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Princípios de Análise e Projeto Orientados a Objetos com UML. Eduardo Bezerra Editora CAMPUS. Capítulo 9 Generalização. Se eu vi mais longe que outros, é porque eu me apoiei nos ombros de gigantes. Isaac Newton. Introdução.
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Princípios de Análise e Projeto Orientados a Objetos com UML Eduardo Bezerra Editora CAMPUS
Capítulo 9Generalização Se eu vi mais longe que outros, é porque eu me apoiei nos ombros de gigantes. Isaac Newton
Introdução • O modelo de classes também pode representar relacionamentos entre classes. • Esses denotam relações de generalidade ou especificidade entre as classes envolvidas. • o conceito mamífero é mais genérico que o conceito ser humano. • o conceito carro é mais específico que o conceito veículo. • Chamado de relacionamento de generalização.
Introdução • Também pode ser chamado de relacionamento de especialização, pois a generalização e a especialização são dois pontos de vista do mesmo relacionamento. • O termo herança também é comumente utilizado como sinônimo do relacionamento de generalização. (implementação) • A generalização pode ser utilizada tanto no modelo de classes de domínio quanto no de especificação.
Terminologia • subclasse X superclasse. • supertipo X subtipo. • classe base X classe herdeira. • classe de especialização X classe de generalização. • ancestral e descendente (generalização em vários níveis)
Generalização X Associação • Importante: a generalização difere da associação (agregação, composição ) porque a primeira se trata de um relacionamento entre classes. • “Gerentes são tipos especiais de funcionários”. • “Gerentes chefiam departamentos”. • Na associação, objetos específicos de uma classe se associam entre si ou com objetos específicos de outras classes.
Herança de associações • Atributos e operações e associações são herdados pelas subclasses.
Hierarquias de generalização • A generalização pode ser aplicada em vários níveis (hierarquia de generalização). • uma classe que herda propriedades de uma outra classe pode ela própria servir como superclasse. • Características importantes: • Transitividade: uma classe em uma hierarquia herda propriedades e relacionamentos de todos os seus ancestrais.. • Assimetria: dadas duas classes A e B, se A for uma generalização de B, então B não pode ser uma generalização de A. Ou seja, não pode haver ciclos em uma hierarquia de generalização.
Herança múltipla • Herança múltipla: Uma classe pode ter mais de uma superclasse. • Tal classe herda de todas a suas superclasses. • O uso de herança múltipla deve ser evitado. • Esse tipo de herança é difícil de entender. • Algumas LPs não dão suporte à implementação desse tipo de herança (Java e Smalltalk).
Relacionamentos de dependência • Usualmente, a existência de uma classe se justifica pelo fato de haver a possibilidade de gerar instâncias (classes concretas). • No entanto, podem existir classes que não geram instâncias diretas: classes abstratas. • Utilizadas para organizar e simplificar uma hierarquia de generalização. • Propriedades comuns a diversas classes podem ser organizadas e definidas em uma classe abstrata a partir da qual as primeiras herdam. • Subclasses de uma classe abstrata também podem ser abstratas, mas a hierarquia deve terminar em uma ou mais classes concretas.
Notação para classes abstratas • Na UML, uma classe abstrata é representada com o seu nome em itálico.
Restrições sobre generalizações • Restrições sobre generalizações são representadas (entre chaves) no diagrama de classes próximas à linha do relacionamento. • Restrições predefinidas pela UML: • Sobreposta • Disjunta • Completa • Incompleta
Refinando o modelo de classes com generalização • A generalização permite refinar o modelo de classes. • Idéia básica: identificar abstrações mais genéricas ou mais específicas que outras. • Refinamentos podem seguir segundo duas estratégias alternativas e complementares: • Generalização: criar uma classe mais genérica, e definir as classes semelhantes como subclasses. • Especialização: criar classes mais específicas a partir de uma classe preexistente.
Refinando o modelo de classes com generalização • O seguinte teste pode ser realizado para identificar se duas classes X e Y se relacionam por generalização: • Regra da substituição: seja a classe A uma generalização de outra B. Não pode haver diferenças entre utilizar instâncias de B ou de A, do ponto de vista dos usuários de A. • Ou seja, é inadequado o uso de generalização onde nem todas as propriedades da superclasse fazem sentido para a subclasse. X é um tipo de Y?
Dicas • Deve-se evitar a construção de hierarquias de generalização muito profundas (com mais de três níveis) • dificultam a leitura do diagrama. • Papéis e subclasses não devem ser confundidos. • Um papel corresponde ao uso de uma certa classe em uma associação.Uma classe pode assumir vários papéis. • O modelador deve evitar a criação de subclasses em situações que podem ser resolvidas através da utilização de papéis.
