Projeto de Software:
Durante a Construção de Software
Em projetos pequenos,
muitas atividades são
consideradas parte da
construção, inclusive o
projeto.
Em gera, o programador
desenvolve parte do projeto.
Como é o projeto?

Desenho de um diagrama na UML, contendo
algumas classes e relacionamentos entre elas

Pseudocódigo de u...
Desafios é um problema “perverso”
Projeto de software
(é preciso resolver o problema para entendê-lo)

O projeto é obtido d...
Principal objetivo técnico do
software:
controle da complexidade
Como lidar com a
complexidade?

Minimizar a quantidade de complexidade que o
cérebro tem que lidar em dado momento

Evitar...
O que é desejável?
Complexidade mínima

Facilidade de manutenção

Baixo acoplamento

Extensibilidade

Reutilização

Alto f...
Níveis de projeto

Sistema (todo o software)

Divisão em subsistemas (vários pacotes)

Divisão em classes dentro de pacote...
Sistema


Todo o sistema

Em casos simples, nenhuma subidivisão é
necessária antes da definição de classes
Subsistemas
ROZANSKI, N. AND WOODS, E. SOFTWARE SYSTEMS ARCHITECTURE. READING, MASSACHUSETTS:
ADDISON-WESLEY, 2005, P. 16.
Subsistemas
STEVENS, R., BROOK, P., JACKSON, K., AND ARNOLD, S. SYSTEMS ENGINEERING. ENGLEWOOD CLIFFS,
NEW JERSEY: PRENTIC...
Subsistemas
GARLAND, J. LARGE-SCALE SOFTWARE ARCHITECTURE.
INDIANAPOLIS, INDIANA: WILEY, 2003, P. 91.
Muitos outros
exemplos...

Handbook of Software Architecture
http://handbookofsoftwarearchitecture.com

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Subsistemas típicos
Regras de negócio (cômputos, regras como o
aluno não poderá matricular se estiver em débito
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Classes
Projeto interno de
rotinas

Projeto de métodos (algoritmos, pseudocódigo, ...)

Exemplo:
Fazer uso de busca binária e, qua...
Ferramenta do projetista


   Heurísticas
Não existe caminho “bem definido” ou
determinístico
Da perspectiva OO
Encontre objetos do mundo real (modelagem de
domínio)

Identifique objetos (software) e seus atributos

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Abstração

 Capacidade de ignorar
detalhes
 Como construir uma casa sem ignorar detalhes?

Detalhes de soft ware devem ser...
Ocultamento de
informação

Decisões de projeto ou construção são ocultados
de todas as outras classes!

Por exemplo, você ...
Como ocultar?
Usar constantes em vez de literais, ou seja,
MAX_ALUNOS_POR_TURMA em vez de 30

Tipos de dados (por exemplo,...
Barreiras para o
ocultamento
Distribuição excessiva

Dependências circulares

Dados de classes (dados globais)

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HABITUE-SE À PERGUNTA




O que devo ocultar?
Áreas de provável
alteração
Regras de negócio

Dependências de hardware

Entrada/Saída

Recursos não padronizados (linguag...
Manter baixo
acoplamento

PERSPECTIVAS

 Tamanho (poucas conexões)

 Visibilidade (pouca exposição)

 Flexibilidade (facil...
Tipos. Acoplamento de:
Parâmetro e dados simples (apenas tipos
primitivos)

Objeto simples (cria instância de uma classe)
...
Padrão de projeto


Soluções prontas para problemas comuns

Factory Method

Publish/Subscribe (ou Observer), ...
Abstract Factory
Práticas de Projeto

Iteração

Dividir e conquistar

Top-down/bottom-up

Prototipagem experimental

Projeto colaborativo
Quanto de projeto é
suficiente?
Depende: (a) da experiência da equipe; (b) do
conhecimento do domínio; (c) rotatividade da
...
Registro do projeto
No próprio código

Wiki

Resumos (enviar por email)

Use uma câmera digital

Diagramas UML

Documentos...
Padrões

IEEE Std 1016 Recommended Practice for
Software Design Descriptions

IEEE Std 1471 Recommended Practice for
Archi...
Classes funcionais
Evolução


• Inicialmente desenvolvia-se software
  pensando em instruções
• Depois em rotinas (anos 70 e 80)
• Hoje se pe...
Tipo Abstrato de Dados


• Ou TAD
• Conjunto composto por dados e
  operações executadas sobre tais dados
Exemplo

• Elevador: sobe um andar, desce um
  andar, move-se para andar
  específico, ...

