IDP 02 Modelos estructurales (I)

7/27/2019 IDP 02 Modelos estructurales (I)

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Mster en Ingeniera del Software, Mtodos Formalesy Sistemas de Informacin

TEMA 2: MODELOSESTRUCTURALES

INGENIERA DE LA PROGRAMACIN


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Contenidos

1. Introduccin2. Clases3. Asociaciones yenlaces

4. Agregacin5. Generalizacin /Especializacin6. Clases abstractas

7. Herencia mltiple8. Restricciones yAsociaciones exclusivas

9 Interfaces10 Paquetes11 Diagramas deComponentes

12 Diagramas deDespliegue

2


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Introduccin13


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Modelos estructurales4

El modelo de objetos o diagrama de clasesrefleja la estructura esttica del sistema. Es la herramienta principal de la mayor parte de

los mtodos OO. Contiene clases relacionadas con otras clases,

mediante asociaciones y relaciones degeneralizacin / especializacin.

Cuando sea conveniente se pueden utilizartambin diagramas que contengan objetos,llamados diagramas de instancias.


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Objetos5

Un objeto es un concepto, abstraccin, ocosa que tiene sentido dentro delcontexto de una aplicacin. En definitiva,

una encapsulacin de datos yoperaciones. Los objetos aparecen como nombres

propios o como referencias especficasdentro de la descripcin del problema oen las discusiones con el usuario.


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Modelo de objetos

PersonaCasa Coche

Gap Semntico

Modelo

Mundo Real

vive conduce

6


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Identidad de los objetos7

El identificador de objetos (OID) es unacaracterstica que permite diferenciar dosocurrencias de un objeto con el mismoestado.

Durante la fase de anlisis se asume que losobjetos poseen identidad, en la fase deimplementacin se puede elegir unaaproximacin para realizarla: Direcciones de memoria: en lenguajes de

programacin. Combinacin de valores de atributos: en bases

de datos Nombres nicos (surrogates): en algunos

sistemas orientados a objetos.


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persona1

persona2

Surrogates:

Persona01, Persona02

Direcciones de memoria

Base de datos relacional

Nom: String

Edat: Integer

Persona

Id Nom Edat

1 Pepe 30

2 Pepe 30

Pepe:Persona30

Pepe:Persona30

Ejemplos de OID8


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Clases29


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Clases: notacin10

Una clase es la descripcin de un grupode objetos con estructura,comportamiento y relaciones similares.

Se puede aadir un 4 compartimiento para definir

responsabilidades, descripcin de la clases, etc.

Nombre de la clase

Atributos

Operaciones

NombreClase

+attribute1:type = defaultValue

+attribute2:type

-attribute3:type

+operation1(params):returnType

-operations2(params)

-operation3()


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Clases y instancias

Una clase es unaabstraccin

Un objeto es una

manifestacinconcreta de esaabstraccin.

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Nombre: StringPoblacio: Integer

Ciutat

Houston: CiutatNombre: Houston TX

Poblacion: 3000000


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Atributos: notacin12

Un atributo es una propiedad de una clase identificadacon un nombre, y caracterizada por un rango de valoresque puede tomar (un tipo).

Notacin[visibilidad] Nombre [: Tipo] [= valor_inicial]

donde visibilidad puede ser:+ = Pblica# = Protegida- = Privada (por defecto)

= implementacin o paquete

Los tipos permitidos para los atributos son tiposbsicos (integer, real, char, string, etc.), no objetos.

+ nom: string# edad: int- direccion: string

~ telefono: string

Persona


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Atributos vs relaciones13

Los atributos no incluyen referencia a otrosobjetos, estas referencias se representanmediante relaciones (enlaces).

En el modelo de objetos no deben aparecer

atributos que acten como identificadores deobjetos. Salvo si son identificadores naturales

Coche

Matrcula

color

Aeropuerto

IDAeropuerto

CdigoAeropuerto

Nombre

ZonaHoraria

Bueno para anlisis y diseo Mal modelo para anlisis, bueno para diseo


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Operaciones14

Una operacin se corresponde con unservicio que puede ser requerido acualquier objeto de la clase.

Una operacin es una funcin otransformacin que puede ser aplicada alos objetos.

Un mtodo es la implementacin de unaoperacin.


