Tutorial UML
Modelado Físico De Un Sistema OO
III.2.1 Componentes
Los componentes pertenecen al mundo físico, es decir, representan un bloque de construcción al modelar aspectos físicos de un sistema.
Una característica básica de un componente es que:
“debe definir una abstracción precisa con una interfaz bien definida, y permitiendo reemplazar fácilmente los componentes más viejos con otros más nuevos y compatibles.”
En UML todos los elementos físicos se modelan como componentes. UML proporciona una representación gráfica para estos como se puede ver en la Figura 27, en la que XXXX.dll, es el nombre del componente.
Figura 27 Representación de un componente
Cada componente debe tener un nombre que lo distinga de los demás. Al igual que las clases los componentes pueden enriquecerse con compartimentos adicionales que muestran sus detalles, como se puede ver en la Figura 28.
Figura 28 Representación extendida de un componente
Vamos a ver con más detalle cuáles son los parecidos y las diferencias entre los componentes y las clases.
PARECIDOS
Ambos tienen nombre
Ambos pueden realizar un conjunto de interfaces.
Pueden participar en relaciones de dependencia, generalización y asociación.
Ambos pueden anidarse
Ambos pueden tener instancias
Ambos pueden participar en interacciones
DIFERENCIAS
Las Clases Los Componentes
Representan abstracciones lógicas Representan elementos físicos
Es decir los componentes pueden estar en nodos y las clases no
Pueden tener atributos y operacionesdirectamente accesibles. Sólo tienen operaciones y estas son alcanzables a través de la interfaz del componente.
III.2.1.1 Interfaces
Tanto los servicios propio de una clase como los de un componente, se especifican a través de una Interfaz. Por ejemplo, todas las facilidades más conocidas de los sistemas operativos, basados en componentes (COM+, CORBA, etc.), utilizan las interfaces como lazo de unión entre unos componentes y otros.
La relación entre un componente y sus interfaces se puede representar de dos maneras diferentes, de forma icónica como se indica en la Figura 29, y de forma expandida como se muestra en la Figura 30.
Figura 29 Componentes e interfaces, formato icónico
Figura 30 Componentes e interfaces, formato extendido
III.2.1.2 Tipos de componentes
Existen básicamente tres tipos de componentes:
? Componentes de despliegue: componentes necesarios y suficientes para formar un sistema ejecutable, como pueden ser las bibliotecas dinámicas (DLLs) y ejecutables (EXEs).
? Componentes producto del trabajo: estos componentes son básicamente productos que quedan al final del proceso de desarrollo. Consisten en cosas como archivos de código fuente y de datos a partir de los cuales se crean los componentes de despliegue.
? Componentes de ejecución: son componentes que se crean como consecuencia de un sistema en ejecución. Es el caso de un objeto COM+ que se instancia a partir de una DLL.
III.2.1.3 Organización de componentes
Los componentes se pueden agrupar en paquetes de la misma forma que se organizan las clases. Además se pueden especificar entre ellos relaciones de dependencia, generalización, asociación (incluyendo agregación), y realización.
III.2.1.4 Estereotipos de componentes
UML define cinco estereotipos estándar que se aplican a los componentes:
executable Componente que se puede ejecutar en un nodo.
library Biblioteca de objetos estática o dinámica.
table Componentes que representa una tabla de una base de datos.
file Componente que representa un documento que contiene código fuente o datos.
document Componente que representa un documento.
UML no especifica iconos predefinidos para estos estereotipos.
III.2.2 Despliegue
III.2.2.1 Nodos
Al igual que los componentes los nodos pertenecen al mundo material. Vamos a definir un nodo como un elemento físico, que existe en tiempo de ejecución y representa un recurso computacional que generalmente tiene alguna memoria y, a menudo, capacidad de procesamiento.
Los nodos sirven para modelar la topología del hardware sobre el que se ejecuta el sistema. Un nodo representa normalmente un procesador o un dispositivo sobre el que se pueden desplegar los componentes.
Un nodo debe tener un nombre asignado que lo distinga del resto de nodos. Además los nodos se representan gráficamente como se indica en la Figura 31.
Figura 31 Nodos
III.2.2.2 Nodos y componentes
En muchos aspectos los nodos y los componentes tienen características parecidas. Vamos a ver con más detalle cuales son los parecidos y las diferencias entre los componentes y los nodos.
