Statecharts: Modelagem de Sistemas Complexos

Statecharts são um tipo de formalismo utilizado na modelagem de sistemas. Adequados para a modelagem de sistemas com comportamento de estado complexo e hierárquico. Para ser modelado utilizando statecharts, um sistema precisa de possuir a capacidade de estar em múltiplos estados simultaneamente, permitindo a modelagem de múltiplas máquinas de estados paralelos (não é possível nas máquinas de estados tradicionais).

Statecharts vs. Diagramas de Estado

Através de diagramas de estado não é possível representar sistemas complexos, visto que é inviável descrever sistemas com, por exemplo, trezentos estados. Assim sendo, surgem os statecharts, que constituem um formalismo visual para descrever estados e transições de uma forma modular.

Vantagens dos statecharts vs. diagramas de estados: Statecharts permitem a modelação de estados hierárquicos e simultâneos. Importante porque muitos sistemas têm transições e comportamentos de estados complexos que podem ser representados com mais facilidade e precisão.

Statecharts vs. Redes de Petri

Característica para recomendar a utilização de statecharts vs. redes de Petri: Statecharts fornecem uma representação gráfica do comportamento de um sistema, o que pode facilitar a sua compreensão e análise. Redes de Petri utilizam uma notação matemática para representar sistemas, o que pode ser menos intuitivo. Statecharts apoiam o conceito de estados hierárquicos, o que permite que um sistema seja modelado em diferentes níveis de abstração. É útil para representar sistemas complexos com muitos componentes inter-relacionados. As redes de Petri não suportam estados hierárquicos (torna mais difícil a modelagem de certos tipos de sistemas).

Vantagens dos Statecharts:

• Fornecem uma representação clara e visual do comportamento de um sistema.
• São diagramas compactos e expressivos.
• São flexíveis e podem ser utilizados para modelar uma vasta gama de sistemas, do simples ao complexo.
• Podem ser utilizados para gerar código executável. Muitas ferramentas de diagramas de estados incluem capacidades de geração de código.

Desvantagens dos Statecharts:

• A simultaneidade pode ser difícil de modelar. A combinação de eventos gerando ciclos de eventos, transições e, simultaneamente, processos paralelos, causa problemas gravíssimos na implementação.
• Zonas de exclusão, variáveis partilhadas, protocolos de handshaking, aliados à comunicação difundida, constroem os problemas de operação em concorrência de mecanismos de cooperação.
• Difíceis de compreender quando se modelam sistemas grandes ou complexos. Isto pode tornar difícil identificar potenciais problemas ou erros.
• Podem ser demorados a criar e manter. Pode ser desafiante em ambientes de desenvolvimento grandes ou de ritmo acelerado, onde o desenho pode mudar frequentemente.
• Não são adequados para representar certos tipos de comportamento ou interações (processos concorrentes ou paralelos, comportamentos dinâmicos ou probabilísticos). Redes de Petri podem ser mais adequadas.

Características do Sistema (5 > 1):

1. Ortogonalidade: Capacidade dos diferentes estados e transições num statechart de operar independentemente uns dos outros. Permite uma maior modularidade e reusabilidade dos estados e transições, tornando mais fácil a manutenção e evolução do statechart ao longo do tempo.
2. Comunicação Global: Capacidade dos estados e transições num statechart de comunicar e interagir entre si através de diferentes níveis da hierarquia. Permite uma maior flexibilidade e coordenação entre diferentes estados e transições, permitindo ao statechart modelar comportamentos e interações complexas. No entanto, sem os estados serem capazes de operarem por conta própria, dificilmente vão conseguir interagir entre si.
3. Profundidade: Refere-se ao número de níveis ou estados aninhados que o statechart contém. Muita profundidade: grande número de estados agrupados que podem ajudar a modelar comportamentos e interações complexas, mas também pode tornar mais difícil a sua compreensão e manutenção. Pouca profundidade: mais fácil de compreender e manter, mas pode não ser capaz de modelar bem comportamentos complexos. Não tão importante, pois o conhecimento da profundidade da rede só indica o nível de complexidade das interações entre os estados.
4. História Profunda: Refere-se à capacidade do statechart de recordar e regressar aos estados anteriores, mesmo depois de terem saído e sido substituídos por outros estados. Importante para modelar comportamentos que dependem de sequências complexas de eventos ou ações passadas. Não é tão importante como as outras, pois se as transações não estiverem a funcionar corretamente e os estados não estiverem a comunicar entre si, a história vai ser inútil.
5. História: Capacidade do statechart de lembrar e regressar aos estados anteriores, permite modelar comportamentos que dependem de eventos ou ações passados. Por ser um downgrade da história profunda, consideramos que seja a menos importante.