UML Y BASES DE DATOS

Resumido por: Francisco R. Young.

DIAGRAMA DE CLASES.

En ingeniería de software, un diagrama de clases en Lenguaje Unificado de Modelado (UML) es un tipo de diagrama de estructura estática que describe la estructura de un sistema mostrando las clases del sistema, sus atributos, operaciones (o métodos), y las relaciones entre los objetos.

Elementos

UML proporciona mecanismos para representar los elementos de la clase, como atributos y métodos, así como información adicional sobre ellos.

Visibilidad

Para especificar la visibilidad de un elemento de la clase (es decir, cualquier atributo o método), se coloca uno de los siguientes signos delante de ese elemento:

+	Público
-	Privado
#	Protegido
/	Derivado (se puede combinar con otro)
~	Paquete

Ámbitos

El Lenguaje de Modelado Unificado (UML) especifica dos tipos de ámbitos para los elementos: instancias y clasificadores y estos últimos se representan con nombres subrayados.

• Los elementos clasificadores se denotan comúnmente como “estáticos” en muchos lenguajes de programación. Su ámbito es la propia clase.
• Los valores de los atributos son los mismos en todas las instancias
• La invocación de métodos no afecta al estado de las instancias
• Los elementos instancias tienen como ámbito una instancia específica.

Los valores de los atributos pueden variar entre instancias

La invocación de métodos puede afectar al estado de las instancias(es decir, cambiar el valor de sus atributos)

Para indicar que un elemento posee un ámbito de clasificador, hay que subrayar su nombre. De lo contrario, se asume por defecto que tendrá ámbito de instancia.

Relaciones

Una relación es un término general que abarca los tipos específicos de conexiones lógicas que se pueden encontrar en los diagramas de clases y objetos. UML presenta las siguientes relaciones:

Relaciones a nivel de instancia.

Enlace

Un enlace es la relación más básica entre objetos.

Asociación

Ejemplo de diagrama de clases con una asociación de dos clases. 

                                            

Una asociación representa a una familia de enlaces. Una asociación binaria (entre dos clases) normalmente se representa con una línea contínua. Una misma asociación puede relacionar cualquier número de clases. Una asociación que relacione tres clases se llama asociación ternaria

A una asociación se le puede asignar un nombre, y en sus extremos se puede hacer indicaciones, como el rol que desempeña la asociación, los nombres de las clases relacionadas, su card5na35dad, su visibilidad, y otras propiedades.
Hay cuatro tipos diferentes de asociación: bidireccional, unidireccional, agregación (en la que se incluye la composición) y reflexiva. Las asociaciones unidireccional y bidireccional son las más comunes

Por ejemplo, una clase vuelo se asocia con una clase avión de forma bidireccional. La asociación representa la relación estática que comparten los objetos de ambas clases.

Agregación.

La agregación es una variante de la relación de asociación “tiene un”: la agregación es más específica que la asociación. Se trata de una asociación que representa una relación de tipo parte-todo o parte-de.

Como se puede ver en la imagen del ejemplo, un Profesor 'tiene una clase a la que enseña.

Al ser un tipo de asociación, una agregación puede tener un nombre y las mismas indicaciones en los extremos de la línea. Sin embargo, una agregación no puede incluir más de dos clases; debe ser una asociación binaria.

Una agregación se puede dar cuando una clase es una colección o un contenedor de otras clases, pero a su vez, el tiempo de vida de las clases contenidas no tienen una dependencia fuerte del tiempo de vida de la clase contenedora (de el todo). Es decir, el contenido de la clase contenedora no se destruye automáticamente cuando desaparece dicha clase.

En UML, se representa gráficamente con un rombo hueco junto a la clase contenedora con una línea que lo conecta a la clase contenida. Todo este conjunto es, semánticamente, un objeto extendido que es tratado como una única unidad en muchas operaciones, aunque físicamente está hecho de varios objetos más pequeños.

Diagramas

• El diagrama de clases puede tener como ejemplo: una clase que sería un objeto o persona misma en la cual se especifica cada acción y especificación.