• Menu: inicia novo menu, cria ...
Implementação de TAD


• Se a linguagem é orientada a objetos,
  então tem-se classes
• Caso contrário, você terá mais
  t...
Classe


• Tipo Abstrado de Dados +
• Herança +
• Polimorfismo
Passo + importante na
criação de uma classe:
Crie uma boa interface
(oferece boa abstração)
Dicas
• A interface deve oferecer um nível de
  abstração consistente
• Certifique-se de compreender qual
  abstração a cla...
Mais dicas...

• Crie interfaces programáticas em vez
  de semânticas
• (semântica indica como a interface
  deve ser empr...
Bom encapsulamento


• Abstração ajuda a controlar a
  complexidade (ignora detalhes)
• Encapsulamento (impede que detalhe...
Dicas
• Minimize a acessibilidade de classes e
  membros

• Não exponha dados como públicos
• Elemento interno deve ser pr...
Elementos internos da
       classe

• Relação tem-um (referência para
  objeto)
• Relação é-um (herança), por exemplo,
  ...
Dicas

• Pense em herança ou a proíba (final)
• Siga o PSL (Princípio de Substituição
  de Liskov)

• Evite árvores profund...
Mais dicas...

• Verifique se um switch pode ser
  substituído por uso de polimorfismo

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    cas...
Funções

• Mantenha o menor número de
  métodos em uma classe
• Minimize o número de diferentes
  métodos chamados por uma...
TAREFA
• Crie código que ilustre uma
  substituição apropriada de switch pelo
  uso de polimorfismo

• Crie um diagrama de ...
Métodos de Alta
  Qualidade
 O que você deve saber!
O que é rotina?



Rotina é um método, função ou procedimento
que pode ser chamado para desempenhar um
único propósito
Razões para criar um método


Reduzir a complexidade
Introduzir uma abstração (aluno.isAprovado()
em vez de aluno.naoDeveB...
Coesão



Quão intimamente estão relacionadas as
operações em uma rotina?
Por exemplo, raizDoInverso(x) é menos coesa
que ...
Tipos

Funcional (executa uma única operação)
(MegaSena proposta não coesa)
Sequencial (não identifica função completa)
Com...
Bons nomes de rotinas

Descreva tudo que a rotina faz
Evite imprecisão (fazCalculo()? geraImpressao()?
Não divida por núme...
Bons nomes...

Use opostos corretamente
 adicionar/remover em vez de adicionar/
 destruir
 min/max em vez de min/maior
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Quão longa deve ser uma
        rotina?

• Tamanho de uma rotina é
  inversamente proporcional ao número
  de erros?!

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Como usar parâmetros?
• Siga a ordem entrada-uso-saída
• Considere convenções (in, out, ...)
• Se várias rotinas usam os m...
TAREFA

• JavaBeans possui uma convenção
  para dar nomes a métodos que obtém
  e modificam valores de propriedades.
  Qual...
PROGRAMAÇÃO DEFENSIVA
    “Direção defensiva” em software
Postura



Se alguém fizer algo perigoso, você não será
prejudicado!
Entradas inválidas


Verifique dados de todas as fontes externas

Verifique todos os parâmetros de entrada

Decida o que faz...
Assertions

Código usado durante o desenvolvimento que
permite a um programa fazer uma “auto-
verificação” enquanto é execu...
Dicas

Use um assert para algo que nunca pode ocorrer!

Use código de tratamento de exceção para o que
pode ocorrer

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Tratando erros
Retornar um valor “inofensivo”
(String vazia, array sem elementos, ...)

Substituir pelos próximos dados vá...
Tratando erros...