PARECIDOS
Ambos tienen nombre
Pueden participar en relaciones de dependencia, generalización y asociación.
Ambos pueden anidarse
Ambos pueden tener instancias
Ambos pueden participar en interacciones
DIFERENCIAS
Los Nodos Los Componentes
Son los elementos donde se ejecutan los componentes. Son los elementos que participan en la ejecución de un sistema.
Representan el despliegue físico de los componentes. Representan el empaquetamiento físico de los elementos lógicos.
La relación entre un nodo y los componentes que despliega se pueden representar mediante una relación de dependencia como se indica en la Figura 32.
Los nodos se pueden agrupar en paquetes igual que los las clases y los componentes.
Los tipos de relación más común entre nodos es la asociación. Una asociación entre nodos viene a representar una conexión física entre nodos como se puede ver en la Figura 33.
Figura 32 Relación entre nodos y componentes
Figura 33 Conexiones entre nodos
Existen dos tipos de diagramas que sirven para modelar los aspectos físicos de un sistema orientado a objetos:
• Diagramas de Componentes
• Diagramas de Despliegue
Seguidamente veremos para qué sirve cada uno de ellos y cual es su representación gráfica.
III.2.3 Diagramas de Componentes
Un diagrama de componentes muestra la organización y las dependencias entre un conjunto de componentes.
Para todo sistema OO se han de construir una serie de diagramas que modelan tanto la parte estática (diagrama de clases), como dinámica (diagramas de secuencia, colaboración, estados y de actividades), pero llegado el momento todo esto se debe materializar en un sistema implementado que utilizará partes ya implementadas de otros sistemas, todo esto es lo que pretendemos modelar con los diagramas de componentes.
III.2.3.1 Algunos conceptos
Un diagrama de componentes muestra un conjunto de componentes y sus relaciones de manera gráfica a través del uso de nodos y arcos entre estos.
Normalmente los diagramas de componentes contienen:
• Componentes
• Interfaces
• Relaciones de dependencia, generalización, asociaciones y realización.
• Paquetes o subsistemas
• Instancias de algunas clases
Visto de otro modo un diagrama de componentes puede ser un tipo especial de diagrama de clases que se centra en los componentes físicos del sistema.
III.2.3.2 Usos más comunes
a) Modelado de Código Fuente
Los diagramas de componentes se pueden utilizar para modelar la gestión de la configuración de los archivos de código fuente, tomando como productos de trabajo precisamente estos ficheros. Esto resulta bastante útil por ejemplo cuando se han implementado unas partes con Java otras con C, etc. El resultado de esta implementación pueden ser multitud de ficheros ejecutables con características particulares, de manera que la mejor forma de controlarlos es estableciendo gestión de configuración.
Para poder llevar a cabo esta gestión con éxito será necesario definir los estereotipos de ficheros que se quieren tener bajo control así como las relaciones entre dichos tipos de ficheros.
Para modelar el código fuente de un sistema:
• Hay que identificar el conjunto de archivos de código fuente de interés y modelarlos como componentes estereotipados como archivos.
• Si el sistema es muy grande es necesario utilizar los paquetes para agrupar los archivos de código fuente.
• Es necesario identificar la versión del componente.
b) Modelado de una versión ejecutable y bibliotecas.
La utilización de los componentes para modelar versiones ejecutables se centra en la definición de todos los elementos que componen lo que se conoce como versión ejecutable, es decir la documentación, los ficheros que se entregan etc.
Para modelar una versión ejecutable es preciso:
• Identificar el conjunto de componentes que se pretende modelar.
• Identificar el estereotipo de cada componente del conjunto seleccionado.
• Para cada componente de este conjunto hay que considerar las relaciones con los vecinos. Esto implica definir las interfaces importadas por ciertos componentes y las exportadas por otros.
c) Modelado de una base de datos física
Para modelar una base de datos física es necesario:
• Identificar las clases del modelo que representan el esquema lógico de la base de datos.
• Seleccionar una estrategia para hacer corresponder las clases con tablas. Así como la distribución física de la/s base/s de datos.
• Para poder visualizar, especificar, construir y documentar dicha correspondencia es necesario crear un diagrama de componentes que tenga componentes estereotipados como tablas.
• Donde sea posible es aconsejable utilizar herramientas que ayuden a transformar diseño lógico en físico.