• Propiedades de objetos que tienen propiedades y/u operaciones que contienen un contexto y un dominio, los primeros dos ejemplos son clases de datos y el tercero clase de lógica de negocio, dependiendo de quién diseñe el sistema se pueden unir los datos con las operaciones.

• El diagrama de clases incluye mucha más información como la relación entre un objeto y otro, la herencia de propiedades de otro objeto, conjuntos de operaciones/propiedades que son implementadas para una interfaz gráfica.

• Presenta las clases del sistema con sus relaciones estructurales y de herencia.

• El diagrama de clases es la base para elaborar una arquitectura MVC o MVP.

EL DIAGRAMA DE MODELADO DE CLASES Y SU RELACIÓN CON  BASES DE DATOS.

Dado que las aplicaciones de software interactúan con cantidades de datos cada vez mayores, las estructuras y el diseño de bases de datos son una parte fundamental de los proyectos de desarrollo de software. Existen aplicaciones con las que se puede importar tablas de BD relacionales para crear diagramas de base de datos UML, modificar diagramas de tablas de datos ya existentes y generar scripts de cambios SQL para sincronizar la base de datos. También se puede diseñar tablas y relaciones de BD nuevas desde cero y generar scripts CREATE SQL.

Lenguaje de Modelado Unificado: UML y las bases de datos

Este lenguaje de modelado se caracteriza por:

• Fácil de usar, se apoya en muchos diagramas (gráficos).
• Es fácil traducirlo al modelo de DBMS.

En la siguiente imagen  se observa que el lenguaje UML, puede ser traducido en relaciones (o tablas) de una base de datos.

• Son cinco los conceptos claves:

1.    Clases

2.    Asociaciones

3.    Clases de asociación

4.    Subclases

5.    Composición y Agregación

• Los diseños pueden ser traducidos automáticamente a relaciones o tablas

Clases

Cada clase se convierte en una relación (o tabla) con su clave primaria

Según las clases descritas anteriormente tenemos las siguientes relaciones:

Estudiante(sID−−−−,sNombre,GPA)

Universidad(cNombre−−−−−−−−,estado,inscripción)

Asociaciones

Relación con la clave de cada lado.

Se obtendrán las mismas relaciones del ejemplo anterior, pero se agregará una nueva relación con las claves primarias de ambas clases.

Aplicado(sID,cNombre)

Claves para las relaciones de asociación

Depende de la cardinalidad

Cardinalidad 1-1

·         Cada objeto de A está asociado con un objeto de B, y cada objeto de B está asociado con un objeto de A.

·         Cualquiera de las dos tablas relacionadas implementará una columna con el ID de la otra tabla.

·         Esta columna será la clave foránea para relacionarlas.

Cardinalidad 1-n

·         Cada objeto A está asociado con más objetos B, pero cada objeto B está asociado con un objeto A.

·         Implementando la clave foránea ID en la tabla “muchos” a la tabla “uno”.

. Por ejemplo:

Ahora al tener una cardinalidad 1-n, se debe agregar la clave primaria Atr1_clase1 de la Clase1 a la Clase2 (que es la que posee la multiplicidad “muchos”), quedando como clave foránea de la Clase2.

Finalmente, las relaciones quedan de la siguiente manera:

Clase1(Atr1_clase1−−−−−−−−−−,Atr2_clase1)

Clase2(Atr1_clase2−−−−−−−−−−,Atr2_clase2,Atr1_clase1)

Si la relación hubiese sido de 0..1-n, el atributo Atr1_clase1sería NULL.

Ahora se mostrará otro ejemplo:

Las relaciones para este ejemplo serían:

Estudiante(sID−−−−,sNombre,GPA,cNombre)

Universidad(cNombre−−−−−−−−,estado,inscripción)

Al poseer este tipo de cardinalidad (1-n), se agrega a la claseEstudiante (muchos) la clave primaria cNombre de la claseUniversidad.

Cardinalidad n-m

·         Cada objeto A está asociado con más objetos B, y a su vez, cada objeto B está asociado a más objetos A.

·         En el modelo relacional se usa una tabla auxiliar asociativa para representar la relación.

·         Dicha tabla tendrá al menos dos columnas, cada una representando la clave foránea a las dos tablas que relaciona.

