Conception orientée Objets avec UML

Conception orientée Objets avec UML

...

Historique d’UML

 Fin des années 80 : compétition des méthodes

d’analyse et de conception OO

 Booch : particulièrement adaptée au design et à l’implémentation

 OOSE (Jacobson) : expression des besoins

 OMT-2 (Rumbaugh) : analyse et applications orientées-données

 1994 : Rumbaugh rejoint Booch chez Rational

 1995 : Jacobson rejoint Rational

 14 novembre 1997 : UML adopté par l’OMG

Qu’est-ce qu’UML ?

 « UML est un langage pour visualiser, spécifier, concevoir et documenter les artefacts d’un système à base logicielle »

 Langage : lexique (graphique), syntaxe (diagrammes), sémantique

 Visualiser : représentation graphique

 Spécification : précis, complet, non-ambigu

 Construction : translation vers des langages de programmation

 Documentation : des besoins aux tests

Le Langage

 langage = lexique + syntaxe + sémantique

 Lexique : les mots du dictionnaire

 Dans UML : lexique graphique (symboles)

 syntaxe = Règles par lesquelles les éléments du lexique (e.g., mots) sont assemblées en expressions (e.g., phrases, clauses)

 sémantique = Règles par lesquelles on donne un sens aux expressions syntaxiques

 UML Notation Guide

 définit la syntaxe graphique d'UML

 UML Semantics

 définit la sémantique d'UML

Les briques de base de l’UML

 Des choses…

 Structurelles

 Classe, Interfaces, Collaborations, Use Cases…

 Comportementales

 Messages et machines à états

 Des relations entre les choses

 Dépendances, Associations, Généralisation,

Réalisation

 Des diagrammes

Les diagrammes de l’UML

 Diagramme de Classe

 Diagramme d’Objets

 Diagramme Use Case

 Diagrammes d’interactions

 Diagramme de Séquence

 Diagramme de Collaboration

 StateCharts

 Diagramme d’Activité

 Diagrammes de Composants

 Diagramme de Déploiement isomorphes

…

Fonction des diagrammes

 Diagrammes prescriptifs : décrivent le système tel qu’il doit être ou se comporter à tout moment

 Classe, StateCharts, Use Cases, Activités,

Composants, Déploiement

 Diagrammes descriptifs : illustrent un état ou un comportement possible et typique du système

 Objet, Séquence, Collaboration

Modèle structurel

 Une vue d'un système qui met l'accent sur la structure des objets, avec leurs classificateurs, leurs relations, leurs attributs et leurs opérations

Elément Description Syntaxe classe Description d’un ensemble d’objets qui ont même attributs, opérations, méthodes, relations et sémantique. interface Ensemble nommé d’opérations qui caractérisent le comportement d’un élément.

composant Partie physique et remplaçable d’un système qui encapsule une implémentation et fournit la réalisation d’un ensemble d’interfaces.

Nœud Objet physique qui représente une ressource de calcul «interface»

Éléments de modélisation structurelle

Elément Description Syntaxe contrainte¹ Condition ou restriction sémantique. {constraint}

¹ Mécanisme d’extension.

Éléments de modélisation structurelle (suite)

Modélisation structurelle: Relations

Relation Description Syntaxe réalisation Relation entre spécification et implémentation.

Modélisation structurelle: Relations (suite)

Diagrammes structurels

 Montrent la structure statique d'un modèle

 Les entités qui existent (e.g., classes, interfaces, composants, nœuds)

 Leur structure interne

 Leurs relations avec d'autres entités

 Ne montrent pas

 Des informations temporelles ou dynamiques

 Catégories

 Diagrammes structurels statiques

 diagramme de classe

 diagramme d'instances

 Diagrammes d'implémentation

 diagrammes de composants

 diagrammes de déploiement

Diagrammes de classes

 Les diagrammes de classes représentent un ensemble de classes, d'interfaces et de collaborations, ainsi que leurs relations.

Ce sont les diagrammes les plus fréquents dans la modélisation des systèmes à objets. Ils présentent la vue de conception statique d'un système.

