Análise e Design Orientados a Objetos para Sistemas de Informação. Modelagem com UML, OCL e IFML

467 Pages·2015·34.49 MB·Portuguese

by  Raul Wazlawick

Análise e design orientados
a objetos para
sistemas de informação
Modelagem com UML, OCL
e IFML
Raul Sidnei Wazlawick
© 2015, Elsevier Editora Ltda.
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ISBN 978-85-352-7984-9
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W372a
Wazlawick, Raul Sidnei, 1967-
Análise e projeto de sistemas de informação orientados a objetos:
modelagem com UML, OCL e IFML / Raul Wazlawick. – [3. ed.] – Rio
de Janeiro: Elsevier, 2015.
il. ; 24 cm.
ISBN 978-85-352-7984-9
1. Administração de projetos. 2. Engenharia de software. 3. Software
– Desenvolvimento. I. Título.
14-17370. CDD: 658.404
CDU: 005.8
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A meus pais e ancestrais, sem os quais eu não existiria.
Agradecimentos
Quero agradecer a algumas pessoas que, de uma forma ou de outra, ajudaram a tornar
este livro possível: Professor Luiz Fernando Bier Melgarejo, por me iniciar no mundo dos
sistemas orientados a objetos já em 1987; meu colega Professor Marcos Eduardo Casa, por
todo o trabalho de programação em pares feito ainda nos anos de 1980, quando a orientação
a objetos era “coisa de outro mundo”; meu colega Professor Antonio Carlos Mariani, por
desenvolver o Mundo dos Atores, uma ferramenta que nos ajudou a ensinar programação
orientada a objetos; as empresas que me permitiram usar as técnicas explicadas neste livro
em ambientes reais de desenvolvimento; meus orientandos Everton Luiz Vieira, Kuesley
Fernandes do Nascimento e Iuri Cardoso, por ajudarem a consolidar algumas das novas
técnicas; o Departamento de Informática e Estatística (INE) da Universidade Federal de
Santa Catarina (UFSC), pela oportunidade de desenvolver este trabalho; e especialmente
ao engenheiro de software Gilmar Purim, pelas excelentes discussões que ajudaram a
definir o formato da primeira edição deste livro em 2003.
Também agradeço aos mais de mil alunos, que não posso citar nominalmente, vítimas
de minha disciplina de Análise e Projeto Orientados a Objetos por mais de duas décadas.
Suas dúvidas, erros e dificuldades me motivaram a aprender ainda mais; a meu amigo,
Professor Rogério Cid Bastos, pela orientação e motivação; e finalmente a meus amigos e
irmãos, pelos momentos de alegria e fraternidade.
Prefácio
Porque as coisas são frequentemente difusas no início de um projeto de software,
porque muitas vezes é difícil fazer os interessados concordarem, porque as informações e
funções necessárias muitas vezes não são claras, porque os clientes não se sentem culpados
por solicitar sistemas com complexidade e tamanho assustadores e porque é tão tentador
assumir que já sabemos o que é solicitado, resta uma necessidade urgente de bons livros
que ensinem aos engenheiros de software uma abordagem pragmática e testada para análise
e design. Raul Wazlawick nos fornece este livro.
Nos últimos 50 anos, vimos muitos métodos propostos para análise e design de softwa-
re computacional, mas, na minha visão, os mais intuitivos e efetivos adotam a mentalidade
orientada a objetos. Lembre-se, análise e design ocorrem relativamente cedo no processo
de software, em um tempo em que as coisas são fluidas, a iteração não é apenas comum,
mas obrigatória, e os “objetos” são frequentemente os elementos mais visíveis do problema.
A beleza do paradigma orientado a objetos está na sua maravilhosa elasticidade. Nós
podemos descrever objetos que são facilmente entendidos pelo pessoal de negócios no nível
conceitual e, então, por meio de um processo de iteração e elaboração, refinar tais objetos
para níveis de abstração bem mais baixos, que o pessoal técnico pode usar efetivamente.
Neste livro, o Professor Wazlawick nos fornece um guia para conseguir isso.
Usando UML como sua forma notacional, ele inicia onde todos os bons analistas
deveriam iniciar – no começo! Ele nos fornece as ferramentas necessárias para entender
o problema por meio de um processo de eliciação, elaboração e representação. Ele enfatiza
casos de uso e ajuda a entender que eles servem tanto como um excelente mecanismo
para entendimento quanto como um mecanismo que pode ajudar bastante a auxiliar o
planejamento de projeto.
Ele insiste que bons analistas e bons designers devem iterar à medida que desenvolvem
um entendimento crescentemente melhor e mais detalhado do problema. Para conseguir
isso, Wazlawick fornece ao leitor técnicas orientadas a objetos e ferramentas da UML
necessárias para fazer o trabalho.
