conception des logiciels : chapitre 5

J.Printz / CNAM - CMSL / Conception des logiciels - Analyse et conception objet - UML / Vers. 5.1

CONCEPTION DES LOGICIELS : Chapitre 5

Introduction à l’analyse et à la conception objet

Le langage UML

C E N T R E D E

M A I T R I S E D E S

S Y S T E M E S E T

D U L O G I C I E L

J.Printz / CNAM - CMSL / Conception des logiciels – Analyse et conception objet - UML / Vers. 5.1

Plan du chapitre

• Nouveaux besoins - Nouvelles architecture - Nouvelles applications

• Genèse des objets - Construction des abstractions architecturales dans un style objet

• Pilotage et Contrôle des enchaînements - Notions d’états-transitions


1ère partie

Nouveaux besoins - Nouvelles architecture - Nouvelles

applications


Architecture Client-Serveur

ClientC

ServeurS

Réseau local haut débit (> 1 méga octets)

Disque C Disque S

Application

Communication entre le client et le serveur par échange de messages

L’application est physiquement répartie, mais dans la programmation structurée classique, C et S sont 2 entités distinctes qui s’ignorent totalement, d’où : problème de cohérence


Avantages/Inconvénients des Architectures C-S

Avantages• Évolutions indépendantes des C et S sous réserve du respect

absolu de l’interface messageObligation d’expliciter rigoureusement les interfaces entre C et S

• Souplesse, Coûts des configurations + faible

Inconvénients• Contrôle obligatoire des comportements induits par le réseau

Non déterminisme, gestion des ressources, propagation des défaillances Programmation plus complexe

• Disponibilité, sûreté de fonctionnement,…à la charge du programmeur


Exemple de serveur de données

ClientC

ServeurS

Disque C Disque S

Émission d’un message de requête

Aiguillage

Retour des résultats de la requête

Traitement de la requête sur S :• 1ère étape : Traduction de la requête(par exemple en SQL)• 2ème étape : Exécution par le « moteur » de requête

Ordre N°1

Ordre N°n

• • •« Machine » de traduction

« Machine » d’exécution

Besoin de « machines » spécialisées dynamiquement programmables

Mot d’état définissant les modalités d’exécution

Stockage des résultats avant émission


2ème partie

Genèse des objets - Construction des abstractions architecturales dans un

style objet


Un exemple d’abstraction : les nombres (1/2)

Le concept de nombre et ses représentations• Niveau 0 : chaque nombre à un nom propre

Aucune opération n’est possible, le « 0 » n’existe pas

• Niveau 1 : émergence d’un alphabet pour écrire les nombres chiffres romains

Toujours pas de 0, mais les opérations + et sont possibles

• Niveau 2 : émergence de la notion de système de numération

Le 0 est introduit par les mathématiciens/logiciens hindous ; toutes les opérations {+, ,,} sont possibles sauf

la correspondance entre le groupe + et le groupe est établie avec la fonction logarithme.

n


Un exemple d’abstraction : les nombres (2/2)

• Niveau 3 : nombres abstraits complexes (Euler, de Moivre, Argand, etc.), quaternions (Hamilton)

La recherche du sens du « nombre imaginaire » crée une nouvelle classe de nombres dont R.Argand (1806) découvre une interprétation géométrique qui sera appelée vecteur par H.G.Grassmann (1844)

W.R.Hamilton généralise la notion de nombre complexe à de nouveaux nombres « quaternions »

• Niveau 4 : D.Hilbert, E.Artin créent la théorie des corps de nombres algébriques qui n’a plus qu’un très lointain rapport avec la notion intuitive de nombre

On peut « algébriser » la géométrie (ou l’inverse ! )Concept de matrice de nombres

n

dkcjbia


Opérations génériques et polymorphisme

Type entier

Type décimal

Type flottant

Type complexe

Type vecteur

Type matrice

• • •

• • •

Données d’entrée

Résultats

Opérations génériques : +, - , ,

+, - , , sur le type entier

+, - , , sur le type décimal

+, - , , sur le type matrice

Sélection de la bonne opération à partir du type des données en entrée

Édition de lien dynamique indispensable


Introduction au langage UML

Cf. site OMG : www.omg.orgÉtat actuel de la norme : version 1.3


Terminologie de l’analyse objet (1/2)

