O guia simples da modelação de bases de dados e criação de diagramas UML

A linguagem UML (Unified Modeling Language) desempenha um papel muito importante no desenvolvimento de software, mas também nos sistemas não relacionados com software, em vários setores de atividade, uma vez que é uma forma de mostrar visualmente o comportamento e a estrutura de um sistema ou processo. A UML ajuda a identificar os potenciais erros nas estruturas das aplicações, no comportamento do sistema e noutros processos empresariais.  

Porquê a UML? 

A UML apareceu pela primeira vez nos anos 1990 graças a três engenheiros de software, Grady Booch, Ivar Jacobson e James Rumbaugh, porque queriam desenvolver uma forma menos caótica de representar o desenvolvimento de software cada vez mais complexo, ao mesmo tempo que separa a metodologia do processo. Atualmente, a UML continua a ser o modo de anotação padrão para programadores, gestores de projetos, empresários, empreendedores técnicos e profissionais em todos os setores. 

Quais as vantagens da UML? 

  • Simplifica as complexidades 
  • Mantém as linhas de comunicação abertas 
  • Automatiza a produção de software e dos processos  
  • Ajuda a resolver os problemas de arquitetura persistentes 
  • Aumenta a qualidade do trabalho 
  • Reduz os custos e o tempo de comercialização 

Tipos de diagrama UML  

Há dois tipos principais de diagramas UML: diagramas de estrutura e diagramas comportamentais (e dentro destas categorias existem muitos outros). Estas variações existem para representar os vários tipos de cenário e diagrama que os diferentes tipos de pessoas utilizam. 

Dos clientes e gestores de projetos aos autores técnicos, designers, analistas, programadores, responsáveis de controlo de qualidade e técnicos de teste, cada função utilizará um diagrama específico à medida das suas necessidades. Isto significa que cada esquema exige um foco e um nível de detalhe diferente. O objetivo do UML é expressar visualmente os diagramas que todos compreendem facilmente.  

diagrama UML básico
Exemplo de diagrama sequencial básico de UML. Modelo disponível para transferência

Vejamos em maior detalhe: 

Diagramas estruturais 

Os diagramas estruturais representam um sistema ou uma estrutura de software estática, e também mostram diferentes níveis de abstração e implementação. São utilizados para ajudá-lo a visualizar as várias estruturas que compõem um sistema, como uma base de dados ou uma aplicação. Mostram a hierarquia dos componentes ou módulos, bem como as suas ligações e interações entre eles. Estas ferramentas oferecem orientação e asseguram que todas as partes de um sistema funcionam da forma pretendida umas com as outras. 

Diagramas comportamentais 

O foco aqui reside nos aspetos dinâmicos do processo ou do sistema de software. Estes diagramas mostram a funcionalidade de um sistema e destacam o que tem de acontecer no sistema que está a ser modelado.  

Vejamos em detalhe os vários tipos diferentes de diagrama UML que se enquadram em cada categoria: 

1. Diagramas UML estruturais 

  • Diagrama de classes. Este diagrama, o tipo mais comum no desenvolvimento de software, é utilizado para representar o desenho lógico e físico de um sistema, e mostra as respetivas classes. É semelhante a um fluxograma, porque as classes são representadas com caixas. Este diagrama oferece uma representação visual das diferentes classes e como estão inter-relacionadas, e cada classe tem três compartimentos: 
  • Secção superior: nome da classe 
  • Secção intermédia: atributos da classe 
  • Secção inferior: métodos ou operações da classe 
diagrama de interface de classes UML
Exemplo de diagrama de interface de classes UML. Modelo disponível para transferência.
  • Diagrama de objetos. Este diagrama é utilizado muitas vezes como forma de verificar a exatidão de um diagrama de classes. Por outras palavras, vai funcionar na prática? Mostra os objetos de um sistema e as suas relações, e oferecer uma visão melhorada das potenciais falhas de desenho que precisam de correção. 
  • Diagrama de componente. Também conhecido como diagrama de fluxos de componentes, mostra os agrupamentos lógicos dos elementos e as respetivas relações. Por outras palavras, oferece uma vista mais simplificada de um sistema complexo ao dividi-lo em componentes mais pequenos. Cada um dos elementos é mostrado através de uma caixa retangular, com o nome escrito no interior. Os conectores definem a relação/dependências entre os diferentes componentes. 
  • Diagrama de estruturas compostas. Este diagrama é muito pouco usado por pessoas fora do setor de desenvolvimento de software. Porquê? Apesar de ser semelhante a um diagrama de classes, é muito mais detalhado, descrevendo a estrutura interna de várias classes e mostrando as interações entre elas. Exceto se for um programador, provavelmente uma vista geral é informação suficiente. 
  • Diagrama de implementação. Este diagrama mostra os componentes de hardware (nós) e software (artefactos) e as respetivas relações. Oferece uma representação visual do ponto exato em que cada componente de software é implementado. 
  • Diagrama de pacotes. Utilizado para representar as dependências entre os pacotes que constituem um modelo. O objetivo principal é mostrar a relação entre os vários grandes componentes que compõem um sistema complexo. 
  • Diagrama de perfis. Trata-se menos de um diagrama e mais uma linguagem. Um diagrama de perfis ajuda a criar novas propriedades e semânticas para os diagramas UML através da definição de estereótipos personalizados, valores marcados e restrições. Estes perfis permitem personalizar um metamodelo UML para diferentes plataformas (por exemplo, Java Platform, Enterprise Edition (Java EE) ou Microsoft .NET Framework) e domínios (por exemplo, modelação de processos de negócio, arquitetura orientada para serviços, aplicações médicas e muito mais). 