Por meio do livro, um estudo de caso é usado para fornecer exemplos de todas as
técnicas de análise e design. Princípios básicos são introduzidos, expandidos em um
conjunto de técnicas trabalháveis e, então, usados para projetar representações e modelos
usando UML.
Durante minha longa carreira profissional, eu me encontrei com centenas de empresas
e milhares de profissionais de software ao redor do mundo. Cada empresa e cada pessoa
têm uma opinião única sobre o que faz o software tão desafiador, e há muitas opiniões
sobre como resolver esses desafios em uma situação particular. Mas poucos profissionais
de software discordariam de uma simples afirmação: “Se você não sabe para onde está
indo, é muito, muito difícil chegar lá”.
Métodos efetivos de análise e design dão aos profissionais de software um destino e
um mapa para chegar lá. Em Análise e design de sistemas de informação orientados a obje-
tos, Raul Wazlawick fornece as ferramentas de que os profissionais de software precisam
para desenhar o mapa da estrada e, como consequência, este livro ajuda qualquer leitor a
chegar lá onde ele precisa ir.
Roger S. Pressman, Ph. D.
Prefácio do Autor
Este livro apresenta de forma didática e aprofundada elementos de análise e design
orientados a objetos para o desenvolvimento de sistemas de informação.
A área de desenvolvimento de software para sistemas e informação tem evoluído nas
últimas décadas ao redor da Linguagem de Modelagem Unificada (UML) e do Processo
Unificado (UP), adotados como padrões internacionais pelo Object Management Group
(OMG). Mesmo os métodos de desenvolvimento ágil atualmente utilizam orientação a
objetos como o paradigma dominante.
Em contraste com outros livros nesta área, que são organizados ao redor da apre-
sentação dos diagramas da UML e seus muitos usos possíveis, este livro se concentra nas
atividades diárias de analistas e designers, e explica como os diferentes diagramas podem
ajudá-los a desenvolver sistemas melhores e a desenvolver melhor os sistemas.
Embora a cultura de orientação a objetos tenha mais de 40 anos de existência, ainda
há empresas que acham difícil desenvolver software de boa qualidade, especialmente em
razão da falta de manutenibilidade e flexibilidade nos sistemas que elas produzem. Este
livro apresenta informações e técnicas para minimizar tal deficiência.
As técnicas descritas aqui foram aplicadas com sucesso pelo autor em muitos projetos
de desenvolvimento de software em empresas, bem como em projetos de pesquisa em
universidades.
O livro é voltado para profissionais de computação (analistas, designers e programa-
dores) e estudantes de computação, tanto em nível de graduação quanto de pós-graduação,
que tenham pelo menos um conhecimento mínimo em desenvolvimento ou modelagem
orientada a objetos. Iniciantes e profissionais com experiência encontrarão nesta obra
um guia útil para melhorar a qualidade de seus projetos. A intenção é ajudá-los a obter o
melhor design possível.
Em contraste com o que ocorre com o modelo Waterfall (Royce, 1970), no qual as
atividades de análise e design ocorrem sequencialmente, modelos iterativos como o UP
propõem que essas atividades (também chamadas de disciplinas) possam ocorrer com
maior ou menor ênfase em qualquer fase.
Este livro apresenta mais ênfase nas atividades que são tipicamente realizadas por
analistas e designers, incluindo modelagem de negócio, engenharia de requisitos, análise e
design. Outras disciplinas como gerenciamento de projetos, implementação e teste também
são referenciadas. Para mais informações sobre outras disciplinas, livros de engenharia
de software, como o de Pressman (2010), podem ser consultados, ou ainda livros mais
específicos sobre o Processo unificado, como o de Kruchten (2003).
O objetivo da fase de Concepção do UP é construir uma visão geral do sistema e do
seu contexto e planejar o desenvolvimento futuro. As duas principais ferramentas de mo-
delagem para esta fase são o modelo conceitual (Capítulos 6 e 7) e os casos de uso de alto
nível (Capítulo 3). A modelagem de negócio (Capítulo 2) pode ser necessária com maior
ou menor ênfase, dependendo do projeto que será desenvolvido.
No final da fase de Concepção, casos de uso de alto nível serão utilizados como uma
base para o planejamento do resto do projeto (Capítulo 4). Usualmente, este planejamento
envolve avaliar os casos de uso como pequenos, médios ou grandes (escala camiseta) em
relação à sua complexidade, e decidir sobre sua prioridade. Quando a complexidade de cada
caso de uso é conhecida, é possível estimar o tempo médio necessário para desenvolvê-los
(Karner, 1993) e, assim, as iterações podem ser planejadas como um conjunto de atividades
que podem ser realisticamente realizadas no tempo disponível.
A fase de Elaboração do UP é realizada como uma sequência de iterações. Cada
iteração possui um conjunto de casos de uso atribuídos para desenvolvimento1. O desen-
volvimento de um caso de uso individual normalmente inicia com sua expansão em fluxos
(Capítulo 5). Opcionalmente, os fluxos de um caso de uso também podem ser representados
como diagramas de sequência de sistema, com o objetivo de ajudar a descobrir as consultas
e os comandos que devem ser implementados.