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Operaciones: notacin15

Las operaciones se definen de la siguiente forma:[visibilidad] Nombre( [comalista_parmetros] ) [:

Tipo_Resultado]

donde visibilidad puede ser:+ = Pblica (opcin por defecto)#= Protegida- = Privada~ = Paquete

#Reiniciar()~ponerAlarma(t:float)+temperatura():float

SensorTemperatura


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Operaciones tpicas16

Las operaciones que cambian el estado deun objeto se dice que tienen efectoslaterales.

Las operaciones que no tienen efectoslaterales y que nicamente calculan unvalor funcional se llaman consultas.

Las consultas devuelven el valor de losatributos de los objetos.


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Atributos derivados17

Un atributo se dice que es derivado si puedecalcularse en cualquier momento a partir delvalor de otros atributos.

La notacin para la informacin derivada esla siguiente:/Nombre_Atributo: Tipo

Producto

-nombre:string

-id:string

-precio:float

/precioConIva


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Relaciones entre clases/objetos

Relacin

Agregacin

Composicin

Uso

Dependencia

Herencia

18

TIENE UN ES UN


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Relaciones entre clases

Relacin DescripcinAsociacin Objetos tipo X y tipo Y se relacionan entre s

Uso Objetos de clase X usan objetos tipo Y que no sonatributos de X

Dependencia Como uso, pero adems los objetos tipo Y noexisten independientemente de los de tipo X

Agregacin Objetos de tipo X tienen atributos de tipo Y

Composicin Como agregacin, pero adems los objetos tipo Y

no existen independientemente de los de tipo XHerencia Objetos de tipo X son un subconjunto de los

objetos de tipo Y

19


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Relaciones entre clases en Java

Relacin entreClases Mecanismo JavaUso ydependencia

Referencias a objetos en parmetros y variableslocales

Agregacin y

ComposicinReferencias a objetos en atributos

Herencia Herencia simple mediante derivacin (extends)Herencia mltiple mediante implementacin de

mltiples interfaces (implements)Otras relaciones Organizacin en paquetes y subpaquetes

(package)

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Relaciones entre clases en UML21

Asociacin Uso Dependencia Agregacin Composicin

Herencia Realizacin

TIENE UN

ES UN


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Asociaciones y enlaces322


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Un enlace es una conexin fsica oconceptual entre objetos. Una asociacin es una relacin estructural

que especifica que los objetos de unelemento estn conectados con losobjetos de otro.

Las asociaciones aparecen en el diagramade clases, mientras que los enlacesaparecen en el diagrama de instancias.


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Asociaciones24

Cada asociacin en el diagrama de clasesse corresponde con un conjunto deenlaces en el diagrama de instancias.

Dada una asociacin entre dos clases, sepuede navegar en los dos sentidos, desdeobjetos de una clase a objetos de la otra.

Asociaciones binarias son aquellas queconectan dos clases.


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Madrid: Ciudad

Nombre Ciudad: Madrid

poblacin: 3.000.000

Ciudad

Nombre Ciudad

poblacin

Ba: Aeropuerto

Nombre Aeropuerto : Barajas

Ge: Aeropuerto

Nombre Aeropuerto: Getafe

Da servicio Da servicio

Aeropuerto

Nombre Aeropuerto

CodigoAeropuerto: BA CodigoAeropuerto: Ge

CodigoAeropuerto

Da servicio

Nombre Asociacin

multiplicidad

Diagrama de instancias

Modelo de objetos

**



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Asociaciones y enlaces

Madrid: Ciutat

Nom Ciutat: Madrid

poblaci: 3.000.000

Ciutat

Nom Ciutat

poblaci

Ba: Aeroport

NomAeroport: Barajas

Ge: Aeroport

Nom Aeroport: Getafe

Dona servei Dona servei

Aeroport

NomAeroport

CodiAeroport: BA CodiAeroport: Ge

CodiAeroport

Dona servei* *

Diagrama de instancias

Diagrama de clases

26


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Durante el anlisis las referencias a objetosse representan mediante enlaces, los enlacessimilares se representan medianteasociaciones.

Persona-Nom:String = ''

-Adrea: String;

+Departament:String;

+AssignarDepartament(d:String);

EmpresaTreballa Per a

* 1

p:Persona E:Empresa

AssignarDepartament(Vendes);


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Atributos vs asociaciones28

Durante el diseo las asociaciones se puedenrepresentar con punteros, claves ajenas, etc.

