Diagramas UML

Diagramas UML

“Unified Modeling Language” o “Lenguaje Unificado de Modelado”. Se trata de un estándar que se ha adoptado a nivel internacional por numerosos organismos y empresas para crear esquemas, diagramas y documentación relativa a los desarrollos de software.

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1.3 Diagramas UML

EMPEZAR

¿Por qué es necesario?

En los inicios de la computación, los programadores no realizaban análisis muy profundo sobre el problema por resolver. Hoy en día, es necesario contar con un plan bien analizado. Un cliente tiene que comprender qué es lo que hará un equipo de desarrolladores; además tiene que ser capaz de señalar cambios si no se han captado claramente sus necesidades. A su vez cada uno de los miembros de desarrollo deben saber qué lugar toma su trabajo en la solución final y la solución general.

Origen

Es creación de Grady Booch, James Rumbaugh e Ivar Jacobson. apodados recientemente "Los tres amigos", trabajaban en empresas distintas durante la década de los 80 y principios de los 90 y cada uno diseñó su propia metodología para el análisis y diseño orientado a objetos. A mediados de los años noventa empezaron a intercambiar ideas entre sí y decidieron desarrollar su trabajo en conjunto.

Origen

Los anteproyectos UML comenzaron a circular en la industria del software. Posterior se conformo un consorcio del UML entre los que se encuentra Dell, HP, Microsoft, Oracle, etc. y en 1997 produjeron la versión 1.0 y se puso a consideración del Grupo de Administración de Objetos (OMG) como respuesta a su propuesta para un lenguaje de modelado estándar

Diagramas UML

Se compone por diversos elementos gráficos que se combinan para conformar diagramas. Debido a que UML es un lenguaje, cuenta con reglas para combinar tales elementos. La finalidad de los diagramas es presentar diversas perspectivas de un sistema a las cuales se les conoce como modelo. Describe lo que supuestamente hará un sistema, pero no dice cómo implementar dicho sistema

Diagrama de Casos de Uso

Diagrama de Clases

Hay varios tipos de diagramas UML, cada uno diseñado para representar un aspecto específico del sistema

Diagrama de Secuencia

Diagrama de Actividad

Diagrama de Estados

Diagrama de Componentes

Diagrama de Despliegue

Diagrama de Comunicación

Diagrama de Objetos

Diagrama de Paquetes

Categorías de los Diagramas UML

Los diagramas UML se dividen en dos categorías principales: A. Diagramas Estructurales (Modelan la organización estática del sistema) B. Diagramas de Comportamiento (Modelan la funcionalidad y flujo del sistema)

A. Diagramas Estructurales (Modelan la organización estática del sistema)

• Diagrama de Clases - Representa la estructura estática del sistema, mostrando clases y relaciones.
• Diagrama de Objetos - Representa instancias específicas de clases en un momento dado.
• Diagrama de Componentes - Modela los componentes físicos del sistema y sus interacciones.
• Diagrama de Despliegue - Muestra la distribución del sistema en hardware y software.
• Diagrama de Paquetes - Organiza el sistema en módulos o paquetes lógicos.
• Diagrama de Estructura Compuesta - Representa la composición interna de una clase.
• Diagrama de Perfil - Personaliza UML con estereotipos y extensiones.

B. Diagramas de Comportamiento (Modelan la funcionalidad y flujo del sistema)

• Diagrama de Casos de Uso - Representa interacciones entre actores y el sistema.
• Diagrama de Actividades - Modela el flujo de actividades dentro del sistema.
• Diagrama de Secuencia - Muestra el intercambio de mensajes entre objetos en el tiempo.
• Diagrama de Colaboración - Representa interacciones y relaciones entre objetos.
• Diagrama de Estados - Modela los estados y transiciones de un objeto.
• Diagrama de Tiempo - Representa cambios de estado de un objeto a lo largo del tiempo.
• Diagrama de Interacción - Combina diferentes tipos de diagramas de interacción.

Herramientas para Crear Diagramas UML

Algunas herramientas funcionales para crear diagramas son:

• StarUML (Gratis y funcional).
• Lucidchart (En línea y visualmente atractivo).
• Enterprise Architect (Herramienta profesional).
• Draw.io (Gratis y sencillo).
• Visual Paradigm (Completo y versátil).