Les classes

 La classe est une description abstraite d’un ensemble d’objets

 La classe peut être vue comme la factorisation des éléments communs à un ensemble d’objets

 La classe décrit le domaine de définition d’un ensemble d’objets

Window

size: Size

visibility: boolean

display()

hide()

Nom de la classe

Attributs

Opérations

Définition d'une classe

 Description d'un ensemble d'objets qui ont même structure et même sémantique

 Nom

 Attributs

 Opérations

 Responsabilités

 Exprimées en langage naturel

parametre

classe parametrable

une classe une autre classe

nom de l’association

nom de la

classe association

attributs

operations

une classe une autre classe

nom de l’association

/ association dérivée

rôle 1 rôle 2

Diagrammes de classe.

nom de la classe attributs

nom_attr : type = valeur initiale opérations

nom_op (arg_list):type

nom de la classe

- variable privée

+ variable publique

# variable protégée

- opération privée

+ opération publique

# opération protégée

Réprésentation des Classes

Window

display ()

size: Area

visibility: Boolean

hide ()

Window

Window

+default-size: Rectangle

#maximum-size: Rectangle

+create ()

+display ()

+size: Area = (100,100)

#visibility: Boolean = invisible

+hide ()

-xptr: XWindow*

-attachXWindow(xwin:Xwindow*)

{abstract,

author=Joe,

status=tested}

…

Visibilité des attributs / opérations

 Public (+)

 Visible et utilisable par toute autre classe (utilisation très limitée pour les attributs)

 Protected (#)

 Visible et utilisable par toute spécialisation de la classe

 Private (-)

 Visible uniquement par la classe elle-même

 Sinon

 Même sémantique que dans java (package)

Opérations (méthodes)

 Implémentation d'un service offert par l'objet, correspondant à une partie de ses responsabilités

 Accesseurs : une opération qui renvoie une information sur l'état de l'objet (fonction)

 Modifieur : une opération qui modifie l' état de l'objet (procédure)

 Constructeur : une opération de la classe qui permet d'initialiser une nouvelle instance

 Les propriétés de classe sont soulignées

 mot-clé “static” en java

Attributs/opérations: Syntaxe

 Attributs :

 nomAttribut : type = valeur initiale

 exemples :

 prenom : String

 size : int = 100

 Opérations :

 nomOpération(param1 : type1, param2 : type2...):typeResultat

 exemples

 getName() : String

 setName(newName : String)

Utilisation des attributs

 Utilisation plus limitée que dans une modélisation de type entité-association

 La définition d'un attribut contraint l'implémentation future de la classe

 Préférer :

 des accesseurs / modifieurs (getX, setX)

 des associations (plus riche sémantiquement)

 A réserver à des types primitifs (entier, réel) ou des « structures de données » simples (String, Date)

 Ne pas utiliser des structures de type tableau, liste, … Sauf exception

 Conception « centrée sur les responsabilités » plutôt que « centrée sur la structure »

Interfaces

 Spécification des opérations visibles

 Classes, paquetage, composants

 Contrat sans implémentation

 Pas d’attributs ni d’associations

 Peut être cible d’une association monodirectionnelle

Associations

 Expriment une relation permanente entre instances de 2 ou plusieurs classes

 Nom de l'association

 Sens de lecture

 Cardinalités

 Rôles

 Visibilité des rôles

 Navigabilité

…

Fichier

nom : String 1 ►Contient *

monRépertoire mesFichiers

Fichier nom : String

Répertoire

Contenir

0,n

contient

 1,1 est contenu dans

Répertoire

Nommage des associations

 Indication du sens de lecture

Université Héberge Etudiant

Université  Etudie dans Etudiant

Navigabilité des associations

 Par défaut, la navigabilité est bidirectionnelle

A partir d'un objet d'une des 2 classes, on peut atteindre les objets de l'autre classe

 On peut restreindre la navigabilité en ajoutant un flèche à un extrémité

 Navigation uni-directionnelle

Navigabilité

 étant donnée une association non décorée entre deux classes, on peut naviguer d'un type d'objet vers un autre type d'objet.

 par défaut une association est navigable dans les deux sens.

 une indication de navigabilité suggère en général qu'à partir d'un objet à une extrémité on peut directement et facilement atteindre l'un des objets à l'autre extrémité.

 lors d'une mise en œuvre programmée, ceci peut suggérer par exemple qu'un objet source mémorise une référence directe aux objets cible.

