Expression des contraintes. OCL : Object C o n t r a i n t L a n g u a g e

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1 P r o b l é m a t i q u e OCL : O b j e c t C o n s t r a i n t L a n g u a g e Le langage de contraintes d UML Les différents diagrammes d UML permettent d exprimer certaines contraintes graphiquement contraintes structurelles (e.g. un attribut dans une classe) contraintes de types (e.g. sous-typage) contraintes diverses (e.g. composition, cardinalité, etc.) via des propriétés prédéfinies sur des classes (e.g. {ordered}) sur des rôles (e.g. {ordered}) C est bien, mais c est loin d être suffisant... Jean-Marie.Favre@imag.fr jmfavre@imag.fr OCL 2 Expression des contraintes e n l a n g u e n a t u r e l l e Exprimer les contraintes en langue naturelle Simple à mettre en oeuvre utilisation des notes en UML + texte libre compréhensible par tous Indispensable documenter les contraintes est essentiel Problèmes ambigu, imprécis difficile d exprimer clairement des contraintes complexes OCL : Object C o n t r a i n t L a n g u a g e OCL = Object Constraint Language Un des langages d UML Défini (relativement) rigoureusement Syntaxe précise Syntaxe textuelle (sans symboles étranges) Simple à écrire et à comprendre Raisonnablement puissant Utilisé pour définir (partiellement) la sémantique d UML jmfavre@imag.fr OCL 3 jmfavre@imag.fr OCL 4 C a r a c t é r i s t i q u e s d OCL Initialement développé par IBM, méthode Syntropy OCL est un langage d expression basé sur le concept de valeur et d expression aucun effet de bord sous ensemble des langages fonctionnels OCL est un langage fortement typé OCL permet de spécifier, pas de programmer Parfaitement adapté à UML Langage extensible jmfavre@imag.fr OCL 5 L a c u n e s Pas défini très proprement Pas vraiment lisible pour des contraintes complexes Pas aussi rigoureux qu un langage de spécification comme Z ou B => pas de preuves possibles Puissance d expression limitée Avantages principaux être parfaitement intégré à UML exister, être standardisé quelques bonnes idées jmfavre@imag.fr OCL 6 1

2 Où utiliser OCL A s s o c i e r u n e c o n t r a i n t e à u n é l é m e n t d un modèle OCL peut être utilisé pour décrire des prédicats invariants de classes (inv) pré-conditions d opérations (pre) post-conditions d opérations (post) gardes OCL peut également être utilisé pour naviguer jmfavre@imag.fr OCL 7 Une contrainte est toujours associé à un élément de modèle : le contexte de la contrainte Pour associer une contrainte à son contexte : utiliser une note UML et la relier par un trait pointillé permet de visualiser directement le contexte ne pas mettre trop de contraintes sur un même schéma! l associer par un autre moyen interactif avec un outil dépend de l outil utilisé décrire explicitement le contexte d utilisation sous forme de texte (context Personne inv : age>10) permet de regrouper l ensemble des contraintes dans un texte jmfavre@imag.fr OCL 8 I n v a r i a n t s Prédicat associé à une classe, une association,... Doit être vérifié à tout instant Le contexte est défini par un objet cet objet peut être référencé par self l objet peut être nommé explicitement L invariant peut être nommé context Personne inv : age>0 and self.age<110 E x e m p l e s d i n v a r i a n t s context p : Personne inv mariagelégal : p.marié implies p.age > 16 inv enfantsok : p.enfants->size < 20 context p : Personne inv ageok : p.age < 110 jmfavre@imag.fr OCL 9 jmfavre@imag.fr OCL 10 Pré-c o n d i t i o n s e t p o s t -c o n d i t i o n s E x e m p l e s d e Pré-c o n d i t i o n s e t p o s t -c o n d i t i o n s Prédicats associés à une opération les pré-conditions doivent être vérifiées avant l exécution pour que l opération soit valide les post-conditions doivent être vraies après l exécution self désigne l objet sur lequel l opération à permet de faire référence à la valeur avant l opération context Type::opération( param1 : Type1, ) : Type pre nom1 : param1 < pre n o m 2 : post nom2 : result > jmfavre@imag.fr OCL 11 context Personne::anniversaireArrive () post : age = age@pre + 1 context Personne::salaire() : integer post : return > 5000 context Compagnie:: embaucheemployé( p : Personne) pre pasprésent : not employés->includes(p) post embauché : employés->includes(p) jmfavre@imag.fr OCL 12 2