Herança de operações e polimorfismo • Uma subclasse herda todas as propriedades de sua superclasse que tenham visibilidade pública ou protegida. • Entretanto, pode ser que o comportamento de alguma operação herdada seja diferente para a subclasse. • Nesse caso, a subclasse deve redefinir o comportamento da operação. • A assinatura da operação pode ser reutilizada. • A implementação da operação (método) é diferente.
Operações polimórficas • Operações polimórficas são operações de mesma assinatura definidas em diversos níveis de uma hierarquia de generalização e que possuem comportamento diferente. • assinatura é repetida na(s) subclasse(s) para enfatizar a redefinição de implementação. • Operações polimórficas implementam o princípio do polimorfismo no qual duas ou mais classes respondem a mesma mensagem de formas diferentes. • Objetivo: garantir que as subclasses tenham uma interface em comum.
Operações polimórficas • Operações polimórficas facilitam a implementação. • Se duas ou mais subclasses implementam a mesma operação polimórfica, a mensagem a ser passada é a mesma para todas elas. • O remetente da mensagem não precisa saber qual a verdadeira classe de cada objeto, pois eles aceitam a mesma mensagem. • A diferença é que o método que implementa a operação é diferente em cada classe.
Operações abstratas e polimorfismo • Em termos de operações, uma classe é abstrata quando ela possui pelo menos uma operação abstrata. • Uma operação abstrata não possui implementação. • Uma classe pode possuir tanto operações abstratas quanto operações concretas. • Uma classe que possui pelo menos uma operação abstrata é abstrata. • Uma subclasse que herda uma operação abstrata e não fornece uma implementação é ela própria abstrata.
Operações abstratas e polimorfismo • As classes Círculo e Quadrado são concretas, pois fornecem implementação para a operação abstrata herdada.
Operações abstratas e polimorfismo • Classes ContaCorrente e ContaPoupança redefinem a operação aplicarJuros.
Reuso por generalização • O reuso por generalização se baseia na noção de subclasses herdando comportamento de sua superclasse. • Exemplo: um objeto ContaCorrente não tem como atender à mensagem para executar a operação debitar só com os recursos de sua classe. Ele, então, utiliza a operação herdada da superclasse. • Vantagem: fácil de implementar. • Desvantagem: • Exposição dos detalhes da superclasse às subclasses (Princípio do encapsulamento). • Possível violaçào do Princípio de Liskov (regra da substituição).
Reuso por delegação • A delegação é outra forma de realizar o reuso. • “Sempre que um objeto não pode realizar uma operação por si próprio, ele delega uma parte dela para outro(s) objeto(s)”. • A delegação é mais genérica que a generalização. • um objeto pode reutilizar o comportamento de outro sem que o primeiro precise ser uma subclasse do segundo.
Reuso por delegação • O compartilhamento de comportamento e o reuso podem ser realizados em tempo de execução. • Desvantagens: • desempenho (implica em cruzar a fronteira de um objeto a outro para enviar uma mensagem). • não pode ser utilizada quando uma classe parcialmente abstrata está envolvida.
Generalização X Delegação • Há vantagens e desvantagens tanto na generalização quanto na delegação. • De forma geral, não é recomendado utilizar generalização nas seguintes situações: • Para representar papeis de uma superclasse. • Quando a subclasse herda propriedades que não se aplicam a ela. • Quando um objeto de uma subclasse pode se transformar em um objeto de outra subclasse. • Por exemplo, um objeto Cliente se transforma em um objeto Funcionário (vide a seguir).
Classificação dinâmica • Problema na especificação e implementação de uma generalização. • Um mesmo objeto pode pertencer a múltiplas classes simultaneamente, ou passar de uma classe para outra. • Considere uma empresa em que há empregados e clientes. • Pode ser que uma pessoa, em um determinado momento, seja apenas cliente; • depois pode ser que ela passe a ser também um empregado da empresa. • A seguir essa pessoa é desligada da empresa, continuando a ser cliente.
Classificação dinâmica • As principais LPOO (C++, Java, Smalltalk) não dão suporte direto à implementação da classificação dinâmica. • se um objeto é instanciado como sendo de uma classe, ele não pode pertencer posteriormente a uma outra classe. • Solução parcial: definir todas as possíveis subclasses em uma determinada situação. • Exemplo (para a situação descrita há pouco): as classes Empregado, Cliente e EmpregadoCliente seriam criadas.
Classificação dinâmica • Não resolve o problema todo: • Pode ser que um objeto mude de classe! (metamorfose) • A adição de novas classes à hierarquia torna o modelo ainda mais complexo. • Uma melhor solução: utilizar a delegação. • Uma generalização entre cada subclasse e a superclasse é substituída por uma composição. • Exemplo no próximo slide.
Classificação dinâmica • Comentário final: nada impede que haja uma hierarquia de classes em um modelo de domínio onde um objeto possa pertencer a mais de uma subclasse, ou possa mudar de subclasse. • No modelo de especificação é que o modelador deve considerar a reestruturação da hierarquia de classes para resolver o problema.
