento general (el padre). De esta forma, el hijo comparte la estructura y el compor- tamiento del padre. Gráficamente, una relación de generalización se representa como una línea continua con una punta de flecha vacía apuntando al padre, como se muestra en la Figura 2.14. Figura 2.14. Generalizaciones. Las realizaciones se discuten en el Capítulo 10. Cuarto, una realización es una relación semántica entre clasificadores, en donde un clasificador especifica un contrato que otro clasificador garantiza que cumplirá. Se pueden encontrar relaciones de yealización en dos sitios: entre interfaces y las clases y componentes que las realizan, y entre los casos de uso y las colaboraciones que los re- alizan. Gráficamente, una relación de realización se representa como una mezcla entre una generalización y una relación de dependencia, como se muestra en la Figura 2.15. {> Figura 2.15. Realización. Las cinco vistas de una arquitectura se discuten en la siguiente sección. Estos cuatro elementos son los elementos básicos relacionalesque se pueden incluir en un modelo UML. También existen variaciones de estos cuatro, tales como el refina- miento, la traza, la inclusión y la extensión (para las dependencias). Diagramas en UML. Un diagrama es la representación gráfica de un conjunto de ele- mentos, visualizado la mayoría de las veces como un grafo conexo de nodos (elementos) y arcos (relaciones). Los diagramas se dibujan para visualizar un sistema desde dife- PRESENTACIÓN DE UML 21 rentes perspectivas, de forma que un diagrama es una proyección de un sistema. Para to- dos los sistemas, excepto los más triviales, un diagrama representa una vista resumida de los elementos que constituyen un sistema. El mismo elemento puede aparecer en todos los diagramas, sólo en unos pocos diagramas (el caso más común), o en ningún diagra- ma (un caso muy raro). En teoría, un diagrama puede contener cualquier combinación de elementos y relaciones. En la práctica, sin embargo, sólo surge un pequeño número de combinaciones, las cuales son consistentes con las cinco vistas más útiles que com- prenden la arquitectura de un sistema con gran cantidad de software. Por esta razón, UML incluye nueve de estos diagramas:• Diagrama de clases. Diagrama de objetos. Diagrama de casos de uso. Diagrama de secuencia. Diagrama de colaboración. Diagrama de estados (statechart). Diagrama de actividades. Diagrama de componentes. Diagrama de despliegue. Los diagramas de clases se discuten en el Capítulo 8 Los diagramas de objetos se discuten en el Capítulo 14. Un diagrama de clases muestra un conjunto de clases, interfaces y colaboraciones, así como sus relaciones. Estos diagramas son los diagramas más comunes en el mode- lado de sistemas orientados a objetos. Los diagramas de clases cubren la vista de dise- ño estática de un sistema. Los diagramas de clases que incluyen clases activas cubren la vista de procesos estática de un sistema. Un diagrama de objetos muestra un conjunto de objetos y sus relaciones. Los dia- gramas de objetos representan instantáneas de instancias de los elementos encontrados en los diagramas de clases. Estos diagramas cubren la vista de diseño estática o la vista de procesos estática de un sistema como lo hacen los diagramas de clases, pero desde la perspectiva de casos reales o prototípicos. Un diagrama de casos de uso muestra un conjunto de casos de uso y actores (un tipo especial de clases) y sus relaciones. Los diagramas de casos de uso cubren la vista de ca- sos de uso estática de un sistema. Estos diagramas son especialmente importantes en el modelado y organización del comportamiento de un sistema. Tanto los diagramas de secuencia como los diagramas de colaboración son un tipo de diagramas de interacción. Un diagrama de interacción muestra una interacción, que consta de un conjunto de objetos y sus relaciones, incluyendo los mensajes que pueden ser enviados entre ellos. Los diagramas de interacción cubren la vista dinámica de un sis- tema. Un diagrama de secuencia es un diagrama de interacción que resalta la ordenación temporal de los mensajes; un diagrama de colaboración es un diagrama de interacción que resalta la organización estructural de los objetos que envían y reciben mensajes. Los diagramas de secuencia y los diagramas de colaboración son isomorfos, es decir, que se puede tomar uno y transformarlo en el otro. Los diagramas de casos de uso se discuten en el Capítulo 17. Los diagramas de interacción se discuten en el Capítulo 18. 