Casos de uso

Se utiliza para modelar las interacciones entre un sistema y sus actores externos (usuarios, otros sistemas, etc.). Este tipo de diagrama se enfoca en identificar las funciones o capacidades principales que ofrece el sistema desde el punto de vista del usuario.

Casos de uso

Con una colección de casos de uso se puede hacer el bosquejo de un sistema en términos de lo que los usuarios

Elementos de un diagrama de casos de uso

Relaciones de Asociación

Actores “perfiles o roles”

Caso de uso

• Representa a un usuario o cualquier entidad externa que interactúe con el sistema. Los actores se dibujan fuera del límite del sistema y se conectan con los casos de uso relevantes.

• Describe una funcionalidad o una acción específica que el sistema puede realizar en respuesta a una solicitud de un actor. Se representan como elipses y se colocan dentro del límite del sistema.

• Se utilizan líneas sólidas con flechas para conectar actores y casos de uso. Estas relaciones indican la participación de los actores en un caso de uso particular.

Tipos de relaciones en casos de uso

• Se utilizan cuando un caso de uso tiene un comportamiento opcional, reflejado en otro caso de uso. Es decir, un caso de uso puede ejecutar, normalmente dependiendo de alguna condición o flujo del programa, otro caso de uso. Se representa con una flecha discontinua que va desde el caso de uso opcional al original.

Inclusión, include

• Se usa una flecha punteada con una línea discontinua para representar la inclusión de un caso de uso en otro. Esto significa que un caso de uso incluye la funcionalidad de otro caso de uso.

Extensión, extend

Identificar actores

Identificar casos de uso

• Identifica todas las entidades externas que interactuarán con el sistema. Estos pueden ser usuarios, otros sistemas, o cualquier cosa que tenga un papel en el sistema.

Pasos para elaborar un diagrama de casos de uso

• Enumera todas las acciones o funcionalidades que el sistema debe realizar en respuesta a las solicitudes de los actores. Estos son tus casos de uso.

Dibujar actores

Dibujar casos de uso

• Dibuja los actores como figuras externas al sistema en tu diagrama.

Pasos para elaborar un diagrama de casos de uso

• Dibuja los casos de uso como elipses dentro del límite del sistema y etiquétalos adecuadamente.

Conectar actores y casos de uso

Identificar relaciones de inclusión y extensión

• Utiliza líneas sólidas con flechas para conectar los actores con los casos de uso que representan las interacciones.

Pasos para elaborar un diagrama de casos de uso

• Si es necesario, identifique relaciones de inclusión o extensión entre los casos de uso.

Ejemplo Sistema de Gestión de Biblioteca

Una biblioteca desea desarrollar un Sistema de Gestión que permita automatizar sus operaciones principales. Los requisitos son los siguientes: Los usuarios (estudiantes y profesores) deben poder buscar libros en el catálogo, reservarlos y renovar préstamos existentes. Los bibliotecarios deben registrar nuevos libros, gestionar préstamos, y registrar devoluciones. El sistema debe enviar notificaciones a los usuarios cuando se acerque la fecha de vencimiento de un préstamo. Solo los administradores del sistema pueden agregar o eliminar usuarios. El sistema debe cubrir estas interacciones entre los actores y el sistema, y organizar las funcionalidades en casos de uso claros.

Ejemplo Sistema de Gestión de Biblioteca

Documento de Especificación de Casos de Uso

El documento que te permite agregar mayor detalle y descripción a un diagrama de casos de uso en UML se llama "Descripción de Casos de Uso" o "Documento de Especificación de Casos de Uso". Este documento complementa el diagrama de casos de uso y proporciona información más detallada sobre cada uno de los casos de uso identificados en el sistema.

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Documento de Especificación de Casos de Uso

Los elementos que generalmente deben contener un documento de descripción de casos de uso incluyen:

• Título y Resumen: Un encabezado que incluye el título del documento y un breve resumen del sistema y sus objetivos.
• Introducción: Una sección introductoria que proporciona una descripción general del sistema y su contexto.
• Listado de Actores: Una lista de todos los actores identificados en el sistema, con una breve descripción de cada uno.
• Listado de Casos de Uso: Una lista de todos los casos de uso identificados en el sistema, con un nombre claro y descriptivo para cada uno.

