Les éléments de modélisation d UML

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1 Les éléments de modélisation d UML Pierre-Alain Muller ENSISA pa.muller@uha.fr +33 (0) Eléments de modélisation UML 1 Pierre-Alain Muller

2 Sommaire Mécanismes généraux Les besoins, le comportement, la structure statique La réalisation, le déploiement l articulation des diagrammes Eléments de modélisation UML 2 Pierre-Alain Muller

3 Mécanismes généraux Introduction au métamodèle Les paquetages Les stéréotypes Les étiquettes Les notes Les contraintes Eléments de modélisation UML 3 Pierre-Alain Muller

4 Le métamodèle Description formelle des éléments de modélisation Méta-Métamodèle Métamodèle Modèle Domaine Eléments de modélisation UML 4 Pierre-Alain Muller

5 Les paquetages Structuration des modèles A B C D E Eléments de modélisation UML 5 Pierre-Alain Muller

6 Les stéréotypes Extension contrôlée des classes du métamodèle Spécialisation dont la profondeur est limitée à un niveau <<Nom du stéréotype>> Possibilité de modifier l icone Eléments de modélisation UML 6 Pierre-Alain Muller

7 Les étiquettes Extension des attributs des classes du métamodèle Paire (nom, valeur) Nom de classe <<Stéréotype>> Propriété Véhicule <<Utilitaire>> Etat = testé Auteur = pam Eléments de modélisation UML 7 Pierre-Alain Muller

8 Les notes Commentaire attaché à un ou plusieurs éléments de modélisation Appartient à la vue, pas au modèle Peut être stéréotypée en contrainte A B Une note Eléments de modélisation UML 8 Pierre-Alain Muller

9 Les contraintes Relation sémantique quelconque entre éléments de modélisation Exprimée en OCL (Object Constraint Language) ou en langage naturel {Contrainte} Eléments de modélisation UML 9 Pierre-Alain Muller

10 OCL Object Constraint Language Développé par IBM Pas d effets de bord, langage de spécification Spécification formelle de la sémantique statique Métamodèle (invariant d une instance de métaclasse) Modèle (règles sur les attributs et les relations) Utilisable par tout le monde, pas seulement par des mathématiciens Version Pierre-Alain Muller

11 Exemples OCL Types de base Boolean, Integer, String, Set, Sequence Opérations and, or, not, implies +, -, >, =,... Exemple self.allroles.forall (r1, r2 r1.name = r2.name implies r1 = r2) Version Pierre-Alain Muller

12 Expression des besoins Les activités Les cas d utilisation et les scénarios Eléments de modélisation UML 12 Pierre-Alain Muller

13 Les activités Représentation des activités réalisées par les différents acteurs Eléments de modélisation UML 13 Pierre-Alain Muller

14 Exemple de diagramme d activités Client Vendeur Livreur Se renseigner Etablir un devis Com mander Facturer Payer Livrer Eléments de modélisation UML 14 Pierre-Alain Muller

15 Les cas d utilisation Formalisés par Ivar Jacobson : Object- Oriented Software Engineering (Addison- Wesley, 1992) Expression du comportement du système (actions et de réactions), selon le point de vue de l utilisateur Décrivent le système et les relations entre le système et l environnement Eléments de modélisation UML 15 Pierre-Alain Muller

16 Intérêt des cas d utilisations Constituent un moyen de déterminer les besoins d un système Utilisés par les utilisateurs finaux pour exprimer leur attentes et leur besoins Permettent d impliquer les utilisateurs dès les premiers stades du développement Constituent une base pour les tests fonctionnels Eléments de modélisation UML 16 Pierre-Alain Muller

17 Les cas d utilisation Représentation graphique Système Cas d'utilisation X Acteur A Acteur B Cas d'utilisation Y Eléments de modélisation UML 17 Pierre-Alain Muller

18 Les acteurs Un acteur est une personne ou un système qui interagit avec un système, en échangeant de l information (en entrée et en sortie) On trouve les acteurs en observant les utilisateurs directs du système, ceux qui sont responsable pour sa maintenance, ainsi que les autres systèmes qui interagissent avec le système Eléments de modélisation UML 18 Pierre-Alain Muller