 Exemple :

 étant donné un utilisateur, on désire pouvoir accéder à ses mots de passe

 étant donné un mot de passe, on ne souhaite pas pouvoir accéder à l'utilisateur correspondant

Association directionnelle

Livre Cours

Association directionnelle

 Un cours connaît les livres qui lui sont nécessaires mais pas le contraire.

 Si la flèche est absente, la navigation est bidirectionnelle

Directionalité

 Un « détail d'implémentation » qui n'est pas toujours nécessaire dans les phases initiales de conception.

 Impact important sur les techniques d'implémentation et sur les performances.

Nommage des rôles

 Le rôle décrit une extrémité d’une association

➔ Une personne peut être considérée comme étudiant ou enseignant du point de vue de l'université

Université Personne

+Etudiant

+Employeur +Enseignant

Noms des rôles

 Rôle : identifie l'extrémité d'une association

 Les noms de rôles sont obligatoires pour les associations réflexives

Name

Address

Company Works for

Name

Insurance no.

Address

Person employer employee

Name

Insurance no.

Address

Person

Manager

Supervises Salesperson

Multiplicité des rôles

1 Un et un seul

0..1 Zéro ou un

M .. N De M à N (entiers naturels)

* Un nombre quelconque

0 .. * Un nombre quelconque

1 .. * un ou plusieurs

Visibilité des rôles

 Public

 Protégé

 Privé

+Rolepublic

Role privé

#Role protégé

Les rôles définissent des responsabilités

 Connaissant une personne, on doit pouvoir retrouver ses employeurs

 Il doit y avoir une méthode publique dans personne qui renvoie une collection d'instances de Company

 exemple java : public Collection<Company> getEmployers();

Name

Address

Company ◄Works for

Name

Insurance no.

Address

Person

+employer

-employee

 1..*

Les classes-associations

 L'association est porteuse de propriétés et/ou d'opérations

…

Associations ternaires

Homme

Maire

Femme

Mariage

Le marié La mariée

Autorité légale

Association qualifiée

 Une association qualifiée met en relation deux classes sur la base d'une clef.

 La technique associée de mise en œuvre est souvent un tableau associatif ou un dictionnaire.

Une personne peut être associée à plusieurs banques.

Étant donnés une banque et un numéro de compte, il y a au plus une personne ayant ce numéro de compte à cette banque.

Répertoire

Fichiernom : String

1 ►Contient * size : int

Répertoire 1 ►Contient 0..1 nom : String

Fichier

size : int

Agrégation et composition

 Connexions sémantiques bidirectionnelles antisymétriques

 Forme de relation qui exprime un couplage plus fort entre les instances

 Représentation des relations de type :

➔ maître et esclaves

➔ tout et parties

➔ composé et composant.

Agrégation : exemple

« le tout »

« la partie »

Car Door House 2..* 1..*

UML Class Diagrams 45

Agrégation (suite)

 Quand utiliser l'agrégation ?

 Si on utilise « est une partie de » dans la description en langage naturel

 La porte fait partie de la voiture

 Si des opérations sur « le tout » sont automatiquement appliquées à « la partie »

 Si on déplace la voiture, on déplace la porte

 Si des propriétés sont automatiquement propagées du « tout » à « la partie »

 La voiture est bleue, donc sa porte est bleue.

 Si il y a une asymétrie intrinsèque dans la relation

 La porte est une partie de la voiture, la voiture n'est pas une partie de la porte

Composition

 Une forme plus forte de l'agrégation

 Le « tout » est seul possesseur de « la partie ».

 La partie appartient à un seul tout

 Le cycle de vie de la partie dépend de celui du tout

 Le composé gère la création et la destruction de ses composants

…

 « Une fenêtre est composée d’un titre, d’un corps et de 2 scrollbars »

Agrégation / Composition

 Polygon►Point : Agrégation

 On peut rajouter des points pendant la durée de vie du Polygone

 Polygon►GraphicData : Composition

 GraphicData est créé ou détruit en même temps que le polygone

Exemple : graphe non orienté

Exemple : graphe orienté

Exemple

Relation de Généralisation

 Relation de spécialisation (est-un, is-akind-of) entre classes

 La classe spécialisée (sous-classe) hérite des méthodes des attributs et des relations de la classegénérale (super-classe)

 Elle peut ajouter des attributs / méthodes

 Elle peut redéfinir le comportement des méthodes (mais pas les attributs !)