III.2.4 Diagramas de Despliegue
III.2.4.1 Técnicas más comunes de modelado
a) Modelado de un sistema empotrado
El desarrollo de un sistema empotrado es más que el desarrollo de un sistema software. Hay que manejar el mundo físico. Los diagramas de despliegue son útiles para facilitar la comunicación entre los ingenieros de hardware y los de software.
Para modelar un sistema empotrado es necesario:
• Identificar los dispositivos y nodos propios del sistema.
• Proporcionar señales visuales, sobre todo para los dispositivos poco usuales.
• Modelar las relaciones entre esos procesadores y dispositivos en un diagrama de despliegue.
• Si es necesario hay que detallar cualquier dispositivo inteligente, modelando su estructura en un diagrama de despliegue más pormenorizado.
b) Modelado de un sistema cliente servidor
La división entre cliente y servidor en un sistema es complicada ya que implica tomar algunas decisiones sobre dónde colocar físicamente sus componentes software, qué cantidad de software debe residir en el cliente, etc.
Para modelar un sistema cliente/servidor hay que hace lo siguiente:
• Identificar los nodos que representan los procesadores cliente y servidor del sistema.
• Destacar los dispositivos relacionados con el comportamiento del sistema.
• Proporcionar señales visuales para esos procesadores y dispositivos a través de estereotipos.
• Modelar la tipología de esos nodos mediante un diagrama de despliegue.
III.2.5 Arquitectura del Sistema
III.2.5.1 Arquitectura de tres niveles
La llamada “Arquitectura en Tres Niveles”, es la más común en sistemas de información que además de tener una interfaz de usuario contemplan la persistencia de los datos.
Una descripción de los tres niveles sería la siguiente:
Nivel 1: Presentación – ventanas, informes, etc.
Nivel 2: Lógica de la Aplicación – tareas y reglas que gobiernan el proceso.
Nivel 3: Almacenamiento – mecanismo de almacenamiento.
III.2.5.2 Arquitectura de tres niveles orientadas a objetos
a) Descomposición del nivel de lógica de la aplicación
En el diseño orientado a objetos, el nivel de lógica de la aplicación se descompone en sub-niveles que son los siguientes:
Objetos del Dominio: son clases que representan objetos del dominio. Por ejemplo en un problema de ventas, una “Venta” sería un objeto del dominio.
Servicios: se hace referencia a funciones de interacción con la base de datos, informes, comunicaciones, seguridad, etc.
III.2.5.3 Arquitectura MULTI-nivel
La arquitectura de tres niveles puede pasar a llamarse de Múltiples Niveles si tenemos en cuenta el hecho de que todos los niveles de la arquitectura de tres niveles se pueden descomponer cada uno de ellos cada vez más.
Por ejemplo el nivel de Servicios, se puede descomponer en servicios de alto y de bajo nivel, identificando como de alto nivel los servicios de generación de informes y como de bajo nivel los de manejo de ficheros de entrada y salida.
El motivo que lleva a descomponer la arquitectura del sistema en diferentes niveles es múltiple:
• Separación de la lógica de la aplicación en componentes separados que sean más fácilmente reutilizables.
• Distribución de niveles en diferentes nodos físicos de computación.
• Reparto de recursos humanos en diferentes niveles de la arquitectura.
III.2.5.4 Paquetes
La forma que tiene UML de agrupar elementos en subsistemas es a través del uso de Paquetes, pudiéndose anidar los paquetes formando jerarquías de paquetes. De hecho un sistema que no tenga necesidad de ser descompuesto en subsistemas se puede considerar como con un único paquete que lo abarca todo.
Gráficamente un paquete viene representado como se indica en la Figura 34.
Figura 34 Representación de un paquete en UML
En la Figura 35, vemos cómo se representa la arquitectura del sistema con la notación de paquetes.
Figura 35 Arquitectura de un sistema utilizando paquetes
III.2.5.5 Identificación de Paquetes
Vamos a definir una serie de reglas que nos pueden ser de utilidad a la hora de agrupar los diferentes elementos en paquetes.
• Conviene agrupar elementos que proporcionen un mismo servicio.
• Los elementos que se agrupen en un mismo paquete han de presentar un alto grado de cohesión, es decir deben estar muy relacionados.
• Los elementos que estén en diferentes paquetes deben tener poca relación, es decir deben colaborar lo menos posible.