Documento de Especificación de Casos de Uso

• Descripciones de casos de uso : Para cada caso de uso, una descripción detallada que incluye lo siguiente:
• Nombre del caso de uso : El nombre del caso de uso.
• Descripción : Una explicación más detallada de lo que hace el caso de uso.
• Actores Involucrados : Los actores que participan en este caso de uso.
• Flujo Principal : Una descripción paso a paso del flujo de eventos principales que ocurre cuando se ejecuta el caso de uso.
• Flujos Alternativos : Descripciones de los flujos alternativos o excepcionales que pueden ocurrir.
• Precondiciones : Las condiciones que deben cumplirse antes de que se pueda ejecutar el caso de uso.

Documento de Especificación de Casos de Uso

• Postcondiciones : El estado del sistema después de que se haya ejecutado el caso de uso.

• Escenarios de Ejemplo : Ejemplos concretos de cómo se ejecutaría el caso de uso en situaciones específicas.
• Requisitos No Funcionales : Cualquier requisito no funcional asociado con el caso de uso, como requisitos de rendimiento, seguridad o usabilidad.

Diagrama de Clases

Representa la estructura de clases en un sistema, mostrando las clases, sus atributos y métodos, así como las relaciones entre las clases, como la herencia y la asociación.

Clases

Atributos

• Representan las propiedades o características de una clase.
• Cada atributo tiene un nombre y un tipo de dato.
• Los atributos se enumeran en la sección de atributos de la clase y suelen mostrarse en la siguiente forma: nombreAtributo : tipoDato.

• Son los componentes principales del diagrama de clase.
• Representan abstracciones de objetos en el sistema.
• Se representan mediante un rectángulo dividido en tres secciones: el nombre de la clase en la parte superior, los atributos en el medio y los métodos en la parte inferior.

elementos que componen un diagrama de clase

Métodos

Visibilidad

• Indica el alcance de los atributos y métodos.
• Puede ser público (+), privado (-) o protegido (#).
• El símbolo se coloca antes del nombre del atributo o método en el diagrama de clase.

• Representan las operaciones o funciones que una clase puede realizar.
• Cada método tiene un nombre, parámetros y un tipo de retorno.
• Los métodos se enumeran en la sección de métodos de la clase y suelen mostrarse en la siguiente forma: nombreMetodo(parámetros) : tipoRetorno.

elementos que componen un diagrama de clase

Roles

Multiplicidad

• Indica la cantidad de instancias que pueden estar relacionadas entre dos clases. Por ejemplo, 1..* significa "uno o más".

• Son etiquetas que se utilizan para especificar la función o el papel que juega una clase en una relación entre clases. Los roles se aplican especialmente en las relaciones de asociación para aclarar cómo interactúan las clases en esa relación.

elementos que componen un diagrama de clase

Relaciones entre clases

• Representan las conexiones y asociaciones entre las clases.
• Pueden ser de varios tipos, como asociación, agregación, composición, herencia, implementación, entre otros.

elementos que componen un diagrama de clase

Tipos de relaciones

Agregación

Composición

Asociación

• Es una forma más fuerte de agregación en la que las partes (clases contenidas) están completamente contenidas por la clase entera (clase contenedora). Las partes no pueden existir sin la clase contenedora.
• Representación: Se dibuja como una línea sólida con un rombo lleno en el extremo que apunta hacia la clase contenedora.
• Ejemplo: Si tienes una clase "Casa" que contiene múltiples clases "Habitación", puedes usar una composición para indicar que las habitaciones están completamente contenidas en la casa.

• Representa una relación en la que una clase (la clase contenedora) contiene o "agrega" otras clases (las clases contenidas). La clase contenida puede existir independientemente de la clase contenedora.
• Representación: Se dibuja como una línea sólida con un rombo vacío en el extremo que apunta hacia la clase contenedora.
• Ejemplo: Si tienes una clase "Universidad" que contiene múltiples clases "Facultad", puedes usar una agregación para representar esta relación.