22 EL LENGUAJE UNIFICADO DE MODELADO Los diagramas de estados se discuten en el Capítulo 24. Un diagrama de estados muestra una máquina de estados, que consta de estados, transiciones, eventos y actividades. Los diagramas de estados cubren la vista dinámica de un sistema. Son especialmente importantes en el modelado del comportamiento de una interfaz, una clase o una colaboración y resaltan el comportamiento dirigido por eventos de un objeto, lo cual es especialmente útil en el modelado de sistemas reactivos. Un diagrama de actividades es un tipo especial de diagrama de estados que muestra el flujo de actividades dentro de un sistema. Los diagramas de actividades cubren la vis- ta dinámica de un sistema. Son especialmente importantes al modelar el funcionamien- to de un sistema y resaltan el flujo de control entre objetos. Un diagrama de componentes muestra la organización y las dependencias entre un conjunto de componentes. Los diagramas de componentes cubren la vista de implemen- tación estática de un sistema. Se relacionan con los diagramas de clases en que un com- ponente se corresponde, por lo común, con una o más clases, interfaces o colaboraciones. Un diagrama de despliegue muestra la configuración de nodos de procesamiento en tiempo de ejecución y los componentes que residen en ellos. Los diagramas de despliegue cubren la vista de despliegue estática de una arquitectura. Se relacionan con los diagra- mas de componentes en que un nodo incluye, por lo común, uno o más componentes. Esta no es una lista cerrada de diagramas. Las herramientas pueden utilizar UML para proporcionar otros tipos de diagramas, aunque estos nueve son, con mucho, los que con mayor frecuencia aparecerán en la práctica. Los diagramas de actividades se discuten en el Capítulo 19. Los diagramas de componentes se discuten en el Capítulo 29. Los diagramas de despliegue se discuten en el Capítulo 30. Reglas de UML Los bloques de construcción de UML no pueden simplemente combinarse de cual- quier manera. Como cualquier lenguaje, UML tiene un número de reglas que especifican a qué debe parecerse un modelo bien formado. Un modelo bien formado es aquél que es semánticamente autoconsistente y está en armonía con todos sus modelos relacionados. UML tiene reglas semánticas para: Nombres Alcance Visibilidad Integridad Ejecución Cómo llamar a los elementos, relaciones y diagramas. El contexto que da un significado específico a un nombre. Cómo se pueden ver y utilizar esos nombres por otros. Cómo se relacionan apropiada y consistentemente unos elementos con otros. Qué significa ejecutar o simular un modelo dinámico. Los modelos construidos durante el desarrollo de un sistema con gran cantidad de software tienden a evolucionar y pueden ser vistos por diferentes usuarios de formas di- ferentes y en momentos diferentes. Por esta razón, es común en el equipo de desarrollo no sólo construir modelos bien formados, sino también construir modelos que sean: Abreviados Ciertos elementos se ocultan para simplificar la vista. Incompletos Pueden estar ausentes ciertos elementos. Inconsistentes No se garantiza la integridad del modelo. PRESENTACIÓN DE UML 23 Estos modelos que no llegan a ser bien formados son inevitables conforme los de- talles de un sistema van apareciendo y mezclándose durante el proceso de desarrollo de software. Las reglas de UML estimulan (pero no obligan) a considerar las cuestiones más importantes de análisis,diseño e implementación que llevan a tales sistemas a con- vertirse en bien formados con el paso del tiempo. Mecanismos comunes en UML Las notas y otros adornos se discuten en el Capítulo 6. Un edificio se hace más simple y más armonioso al ajustarse a un patrón de caracterís- ticas comunes. Una casa puede construirse, en su mayor parte, de estilo victoriano o francés utilizando ciertos patrones arquitectónicos que definen esos estilos. Lo mismo es cierto para UML. Este se simplifica mediante la presencia de cuatro mecanismos co- munes que se aplican de forma consistente a través de todo el lenguaje: Especificaciones. Adornos. Divisiones comunes. Mecanismos de extensibilidad. Especificaciones. UML es algo más que un lenguaje gráfico. Más bien, detrás de cada elemento de su notación gráfica hay una especificación que proporciona una explicación textual de la sintaxis y semántica de ese bloque de construcción. Por ejemplo, detrás de unicono de clase hay una especificación que proporciona el conjunto completo de atributos, operaciones (incluyendo sus signaturas completas) y comportamiento que incluye la clase; visualmente, ese icono de clase puede mostrar