Modèle objetUn ensemble de classes représentant le monde réel tel qu’il résulte des

choix de modélisation Classe

Une abstraction du « réel » permettant de représenter plusieurs objets présentant une structure commune

Pour une définition précise des classes, voir la théorie des ensembles

ObjetUn objet est l’« instanciation » d’une classe; un objet a une identité

(OID), des méthodes définissant le comportement et un état définissant l’information qu’il détient

MéthodeUne opération permettant la description et l’implémentation d’un

comportement ; fait partie de l’objet et de la classe qui le définit


Terminologie de l’analyse objet (2/2)

InstanciationMécanisme permettant la construction effective de l’objet

(statiquement ou dynamiquement) à partir de la classe qui le définit et des paramètres spécifiques de l’instance

Exemples : macro-expansion, création d’une BD conformément à son schéma logique, etc.

étatÉtat mémoire, état du flot d’exécution, état du flot d’événements ;

l’état caractérise l’information transformée au moyen des méthodes(Cf. les opérations de base d’un modèle de données - cours conception Ch. 2)

Surcharge (Économise les noms et facilite l’abstraction)

Redéfinition du sens d’une entité ; exemple : surcharge d’un opérateur Polymorphisme (Économise les noms et facilite l’abstraction)

Nom + ensemble de types caractérisant plusieurs opérations similaires ; exemple : TRI (types des entités à trier)


Les objets (1/3)

Qu’est-ce qu’un objet ? une abstraction d’une entité du monde réel / observée

Étant donnée une abstraction, on cherche à regrouper des données représentant la structure de cette abstraction des fonctions décrivant son comportement

Un objet est donc un ensemble de données et de fonctions fortement liées

Chaque objet n’expose aux autres objets qu’un sous ensemble de ses opérations

interface de l’objet

Encapsulation Les données / détails d’implémentation sont cachés


Les objets (2/3)

Objets faiblement liés entre eux Pour que le contrôle d’accès et l’encapsulation soient efficaces (ou

simplement réalisables…)

Forte cohérence interne des abstraction et faible couplage doivent permettre de décomposer les problèmes abordés en sous

problèmes moins complexes.

L’état d’un objet varie au cours du temps vie de l’objet

Le principe d’encapsulation assure que tous les changements d’état non initiés par l’objet lui-même

sont dus à des stimuli reçus par l’objet (appels d’opérations) n’est plus respecté si plusieurs objets partagent les mêmes données


Les objets (3/3)

Chaque objet est muni d’un identifiant unique : OIDLa définition d’unicité de l’OID dépend du cadre de

référence (cadre de déploiement du système) : pour une application standalone :

unicité au niveau du process dans un système distribué (CORBA, RMI, COM+, etc.) :

unicité au niveau du réseau de machines dans une optique Internet :

unicité globale

Objet = OID + Comportement/Opérations + Etat Exemple : objet dictionnaire

OIDISBN, date d’impression, etc. ComportementChercher mot, ouvrir à la pager, fermer, etc. ÉtatEst ouvert à la page xx


Classe

Une classe est une collection d’objets possédant tous : les mêmes structures de données les mêmes caractéristiques comportementales le même ensemble d’états possibles

Un classe est le « plan » d’un objet Doit spécifier les états valides et / ou les états invalides

invariants de l’objet

Au niveau logique une classe est définie par des données

attributs / propriétés des comportements

opérations / méthodes des modes d’instanciation, de finalisation

constructeurs / destructeur


Classe, notation UML

UneClasseattribut_privé : boolean = falseattribut_publique : int = 0attribut_protégé : byte

méthode_publique(entier : int = 0) : intméthode_protégée(réel : double) : doubleméthode_privée() : UneClasseUneClasse()UneClasse(x : UneClasse)

Les attributs

Les méthodes

Notations pour le contrôle d’accès :

Privé :

Protégé :

Publique :

- (standard) ou (graphique divers outils)

# (standard) ou (graphique divers outils)

+ (standard) ou (graphique divers outils)