2. Diagramas UML comportamentais: 

  • Diagrama de atividade. Representa um processo passo a passo com início e fim bem definidos. Trata-se de um conjunto de atividades que têm de ocorrer para atingir um objetivo. Mostra como cada atividade leva à seguinte e como estão todas ligadas. Além do desenvolvimento de software, podem ser utilizados em praticamente qualquer ambiente empresarial. Também denominados modelação ou mapeamento de processos de negócio. 
Diagrama de casos de utilização de UML
Exemplo de diagrama de casos de utilização de UML. Modelo disponível para transferência.
  • Diagrama de casos de utilização. Descreve o que um sistema faz, mas não como o faz. Um caso de utilização é um conjunto de eventos que ocorre quando um “ator” utiliza um sistema para concluir um processo. Um ator é qualquer pessoa ou qualquer coisa que interaja com o sistema (pessoa, organização ou aplicação) a partir de fora do sistema. Assim, um diagrama de casos de utilização descreve visualmente esse conjunto de sequências e representa os requisitos funcionais do sistema. 
  • Diagrama de descrição geral das interações. Muitas vezes complexo, este diagrama é semelhante ao diagrama de atividade, uma vez que ambos mostram uma sequência passo a passo das atividades. Mas um diagrama de descrição geral das interações é um diagrama de atividade composto por diferentes diagramas de interação. Utiliza as mesmas anotações que um diagrama de atividade (inicial, final, decisão, intercalação, nós “fork” e “join”) com a inclusão de elementos como a interação, utilização da interação, restrição temporal e restrição de duração. 
  • Diagrama temporal. Quando o tempo assume o papel central, é utilizado este diagrama UML. Também conhecido como diagrama de eventos ou sequência, não mostra como os objetos interagem ou se modificam uns aos outros. Em termos funcionais, mostra como os objetos e os atores agem ao longo de uma linha cronológica. O foco aqui incide na duração dos eventos e nas alterações que ocorrem consoante as restrições de duração. As partes principais de um diagrama temporal incluem: 
    • Linha de duração: participante individual 
    • Linha cronológica de estado: diferentes estados pelos quais a linha de duração passa num pipeline 
    • Restrição de duração: tempo necessário para satisfazer uma restrição 
    • Restrição temporal: tempo durante o qual o participante tem de fazer algo 
    • Ocorrência de destruição: onde termina a linha de duração de um objeto. Não aparecerão outras ocorrências após a ocorrência de destruição numa linha de duração. 
  • Diagrama de máquinas de estado. Também denominado gráfico de estado, este diagrama é aplicado quando o comportamento de um objeto é complexo e o detalhe é fundamental. Ajuda a descrever o comportamento de um objeto (ou, por vezes, um operador) e como muda consoante os eventos internos e externos. 
  • Diagrama sequencial. Muito utilizado fora da comunidade de estruturadores, este diagrama visualmente apelativo é muito útil a mostrar todos os tipos de processos de negócio. Revela de forma simples a estrutura de um sistema, mostrando a sequência de mensagens e as interações entre atores e objetos cronologicamente. Os diagramas sequenciais mostram as subdivisões e as iterações simples. Prático para multitarefas. 
  • Diagrama comunicação. Um diagrama de comunicação ou colaboração é semelhante a um diagrama sequencial. No entanto, destaca a comunicação entre objetos. Mostra a organização dos objetos que participam numa interação e inclui subdivisões e iterações mais complexas. 