·         Con lo anterior se transforma la relación n-m a dos relaciones (1-n, 1-m).

Ejemplo

Supongamos que tenemos 0..2 en el lado derecho, por lo que los estudiantes pueden solicitar hasta un máximo de 2 universidades. ¿Existe todavía una forma de “plegarse” la relación de asociación en este caso, o que tenemos una relación independienteAplicado?

1. Sí, hay una manera.
2. No, si no es 0..1 ó 1..1 aplicado entonces se requiere.

La alternativa correcta es (a), puesto que se debería crear la relación Estudiante(sID, sNombre, GPA, cNombre1, cNombre2), suponiendo que se permiten valores nulos.

Clase de asociación

Las clases de asociación permiten añadir atributos, operaciones y otras características a las asociaciones.

Las relaciones de estas clases quedan  de la siguiente manera:

Estudiante(sID−−−−,sNombre,GPA)

Universidad(cNombre−−−−−−−−,estado,inscripción)

Aplicado(sID,cNombre,Fecha,Decisión)

Otro ejemplo que detalla más claramente las clases de asociación

El diagrama permite apreciar que una Persona puede trabajar para una sola Compañía. Necesitamos conservar la información sobre el período de tiempo que trabaja cada empleado para cada Compañía.

Para lograrlo, añadimos un atributo Período a la asociación Empleo.

Subclases

Si la clase “A” hereda de la clase “B”, entonces “B” es la superclase de “A”. “A” es

subclase de “B”. Los objetos de una subclase pueden ser usados en las circunstancias donde son usados los objetos de la superclase correspondiente. Esto se debe al hecho que los objetos de la subclase comparten el mismo comportamiento que los objetos de la superclase.

1. Las relaciones de las subclases contienen una clave de la superclase más atributos especializados.

S(K−−,A)

S1(K−−,B)

S2(K−−,C)

2. Las relaciones de las subclases contienen todos los atributos.

S(K−−,A)

S1(K−−,A,B)

S2(K−−,A,C)

3. Una relación que contiene todos los atributos de la superclase y la subclase.

S(K−−,A,B,C)

Ejemplo de subclases

Las relaciones de este ejemplo son:

Estudiante(sID−−−−,sNombre)

Est_extranjeros(sID−−−−,País)

Est_nacionales(sID−−−−,Estado,SS#)

AP_Estudiante(sID−−−−)

AP_Curso(Curso#−−−−−−−,Titulo)

Tomó(sID,Curso#,Año,Nota)

Composición y Agregación

Composición

La composición es un tipo de relación estática, en donde el tiempo de vida del objeto incluido está condicionado por el tiempo de vida del que lo incluye (el objeto base se construye a partir del objeto incluido, es decir, es parte/todo).

Ejemplo

Las relaciones se definen de la siguiente manera:

Universidad(cNombre−−−−−−−−,Estado)

Departamento(dNombre−−−−−−−−,Edificio,cNombre)

Agregación

La agregación es un tipo de relación dinámica, en donde el tiempo de vida del objeto 

incluido es independiente del que lo incluye (el objeto base utiliza al incluido para su funcionamiento).

Ejemplo

Las relaciones son de la misma manera que el ejemplo anterior pero al poseer una diferente cardinalidad el valor del atributo cNombre de la clase Departamento, puede tómar el valor NULL.

Ejemplo de diagrama de clases.

• ·   El señor Roberto Young tiene una pequeña tienda desde la cual hace entregas de pedidos a domicilio y mantiene un registro de clientes frecuentes.
• ·    Los pedidos pueden ser incluso vía web, y pueden ser pagados a través de tarjetas tipo Vme VISA, de débito utilizando el mismo sistema, cupones y obviamente también en efectivo.
• ·    Por tratarse de una tienda de productos importados de China los proveedores son especiales ya que en su mayoría son importadores y exportadores de nacionalidad china por lo que también es recomendable llevar un registro de los mismos y de los productos que ofrecen.
• ·    El señor Young pretende desarrollar una base de datos a partir de un diagrama de clases UML, en donde estén incluidos los datos de los clientes proveedores, pedidos y productos.