Eliane Martins - Instituto de Computação - UNICAMP

OCL: ObjectConstraint Language

Setembro 2003

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Referências

• UML. “Object Constraint Language Specification”. Versão1.1, set/1997

• “OCL: Object Constraint Language”. Transp de curso deJean-Marie Favre.

• “Object Constraint Language (OCL)”. Transp de curso deArif Khan.

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Tópicos

• O que é

• Tipos de restrições

• Expressões

• Tipos e operações

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OCL: Object Constraint Language

• Notação da UML utilizada para definir restrições sobreobjetos

• Permite especificar 4 tipos de restrições:– invariantes de classe, pré e pós condições de métodos, guardas (de

transições)

• Características:– expressões especificadas em OCL não têm qualquer efeito

colateral, ou seja:• não causam mudança no estado do objeto• não causam modificações nos modelos• não alteram o fluxo de controle

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OCL

• Características (cont.):– OCL é fortemente tipada:

• toda expressão tem um tipo• termos usados na expressão têm de ser usados de acordo com seu tipo

– ex.: não se pode usar valor inteiro onde se espera um tipo string

– OCL é uma linguagem para especificação, não de programação– OCL é formal:

• sintaxe bem definida• semântica precisa, sem ambigüidades

– OCL também pode ser usada para navegar através das associações

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OCL

• Tipos de restrições:– Invariantes (inv)

• condição (ou predicado) que se aplica a TODAS as classes (ou tipo ouinterface ou associação ou ...)

– Pré-condição (pre)• condição que deve ser satisfeita antes da execução de uma operação

– Pós-condição (post)• condição que deve ser satisfeita após a execução de uma operação

– Guarda• condição que deve ser satisfeita para que uma transição de estado seja

efetuada

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OCL

• Contexto– elemento ao qual é uma restrição associada

• invariante: o contexto é a classe.• Guarda: o contexto é uma transição do modelo de estado

– a restrição pode ser associada ao contexto de váriasformas:

• utilizar anotação em UML• descrever na forma de texto:

– uso da palavra reservada context– uso da palavra reservada self

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OCL

• Invariante– condição associada a uma classe (ou tipo ou associação, ...)– deve ser satisfeita a cada instante– o contexto é definido por um objeto o qual

• pode ser referenciado por self• pode ser nomeado explicitamente

– uma invariante pode ter um identificador

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OCL

• Exemplos de invariantes: context Clienteinv: idade > = 18 and self.idade < 100

context c: Clienteinv CasamentoLegal: c.casado implies c.idade > = 21

Identificador da invariante

objetoatributo

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OCL

• Invariantes sobre associações:– invariantes de atributos conectados

através de associações:• referência: objeto.papel• o valor da expressão pode ser:

– 1 objeto, se a multiplicidade daassociação é 0..1 ou 1ex.: self.gerente -- é do tipo Empregado

– 1 coleção de objetos, se a multiplicidade>1ex.: self.subordinado -- é do tipoconjunto {Empregado}

� coleções serão abordadas mais parafrente

Empregado

nome: stringidade: integercasado: boolean 1

gerente

subordinado *

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OCL

• Pré e pós condições– condições (ou predicados) associadas a uma operação– as pré condições devem ser satisfeitas antes da execução da

operação– as pós condições devem ser satisfeitas após a execução da

operação– self pode ser usada para designar o objeto cuja operação foi

chamada– result pode ser usada para designar o resultado– @pre permite fazer referência ao valor de um operando antes da

execução da operação

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OCL

• Exemplos de pré e pós condições:context Pessoa :: faz_aniversario ( )post: idade = idade@pre + 1

context Calculadora :: divisão_inteira (x:Integer, y: Integer)pre regraDivisor: y ≠0post: result = x / y

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OCL

• Guarda– condição que deve ser satisfeita para que uma transição

do modelo de estados (Statecharts) ocorra� pré condição para a execução da transição

pilha não vazia

pilhacheia

pilhavazia

cria ( )

insere (item )

insere (item) {self.nroItens = Max}

insere (item) {self.nroItens < Max}

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OCL

• Tipos– tipos básicos: Integer, Real, Boolean, String– tipos enumerados– tipos provenientes da UML: classes, associações,

generalizações– tipos compostos: Set, Bag, Sequence

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OCL

• Expressões– constante– identificador– self– expr op expr– exprobj.propriedadeobj (parâmetros)– exprcoleção.propriedadecoleção (parâmetros)– pacote :: pacote :: elemento– if condição then expr else expr endif– let variável : tipo in exprObs.: propriedade em OCL pode ser: atributo, operação, método, extremidade de

associação

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OCL

• Sobre as expressões:– toda expressão tem um tipo e um valor– constantes e identificadores podem ser usados em expressões

ex.: 12 nome salário– uma expressão é referente a um elemento (contexto)– . permite o acesso a uma propriedade (atributo ou operação) de um objeto

ex.: self.salário - 100 self.calculaImposto(2003)– -> permite o acesso a uma propriedade de uma coleção de objetos

ex.: self.dependentes->size self.dependentes->isEmpty– :: permite o acesso a elemento de um pacote

ex.: seja B subclasse de Aself.A :: p1 -- acesso a propriedade p1 definida em Aself.B :: p1 -- acesso a propriedade p1 definida em B