SuperClasse

SousClasse

Hiérarchies de généralisation

Arborescences de classes d’abstraction croissante

Sous-classe

Super-classe

Classe plus générale

Classe plus spécialisée

Principe de substituabilité

 Barbara Liskov, Jeannette Wing (1993)

 Si A est une sous-classe de P, les objets de type P dans un programme peuvent être remplacés par des objets de type A sans remettre en cause le bon fonctionnement du programme

➔ Si je confie une tâche à un Programmeur, je peux le remplacer par un Analysteprogrammeur et la tâche sera aussi bien réalisée (voire mieux !)

➔ Un AnalysteProgrammeur est-un Programmeur (le contraire n'est pas vrai !)

Programmeur

AnalysteProgrammeur

Héritage du comportement

Thermostat

DigitalThermostat AnalogThermostat

Super-classe

Sous-classe

Anything a superclass can do its subclasses can do.

These are known as “is-a” relationships (a DigitalThermostat is a Thermostat)

Exemple

Généralisation : notation

Shape

Polygon Ellipse Spline

Shape

Polygon Ellipse Spline

Shared Target Style

Separate Target Style

. . .

. . .

Hiérarchies d'héritage

Thermostat

DigitalThermostat AnalogThermostat

Super-classe

Sous-classe

Inheritance allows us to organize classes into hierarchies based on their inheritance relationships.

Inheritance is transitive – subclasses inherit state and behavior from superclass.

Sous-sous-classe ProgrammableThermostat

Formes d'héritage

 Héritage de spécification

 La super-classe spécifie un comportement qui sera implémenté dans les sousclasses, mais pas dans la super-classe. Ca permet de garantir que toutes les sous-classes implémentent un comportement similaire

 Héritage de spécialisation

 La sous-classe est une forme spécialisée de la super-classe, mais respecte ses spécification

 Héritage d'extension

 La sous-classe ajoute de nouvelles fonctionnalités à celles héritées de la superclasse

 Héritage de limitation

 La sous-classe restreint l'usage d'un comportement hérité de la super-classe

 Héritage de combinaison

 La sous-classe hérite des caractéristiques de plusieurs super-classes (héritage multiple)

Héritage de spécification

Clock

Current Time

SetCurrentTime

GetCurrentTime

Implementation

provided by

subclass

La super-classe spécifie des comportements requis (méthodes) sans les implémenter. Les sous-classes héritent d'implémentations vides, et doivent fournir une implémentation adéquate. La spécification peut être une classe abstraite ou une interface.

TimePiece

SetCurrentTime

GetCurrentTime

Specification only, not

implemented.

Héritage de spécialisation

Clock

Current Time

SetCurrentTime

GetCurrentTime

DisplayTime

Implémentation fournie par la super-classe, héritée par les sous-classes

DigitalClock

DisplayTime

AnalogClock

DisplayTime

Uniquement la spécification pas d'implémentation

►classe abstraite

L'implémentation de cette opération est fournie par chacune des sous-classe.

L'implémentation des autres opérations est héritée

Héritage d'extension

AlarmClock

setAlarmTime

getAlarmTime

Nouvelles méthodes ajoutées, les autres méthodes sont héritées

L'héritage permet de rajouter des nouvelles méthodes dans la sous-classe.

Clock

currentTime : Time

setCurrentTime

getCurrentTime

Méthodes implémentées

Example: Limitation

Autruche

chante()

vole()

court()

Interdire l'utilisation de la méthode héritée.

L'héritage peut être utilisé pour limiter l'utilisation de méthodes héritées, par exemple en levant une exception UnsupportedMethodException

Oiseau

chante()

vole()

Spécification et implémentation

 Principe de substituabilité de

Liskov ?

Héritage multiple

Clock

Radio DigitalClock

Une classe hérite des caractéristiques de deux ou plusieurs classes différentes

AlarmClockRadio

Héritage multiple

Vehicle

WindPowered

Vehicle

MotorPowered

Vehicle

Land

Vehicle

Water

Vehicle

venue

power venue power

Truck Sailboat

{overlapping} {overlapping}

Dépendance

 Une relation transitoire entre classes, qui n'est pas représentable par association ou composition

 Un objet sert à créer des objets d'une autre classe

(factory object)

 Un objet utilise un autre sans qu'il fasse partie de ses attributs ou associations

 Il peut recevoir un objet en tant que paramètre ou valeur de retour d'une méthode