Durante a fase de Elaboração, quando a arquitetura está evoluindo, o modelo conceitual
(Capítulos 6 e 7) é refinado e completado.
Consultas e comandos de sistema podem ser implementados com uma linguagem
de programação. Mas o designer pode escolher, em vez disso, especificar contratos para
consultas e comandos de sistema (Capítulo 8), os quais, além de serem definições de alto
nível para o comportamento esperado de cada procedimento, podem ser muito úteis para
definir casos de teste (Capítulo 11). Estes contratos correspondem ao modelo funcional
do sistema, porque definem a funcionalidade de cada consulta e comando em termos das
entradas que recebem e dos resultados que produzem.
Neste ponto, novamente o sistema pode ser implementado, ou seu código pode ser
automaticamente gerado, se ferramentas estiverem disponíveis. Entretanto, caso deseje
código elegante, pode ser útil produzir um novo conjunto de diagramas (diagramas de
sequência ou comunicação) para cada uma das operações de sistema (Capítulo 9). Tais
diagramas indicam como os diferentes objetos trocarão mensagens para distribuir res-
ponsabilidades e obter as pós-condições desejadas especificadas pelos contratos. Com este
procedimento, padrões de projeto são mais fáceis de aplicar ao código. Ademais, esses
diagramas também ajudam a especificar quais métodos (além de getters e setters) devem
ser implementados em cada classe e como isso deve ser feito.
1 Uma iteração também pode ter um plano de mitigação atribuído para um dado risco ou uma solicitação de mudança
originada pelo cliente, usuário ou mesmo pela equipe de desenvolvimento.
Durante a Elaboração, o design da interface pode ser completado (Capítulo 12). Este
livro apresenta a notação Information Flow Modeling Language (IFML)2 como uma opção
para modelar este aspecto do sistema. A IFML é uma nova linguagem de modelagem
recentemente (março de 2013) adotada como padrão pelo OMG.
Embora isso seja mais enfático durante a fase de Construção, a Elaboração também
pode precisar de geração de uma base de dados (Capítulo 13) e código executável (Capítulo
10). A persistência de dados pode ser gerada automaticamente se ferramentas adequadas
estiverem disponíveis. Entretanto, vale a pena saber pelo menos como o mecanismo de
persistência funciona, mesmo que seja automatizado. A geração de código é também
apresentada como um conjunto de regras que podem ser automatizadas.
Para economizar espaço para uma apresentação mais profunda dos tópicos, a maioria
dos exercícios poderá ser acessada em www.elsevier.com.br.
2 Disponível em: <www.ifml.org>.
SIGLAS
API Application Program Interface – Interface de Programação de Aplicações
AUP Agile Unified Process – Processo Unificado Ágil
BPMN Busines Process Model and Notation – Notação e Modelo de Processo de
Negócio
CASE Computer Aided Software Engineering – Engenharia de Software Auxiliada
por Computador
CEP Código de Endereçamento Postal
CMMI Capability Maturity Model Integration – Integração de Modelos de Capa-
cidade e Maturidade
COCOMO II Constructive Cost Model II – Modelo de Custo Construtivo II
COTS Commercial off the Shelf – Produto de Prateleira
CPF Cadastro de Pessoa Física
CQS Command-Query Separation – Separação Comando-Consulta
CRU Create, Retrieve, and Update – Inserir, Consultar e Atualizar
CRUD Create, Retrieve, Update, and Delete – Inserir, Consultar, Atualizar e Remover
CRUDL Create, Retrieve, Update, Delete, and List – Inserir, Consultar, Atualizar,
Remover e Listar
DBMS Database Management System – Sistema Gerenciador de Banco de Dados
DCD Diagrama de Classes de Design
DDD Discagem Direta a Distância
EBP Elementary Business Process – Processo Elementar de Negócio
EF Environmental Factor – Fator Ambiental
FK Foreign Key – Chave Estrangeira
FPA Function Point Analysis – Análise de Pontos de Função
FURPS+ Functionality, Usability, Reliability, Performance , and Supportability – Fun-
cionalidade, Usabilidade, Confiabilidade, Desempenho e Suportabilidade.
FUSP Fuzzy Use Case Points – Pontos de Caso de Uso Difusos
IFML Interaction Flow Modeling Language – Linguagem de Modelagem de Fluxo
de Interação
INE Informática e Estatística (Departamento)
ISBN International Standard Book Number – Número de Livro Padrão Internacional
ISO/IEC International Organization for Standardization / International Electro-
technical Commission – Organização Internacional de Padronização /
Comissão Eletrotécnica Internacional
KSLOC Kilo Source Lines of Code – Milhares de Linhas de Código Fonte
MK II Mark II
MoSKoW Must, Should, Could, or Would – Deve, Deveria, Pode ou Poderia