3 T y p e s S y n t a x e d e s e x p r e s s i o n s Types de bases Integer Real Boolean String Types énumérés Types construits Set(T) Sequence(T) Bag(T) Collection(T) Types provenant d UML classes associations Méta-types OclType OclAny OclState OclExpression jmfavre@imag.fr OCL 13 OCL est un langage simple d expressions constantes identificateur self expr op expr exprobjet. propobjet ( parametres ) exprcollection -> propcollection ( parametres ) package::package::element if cond then expr else expr endif let var : type in expr jmfavre@imag.fr OCL 14 A r e t e n i r E x e m p l e s d e x p r e s s i o n s Toute expression à un type et une valeur Aucun effet de bord Une expression est relative à un élément (contexte). permet d accéder à une propriété d un objet -> permet d accéder à une propriété d une collection :: permet d accéder à un élément d un paquetage Des régles permettent de mixer collection et objets jmfavre@imag.fr OCL self.nom self.impôts(1998) / self.enfants->size self.salaire() self.enfants->select( sexe = #masculin ) self.enfants->isempty self.enfants->forall(age>20) self.enfants->collect(salaire)->sum self.enfants->union(self.parents)->collect(age) jmfavre@imag.fr OCL 16 I n t e g e r et Real Integer valeurs : 1, -5, 34, 24343,... opérations : +, -, *, d i v, mod, abs, max, min Real valeurs : 1.5, 1.34,... opérations : +, -, *, /, floor, round, max, min Le type Integer est «conforme» au type Real jmfavre@imag.fr OCL 17 B o o l e a n Boolean valeur : true, false opérations : not, and, or, xor, implies, if-then-else-endif L évaluation des opérateurs or, and, if est partielle true or x est toujours vrai, même si x est indéfini false and x est toujours faux, même si x est indéfini (age<40 implies salaire>10000) and (age>=40 implies salaire>20000) if age<40 then salaire > else salaire > endif salaire > (if age<40 then else endif) jmfavre@imag.fr OCL 18 3

4 String E n u m é r a t i o n String valeur :, une phrase opérations : = s.size(), s1.concat(s2), s1.substring(i1,i2) s1.toupper(), s1.tolower() Définition d un type énuméré enum { masculin, feminin } Utilisation d une valeur d un type énuméré #lundi Toutes les valeurs appartiennent à un seul type Opération =, <> jmfavre@imag.fr OCL 19 jmfavre@imag.fr OCL 20 C o l l e c t i o n s Utilisation des collections en UML OCL permet de gérer 3 types de collections ensembles : Set(T) pas de répétition, pas d ordre Set { 1, 5, 10, 3 } sacs : Bag(T) répétitions possibles, pas d ordre Bag { 1, 5, 5, 10, 3, 1 } listes : Sequence(T) répétitions possibles, les éléments sont ordonnés Les ensembles sont utilisés partout en UML extension d une classe, d une association,... extrémité d une association,... Les séquences peuvent être utilisée en UML le résultat d une association avec la contrainte {ordered } Les sacs sont le résultat de navigations en OCL le résultat de l opération collect est un sac utile pour des opérations comme sum employes->collect(salaire).sum Sequence { 1, 5, 5, 10, 3, 1 } jmfavre@imag.fr OCL 22 jmfavre@imag.fr OCL 21 R e m a r q u e s s u r l e s c o l l e c t i o n s O p é r a t i o n s s u r l e s c o l l e c t i o n s Collection(T) désigne n importe quelle collection Les types de collections ne sont pas compatibles utilisation de fonction de conversions s->asbag, s->assequence, b->asset, Opérations communes et opérations spécifiques Pas de collections de collections mise à plat automatique Set{ Set{1,2}, Set{3,1} } = Set{1,2,3} très limitatif (mais simple) jmfavre@imag.fr OCL 23 Opérations traditionnelles : union, intersection,... Filtrage : sélection et élimination selon un prédicat select, filter Image d une fonction (d une expression) collect Quantificateurs forall, exists Iterateur général iterate jmfavre@imag.fr OCL 24 4

