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Renato Dourado Maia

Universidade Estadual de Montes Claros

Engenharia de Sistemas

Gerenciando a Complexidade

Programação Orientada a Objetos

Renato Dourado Maia – Programação Orientada a Objetos

Unidade I – Gerenciando a Complexidade:

A complexidade inerente dos sistemas de software A estrutura de sistemas complexos Trazendo ordem ao caos

Decomposição Abstração Hierarquia

Sobre o projeto de sistemas complexos

Unidade I

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Alguns sistemas de software não são comple-xos...

Como exemplos, podem ser citados os aplicativos que são especificados, criados, construídos e mantidos pela mesma pessoa, ou seja, sistemas que têm um propósito limitado e um tempo de vida curto:

Nesses casos, pode-se, simplesmente, jogar o sistema fora e construir outro, em lugar de se tentar reutilizá-lo, conser-tá-lo, ou estender a sua funcionalidade!

Software – Complexidade Inerente

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Mas é importante destacar que os sistemas de software interessantes para nós são os “industri-ais”, que são complexos!


O QUE CARACTERIZA UM SOFTWARE COMPLEXO?

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Sistemas de software complexos:

Possuem ciclo de vida longo. Dificilmente uma única pessoa domina todos os detalhes

do projeto. A complexidade do sistema ultrapassa a capacidade in-

telectual humana. A complexidade pode ser apenas gerenciada: não se

consegue fazer a complexidade desaparecer. Mortais, e não gênios, deverão realizar o gerenciamento.


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Por que os sistemas de software são complexos?

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Os sistemas de software são complexos em fun-ção de o domínio do problema ser complexo:

O desenvolvedor normalmente não é quem conhece o domínio.

A captura dos requisitos do sistema é uma tarefa com-plicada.

Os requisitos do sistema podem ser instáveis. Deve-se sempre pensar na evolução do sistema.


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Os sistemas de software são complexos em fun-ção da dificuldade de se gerenciar o desenvolvi-mento:

Os desenvolvedores devem criar uma ilusão de simplici-dade.

Tamanho não é virtude em software! Sistemas com milhões de linhas de código e com milha-

res de módulos distintos são comuns atualmente. O desenvolvimento em equipe faz com que problemas

de comunicação sejam muito comuns...


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Software – Complexidade Inerente Deve-se Criar uma Ilusão de Simplicidade...

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Os sistemas de software são complexos em fun-ção de se ter muita flexibilidade no desenvolvi-mento:

Isso pode ser uma grande desvantagem, pois há a ten-dência de se reinventar a roda ...

Um empreiteiro da construção civil não planta árvores para obter a madeira que vai usar na construção: o de-senvolvedor de software muitas vezes faz isso!

Falta padronização na indústria de software.


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Consequências da Complexidade A probabilidade de um sistema

entrar em colapso é proporcional à sua complexidade! O que fazer?

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Um construtor de edifícios pensaria em adicionar um novo subsolo a um edifício de 100 andares?

Usuários de software geralmente pedem que esse tipo de modificação seja efetuada em um sistema existente!

Para Refletir

Isso é apenas uma questão de programação!!!

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Na Indústria de Software...

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Sem a gerência da complexidade, os sistemas de software acabam sendo concluídos com atraso, ultrapassando o orçamento, e não atendendo às especificações de requisitos...

Necessidade de Gerenciamento

Como resolver esses problemas?

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Necessidade de Gerenciamento

Para gerenciar a complexidade, é necessário entender a organização dos sistemas complexos e trazer

essa organização para os sistemas de software.

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Computador pessoal:

Mouse, placa-mãe, disco rígido...

A Estrutura de Sistemas Complexos

Microprocessador, memória, barramento

Registradores, unidade aritmética...

Portas lógicas...

Transistores... . . .

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Os sistemas complexos possuem uma estrutura hierárquica, com diferentes níveis de abstração, construídos um sobre o outro:

O computador pessoal funciona corretamente devido à colaboração existente entre as suas diversas partes.