• Representa una relación básica entre dos clases
• Representación: Se dibuja como una línea sólida que conecta dos clases. Las clases involucradas se nombran en ambos extremos de la línea.
• Ejemplo: Si tienes una clase "Estudiante" y una clase "Curso" que están relacionadas, puedes dibujar una asociación entre ellas.

Tipos de relaciones

Agregación

Dependencia

Herencia (Generalización)

• Indica que una clase depende de otra clase o interfaz, pero no existe una relación estructural directa. Se utiliza para representar una relación más débil.
• Representación: Se dibuja como una línea punteada con una flecha que apunta desde la clase que depende hacia la clase o interfaz de la que depende.
• Ejemplo: Si una clase "Orden" utiliza la clase "Cliente" para obtener información, puedes usar una dependencia para mostrar esta relación.

• Representa una relación de herencia entre una superclase (clase base) y una subclase (clase derivada). La subclase hereda atributos y métodos de la superclase.
• Representación: Se dibuja como una línea con una flecha punteada que apunta desde la subclase hacia la superclase. La superclase se coloca por encima de la subclase.
• Ejemplo: Si tienes una superclase "Vehículo" y una subclase "Automóvil", puedes usar la herencia para mostrar que el automóvil hereda de vehículo.

• Representa una relación en la que una clase (la clase contenedora) contiene o "agrega" otras clases (las clases contenidas). La clase contenida puede existir independientemente de la clase contenedora.
• Representación: Se dibuja como una línea sólida con un rombo vacío en el extremo que apunta hacia la clase contenedora.
• Ejemplo: Si tienes una clase "Universidad" que contiene múltiples clases "Facultad", puedes usar una agregación para representar esta relación.

Identificar atributos y métodos

Identificar las clases

Pasos para elaborar un diagrama de clase

• Enumera todas las clases que forman parte del sistema y las entidades relevantes que deseas modelar.

• Para cada clase, identifica sus atributos (propiedades) y métodos (funciones). Defina los tipos de datos de los atributos y los parámetros de los métodos.

Dibujar clases

Identificar relaciones

Pasos para elaborar un diagrama de clase

• Identifica las relaciones entre las clases. Esto puede incluir asociaciones, agregaciones, composiciones, herencias, etc.

• En un software de modelado UML, crea una caja para cada clase e incluye sus atributos y métodos dentro de la caja.

Agregar multiplicidad y roles

Conectar clases

Pasos para elaborar un diagrama de clase

• Utiliza líneas y flechas para conectar las clases y representar las relaciones entre ellas. Asegúrese de etiquetar las relaciones con el tipo adecuado (por ejemplo, "1..*" para una relación de uno a muchos).

• Si es necesario, agregue multiplicidad y roles a las relaciones para especificar cuántas instancias están involucradas y qué papel juega cada clase en la relación.

Dibujar clases

Conectar clases

Pasos para elaborar un diagrama de clase

• Utiliza líneas y flechas para conectar las clases y representar las relaciones entre ellas. Asegúrese de etiquetar las relaciones con el tipo adecuado (por ejemplo, "1..*" para una relación de uno a muchos).

• En un software de modelado UML, crea una caja para cada clase e incluye sus atributos y métodos dentro de la caja.

Ejemplo Diagrama de clases

Diagrama de actividad

Representar el flujo de control y las actividades dentro de un sistema o proceso. Estos diagramas son especialmente útiles para modelar el comportamiento de un sistema en función de eventos, decisiones, acciones y la secuencia en la que ocurren.

Nodo inicial

Actividades

Elementos de un diagrama de actividad

• Representa el punto de inicio del flujo de control en el diagrama de actividad.
• Se muestra como un se representa con un círculo negro y una flecha.

• Representan tareas o acciones que se realizan dentro del proceso.
• Pueden ser actividades simples o complejas.
• Se representan con rectángulos con esquinas redondeadas y el nombre de la actividad en el interior.

Contextualiza tu tema

Decisión

Flujo de control

Elementos de un diagrama de actividad

• Representa un punto de decisión en el proceso donde se toma una decisión basada en una condición.
• Se iliustra con un diamante. Incluye una sola entrada y dos o más salidas..