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OCL - Tipos e operações

• Inteiros (Integer)– valores: 1, -5, 24345– operações: +, -, *, div, mod, abs, max, min

• Reais (Real)– valores: 1.5, 1.3456– operações: +, -, *, /, floor, round, max, min

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OCL - Tipos e operações

• Valor lógico (Boolean)– valores: true, false– operações: not, and, or, xor, implies, if-then-else-endif– obs.:

• true or x é sempre verdadeiro, mesmo se x é indefinido• false and x é sempre falso, mesmo se x é indefinido

exemplos:(idade < 20 implies desconto = 25) and (idade >= 20 implies desconto =

15)if idade < 20 then desconto = 25 else desconto = 15 endifdesconto = (if idade < 20 then 25 else 15 endif)

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OCL - Tipos e operações

• Cadeia de caracteres (String)– valores: ‘ ‘ ‘uma sentença’– operações:

• cadeia.size( )• cadeia1.concat(cadeia2)• cadeia1.substring(posição1, posição2)• cadeia.toUpper( )• cadeia.toLower( )

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OCL - Tipos e operações

• Tipos enumerados (enum)– definição:

• enum {segunda, terça, quarta, quinta, sexta}– utilização:

• #quarta– operações: -, = , <>

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Tipos e operações

• Coleções:Em OCL pode-se ter 3 tipos de coleção:– conjunto (Set): sem repetição, desordenado

• ex.: Set{1, 6, 90, 2, 0}

– “saco” (Bag): com repetição, desordenado• ex.: Bag{203, 5, 40, 5, 300, 5}

– seqüência (Sequence): com repetição, ordenada• ex.: Sequence{5, 5, 5, 40, 203, 300}

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Uso de coleções

• Os conjuntos são usados em UML:– como extensões de classe, de associações– como extremidade (endpoint) de uma associação

• As seqüências são usadas em UML:– em associações com a restrição {ordered}

• Os “sacos” resultam da navegação em OCL:– resultado da operação collect– útil para operações como sum:

empregado -> collect(salario).sum

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Operações sobre coleções

• Operações básicas:union, intersection, ...

• Operações de filtragem:– seleção e eliminação de acordo com uma condição: select, filter

• Imagem de uma função:collect

• Quantificadores:forall, exists

• Determinação de unicidade:isUnique

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Coleções: operações básicas

Cardinalidade coleção -> sizeNúmero de ocorrências coleção -> count(elem)Pertence coleção -> includes(elem)Não pertence coleção -> excludes(elem)Inclusão col1 -> includesAll(col2)Checa se vazio coleção -> isEmptyCheca se não vazio coleção -> notEmptySoma de elementos coleção -> sum

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Conjuntos: operações básicas

União conj1 -> union (conj2)Interseção conj1 -> intersection (conj2)Diferença conj1 - conj2Inclusão de elemento conj -> including(elem)Exclusão de elemento conj -> excluding(elem)Converte para seqüência conj -> asSequenceConverte para “saco” conj -> asBag

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Coleção: filtragem

• Seleção de elementos que satisfazem a uma condição:coleção -> select(cond)

ex.: self.empregado->select(idade>55 and sexo = #masculino)

• Eliminação de elementos que satisfazem a uma condição:coleção -> reject(cond)

ex.: self.aluno->reject( cr < 7)

• Outra sintaxe:self.aluno -> reject (p:Pessoa | p.cidade_origem <> ‘Campinas’)

enum{masculino, feminino}

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Coleção: imagem

• Corresponde à imagem de um função em matemática:coleção -> collect (expr)

– a expressão é avaliada para cada elemento da coleção– o retorno da avaliação é um “saco” com os resultadosex.:

self.empregados -> collect (idade) � Bag{22, 37, 25, 22, 44, 52}self.empregados -> collect (idade) -> asSet � obtém conjuntoself.empregados -> collect (salário) -> sum

• pode-se escrever de forma simplificada:self.empregados -> collect (idade) ↔ self.empregados.idade