5 Element v s. s i n g l e t o n Dans tout langage typé il faut distinguer un élément e du singleton contenant cet élément Set{e} Pour simplifier la navigation OCL une conversion implicite est faite lorsqu une opération sur une collection est appliquée à un élement isolé elem -> prop est équivalent à Set{elem }->prop self->size = 1 jmfavre@imag.fr OCL 25 O p é r a t i o n s t r a d i t i o n n e l l e s s u r l e s c o l l e c t i o n s Cardinalité : coll -> size Nombre d occurrences : coll -> count(elem) Appartenance : coll -> includes( elem ) Non appartenance : coll -> excludes( elem ) Inclusion : coll -> includesall(coll) Vide : coll -> isempty Non vide : coll -> nonempty Somme des élements coll -> sum jmfavre@imag.fr OCL 26 O p é r a t i o n s s u r l e s e n s e m b l e s Union ens -> union( ens ) Intersection ens -> intersection( ens ) Difference ens1 - ens2 Ajout d un élément ens -> including(elem) Suppression d un el. ens -> excluding(elem) Conversion vers liste ens -> assequence Conversion vers sac ens -> asbag F i l t r a g e : s e l e c t e t r e j e c t coll -> select( cond ) coll -> reject( cond ) select retient les éléments vérifiant la condition reject élimine ces élements (extension d un prédicat sur un ensemble) self.enfants ->select( age>10 and sexe = #masculin) self.enfants ->reject(enfants->isempty)->notempty jmfavre@imag.fr OCL 27 jmfavre@imag.fr OCL 28 Il est également possible de nommer la variable d expliciter son type F i l t r a g e : a u t r e s s y n t a x e s self.employé->select(age > 50) self.employé->select( p p.age>50 ) self.employé->select( p : Personne p.age>50) self.employé->reject( p : Personne p.age<=50) jmfavre@imag.fr OCL 29 Image d une expression : c o l l e c t coll -> collect( expr ) Correspond à l image d une fonction (map, apply,...) L expression est évaluée pour chaque él ément Le résultat est le sac des résultats Le résultat est un SAC, pas un ensemble! self.enfants->collect(age) = Bag{10,5,10,7} self.employés->collect(salaire/10)->sum jmfavre@imag.fr OCL 30 5

6 Image d une expression : a u t r e s y n t a x e Collect est une opération de navigation courante Pour simplifier on peut utiliser le raccourci suivant self.enfants->collect(age) <=> self.enfants.age Rappel : le résultat est un sac (Bag) si l on souhaite obtenir un ensemble : self.enfants.age ->asset Permet de naviguer self.enfants.enfants.voitures jmfavre@imag.fr OCL 31 Q u a n t i f i c a t e u r s : f o r A l l et e x i s t s coll -> forall( cond ) coll -> exists( cond ) Quantificateur universel et existentiel self.enfants->forall(age<10) self.enfants->exists(sexe=#masculin) if self.enfants->forall(age<18) then 2000 else self.enfants->select(age>=18)->size*100 endif jmfavre@imag.fr OCL 32 Q u a n t i f i c a t e u r s : a u t r e s s y n t a x e s Il est possible de nommer la variable d expliciter son type de parcourir plusieurs variables à la fois self.enfants->forall( e e.age < self.age - 14) self.enfants->forall( e : Personne e.age < self.age - 14) self.enfants->forall( e1,e2 : Personne e1 <> e2 implies e1.prénom <> e2.prénom) U n i c i t é coll -> isunique ( expr ) Retourne vrai si pour chaque valeur de la collection, l expression retourne une valeur différente self.enfants -> isunique ( prénom ) Pratique pour définir la notion de clé jmfavre@imag.fr OCL 33 jmfavre@imag.fr OCL 34 O p é r a t i o n s s p é c i f i q u e s a u m o d è l e o b j e t d UML accès à un attribut, à une opération navigation VIA une association VERS une association DEPUIS une association accès au type et super types accès au instances d une classe (extension) objet.attribut Accès à un attribut self. datedenaissance A c c è s à u n a t t r i b u t A c c è s à u n e m é t h o d e objet.méthode( expr1, expr2,... ) Accès à une méthode (sans effet de bord) self.impôt(1998) jmfavre@imag.fr OCL 35 jmfavre@imag.fr OCL 36 6