sólo una pequeña parte de su especificación. Además de esto, podría haber otra vista de esa clase que presentara un conjunto de elementos totalmente diferente, siendo aún consistente con la especifi- cación subyacente de la clase. La notación gráfica de UML se utiliza para visualizar un sistema; la especificación de UML se utiliza para enunciar los detalles del sistema. Hecha esta división, es posible construir un modelo de forma incremental dibujando pri- mero diagramas y añadiendo después semántica a las especificaciones del modelo, o bien directamente, mediante la creación de una especificación primero, quizás haciendo ingeniería inversa sobre un sistema, y después creando los diagramas que se obtienen como proyecciones de esas especificaciones. Las especificaciones de UML proporcionan una base semántica que incluye a todos los elementos de todos los modelos de un sistema, y cada elemento está relacionado con otros de manera consistente. Los diagramas de UML son así simples proyecciones vi- suales de esa base, y cada diagrama revela un aspecto específico interesante del sistema. Adornos. La mayoría de los elementos de UML tienen una única y clara notación grá- fica que proporciona una representación visual de los aspectos más importantes del ele- mento. Por ejemplo, la notación para una clase se ha diseñado intencionadamente de for- ma que sea fácil de dibujar, porque las clases son los elementos que aparecen con más frecuencia al modelar sistemas orientados a objetos. La notación de la clase también revela los aspectos más importantes de una clase, a saber: su nombre, atributos y operaciones. La especificación de una clase puede incluir otros detalles, tales como si es abstrac- ta o la visibilidad de sus atributos y operaciones. Muchos de estos detalles se pueden in- 24 EL LENGUAJE UNIFICADO DE MODELADO Los objetos se discuten en el Capítulo 13. cluir como adornos gráficos o textuales en la notación rectangular básica de la clase. Por ejemplo, la Figura 2.16 muestra una clase, con adornos que indican que es una clase abs- tracta con dos operaciones públicas, una protegida y la otra privada. Transacción + ejecutar() + rollback() # prioridad marcaDeTiempo() Figura 2.16. Adornos. Todos los elementos en la Flotación UML comienzan con un símbolo básico, al cual pueden añadirse una variedad de adornos específicos de ese símbolo. Divisiones comunes. Al modelar sistemas orientados a objetos, el mundo puede di- vidirse, al menos, en un par de formas. En primer lugar, está la división entre clase y objeto. Una clase es una abstracción; un objeto es una manifestación concreta de esa abstracción. En UML se pueden mode- lar tanto clases como objetos, como se muestra en la Figura 2.17. Juan : Cliente Cliente nombre dirección teléfono : Cliente Elisa Figura 2.17. Clases y objetos. Las interfaces se discuten en el Capítulo 11. En esta figura hay una clase, llamada Cliente, junto a tres objetos: Juan, (del que se indica explícitamente que es un objeto c 1 ente), : Cliente (un objeto Cliente anónimo), y Elisa (el cual se ha etiquetado en su especificación como un objeto de la clase Cliente, aunque aquí no se muestra de forma explícita). Casi todos los bloques de construcción de UML presentan este mismo tipo de dico- tomía clase/objeto. Por ejemplo, se pueden tener casos de uso e instancias de casos de uso, componentes e instancias de componentes, nodos e instancias de nodos, etcétera. Gráficamente, UML distingue un objeto utilizando el mismo símbolo de la clase y subrayando el nombre del objeto. En segundo lugar, tenemos la separación entre interfaz e implementación. Una in- terfaz declara un contrato, y una implementación representa una realización concreta de ese contrato, responsable de hacer efectiva de forma fidedigna la semántica com- pleta de la interfaz. En UML se pueden modelar las interfaces y sus implementacio- nes, como se muestra en la Figura 2.18. En esta figura hay un componente llamado asistenteortografico dl 1 que implementa dos interfaces, IUnknown e IOrtograf ia. ColaEventos {versión = 3.2 autor = egb) sexcephonii Ove rflow añadir() — quitar() vaciar() PRESENTACIÓN DE UML 25 o lUnknown* o 10rtografía Figura 2.18. Interfaces e implementaciones. asistenteortográfico.d11 Los mecanismos de extensibilidad de UML se discuten en el Capítulo 6. Casi todos los bloques de construcción de UML presentan este mismo tipo de dicotomía interfaz/implementación. Por ejemplo, se pueden tener casos de uso y las co- laboraciones que los realizan, así como operaciones y los métodos que