Retornar um código de erro

Chamar rotina de processamento de erro

Exibir mensagem quando erro for en...
Tratamento de exceções
Use para notificar ocorrências que não podem ser
ignoradas

Use exceção apenas para situação excepci...
Tratando exceções...
Inclua mensagens (contexto) da exceção)

Evite blocos catch vazios

Não ignore exceções que código de...
TAREFA

• System.out.println(“x”) retorna void.
  Como é feito o tratamento em caso de
  erro?
• System.out.println(“x”) p...
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  1. 1. Projeto de Software: Durante a Construção de Software
  2. 2. Em projetos pequenos, muitas atividades são consideradas parte da construção, inclusive o projeto.
  3. 3. Em gera, o programador desenvolve parte do projeto.
  4. 4. Como é o projeto? Desenho de um diagrama na UML, contendo algumas classes e relacionamentos entre elas Pseudocódigo de um método Selecionar um padrão de projeto a ser empregado
  5. 5. Desafios é um problema “perverso” Projeto de software (é preciso resolver o problema para entendê-lo) O projeto é obtido de um processo desordenado (faz uso de heurísticas) Equilíbrio de prioridades (desempenho, produtividade, manutenção?) Envolve restrições (tempo, custo, ...) Não é determinístico (n pessoas, n projetos) Evoluem (não nascem prontos)
  6. 6. Principal objetivo técnico do software: controle da complexidade
  7. 7. Como lidar com a complexidade? Minimizar a quantidade de complexidade que o cérebro tem que lidar em dado momento Evitar complexidade acidental desnecessária
  8. 8. O que é desejável? Complexidade mínima Facilidade de manutenção Baixo acoplamento Extensibilidade Reutilização Alto fan-in, baixo fan-out, ...
  9. 9. Níveis de projeto Sistema (todo o software) Divisão em subsistemas (vários pacotes) Divisão em classes dentro de pacotes Divisão em dados e rotinas (nas classes) Projeto interno de rotina (método)
  10. 10. Sistema Todo o sistema Em casos simples, nenhuma subidivisão é necessária antes da definição de classes
  11. 11. Subsistemas ROZANSKI, N. AND WOODS, E. SOFTWARE SYSTEMS ARCHITECTURE. READING, MASSACHUSETTS: ADDISON-WESLEY, 2005, P. 16.
  12. 12. Subsistemas STEVENS, R., BROOK, P., JACKSON, K., AND ARNOLD, S. SYSTEMS ENGINEERING. ENGLEWOOD CLIFFS, NEW JERSEY: PRENTICE HALL, 1998, P. 97.
  13. 13. Subsistemas GARLAND, J. LARGE-SCALE SOFTWARE ARCHITECTURE. INDIANAPOLIS, INDIANA: WILEY, 2003, P. 91.
  14. 14. Muitos outros exemplos... Handbook of Software Architecture http://handbookofsoftwarearchitecture.com Apresenta + de 1000 padrões arquiteturais
  15. 15. Subsistemas típicos Regras de negócio (cômputos, regras como o aluno não poderá matricular se estiver em débito com a biblioteca, ...) Interface com o usuário Acesso a banco de dados Dependências do sistema operacional, hardware específico, bibliotecas, ...
  16. 16. Classes
  17. 17. Projeto interno de rotinas Projeto de métodos (algoritmos, pseudocódigo, ...) Exemplo: Fazer uso de busca binária e, quando encontrado o elemento, verificar se se trata do elemento de menor índice (o que deve ser retornado).
  18. 18. Ferramenta do projetista Heurísticas Não existe caminho “bem definido” ou determinístico
  19. 19. Da perspectiva OO Encontre objetos do mundo real (modelagem de domínio) Identifique objetos (software) e seus atributos Determine o que pode ser feito com cada objeto Determine o que cada objeto faz com os demais Identifique partes visíveis de um objeto Defina as interfaces de cada objeto
  20. 20. Abstração Capacidade de ignorar detalhes Como construir uma casa sem ignorar detalhes? Detalhes de soft ware devem ser encapsulados!
  21. 21. Ocultamento de informação Decisões de projeto ou construção são ocultados de todas as outras classes! Por exemplo, você sabe como está implementada a classe java.util.ArrayList?
  22. 22. Como ocultar? Usar constantes em vez de literais, ou seja, MAX_ALUNOS_POR_TURMA em vez de 30 Tipos de dados (por exemplo, ArrayList) Rotinas (métodos) getNextID() Classes MegaSenaDownload
  23. 23. Barreiras para o ocultamento Distribuição excessiva Dependências circulares Dados de classes (dados globais) Perda de desempenho (String.toString() e vetor.length)