 Une classe dépend d'une autre si elle ne peut pas être réutilisée sans réutiliser également l'autre

Dépendance : exemple

 Le magasin stocke des tables

 Le menuisier fabrique des tables quand le magasin le lui demande, mais ne les stocke par (il ne conserve pas de relation avec les tables qu'il a fabriquées)

 On ne peut pas utiliser la classe Menuisier sans disposer également de la classe Table

➔ Il y a une dépendance entre Menuisier et Table

Exercice: Donner le diagramme de classes correspondant à la formation ISIS en utilisant les concepts suivants

Salle Bâtiment

Enseignant Départment Diplôme

Cours Major

EmploiDuTemps

Etudiant

Université

Rajouter d'autres classes si nécessaire, identifier les attributs associations, associations qualifiées, composition, agrégation, généralisation, cardinalités, rôles

Diagrammes d'objets

Diagrammes d'objets

 Les diagrammes d’objets représentent un ensemble d’objets et leurs liens. Ce sont des vues statiques des instances des éléments qui apparaissent dans les diagrammes de classes.

Ils présentent la vue de conception d'un système, exactement comme les diagrammes de classes, mais à partir de cas réels ou de prototypes.

 Un diagramme d’objet est une instance d’une diagramme de classes.

Représentation graphique

 Le nom d’un objet est souligné

 Nom : Classe

 Nom

 :Classe

Suite de l'exercice

 Créer un diagramme d'objets représentant les informations suivantes :

 ISIS est un diplôme du département d'ingénierie du CUFR Jean-François Champollion

 En ISIS 1° année, il y a un cours « Réseaux » et un cours «UML»

 Georges Untel est major de la 1° année ISIS en 2007-08

 Le cours « UML » du lundi 17 mars 2008

(8h15-10h15) est assuré par Rémi Bastide en salle ISIS-1 du bâtiment GCE de l'Université Paul

Sabatier

Objets et classes

Task

startDate : Date = 1.1.98

endDate : Date = 1.1.98

setStartDate (d : Date = default)

setEndDate (d : Date = default)

Assignment 1: Task

startDate = 1.2.98

endDate = 23.2.98

Assignment 1: Task

startDate = 1.2.98

endDate = 23.2.98

Assignment 1: Task

startDate = 1.2.98

endDate = 23.2.98

• Les objets montrent
• Le nom de l'objet
• Le nom de la classe
• La valeur des attributs

Diagramme d’objets

 Cf. diagramme de classes « Composition /

agrégation »

Example

Salesperson Order

line2:

Line

CustInfo

line1:

line3:

line2:

line4:

line1:

ace furniture:

order121:

harmon assoc:

order122:

curtisClyde:

Includes

Generates Contains

Diagramme d'objets

Diagramme de classes:

3 types de diagrammes avec des objets

 Diagrammes d’objets (point de vue statique)

 Diagrammes d’interaction (point de vue dynamique)

 Diagramme de séquence

 Diagramme de collaboration

Modélisation de la dynamique

 Modélisation des interactions entre objets de plusieurs classes

 Diagrammes d’interaction

 Diagramme de séquence

 Diagramme de collaboration

 Modélisation du comportement des objets d’une classe

 StateCharts

Interactions

 Interaction:

 Un ensemble de communications entre instances

 Appel de méthodes

 Création /Destruction

 Partiellement ordonné dans le temps

 Montre les interactions entre instances dans un modèle

 graphe d’instances et de stimuli

 Instances pré-existantes

 création et destruction d’instances

 Types

 Diagramme de séquence (point de vue temporel)

 Diagramme de collaboration (point de vue structurel)

…

Diagramme de Séquence

name : Class Instance

Ligne de vie

activation

other

stimulus

name (…)

retour

: Class

création

new (…)

destruction

Types de flèches

Flôt de contrôle

imbriqué

Flôt de contrôle

asynchrone

Retour

Exemples

teller : Order : Article

Flôt imbriqué

getValue

price

getName

appl err handl alarm

Flot asynchrone

unknown

alarm

CRC Cards

 Classe, Responsabilités, Coopérations

 Une manière "légère" (papier/crayon) d'identifier les classes d'un système

 Approche informelle, préalable à une formalisation en UML

 Conception "centrée sur les responsabilités" plutôt que sur les attributs ou méthodes