O funcionamento de um computador é descrito por meio de sua decomposição em partes que podem ser estuda-das separadamente.

Em cada nível de abstração, os elementos cooperam en-tre si para desempenhar sua funcionalidade, por meio de uma interface conhecida, e oferecem serviços para os níveis mais altos.


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Exemplos de sistemas complexos:

Estrutura de plantas. Estrutura de animais. Estrutura da matéria.


EXISTEM FRONTEIRAS CLARAS ENTRE AS PARTES INTERNAS E EXTERNAS DE UM DETERMINADO NÍVEL DE ABSTRAÇÃO!!!

As partes da folha de uma planta colaboram entre si para que a folha desempenhe seu papel de realizar a fotossíntese e, ao

mesmo tempo, têm pouca ou nenhuma cooperação direta com as partes elementares que compõem a raiz.

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A complexidade é organizada na forma de uma hierarquia:

Um sistema complexo é composto por subsistemas in-ter-relacionados, que, por sua vez, têm seus próprios subsistemas, e assim por diante, até que se chegue aos componentes elementares.

A escolha de quais componentes de um sistema são elementares, ou primitivos, é relativamente arbitrária e depende basicamente daquilo que o observador do sistema quer enxergar.

Os Atributos de Sistemas Complexos

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Os relacionamentos internos entre os subcompo-nentes de um determinado nível da hierarquia são fortes e, entre componentes da hierarquia em níveis distintos, fracos.

Normalmente, sistemas hierárquicos são consti-tuídos por um número reduzido de diferentes ti-pos de subsistemas, organizados em diversas combinações e arranjos.


Sistemas complexos contêm padrões comuns, como, por exemplo, as células no animais.

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Um sistema complexo que funciona, é, invaria-velmente um aperfeiçoamento de outro sistema mais simples que funcionava:

Um sistema complexo projetado a partir do nada quase nunca funciona.

À medida que um sistema complexo é aperfei-çoado, objetos que antes eram considerados complexos passam a ser os objetos primitivos, baseados nos quais os sistemas mais complexos são construídos.


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Descobrir abstrações e mecanismos comuns faci-lita o entendimento de sistemas complexos.

A Forma Canônica de Sistemas Complexos

Um motorista consegue pilotar um novo modelo de automóvel simplesmente identificando onde estão o volante, o freio, o

acelerador, a embreagem, as marchas e a ignição: esses são mecanismos comuns presentes em todos os carros!

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Um sistema complexo geralmente contém várias hierarquias:

Um carro possui o sistema de propulsão, o de controle de direção, de frenagem, etc ...


Hierarquia estrutural “todo-parte”.

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Um outro tipo de hierarquia estrutural é exempli-ficado a seguir:

Um animal vertebrado é um tipo de animal. Um mamífero é um tipo de animal vertebrado. Um primata é um tipo de mamífero. Um macaco é um tipo de primata. ...


Hierarquia estrutural “é um tipo de”.

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Cenas dos próximos capítulos:

A hierarquia “é um tipo de” será modelada, na análise orientada a objetos, por meio do mecanismo de heran-ça, e a hierarquia “todo parte”, por meio do mecanismo de composição.


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Uma Pergunta... Já que se sabe que o projeto de um sistema complexo deve ser feito com

base na decomposição em hierarquias, porque o desenvolvimento de software

é tão problemático?

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O modelo de desenvolvimento de softwares ori-entado a objetos é relativamente novo...

A decomposição em hierarquias é uma tarefa complicada, pois descobrir abstrações e mecanis-mos comuns num sistema não é simples, especi-almente para sistemas inexistentes, para os quais se estará projetando a arquitetura: inven-tando os mecanismos, agrupando as partes, li-dando-se possivelmente com um número bastan-te grande de possíveis escolhas...

Respondendo...