7 Navigation VIA une association Navigation VIA une association objet. nomderole A partir d un objet, accéder à l ensemble des objets qui lui sont associés via des liens. Cardinalité 1 ou => le résultat est un objet Sinon une séquence si le rôle est décoré par {ordered} Sinon un ensemble self.père est de type Personne self.voitures est de type Set(Voiture) self.enfants est de type Sequence (Personne) jmfavre@imag.fr OCL 37 Rappel: un élement est convertit en singleton lorsqu une opération sur collection est appliquée self.père ->size = 1 Permet de tester si la valeur est définie (l ensemble vide représente la valeur indéfinie) self.père ->isempty self.épouse ->nonempty implies self.épouse.sexe = #féminin Si une association n a pas de nom de rôle, on peut utiliser le nom de la classe destination avec la première lettre en minuscule jmfavre@imag.fr OCL 38 N a v i g a t i o n V E R S u n e a s s o c i a t i o n N a v i g a t i o n VERS une association réflexive objet. nomdassociation Permet d accéder à l ensemble des liens Le nom de l association (i.e. de la classe associative) est écrit, mais en commençant par une minuscules s.emploi p.emploi Personne employé * société 0..2 s.emploi->collect(salaire)->sum s.emploi.salaire. sum Emploi salaire augmenter() Société jmfavre@imag.fr OCL 39 objet. nomdassociation[ nomderole] Si l association est réflexive il faut indiquer le sens de parcours de l association (pour éviter l ambiguité) Personne age employés * chefs p.evaluation[chefs] p.evaluation[employés] p.evaluation[chefs].note -> sum * Evaluation note jmfavre@imag.fr OCL 40 N a v i g a t i o n D E P U I S u n e a s s o c i a t i o n O p é r a t i o n s c o n c e r n a n t l e s t y p e s lien.nomderole Accès aux objets intervenant dans un lien à partir de ce lien, en utilisant le nom de rôle Il y a toujours un et un seul objet correspondant Personne employé société * 0..2 e.personne Emploi salaire e.société s.emploi->select(salaire<5000).personne Société jmfavre@imag.fr OCL 41 objet.oclistypeof(type) Indique si le type exact de l objet est type objet.ocliskindof(type) Indique si le type de l objet est type ou l un de ces sous-type. objet.oclastype (type) Conversion de type (casting) jmfavre@imag.fr OCL 42 7

8 O p é r a t i o n s c o n c e r n a n t l e s t y p e s O p é r a t i o n s d é f i n i e s s u r l e s c l a s s e s Contraintes sur les types p.filles->forall (oclistypeof (Femme)) p.filles->forall (ocliskindof (Femme)) Accès aux propriétés surchargées e. oclastype(person).nom Typage dynamique p.enfants->select(ocliskindof (Employé)).asTypeOf (Employé).salaire ->sum Classe.propdeclasse Permet d accéder aux propriétés de classes Classe.allInstances Retourne l ensemble des instances de la classe c est à dire l extension de cette classe Personne.allInstances->size < 500 Personne.allInstances->forall (p1,p2 p1<>p2 implies p1. numsecu <> p2.numsecu ) Personne.allInstances->isUnique (numsecu ) jmfavre@imag.fr OCL 43 jmfavre@imag.fr OCL 44 8