Modelos de base de dados  

A linguagem UML também tem ganho popularidade como funcionalidades de notação para bases de dados de modelação. Estes modelos são uma excelente ferramenta visual para debate de ideias, criação de diagramas de forma livre e colaboração em ideias.  

Apesar de a linguagem UML não ter especificações para a modelação de dados, pode ser uma ferramenta útil para a criação de diagramas, sobretudo porque os dados das bases de dados podem ser utilizados na programação orientada por objetos.  

Vamos conhecer diferentes tipos de modelos de base de dados que pode criar: 

  • Modelo de base de dados hierárquica. Antigo mas com um bom desempenho, os dados deste modelo estão organizados numa estrutura em formato de árvore. A árvore é composta por vários grupos denominados segmentos. Utiliza uma relação um-para-muitos. O acesso aos dados também é previsível. 
  • Modelo de rede. Este modelo assume a forma de um gráfico, em que os tipos de relação são arcos e os tipos de objeto são nós. Ao contrário de outros modelos de base de dados, o esquema do modelo de rede não está confinado a uma grelha ou hierarquia. 
  • Modelo de base de dados orientado para objetos. Este modelo utiliza uma coleção de objetos, ou elementos de software reutilizáveis, com as funcionalidades e os métodos associados. Por exemplo, uma base de dados multimédia pode ter imagens que não podem ser armazenadas numa base de dados relacional ou uma base de dados de hipertexto permite uma ligação a outros objetos. 
  • Modelo relacional. Aqui, os dados são estruturados através de relações ou estruturas matemáticas em forma de grelha com colunas e linhas. Basicamente, é uma tabela. 
  • O modelo objeto-relacional. Como o nome implica, este modelo é uma combinação dos dois modelos mencionados acima. Suporta objetos, classes, herança e outros elementos orientados para objetos, mas também suporta tipos de dados, estruturas tabulares, entre outros, como num modelo de dados relacional. 
  • Modelo entidade-relação. Composto por tipos de entidade(pessoas, locais ou coisas). Mostra as relações que podem existir entre eles. Ao definir as entidades, os respetivos atributos e ao mostrar as relações entre eles, um diagrama ER ilustra a estrutura lógica das bases de dados. 
  • Modelo de documento. Concebido para armazenar e gerir documentos ou dados semiestruturados, em vez de dados atómicos. Tem uma estrutura em árvore em que cada nó é um objeto que representa uma parte do documento. 
  • Modelo entidade-atributo-valor. Nos modelos EAV ou de esquema aberto, os dados são registados em três colunas:  
  1. A entidade (o que é descrito)  
  2. O atributo ou parâmetro (por exemplo, nome, descrição, tipo de dados) 
  3. O valor do atributo. 
  • Esquema de estrela. Esta é a versão mais simples de um modelo dimensional, em que os dados são organizados em dimensões e factos. É utilizado em “business intelligence” e “data warehousing”, uma vez que é adequado para consultas em conjuntos de Big Data. 

Simplificar com software 

Quer esteja a criar modelos de base de dados ou diagramas UML, a utilização de uma ferramenta de software simplifica e melhora o processo. Certifique-se de que escolhe uma que permita: 

  • Crie diagramas profissionais com modelos prontos a utilizar e milhares de formas num ecossistema de conteúdos que cumprem normas da indústria como a UML 2.5, mas também a BPMN 2.0 e a IEEE. 
  • Dê vida aos diagramas com sobreposições de dados, ícones, cores e gráficos para simplificar a compreensão dos dados, incluindo a visualização de dados do Excel num passo. 
  • Colabore com outras pessoas através da cocriação, de comentários e da anotação. 
  • Transmita a sua mensagem de forma clara e inequívoca e aceda a diagramas a partir de praticamente qualquer lugar num browser ou nas aplicações do dispositivo. 

Nos sistemas de desenvolvimento de software e nos sistemas não relacionados com software em muitos setores, a utilização de diagramas UML visuais pode desempenhar um papel vital no sucesso da criação de estruturas e processos comportamentais. Saiba mais sobre como criar diagramas UML com software com este guia passo a passo .  

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