los implementan. Mecanismos de extensibilidad. UML proporciona un lenguaje estándar para escribir planos software, pero no es posible que un lenguaje cerrado sea siempre suficiente para expresar todos los matices posibles de todos los modelos en todos los dominios y en todos los momentos. Por esta razón, UML es abierto-cenado, siendo posible extender el lenguaje de manera controlada. Los mecanismos de extensión de UML incluyen: Estereotipos. Valores etiquetados. Restricciones. Un estereotipo extiende el vocabulario de UML, permitiendo crear nuevos tipos de bloques de construcción que deriven de los existentes pero sean específicos a un problema. Por ejemplo, si se está trabajando en un lenguaje de programación como Java C++, a menudo será necesario modelar las excepciones. En estos lenguajes, las excepciones son simplemente clases, aunque se tratan de formas muy especiales. Nor- malmente, sólo se permitirá que sean lanzadas y capturadas, nada más. Se puede hacer que las excepciones sean ciudadanos de primera clase del modelo (lo que significa que serán tratadas como bloques básicos de construcción) marcándolas con un estereo- tipo apropiado, como para la clase Over f 1 ow en la Figura 2.19. {ordenado} Figura 2.19. Mecanismos de extensibilidad. Un valor etiquetado extiende las propiedades de un bloque de construcción de UML, permitiendo añadir nueva información en la especificación de ese elemento. Por ejemplo, si se está trabajando en un producto que atraviesa muchas versiones a lo largo N. del T.: A lo largo del libro no se han traducido los identificadores que forman parte de algún lenguaje o modelo de programación existentes. En este caso, se conserva el término lUnknown por tratarse de un identificador del modelo COM de Microsoft. 26 EL LENGUAJE UNIFICADO DE MODELADO del tiempo, a menudo se querrá registrar la versión y el autor de ciertas abstracciones críticas. La versión y el autor no son conceptos primitivos de UML. Pueden ser añadidos a cualquier bloque de construcción, como una clase, introduciendo nuevos valores etiquetados en ese bloque de construcción. En la Figura 2.19, por ejemplo, la clase ColaEventos se extiende indicando explícitamente su versión y su autor. Una restricción extiende la semántica de un bloque de construcción de UML, per- mitiendo añadir nuevas reglas o modificar las existentes. Por ejemplo, quizás se desee restringir la clase ColaEventos para que todas las adiciones se hiciesen en orden. Como se muestra en la Figura 2.19, se puede añadir una restricción que indique explí- citamente esto para la operación añadir. En conjunto, estos tres mecanismos de extensibilidad permiten configurar y exten- der UML para las necesidades de un proyecto. Estos mecanismos también permiten a UML adaptarse a nuevas tecnologías de software, como la probable aparición de lenguajes de programación distribuida más potentes. Se pueden añadir nuevos bloques de construcción, modificar la especificación de los existentes, e incluso cambiar su semántica. Naturalmente, es importante hacer esto de forma controlada, para que a través deestas extensiones se siga siendo fiel al propósito de UML, la comunicación de información. Arquitectura La necesidad de ver los sistemas complejos desde diferentes vistas se discute en el Capítulo 1. La visualización, especificación, construcción y documentación de un sistema con gran cantidad de software requiere que el sistema sea visto desde varias perspectivas. Dife- rentes usuarios (usuarios finales, analistas, desarrolladores, integradores de sistemas, encargados de los tests, encargados de la documentación técnica y jefes de proyectos) siguen diferentes agendas en relación al proyecto, y cada uno mira a ese sistema de formas diferentes en diversos momentos a lo largo de la vida del proyecto. La arquitec- tura de un sistema es quizás el artefacto más importante que puede emplearse para manejar estos diferentes puntos de vista y controlar el desarrollo iterativo e incremental de un sistema a lo largo de su ciclo de vida. La arquitectura es el conjunto de decisiones significativas sobre: La organización de un sistema software. La selección de elementos estructurales y sus interfaces a través de los cuales se constituye el sistema. Su comportamiento, como se especifica en las colaboraciones entre esos elementos. La composición de esos elementos estructurales y de comportamiento en subsis- temas progresivamente más grandes. El estilo arquitectónico que guía esta organización: los elementos estáticos y di- námicos y sus interfaces, sus