19 Les utilisateurs Un acteur représente un rôle joué par un utilisateur qui interagit avec le système La même personne physique peut jouer le rôle de plusieurs acteurs (vendeur, client) D autre part, plusieurs personnes peuvent également jouer le même rôle, et donc agir comme le même acteur (tous les clients) Eléments de modélisation UML 19 Pierre-Alain Muller

20 Acteurs et cas d utilisation Les cas d utilisation représentent le dialogue entre l acteur et le système de manière abstraite Ensemble de scénarios au sein d une description unique Les cas d utilisation doivent être vus comme des classes de scénarios Eléments de modélisation UML 20 Pierre-Alain Muller

21 Détermination des cas d utilisation Quelles sont les tâches de l acteur? Quelles informations l acteur doit-il créer, sauvegarder, modifier, détruire ou simplement lire? L acteur devra-t-il informer le système de changements externes? Le système devra-t-il informer l acteur de conditions internes au système? Eléments de modélisation UML 21 Pierre-Alain Muller

22 Diagramme de cas d utilisation Virement par minitel <<Etend>> Client distant <<Utilise>> Virement Client local Identification Eléments de modélisation UML 22 Pierre-Alain Muller

23 Fil conducteur du projet Utilisateur Exprime Comprend Analyste Cas d'utilisation Réalise Conçoit Vérifie Programmeur Architecte Testeur Eléments de modélisation UML 23 Pierre-Alain Muller

24 Transition vers les objets Eléments de modélisation UML 24 Pierre-Alain Muller

25 Le «virage» vers l objet <<Utilise>> Cas 1 Cas 2 Cas 3 Eléments de modélisation UML 25 Pierre-Alain Muller

26 Communication entre objets Application = société d'objets collaborants Les objets travaillent en synergie afin de réaliser les fonctions de l application Le comportement global d une application repose donc sur la communication entre les objets qui la composent Eléments de modélisation UML 26 Pierre-Alain Muller

27 Expression du comportement Les collaborations Diagramme de collaboration Diagramme de séquence Eléments de modélisation UML 27 Pierre-Alain Muller

28 Les diagrammes de collaboration Des objets dans une situation donnée Des liens relient les objets qui se connaissent Les messages échangés par les objets sont représentés le long de ces liens L ordre d envoi des messages est matérialisé par un numéro de séquence Eléments de modélisation UML 28 Pierre-Alain Muller

29 Exemple Un objet A envoie un message X à un objet B, puis l objet B envoie un message Y àun objet C, et enfin C s envoie un message Z. 1: X A 3: Z B 2: Y C Eléments de modélisation UML 29 Pierre-Alain Muller

30 Le concept de messages L unité de communication entre objets Concept très général pouvant être mis en œuvre suivant de nombreuses variantes Regroupe les flots de contrôle et les flots de données Représente également les événements Eléments de modélisation UML 30 Pierre-Alain Muller

31 Envoi des messages Message A Argument Argument B 4 : Afficher (x, y) -- message simple : Afficher (x, y) -- message imbriqué 4.2 : âge := Soustraire (Aujourd hui, DateDeNaissance) -- message imbriqué avec valeur retournée [Age >= 18 ans] 6.2 : Voter () - message conditionnel a.4, b.6 / c.1 : Allumer (Lampe) - synchronisation avec d autres flots d exécution 1 * : Laver () - itération 3.a, 3.b / 4 * [i := 1..n] : Eteindre () - itération parallèle Eléments de modélisation UML 31 Pierre-Alain Muller

32 Diagramme de collaboration Représentation spatiale Instituteur * Debout 1: Venir me chercher au RDC Elève : Personne : Ascenseur : Traitement de texte : Cabine 2: Ajouter destination RDC 2: Ecrire 1: Lire : Scanner : Imprimante Eléments de modélisation UML 32 Pierre-Alain Muller

33 Les diagrammes de séquence L'accent est mis sur la communication, au détriment de la structure spatiale Chaque objet est représenté par une barre verticale Le temps s'écoule de haut en bas, de sorte que la numérotation des messages est optionnelle. Eléments de modélisation UML 33 Pierre-Alain Muller