EXPERIÊNCIA + APRENDER COM AS BOAS SOLUÇÕES = PADRÕES

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A decomposição é uma técnica básica de geren-ciamento da complexidade.

Trazendo Ordem ao Caos...

SISTEMAS DE SOFTWARE

DECOMPOSIÇÃO ALGORITMICA

DECOMPOSIÇÃO ORIENTADA A OBJETOS

PROGRAMAÇÃO ESTRUTURADA

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SISTEMA HIERARQUIZADO

SISTEMA = CONJUNTO DE SUBSISTEMAS QUE INTERAGEM ENTRE SI

DECOMPOSIÇÃO ORIENTADA A OBJETOS

ABSTRAÇÕES CHAVE: CLASSES E OBJETOS

SISTEMA = COLEÇÃO DE OBJETOS AUTÔNOMOS

QUE COLABORAM ENTRE SI

CADA OBJETO É UMA ENTIDADE QUE EXIBE UM COMPORTAMENTO BEM

DEFINIDO

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Quais são as vantagens da decomposição orien-tada a objetos?

Essa pergunta será respondida ao longo do semestre. Mas, considerando-se o que foi estudado até agora, po-dem-se citar algumas vantagens:

Ajuda a organizar a complexidade inerente dos sistemas de software, assim como ajudou a compreender a organização de um computador pessoal.

Favorece a reutilização de mecanismos comuns, por inter-médio da utilização de classes primitivas que implementam abstrações básicas.

Favorece o desenvolvimento incremental do sistema.


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Os engenheiros têm uma técnica fabulosa para gerenciar a complexidade: se não conseguem tratar todos os detalhes de um sistema, escolhem ignorar alguns detalhes não essenciais, utilizando um modelo idealizado.


ABSTRAÇÃO!

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A abstração consiste em retirar do domínio do problema os detalhes relevantes, e representá-los na linguagem da solução.


Problema

Modelo ABSTRAÇÃO

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A hierarquia, tal como já foi visto, possui um pa-pel essencial na organização de sistemas comple-xos.

Na análise orientada a objetos a criação de hie-rarquias vai ser efetuada por meio dos mecanis-mos de herança e de composição.


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Em Engenharia, a criação de um produto envolve tanto elementos de ciência quanto de arte. Dese-ja-se construir um sistema que:

Satisfaça uma especificação funcional. Respeite limitações de hardware e software. Satisfaça requisitos explícitos ou implícitos de desempe-

nho e de utilização de recursos. Satisfaça restrições econômicas. Satisfaça restrições associadas ao processo de desenvol-

vimento, tais como a equipe de engenheiros e as ferra-mentas disponíveis para o projeto.

Projeto de Sistemas Complexos

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Para tanto, deve-se criar um projeto capaz de levar em conta, da melhor maneira possível, um conjunto de requisitos conflitantes.


São criados diversos modelos, sendo que cada um descreve um aspecto específico do

sistema.

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Para o projeto de um sistema de software, o ca-minho é o mesmo, e devem ser escolhidos:

Uma notação: Linguagem para representar os modelos, tal como a UML – Unified

Modeling Language.

Um processo: As atividades que, quando executadas de forma ordenada, levam

à construção do sistema (é o que se estuda em Engenharia de Software).

Ferramentas: Auxiliam na execução das tarefas, eliminando a parte “chata” de

construção dos modelos.


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Projeto de Sistemas Complexos Falha de Projeto?

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Mensagem Final

Durante o semestre, estudaremos como a análise, o projeto e a

programação orientados a objetos facilitam o projeto e implementação de

sistemas de software complexos!

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Esta apresentação é uma adaptação do material originalmente desenvolvido pelo professor Renato Cardoso Mesquita, do Departamento de Engenha-ria Elétrica da Universidade Federal de Minas Ge-rais.

Importante

http://www.cpdee.ufmg.br/~renato/

17/08/2015 45/45

http://www.cpdee.ufmg.br/%7Erenato/

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