En el mbito conceptual no existe ningunadiferencia entre un atributo y una asociacin.

En el mbito de la implementacin lasemntica es distinta: Atributos: Semntica de valor Tipo: integer, float, string,..

Asociaciones: Semntica de referencia


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Anlisis vs diseo29

Ciudad

Nombre Ciudad

Poblacin

Aeropuerto

Nombre Aeropuerto

CdigoAeropuerto Da servicio

Modelo de anlisis

Aeropuerto

Nombre AeropuertoCdigoAeropuerto

Ciudad

Nombre Ciudad

Poblacin

Aeropuertos

Aeropuerto

Nombre Aeropuerto

CdigoAeropuertoCiudades

Ciudad

Nombre Ciudad

Poblacin

Modelos de diseo

* *


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Asociaciones no binarias30

Las asociaciones pueden ser binarias,ternarias o de orden mayor.

asociaciones

enlaces

Proyecto Persona

Lenguaje

Proyecto Lenguaje

Persona

LenguajeProyecto

Maria

Gestin

C

Cobol

Auto Cad


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Multiplicidad31

1 Uno y slo uno5 Necesariamente cinco0..1 Cero o unoM..N De M a N* De 0 a muchosn De 0 a muchos0..* De 0 a muchos

1..* De 1 a muchos


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Ejemplo32

Motor Vendedor de billetes

Avin

1..4

1

1..4

1

Piloto

Reserva

n

1

n

1

Lnea area

Vuelon1 n1

1..2

n

1..2

n

n1 n1

1

n

1

n


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Roles33

Los roles son nombres que identifican elpapel que juega una clase asociada a otradada.

Trabaja paraPersona CompaaNombreN SSDireccion

NombreDireccion

Empleado Empresa

Banco

Cliente

Roles

Nombre relacin

*

*

1

1


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Roles34

Los roles se utilizan para recorrer lasasociaciones. Se tratan comopseudoatributos.UnaCompaia.empleado

UnaPersona.empresa Son obligatorios para distinguir asociaciones

reflexivas.

Persona

0..n22

padres

hijos0..n


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Roles35

Son obligatorios para distinguirasociaciones distintas entre un mismo parde clases.

origenDescripcin

destinoDescripcin

1

1


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Asociaciones como clases36

Clases de asociacin: asignan una clase ala asociacin entre 2 clases Permiten aadir atributos a la asociacin

Compaia Persona

Trabajo

Fichero UsuarioAutorizacin

Accesible por

permiso acceso

fecha alta

salario

**

**


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Asociaciones cualificadas37

Los cualificadores o calificadores dentro de unarelacin de asociacin se utilizan para resolverbsquedas: dado un objeto en un extremo de larelacin, cmo identificar un objeto o conjunto

de objetos en el otro extremo? Actan como ndices para recorrer la relacin.

Banco + N de Cuenta da una Cuenta

Siempre que se pueda pensar en una estructura

de datos para efectuar una bsqueda en unextremo de una asociacin (una tabla hash, unrbol binario), se puede utilizar un cualificador.


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Ej. Asociacin cualificada38

Banco Cuenta

N de cuentaNombreBanco

N de cuenta

Banco Cuenta

NombreBanco*1

0..11


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Cualificacin39

La cualificacin aumenta la precisin delmodelo.

1

DescripcinDeVuelo

N de Vuelo

HoraSalida

Duracion

Vuelo

HoraSalidaActual

DuracionActual

FechaSalida

1

1

DescripcinDeVuelo

N de Vuelo

HoraSalida

Duracion

Vuelo

FechaSalida

HoraSalidaActual

DuracionActual

*


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Agregacin440


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Agregacin41

Es un tipo de relacin con unas propiedadessemnticas adicionales.

La relacin de agregacin se emplea cuandose desea modelar una relacin del tipo

Todo/Parte.Una empresa est formada por departamentos

Departamentos

Nombre

NumEmpleados

Empresa

NIF

Nombre

todo parte

simbolo agregacin

*


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Agregacin: propiedades42

Las propiedades ms significativas de laagregacin son: Transitiva (Si A es parte de B y B de C

entonces A es parte de C)Antisimtrica (si A es parte de B entonces B

no puede ser parte de A).