• Representa la secuencia de transiciones entre nodos en el diagrama de actividad.
• Se muestra como flechas que conectan los nodos.

Contextualiza tu tema

Nodo terminal

Elementos de un diagrama de actividad

• Representa el paso final en la actividad. El nodo terminal se representa por medio de un círculo negro de contorno blanco.

Definición de la secuencia:

Identificación de actividades

• Establece la secuencia lógica en la que ocurren las actividades. Utiliza flechas para representar la transición entre las actividades.

Pasos para elaborar un diagrama de actividad

• Enumera todas las actividades que forman parte del proceso o flujo de trabajo que se desea modelar.

Definición de la secuencia:

Identificación de actividades

• Establece la secuencia lógica en la que ocurren las actividades. Utiliza flechas para representar la transición entre las actividades.

Pasos para elaborar un diagrama de actividad

• Enumera todas las actividades que forman parte del proceso o flujo de trabajo que se desea modelar.

Contextualiza tu tema

Detalles adicionales:

Inclusión de decisiones y bifurcaciones:

• Puedes incluir notaciones adicionales como la asignación de recursos, sincronización de actividades concurrentes, entre otros, dependiendo de la complejidad del proceso.

• Agrega nodos de decisión o bifurcación para representar puntos en el flujo de trabajo donde se toman decisiones basadas en condiciones.

Pasos para elaborar un diagrama de actividad

Todo tiene estados

Es fundamental comprender cómo los sistemas cambian su comportamiento a lo largo del tiempo. Los Diagramas de Estado en UML (Unified Modeling Language) nos permiten modelar estos cambios de manera estructurada y visual. Un diagrama de estado describe los diferentes estados que puede tener un objeto dentro de un sistema y cómo transita de un estado a otro en respuesta a eventos.

Diagrama de estado

Presenta los estados en los que puede encontrarse un objeto junto con las transiciones entre los estados, y muestra los puntos inicial y final de una secuencia de cambios de estad. Describe los diferentes estados que puede tener un objeto a lo largo de su ciclo de vida y los eventos que causan cambios de un estado a otro.

¿Para qué sirve?

Esta representación gráfica de los procesos debería dar respuesta a las siguientes preguntas:

• ¿Qué sucede cuando el objeto está en un estado concreto?
• ¿En qué estado debe estar el objeto para cambiar de comportamiento?
• ¿Cuáles son los desencadenantes?
• ¿Qué propiedades debe tener el objeto para poder cambiar de estado?

Estados

Transición

Elementos de un diagrama de Estados

• Son el componente principal de un diagrama de estado. Cada estado real se muestra siempre en un rectángulo de esquinas redondeadas.

• Para pasar de un estado al siguiente, se debe desencadenar un evento que provoque una transición. Esta transición de estado comunica los estados entre sí y se representa mediante una flecha. Puede haber condiciones para que se desencadene dicha transición.

Contextualiza tu tema

Detalles a los Estados

Actividades

Elementos de un diagrama de Estados

• Las variables de estado como cronómetros o contadores suelen ser de ayuda.
• Las actividades constan de sucesos y acciones.

• Las más utilizadas son: entrada ¿qué sucede cuando el sistema entra al estado), salida ¿qué sucede cuando el sistema sale del estado? y hacer ¿qué sucede cuando el sistema está en el estado?

Ejemplo de un diagrama de Estados

Detalles a los Estados

Actividades

Elementos de un diagrama de Estados

• Las variables de estado como cronómetros o contadores suelen ser de ayuda.
• Las actividades constan de sucesos y acciones.

• Las más utilizadas son: entrada ¿qué sucede cuando el sistema entra al estado), salida ¿qué sucede cuando el sistema sale del estado? y hacer ¿qué sucede cuando el sistema está en el estado?

Sucesos y acciones

Elementos de un diagrama de Estados

• Se pueden agregar detalles a las lineas de transición. Indicar sucesos que provoquen una transición

Subestados secuenciales

Subestados

Elementos de un diagrama de Estados

• Se le conoce a los estados que se encuentran dentro de otro estado.
• EXisten dos tipos: secuenciales y concurrentes

• Los subestados secuenciales suceden uno detras del otro

Contextualiza tu tema

Subestados concurrentes

Estados históricos

Elementos de un diagrama de Estados

• Los subestados suceden al mismo tiempo.
• Se representa con una línea discontinua entre los estados concurrentes.

