Compreendendo Diagramas de Objetos UML versus Diagramas de Classes: Um Tutorial Completo com Exemplos

Este tutorial oferece uma comparação aprofundada do UMLDiagramas de Objetos e Diagramas de Classes, focando em como os diagramas de objetos capturam os estados do sistema em tempo de execução em comparação com a estrutura estática fornecida pelos diagramas de classes. Inclui explicações detalhadas, múltiplos exemplos para ajudar os leitores a compreenderem ambos os tipos de diagramas e suas aplicações práticas.

1. Introdução aos Diagramas UML

Linguagem de Modelagem Unificada (UML) é uma forma padronizada de visualizar o design e o comportamento de sistemas. Entre seus tipos de diagramas,Diagramas de Classes e Diagramas de Objetossão fundamentais para modelar sistemas orientados a objetos, mas têm propósitos distintos:

• Diagramas de Classes descrevem a estrutura estáticade um sistema, definindo classes, seus atributos, métodos e relacionamentos.
• Diagramas de Objetos capturam o estado dinâmicode um sistema em um momento específico durante a execução, mostrando objetos instanciados e seus relacionamentos.

Este tutorial explora como os diagramas de objetos refletem os estados em tempo de execução em comparação com a visão atemporal e estrutural dos diagramas de classes, com exemplos práticos.

2. Diagramas de Classes: O Projeto Estático

Propósito e Estrutura

Diagramas de classes são a base do design orientado a objetos, fornecendo uma visão estáticada arquitetura de um sistema. Eles definem:

• Classes: Modelos para objetos, especificando atributos (dados) e métodos (comportamento).
• Relacionamentos: Associações, agregações, composições, generalizações e dependências entre classes.
• Restrições: Regras ou condições que governam a estrutura do sistema.

Diagramas de classes são atemporais, o que significa que representam o design do sistema sem referência a um ponto específico de execução. São utilizados durante o planejamento do design do sistema, planejamento da implementação e geração de código.

Elementos Principais

• Classe: Representado como um retângulo com três compartimentos (nome, atributos, métodos).
• Atributos: Propriedades ou campos de dados de uma classe (por exemplo, name: String).
• Métodos: Operações ou comportamentos que uma classe pode executar (por exemplo, calculateTotal(): double).
• Relacionamentos:
  • Associação: Uma conexão geral entre classes (linha contínua).
  • Agregação: Uma relação de “tem-um” (losango vazio).
  • Composição: Uma relação mais forte de “possui-um” (losango preenchido).
  • Generalização: Herança ou relação de “é-um” (seta com triângulo vazio).
  • Dependência: Uma relação mais fraca em que uma classe depende de outra (linha tracejada).

Cenários de Exemplo

Diagramas de classes são ideais para:

• Projetar a arquitetura de um sistema de software.
• Comunicar a estrutura para desenvolvedores ou partes interessadas.
• Gerar esqueletos de código na programação orientada a objetos.

3. Diagramas de Objetos: Instantâneos em Tempo de Execução

Propósito e Estrutura

Os diagramas de objetos fornecem um instantâneo do sistema em um ponto específico durante a execução, mostrando objetos instanciados, seus valores de atributos e suas relações (links). Eles são dinâmicos, capturando o estado do sistema em um cenário ou caso de uso específico.

Os diagramas de objetos são derivados dos diagramas de classes, pois os objetos são instâncias de classes e os links são instâncias de associações definidas no diagrama de classes.

Elementos Principais

• Objeto: Representado como um retângulo com o formato nomeDoObjeto: NomeDaClasse, mostrando valores específicos de atributos.
• Ligações: Conexões entre objetos, representando instâncias de associações do diagrama de classes.
• Valores de Atributos: Valores concretos para os atributos de um objeto em um momento dado (por exemplo, preço = 99,99).
• Multiplicidade: Indica quantos objetos estão envolvidos em uma relação (por exemplo, um-para-muitos).

Cenários de Exemplo

Os diagramas de objetos são úteis para:

• Visualizar o estado dos objetos durante um caso de uso ou cenário de teste específico.
• Depuração para compreender as interações entre objetos em tempo de execução.
• Validar o comportamento do sistema em conformidade com os requisitos.

4. Principais Diferenças entre Diagramas de Objetos e Diagramas de Classes

5. Exemplos práticos

Abaixo estão três exemplos detalhados comparando diagramas de classe e de objetos para diferentes sistemas.

Exemplo 1: Sistema de Compras Online

Cenário

Um sistema de compras online possui clientes, pedidos e produtos. Um diagrama de classe define a estrutura, enquanto um diagrama de objetos mostra o pedido de um cliente na caixa registradora.