  24. 24. HABITUE-SE À PERGUNTA O que devo ocultar?
  25. 25. Áreas de provável alteração Regras de negócio Dependências de hardware Entrada/Saída Recursos não padronizados (linguagem de programação) Áreas de projeto e construção difíceis Variáveis de status Restrições quanto ao tamanho dos dados
  26. 26. Manter baixo acoplamento PERSPECTIVAS Tamanho (poucas conexões) Visibilidade (pouca exposição) Flexibilidade (facilidade de alterar conexões)
  27. 27. Tipos. Acoplamento de: Parâmetro e dados simples (apenas tipos primitivos) Objeto simples (cria instância de uma classe) Parâmetro-objeto (+ elaborado do que parâmetro de tipos primitivos) Acoplamento semântico (conhece o funcionamento de outro módulo) (imperceptível ao compilador ou IDE)
  28. 28. Padrão de projeto Soluções prontas para problemas comuns Factory Method Publish/Subscribe (ou Observer), ...
  29. 29. Abstract Factory
  30. 30. Práticas de Projeto Iteração Dividir e conquistar Top-down/bottom-up Prototipagem experimental Projeto colaborativo
  31. 31. Quanto de projeto é suficiente? Depende: (a) da experiência da equipe; (b) do conhecimento do domínio; (c) rotatividade da equipe; (d) quão crítica é a aplicação; (e) projeto é pequeno; (f) tempo de vida do software. Steve McConnell diz: “Eu preferiria usar 80% do trabalho de projeto na criação e exploração de alternativas e 20% na criação de documentação menos aperfeiçoada.”
  32. 32. Registro do projeto No próprio código Wiki Resumos (enviar por email) Use uma câmera digital Diagramas UML Documentos formais
  33. 33. Padrões IEEE Std 1016 Recommended Practice for Software Design Descriptions IEEE Std 1471 Recommended Practice for Architectural Description of Software Intensive Systems
  34. 34. Classes funcionais
  35. 35. Evolução • Inicialmente desenvolvia-se software pensando em instruções • Depois em rotinas (anos 70 e 80) • Hoje se pensa em classes!
  36. 36. Tipo Abstrato de Dados • Ou TAD • Conjunto composto por dados e operações executadas sobre tais dados
  37. 37. Exemplo • Elevador: sobe um andar, desce um andar, move-se para andar específico, ... • Menu: inicia novo menu, cria entrada no menu, ativa/desativa item de menu, ...
  38. 38. Implementação de TAD • Se a linguagem é orientada a objetos, então tem-se classes • Caso contrário, você terá mais trabalho
  39. 39. Classe • Tipo Abstrado de Dados + • Herança + • Polimorfismo
  40. 40. Passo + importante na criação de uma classe: Crie uma boa interface (oferece boa abstração)
  41. 41. Dicas • A interface deve oferecer um nível de abstração consistente • Certifique-se de compreender qual abstração a classe está implementando • Forneça serviços em pares (e opostos) (apaga/acende, define/obtém, ...) • Mova informações não relacionadas para outra classe
  42. 42. Mais dicas... • Crie interfaces programáticas em vez de semânticas • (semântica indica como a interface deve ser empregada) • Considere a abstração e a coesão em conjunto
  43. 43. Bom encapsulamento • Abstração ajuda a controlar a complexidade (ignora detalhes) • Encapsulamento (impede que detalhes sejam conhecidos)
  44. 44. Dicas • Minimize a acessibilidade de classes e membros • Não exponha dados como públicos • Elemento interno deve ser privado • Não faça suposições sobre clientes • Cuidado com violações semânticas de encapsulamento (não chamar db.connect() porque você sabe que db.busca(jogo) chama o método anterior se não existir conexão)
  45. 45. Elementos internos da classe • Relação tem-um (referência para objeto) • Relação é-um (herança), por exemplo, Boi é um Animal.
  46. 46. Dicas • Pense em herança ou a proíba (final) • Siga o PSL (Princípio de Substituição de Liskov) • Evite árvores profundas de herança (7+-2)
  47. 47. Mais dicas... • Verifique se um switch pode ser substituído por uso de polimorfismo switch (bicho.getTipo()) { case BOI: System.out.println(“boi”); break; case SAPO: System.out.println(“sapo”); break; }
  48. 48. Funções • Mantenha o menor número de métodos em uma classe • Minimize o número de diferentes métodos chamados por uma classe • Minimize as chamadas indiretas de métodos (Lei de Demétrio)