• REcuerda los subestados en los niveles de anidación.
• Se representa por la letra H encerrada en un circulo que se conecta por una línea continua al subestado por recordar, con una punta de flecha que apunta a tal subestado.

Contextualiza tu tema

Diagrama de secuencia

Muestra la forma en que los objetos se comunican entre sí al transcurrir el tiempo. Representa los eventos en orden cronológico, razón por la que a veces se le llama diagrama de eventos o escenario de eventos. El orden (es decir, la secuencia exacta) es más importante que los puntos específicos en el tiempo.

Uso de los Diagrama de secuencia

• Mejorar la comprensión de interacciones de software complejas
• Potenciar la eficiencia del diseño
• Mejorar la comunicación dentro de un proyecto
• Validar los casos de uso
• Apreciar la lógica del diseño de forma dinámica
• Identificar el comportamiento de un sistema

Objetos

Mensaje

• Se colocan cerca de la parte superior del diagrama de izquierda a derecha y se acomodan de forma que simplifiquen el diagrama, por medio de un rectángulo, contiene normalmente el nombre del objeto y el nombre de la clase.
• Tiene una extensión debajo de forma descendente con una línea discontinua conocida como línea de vida. Junto con la línea de vida se presenta un pequeño recuadro conocido como activación, que representa la ejecución de una operación. La longitud del rectángulo se interpreta como la duración del la activación

• Va de un objeto a otro, pasa de la línea de vída de un objeto a otro.
• Un objeto puede enviarse mensaje a sí mismo.
• Puede ser símple, sincrónico, asincrónico.
• M. Simple: transferencia del control de un objeto a otro.
• M. Sincrónico: Esperará la respuesta a tal mensaje para continuar.
• M. Asincrónico: No esperará una respuesta para continuar

Elementos de un diagrama de secuencia

Contextualiza tu tema

Elementos de un diagrama de secuencia

Actores

Tiempo

• Muestra entidades que interactúan con el sistema o que son externas al sistema.

• Representa al tiempo en dirección vertical.
• Se inicia en la parte superior y avanza hacia la parte inferior

Ejemplo de un diagrama de secuencia

Objetos

• Muestra la forma en la que la GUI interacciona con los objetos.

Recomendaciones

Representa la interacción entre objetos en un sistema, destacando el orden temporal de los mensajes. Para crearlo de forma clara y efectiva, sigue estas recomendaciones: 1. Identificar los elementos principales Usa nombres descriptivos para cada elemento. Representa a los actores como figuras de palo (stick figures) y a los objetos como rectángulos con su respectiva línea de vida.

• Actores: Representan a los usuarios o sistemas externos que interactúan con el sistema.
• Objetos: Son las instancias que participan en la interacción.
• Mensajes: Representan la comunicación entre actores y objetos o entre objetos.
• Líneas de vida: Muestran la existencia de cada objeto durante el flujo temporal.
• Barras de activación: Indican los periodos en los que un objeto está activo o realizando una operación.

Recomendaciones

2. Definir el flujo de eventos Dibuja los mensajes en orden secuencial de arriba hacia abajo.

• Determina el flujo paso a paso de la interacción.
• Utiliza nombres claros para los mensajes y agrega parámetros si es necesario. Nombrar los mensajes de forma clara y precisa. Utiliza verbos en infinitivo y agrega parámetros si es necesario. validarDatos(usuario, contraseña)

• Usa flechas para representar el envío de mensajes sincronizados o asincrónicos.

3. Mantén la claridad visual

• Distribuye los elementos de forma ordenada.
• Evita líneas cruzadas.
• Usa colores o notas para destacar aspectos importantes si es necesario.

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Se trata de ‘planos’ sobre el funcionamiento y estructura de un software, simplificado para que sea comunicable y comprensible, entre los diferentes miembros del proyecto. Es un diseño previo, donde puede conocerse cómo será una aplicación o programa, antes de iniciar su construcción.