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Coleção: Quantificadores

• Pode-se usar os quantificadores: ∀ e ∃coleção -> forAll(cond)

retorna verdade se a cond é satisfeita por todos os elementos da coleçãocoleção -> exists(cond)

retorna verdade se a cond é satisfeita por pelo menos um elemento dacoleção

ex.:self.empregados -> forAll(idade < 55)self.empregados -> exists(sexo = #feminino and idade > 50)100 + if self.pessoa-> forAll (idade < 18) then 50 else self.pessoa -> select(idade >= 18) ->size * 5 endifself.empregados-> exists( p: Pessoa | p.sobrenome = ‘Martins’)

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Coleção: determinação de unicidade

• Retorna verdade se para cada elemento da coleçãoa expressão retorna um valor diferente:

coleção -> isUnique (expr)– ex.:

self.alunos -> isUnique (prenome)

– útil para definir a noção de chave (identificador único)

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Operações relativas ao diagrama declasses

• OCL oferece várias operações sobre o diagrama de classes:– acesso a atributos e métodos

• acesso a um atributo: objeto.atributoex.: self.anodeProdução self.idade

• acesso a método: objeto.método(expr1, expr2, ...)ex.: self.calcula_media(turma00)

– navegação pelas associações– acesso a tipos e supertipos– acesso às instâncias de uma classe

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Navegação através de uma associação

• A partir de um objeto (contexto) é possível o acesso aobjetos que lhe são associados:

objeto.papel– se cardinalidade 1 ou 0..1: o resultado é um objeto– senão o resultado pode ser um conjunto (Set) ou uma seqüência

(Sequence) se associação tem restrição {ordered}– se não tem papel em uma associação pode-se usar o nome da classe

destino com a primeira letra minúscula

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Navegação através de uma associação

• Exemplos:Pessoaself.marido -- é do tipo Pessoaself.empregador -- é do tipo Set (Empresa)self.marido-> nonEmpty implies self.marido.sexo = #mascnot ( (self.mulher -> size = 1 and (self.marido -> size = 1) )

0..1 mulher

0..1 marido

Pessoaécasado: BooleantemEmprego: Booleanidade: Integerprenome: Stringsobrenome: Stringsexo: enum{fem, masc}salario(data): Real

Empresanome: StringnroEmpregados: Integercapital( )

0..* empregado 0..* empregador

Empregocargo: StringdataInicio: Datesalario: Real

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Navegação para uma associação

• Se a associação é uma classe, pode-se ter acesso a elaatravés de um objeto:

objeto.nome_da_associação– o nome da associação deve iniciar com minúscula– o resultado é exatamente 1 objeto, instância da classe referente à

associação– ex.:

Pessoaself.emprego -> collect(salario) -> sum

� resultado é convertido em um singleton

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Navegação para uma associação

• Se a associação (classe) é reflexiva, pode-se indicar opapel para evitar ambigüidade:– objeto.nome_da_associação [papel]

0..1 marido

Pessoaécasado: BooleantemEmprego: Booleanidade: Integerprenome: Stringsobrenome: Stringsexo: enum{fem, masc}salario(data): Real

0..1 mulher

Casamentolocal: Stringdata: Date

Pessoa:self.casamento [mulher].local

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Navegação a partir de uma associação

• Pode-se navegar a partir da associação (classe) para osobjetos que ela relaciona:

nome_da_associação.papel– o resultado da navegação será sempre 1 único objeto (que pode no

entanto ser convertido em singleton)– exemplos:

Empregoself.empregadorself.empregado

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Navegação através de associaçãoqualificada• Associações qualificadas usam 1 ou + atributos para selecionar objetos

na outra ponta da associação• Para navegar através dela, pode-se indicar um valor para o(s)

atributo(s) usado(s) como qualificador(es):objeto.papel [valor]

0..1 marido

Pessoaécasado: BooleantemEmprego: Booleanidade: Integerprenome: Stringsobrenome: Stringsexo: enum{fem, masc}salario(data): Real

0..1 mulher

nroConta: Integer

Banconumero: Integeragencia: Integer cliente

0..1

Banco:self.cliente -- Set(Pessoa)self.cliente [4001155] -- 1 objetoPessoa com nro de conta dado

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Operações sobre tipos

objeto.oclType– retorna o tipo do objeto (pré-definido ou definido no

diagrama de classes)objeto.oclIsTypeOf (tipo)– retorna true seo tipo do objeto é exatamente tipoobjeto.oclIsKindOf (tipo)– retorna true se o tipo do objeto é tipo ou algum de seus

supertiposobjeto.oclAsType (tipo)– conversão de tipo (casting)

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Operações sobre classes

classe.propriedade_da_classe– permite o acesso a propriedades (características) da classe:

classe.allInstances � retorna o conjunto de instâncias da classe• ex.:

Pessoa.allInstances -> size < 500Pessoa.allInstances -> forall (p1, p2 | p1 <> p2 implies p1.sobrenome <>

p2.sobrenome)Banco.allInstances -> isUnique (numero)