  49. 49. TAREFA • Crie código que ilustre uma substituição apropriada de switch pelo uso de polimorfismo • Crie um diagrama de sequência (UML) que ilustre a Lei de Demétrio • Crie uma classe com construtor privado e só permita a criação de uma única instância (Singleton)
  50. 50. Métodos de Alta Qualidade O que você deve saber!
  51. 51. O que é rotina? Rotina é um método, função ou procedimento que pode ser chamado para desempenhar um único propósito
  52. 52. Razões para criar um método Reduzir a complexidade Introduzir uma abstração (aluno.isAprovado() em vez de aluno.naoDeveBilioteca && ...) Evitar código duplicado Melhorar a portabilidade, desempenho, ...
  53. 53. Coesão Quão intimamente estão relacionadas as operações em uma rotina? Por exemplo, raizDoInverso(x) é menos coesa que raiz(x) e inverso(x).
  54. 54. Tipos Funcional (executa uma única operação) (MegaSena proposta não coesa) Sequencial (não identifica função completa) Comunicativa (usam os mesmos dados) Temporal Procedural (ordem de dados fornecidos pela UI) Lógica (ocorre decisão por flag)
  55. 55. Bons nomes de rotinas Descreva tudo que a rotina faz Evite imprecisão (fazCalculo()? geraImpressao()? Não divida por número (r1(), r2(), r3(), ...) Use nomes tão longos quanto necessário Descreva o valor de retorno (raizQuadrada(x)) Use verbo + nome “fortes” (gerarExtrato(fulano)
  56. 56. Bons nomes... Use opostos corretamente adicionar/remover em vez de adicionar/ destruir min/max em vez de min/maior abrir/fechar em vez de abrir/encerrar Convenções para operações comuns (get/set)
  57. 57. Quão longa deve ser uma rotina? • Tamanho de uma rotina é inversamente proporcional ao número de erros?! • Não ultrapasse 200 linhas (não inclui linha em branco nem comentário)
  58. 58. Como usar parâmetros? • Siga a ordem entrada-uso-saída • Considere convenções (in, out, ...) • Se várias rotinas usam os mesmos parâmetros, use uma mesma ordem • Use todos os parâmetros • Não os use como variáveis locais • Limite o número de parâmetros a 7
  59. 59. TAREFA • JavaBeans possui uma convenção para dar nomes a métodos que obtém e modificam valores de propriedades. Qual é esta convenção? • java.lang.String possui os métodos regionMatches e copyValueOf, dentre outras. O uso de parâmetros é consistente?
  60. 60. PROGRAMAÇÃO DEFENSIVA “Direção defensiva” em software
  61. 61. Postura Se alguém fizer algo perigoso, você não será prejudicado!
  62. 62. Entradas inválidas Verifique dados de todas as fontes externas Verifique todos os parâmetros de entrada Decida o que fazer com entradas incorretas
  63. 63. Assertions Código usado durante o desenvolvimento que permite a um programa fazer uma “auto- verificação” enquanto é executado calculaMediaFinal(Aluno aluno) { .... mediaFinal = ... assert mediaFinal >= 0 && mediaFinal <= 10; return mediaFinal; }
  64. 64. Dicas Use um assert para algo que nunca pode ocorrer! Use código de tratamento de exceção para o que pode ocorrer Não use código executável em um assert Use asserts para verificar pré-condições e pós- condições
  65. 65. Tratando erros Retornar um valor “inofensivo” (String vazia, array sem elementos, ...) Substituir pelos próximos dados válidos (browsers fazem isto com HTML) Retornar a mesma resposta anterior Valor válido mais próximo (-2 Kelvin para 0 Kelvin) Registrar alerta em arquivo de log
  66. 66. Tratando erros... Retornar um código de erro Chamar rotina de processamento de erro Exibir mensagem quando erro for encontrado Terminar a execução
  67. 67. Tratamento de exceções Use para notificar ocorrências que não podem ser ignoradas Use exceção apenas para situação excepcional Não use exceção para “empurrar” para outro um problema seu Evite gerar exceções em construtores, exceto se você as tratar Exceção deve ser compatível com nível de abstração
  68. 68. Tratando exceções... Inclua mensagens (contexto) da exceção) Evite blocos catch vazios Não ignore exceções que código de biblioteca gera Considere a criação de “relator” de exceção global Padronize as exceções do seu projeto
  69. 69. TAREFA • System.out.println(“x”) retorna void. Como é feito o tratamento em caso de erro? • System.out.println(“x”) pode gerar uma exceção? • O que é programar de forma ofensiva? (segundo Steve McConnell?)

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