Documento Parrafo

n

Sentencia

nn n


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Tipos de agregacin43

Se pueden dar dos tipos de relaciones deagregacin.Inclusiva o fsica (composicin): cadacomponente puede pertenecer a lo sumo a uncompuesto. La destruccin del compuestoimplica la destruccin de las partes.Referencial o de catlogo: los componentesson reutilizables a lo largo de distintoscompuestos. No estn relacionados lostiempos de vida.


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Agregacin y composicin44

1..*

1..*

Polgono

Punto Apariencia

ColorRelleno

3+{ ordenado }

Polgono

Punto

AparienciaColorRelleno

3+{ ordenado }


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Referencial o inclusiva?45

Pieza de catlogo

n model0..n

0..n

Pieza fsica

n serie0..n

0..n

0..1

Describe0..1


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Generalizacin / Especializacin5

46


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Generalizacin47

Las jerarquas de clases permiten gestionar lacomplejidad mediante un ordenamientotaxonmico.

A partir de un conjunto de clases, si estas

tienen en comn una serie de atributos yoperaciones, por generalizacin se puedecrear una versin ms general (superclase) delas clases iniciales (subclases).

Los atributos y operaciones comunes a estasse sitan en la superclase y son compartidospor todas las subclases.


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Especializacin48

La especializacin es la relacin contraria, partede una superclase y se dirige hacia un conjuntode subclases.

Las subclases heredan los atributos y las

operaciones definidas en la superclase, pudiendoaadir atributos y operaciones propios. Cada instancia de una clase tambin cumple que

es una instancia de su superclase Discriminante: : atributo de enumeracin queindica qu propiedad de un objeto est siendo

abstrada por una relacin de generalizacin. Noson obligatorios.


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Ejemplo discriminantesEquip

nomfabricant

pes

cost

Bomba

pressi succi

pressi descrrega

mesura de flux

IntercanviadorCalor

rea superficial

dimetre del tub

longitud de tub

pressi del tub

pressi superficial

Tanc

volum

pressi

dimetre impulsor

nmero de fulles

eix rotaci

material diafragma

Bomba centrfuga

longitud del pist

dimetre del pist

nmero de cilindres

Bomba PistBomba Diafragma

tipus de bomba

tipus dequip

...

...

49


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Ejemplo discriminantes50

Equip

nom

fabricant

pes

cost

Bomba

pressi succi

pressi descrrega

mesura de flux

IntercanviadorCalor

rea superficial

dimetre del tub

longitud de tub

pressi del tub

pressi superficial

Tanc

volum

pressi

dimetre impulsor

nmero de fulles

eix rotaci

material diafragma

Bomba centrfuga

longitud del pist

dimetre del pist

nmero de cilindres

Bomba PistBomba Diafragma

tipus de bomba

tipus dequip

...

...


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Ejemplo reescritura51

Figura

color

posicin centro

grosor dibujo

Dimensin 0 Dimensin 1 Dimensin 2

Dimensin

mover

seleccionar

rotar

visualizar

orientacin orientacin

tipo llenado

llenar

cambiarEscala

cambiarEscala

Punto

visualizar

Linea

extremos

visualizar

Arco

radio

ngulo inicial

ngulo arco

visualizar

Polgono

nmerolados

vrtices

visualizar

Crculo

dimetro

visualizarrotar


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Especializacin vs Herencia52

La relacin de especializacin se emplea en la fase demodelado de un sistema, mientras que la relacin deherencia se ve como un mecanismo de reutilizacin decdigo en la fase de implementacin o diseo.

Figuracolorposicio

moureseleccionarvisualitzar

Punt

visualitzar

Cercle

visualitzar

Quadrat

visualitzar

costatdimetre

Puntcolorposicio

moureseleccionarvisualitzar

Cercle

visualitzar

Quadrat

visualitzar

costatdimetre

Anlisis Diseo


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Especializacin completa/incompleta

53

Dos tipos de restricciones: Completa: Todos los hijos de la generalizacin

se han especificado en el modelo

Incompleta: No se han especificado todos loshijos y se permiten hijos adicionales

Persona

Hombre Mujer

{ completa }sexo

rbol

Nogal Pino Olmo

{ incompleta }

l d


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Especializacin dinmica54

Se habla de especializacin dinmicacuando un objeto puede cambiar de clasedentro de una jerarqua de subclases.