colaboraciones y su composición. La arquitectura software no tiene que ver solamente con la estructura y el comporta- miento, sino también con el uso, la funcionalidad, el rendimiento, la capacidad de adap- tación, la reutilización, la capacidad de ser comprendido, las restricciones económicas y de tecnología y los compromisos entre alternativas, así como los aspectos estéticos. vocabulario, funcionalidad comportamiento Vista de casos de uso Vista de diseño Vista de implementación Vista de procesos Vista de despliegue PRESENTACIÓN DE UML 27 El modelado de/a arquitectura de un sistema se discute en el Capítulo 31. Como ilustra la Figura 2.20, la arquitectura de un sistema con gran cantidad de software puede describirse mejor a través de cinco vistas interrelacionadas. Cada vista es una proyección de la organización y la estructura del sistema, centrada en un aspecto particular de ese sistema. ensamblado del sistema, gestión de configuraciones funcionamiento, topologia del sistema, capacidad distribución, de crecimiento, entrega, rendimiento instalación Figura 2.20. Modelado de la arquitectura de un sistema. La vista de casos de uso de un sistema comprende los casos de uso que describen el comportamiento del sistema tal y como es percibido por los usuarios finales, analistas y encargados de las pruebas. Esta vista no especifica realmente la organización de un sis- tema software. Más bien, existe para especificar las fuerzas que configuran la arquitectura del sistema. Con UML, los aspectos estáticos de esta vista se capturan en los diagramas de casos de uso; los aspectos dinámicos de esta vista se capturan en los diagramas de in- teracción, diagramas de estados y diagramas de actividades. La vista de diseño de un sistema comprende las clases, interfaces y colaboraciones que forman el vocabulario del problema y su solución. Esta vista soporta principalmente los requisitos funcionales del sistema, entendiendo por ello los servicios que el sistema debería proporcionar a sus usuarios finales. Con UML, los aspectos estáticos de esta vis- ta se capturan en los diagramas de clases y de objetos; los aspectos dinámicos se captu- ran en los diagramas de interacción, diagramas de estados y diagramas de actividades. La vista de procesos de un sistema comprende los hilos y procesos que forman los mecanismos de sincronización y concurrencia del sistema. Esta vista cubre principal- mente el funcionamiento, capacidad de crecimiento y rendimiento del sistema. Con UML, los aspectos estáticos y dinámicos de esta vista se capturan en el mismo tipo de diagramas que la vista de diseño, pero con énfasis en las clases activas que representan estos hilos y procesos. La vista de implementación de un sistema comprende los componentes y archivos que se utilizan para ensamblar y hacer disponible el sistema físico. Esta vista se preo- cupa principalmente de la gestión de configuraciones de las distintas versiones de un sis- tema, a partir de componentes y archivos un tanto independientes y que pueden ensam- blarse de varias formas para producir un sistema en ejecución. Con UML, los aspectos estáticos de esta vista se capturan en los diagramas de componentes; los aspectos diná- micos de esta vista se capturan en los diagramas de interacción, diagramas de estados y diagramas de actividades. 28 EL LENGUAJE UNIFICADO DE MODELADO La vista de despliegue de un sistema contiene los nodos que forman la topología hardware sobre la que se ejecuta el sistema. Esta vista se preocupa principalmente de la distribución, entrega e instalación de las partes que constituyen el sistema físico. Con UML, los aspectos estáticos de esta vista se capturan en los diagramas de despliegue; los aspectos dinámicos de esta vista se capturan en los diagramas de interacción, diagramas de estados y diagramas de actividades. Cada una de estas cinco vistas puede existir por sí misma, de forma que diferentes usuarios puedan centrarse en las cuestiones de la arquitectura del sistema que más les in- teresen. Estas cinco vistas también pueden interactuar entre sí (los nodos en la vista de despliegue contienen componentes de la vista de implementación que, a su vez, repre- sentan la realización física de las clases, interfaces, colaboraciones y clases activas de las vistas de diseño y de procesos). UML permite expresar cada una de estas cinco vistas y sus interacciones. Ciclo de vida del desarrollo de software El Proceso Unificado de Rational se resume en el apéndice C; un tratamiento más completo de este proceso se discute en The Unified Software