Le nom de la classe


UML, un langage de modélisation à large spectre (1/2)

Filiation Programmation objet (Smalltalk, Eiffel, etc.) et types abstraits

de données (Pascal, Ada) Conception orientée objet (OMT) Notation unifiée de l’OMG : UML

Méthode et/ou outil ?! UML n’est pas une méthode, c’est un ensemble de

langages/notations dont la sémantique n’est pas - pour le moment - parfaitement cohérente

Il y a des présupposés pouvant être partiellement comblés par des langages comme IDL, XML

Sans méthode, l’emploi de UML est voué à l’échec


UML, un langage de modélisation à large spectre (2/2)

Concepts de programmation objet réutilisés pour la modélisation

Hiérarchies et mécanismes d’héritage (bibliothèques d’objets)

Problèmes d’édition de liens statiques et/ou dynamiques)

PolymorphismePermet de donner le même nom à des objets dont les types

diffèrent (exemple : différentes catégories de nombres ayant des comportement identiques) , d ’où : économie de noms

Composants et réutilisationTotalement tributaire de l’architecture logicielle de

l’application


Concepts et notations UML (1/4) Les diagrammes

Nomenclature statique (3 diagrammes)Diagrammes de classes (modèle ERA + opérations permettant la navigation)Diagrammes objets (i.e. instance de classes)Diagrammes de collaboration (échanges de « messages » entre objets)

Mais pas de syntaxe comme ASN.1 (cf. Norme UIT X400) Voir également les évolutions de XML du W3C

Interactions avec le monde extérieurscénarios (2 diagrammes)

Cas d’utilisation (use case)Diagrammes de séquences (interactions temporelles entre objets)

S’appuient sur les diagrammes de collaboration


Concepts et notations UML (2/4) Les diagrammes

Machine à états finisEnchaînements et contrôle du flot d’exécution (2 diagrammes)

Diagrammes d’activités Diagrammes états-transitions

Cartographie Localisation spatiale et réalisation (2 diagrammes)

Diagrammes de composants Diagrammes de déploiement


Concepts et notations UML (3/4)

Qq. concepts UML centraux (éléments de la modélisation) Concepts « objet »

Objet (opérations + types de données) ; Classes ; Polymorphisme

Mécanisme d’extensibilité via le mécanisme des stéréotypes

Qq. concepts réutilisés dans des notations antérieures Modèle Entité-Relation-Attribut étendu (Agrégation + généralisation +

spécialisation) Modules et interface ; couches Structuration

Hiérarchie ; Paquetage (i.e. service)


Concepts et notations UML (4/4)

Qq. concepts pas vraiment pris en compte dans la notation actuelle :

Sûreté de fonctionnement et plus généralement les caractéristiques non fonctionnelles

Gestion des défaillances identification des états incohérents (Structurant pour l’architecture)

Contraintes, invariants, assertionsMais normalisation du langage OCL en cours

(Cf. version 1.3 du standard)Synchronisation (sémaphores) ; Ressources ; Canal de communication

Cf. le modèle de processusTransaction (propriétés ACID)AQ logiciel ; Intégration et VVT (Cf. TTCN de l’UIT)


Bibliographie UML et objet

Ouvrages élémentaires et/ou introduction à UML P-A.Muller : Modélisation objet avec UML, Eyrolles F. Vallée, P. Roque, UML en Action, Eyrolles

Ouvrages d’approfondissement M. Fowler, K. Scott, UML Distilled: Applying the Standard Object

Modeling Language, Addison-Wesley, Reading MA, 1997 I.Jacobson : Le Génie Logiciel orienté objet, Addison Wesley

Object oriented software engineering (original en anglais) I.Jacobson : The object advantage, Addison Wesley B.Meyer : Conception orientée objet, Prentice Hall

Object oriented software construction (original en anglais) M.Smith, Object oriented software in Ada 95, ITP Gamma & al., Design patterns : Elements of Reusable Object

Oriented Software, Addison Wesley Ouvrages théoriques

M.Abadi, L.Cardelli : A theory of objects, Spinger (1ère tentative sérieuse de définition de la sémantique à l’aide du -calcul)

conception des logiciels : chapitre 5

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