Persona

Hombre Mujer

{ completa }sexo

Ingeniero

Director

Vendedor

trabajo


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Clases abstractas655


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Ej Cl b


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Ej. Clase abstracta57

Todas sus subclases concretas debensuministrar la implementacin de laoperacin.

Empleado

calcular sueldo {abstracto}

Empleado por

horas

paga por horas

paga horas extras

calcular sueldo

Empleado

autnomo

paga mensual

calcular sueldo

Empleado

asalariado

paga semanal

calcular sueldo

ganancias anuales


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Herencia mltiple758

H i l i l


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Herencia mltiple59

Cuando una clase tiene ms de una claseantecesora directa. La nueva clase hereda la unin de los

atributos y operaciones definidos en lasclases antecesoras. Una caracterstica de una clase que llegue

por distintas vas slo se heredar unavez.


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E i d l h i l i l


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Evitando la herencia mltiple61

Si el lenguaje de implementacin no poseeherencia mltiple se puede reestructurarel modelo de objetos para eliminarla.

Empleado

Empleado

por horas

Empleado

asalariado

Empleado

autonomo

Empleadocon pension

Empleadosin pension

Empleado

por horas

con pension

estado salario

estado pension

U d i


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Usando agregacin62

Una superclase con generalizacionesindependientes se refunde en forma deagregado, en el cual cada componentesustituye a una generalizacin.

Empleado

N. Empleado

por horas

N. Empleado

asalariado

N. Empleado

autonomo con pensin sin pensin

estado salario estado pension

Nomina

EmpleadoPensin

Empleado

U d d l i


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Usando delegacin63

Se puede heredar la clase ms importantey delegar el resto.Empleado

Empleado

por horasEmpleado

asalariadoEmpleado

autonomo con pensin sin pensin

estado salario estado pension

Pensin

Empleado

F t i i


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Factorizacin64

Se puede emplear una jerarqua deespecializacin anidada, primero sefactoriza por una generalizacin ydespus por otra.

Empleado

Empleado

por horas

Empleado

asalariado

Empleado

autonomo

estado salario

Empleado

por horas

con pensin

Empleado

por horas

sin pensin

Empleado

autonomo

con pensin

Empleado

autonomo

sin pensin

estado pension estado pension

estado pension


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Restricciones y asociacionesexclusivas

8

65


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Ej R t i i b t ib t


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Ej. Restricciones sobre atributos67

Tambin se utilizan entre relaciones de asociacin.

Empleado

Sueldo

Jefe

{ sueldo


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Asociaciones exclusivas68

Una asociacin exclusiva (or-asociacin) estformada por un conjunto de asociaciones querelacionan una clase inicial (fuente) con una serie declases destino (objetivo).

Tomado un objeto de la clase fuente ste estrelacionado a lo sumo con un objeto de una claseobjetivo.

Indice

Cluster Tabla

OR

ItemIndice

Cluster Tabla

Indice

**

0..10..1

0..1*


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Interfaces69

Interfaz


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Interfaz70

Coleccin de operaciones que se usa paraespecificar un servicio de una clase o unacomponente

No proporciona ni estructura (atributos[salvo constantes]) ni implementacin

Ejemplos notacin


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Ejemplos notacin71

+abrirConexin()

+analizarURL()

+establecerURL()

+aFormatoExterno()

interfaz

IGestorFlujoURL

+comer()

+dormir()

+evacuar()

interfaz

INio

IUnknown IOrtografa

ISensor

Red::IRouter

Sensores::IDestino

Vista como una clase estereotipada: Cuando las operaciones y/o susargumentos son importantes en el modelo

Relaciones entre interfaces


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Relaciones entre interfaces72

Generalizacin: herencia entre interfaces. Dependencia: cuando una

clase/componente necesita/hace uso de

los servicios proporcionados por unainterfaz. Realizacin: cuando una

clase/componente implementa/realiza losservicios definidos en una interfaz.

Realizacin


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Realizacin73

Una clase realiza o implementa un interfaz siimplementa todos los mtodos declaradospor ese interfaz (incluidos aquellos quepudiera heredar de otros interfaces)

ArrayList LinkedList

List

+get(int index):T

Ejemplo y notacin alternativa


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Ejemplo y notacin alternativa74

Documents

IDP 02 Modelos estructurales (I)