Diagrama de Classe

Explicação: O diagrama de classe define:

• Cliente com atributos e um método para fazer pedidos.
• Pedido com atributos e um método para calcular o total.
• Produto com atributos e um método para obter o preço.
• Relações: Um cliente pode fazer múltiplos pedidos (1 para muitos), e um pedido contém múltiplos produtos (1 para muitos).

Diagrama de Objeto

Explicação: O diagrama de objeto mostra:

• Um cliente específico (john: Customer) com valores concretos de atributos.
• Um pedido específico (order123: Pedido) feito por John, com um total de $149,98.
• Dois produtos (laptop e mouse) no pedido, com seus preços específicos.
• Links que mostram as relações em tempo de execução (por exemplo, john fez o pedido123, que contém laptop e mouse).

Exemplo 2: Sistema de Gestão de Biblioteca

Cenário

Um sistema de biblioteca gerencia livros, membros e empréstimos. O diagrama de classes define a estrutura, enquanto o diagrama de objetos mostra um membro pegando livros emprestados.

Diagrama de Classes

Explicação: O diagrama de classes define:

• Membro com atributos e um método para pegar livros emprestados.
• Livro com atributos e um método para verificar disponibilidade.
• Empréstimo com atributos e um método para prorrogar empréstimos.
• Relações: Um membro pode ter múltiplos empréstimos, e um livro pode ser pego em múltiplos empréstimos.

Diagrama de Objetos

Explicação: O diagrama de objetos mostra:

• Um membro específico (alice: Membro) com valores concretos de atributos.
• Um empréstimo específico (loan001: Empréstimo) com datas de retirada e devolução.
• Um livro específico (book1: Livro) que Alice pegou emprestado.
• Links que mostram o estado em tempo de execução (por exemplo, alice pega emprestado o livro1 por meio do loan001).

Exemplo 3: Sistema de Concessionária de Carros

Cenário

Um sistema de concessionária de carros gerencia carros, motores e rodas. O diagrama de classes define a estrutura, enquanto o diagrama de objetos mostra a configuração de um carro específico.

Diagrama de Classes

Explicação: O diagrama de classes define:

• Carro com atributos e um método para ligar o motor.
• Motor com atributos e um método para acender.
• Roda com atributos e um método para girar.
• Relações: Um carro contém um motor (composição) e quatro rodas (composição).

Diagrama de Objetos

Explicação: O diagrama de objetos mostra:

• Um carro específico (myCar: Car) com modelo “Toyota Camry” e ano 2023.
• Um motor específico (engine1: Engine) do tipo V6.
• Quatro rodas específicas (wheel1 a wheel4) com tamanho 17.
• Ligações que mostram a composição em tempo de execução (por exemplo, myCar contém engine1 e quatro rodas).

6. Quando usar cada diagrama

Use Diagramas de Classes Quando:

• Projetando a arquitetura ou estrutura do sistema.
• Comunicando o projeto do sistema para desenvolvedores ou partes interessadas.
• Gerando esqueletos de código ou esquemas de banco de dados.
• Definindo modelos reutilizáveis para objetos.

Use Diagramas de Objetos Quando:

• Depurando para entender os estados e interações dos objetos em tempo de execução.
• Validando cenários ou casos de uso específicos (por exemplo, testando um processo de checkout).
• Ilustrando como os objetos colaboram em uma situação específica.
• Ensinar ou explicar o comportamento em tempo de execução para partes interessadas não técnicas.

7. Resumo

• Diagramas de Classes fornecem uma visão estática e abstratade um sistema, definindo classes, seus atributos, métodos e relacionamentos. São essenciais para o design e planejamento do sistema.
• Diagramas de Objetos capturam uma foto dinâmica e concretado sistema em tempo de execução, mostrando objetos específicos, seus valores de atributos e ligações. São ideais para depuração e validação de cenários.
• Juntos, esses diagramas se complementam: os diagramas de classes estabelecem a base, enquanto os diagramas de objetos mostram como essa base se comporta na prática.

Usando exemplos como o sistema de compras online, o sistema de gestão de biblioteca e o sistema de concessionária de carros, este tutorial demonstra como modelar tanto a estrutura quanto os estados em tempo de execução dos sistemas usando UML.

8. Referências

• Guias do Visual Paradigm: Diagramas de Classe vs. Diagramas de Objeto e Navegando as Diferenças do UML
• Wiki do CIO: Diagrama de Objeto
• GitMind: Diagrama de Objeto UML
• SlideShare: Diagramas de Classe e de Objeto
• Gleek: Tipos de Diagramas UML

Este tutorial oferece um guia abrangente para compreender e aplicar diagramas de classe e de objeto. Ao dominar ambos os tipos de diagramas, você pode projetar, analisar e depurar sistemas orientados a objetos de forma eficaz.