Development Process. UML es bastante independiente del proceso, lo que significa que no está ligado a ningún ciclo de vida de desarrollo de software particular. Sin embargo, para obtener el máximo beneficio de UML, se debería considerar un proceso que fuese: Dirigido por los casos de uso. Centrado en la arquitectura. Iterativo e incremental. Dirigido por los casos de uso significa que los casos de uso se utilizan como un ar- tefacto básico para establecer el comportamiento deseado del sistema, para verificar y validar la arquitectura del sistema, para las pruebas y para la comunicación entre las per- sonas involucradas en el proyecto. Centrado en la arquitectura significa que la arquitectura del sistema se utiliza como un artefacto básico para conceptualizar, construir, gestionar y hacer evolucionar el sis- tema en desarrollo. Un proceso iterativo es aquél que involucra la gestión de un flujo de ejecutables del sistema. Un proceso incremental es aquél que involucra la continua integración de la arquitectura del sistema para producir esos ejecutables, donde cada nuevo ejecutable incorpora mejoras incrementales sobre los otros. En conjunto, un proceso iterativo e incremental está dirigido por el riesgo, lo que significa que cada nueva versión se encarga de atacar y reducir los riesgos más significativos para el éxito del proyecto. Este proceso dirigido por casos de uso, centrado en la arquitectura, iterativo e incremental puede descomponerse en fases. Una fase es el intervalo de tiempo entre dos hitos importantes del proceso, cuando se cumplen un conjunto de objetivos bien definidos, se completan los artefactos y se toman las decisiones sobre si pasar o no a la siguiente fase. Como se muestra en la Figura 2.21, hay cuatro fases en el ciclo de vida del desarrollo de software: iniciación, elaboración, construcción y transición.En el diagrama, los flujos de trabajo se representan frente a estas fases, mostrando cómo varía a lo largo del tiempo el nivel de atención que una fase presta a un flujo de trabajo. PRESENTACIÓN DE UML 29 Iniciación Elaboración Construcción Transición a_ iteración(es) preliminares iter #1 iter #2 iter #n iter #n+1 iter #n+2 iter #m iter #m+1 Flujos de trabajo del proceso Modelado del negocio Requisitos Análisis y diseño Implementación Pruebas Despliegue Flujos de trabajo de soporte Gestión del cambio y configuraciones Gestión del proyecto Entorno Figura 2.21. Ciclo de vida del desarrollo de software. La iniciación es la primera fase del proceso, cuando la idea inicial para el desarrollo se lleva al punto de estar (al menos internamente) suficientemente bien fundamentada para garantizar la entrada en la fase de elaboración. La elaboración es la segunda fase del proceso, cuando se definen la visión del pro- ducto y su arquitectura. En esta fase se expresan con claridad los requisitos del sistema, son priorizados y se utilizan para crear una sólida base arquitectónica. Los requisitos de un sistema pueden variar desde enunciados de carácter general hasta criterios precisos de evaluación, especificando cada uno un comportamiento funcional o no funcional y proporcionando una referencia para las pruebas. La construcción es la tercera fase del proceso, cuando el software se lleva desde una base arquitectónica ejecutable hasta su disponibilidad para la comunidad de usuarios. Aquí también los requisitos del sistema y especialmente sus criterios de evaluación son constantemente reexaminados frente a las necesidades del proyecto, y los recursos se asignan al proyecto de forma apropiada para atacar los riesgos. La transición es la cuarta fase del proceso, cuando el software es puesto en las ma- nos de la comunidad de usuarios. El proceso del software raramente termina aquí, por- que incluso durante esta fase el sistema es mejorado continuamente, se erradican errores de programación, y se añaden características que no se incluían en una versión anterior. Un elemento que distingue a este proceso y que afecta a las cuatro fases es una ite- ración. Una iteración es un conjunto bien definido de actividades, con un plan y unos criterios de evaluación bien establecidos, que acaba en una versión, bien interna o ex- terna. Esto significa que el ciclo de vida del desarrollo de software puede caracterizarse por involucrar un flujo continuo de versiones ejecutables de la arquitectura del sistema. Este énfasis en la arquitectura como un artefacto importante es el que conduce a UML a centrarse en el modelado de las diferentes vistas de la arquitectura de un sistema.
Compartir