34 Exemple Un client Un serveur Eléments de modélisation UML 34 Pierre-Alain Muller

35 Diagrammes de séquence Représentation temporelle A B C Un message Un autre message Eléments de modélisation UML 35 Pierre-Alain Muller

36 Diagrammes de séquence A B Un objet Un autre objet Message synchrone Un message Message asynchrone Un objet Créer Un autre objet Détruire X Eléments de modélisation UML 36 Pierre-Alain Muller

37 Diagrammes de séquence A Objet composite Composant a Composant b Message réflexif Point d'entrée Eléments de modélisation UML 37 Pierre-Alain Muller

38 Diagrammes de séquence A B Un objet Récursion Eléments de modélisation UML 38 Pierre-Alain Muller

39 Diagrammes de séquence A B C A B {y-x < 3 s} {z-y < 1 s} x y z Message Message Message while X loop end loop Message {t'-t < 2 s} t t' Message A B C [X] Message [non X] Message Eléments de modélisation UML 39 Pierre-Alain Muller

40 Comparaison 8: M8 A B C A 3: M3 5: M5 1: M1 4: M4 10: M10 C M1 M4 M2 M3 9: M9 7: M7 2: M2 B 6: M6 M7 M9 M5 M6 M8 M10 Eléments de modélisation UML 40 Pierre-Alain Muller

41 Expression de la structure statique Diagrammes des classes Les relations Association Agrégation Généralisation Dépendance Eléments de modélisation UML 41 Pierre-Alain Muller

42 Le chaos des objets Eléments de modélisation UML 42 Pierre-Alain Muller

43 Le chaos des objets Le monde qui nous entoure est constitué de très nombreux objets Pour comprendre le monde, l être humain a tendance à regrouper les éléments qui se ressemblent Regrouper des objets suivants des critères de ressemblance s appelle classer Les humains ont classé les animaux, les plantes, les champignons, les atomes,... Eléments de modélisation UML 43 Pierre-Alain Muller

44 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 Eléments de modélisation UML 44 Pierre-Alain Muller

45 Représentation graphique des classes Nom de classe Attributs Opérations( ) Motocyclette Couleur Cylindrée Vitesse maximale Démarrer( ) Accélérer( ) Freiner( ) Nombre complexe Additionner( ) Soustraire( ) Multiplier( ) Diviser( ) Prendre le module( ) Prendre l'argument( ) Prendre la partie réelle( ) Prendre la partie imaginaire( ) Téléviseur Allumer( ) Eteindre( ) Changer de programme( ) Régler le volume( ) Eléments de modélisation UML 45 Pierre-Alain Muller

46 Description des classes Séparée en deux parties La spécification d une classe qui décrit le domaine de définition et les propriétés des instances de cette classe (type de donnée) La réalisation qui décrit comment la spécification est réalisée Eléments de modélisation UML 46 Pierre-Alain Muller

47 La notion de contrat Une classe s engage à fournir les services publiés dans sa spécification Fournisseur Les contrats décrivent les dépendances entre les classes. Client 1 Client 2 Eléments de modélisation UML 47 Pierre-Alain Muller

48 Les interfaces Contrat sans implémentation <<Interface>> X Réalise X X Implémentat ion Eléments de modélisation UML 48 Pierre-Alain Muller

49 Les relations entre classes L association L agrégation La généralisation La dépendance Eléments de modélisation UML 49 Pierre-Alain Muller

50 L association L association exprime une connexion sémantique bidirectionnelle entre classes Une association est une abstraction des liens qui existent entre les objets instances des classes associées Les associations se représentent de la même manière que les liens. Distinction opérée en fonction du contexte Eléments de modélisation UML 50 Pierre-Alain Muller

51 Exemple Université Une association Etudiant Mulhouse : Université Un lien Un lien Pierre-Alain : Etudiant Jean-Jacques : Etudiant Purdue : Université Un lien Eric : Etudiant Strasbourg : Université Un lien Un lien Anne : Etudiant Laurence : Etudiant Eléments de modélisation UML 51 Pierre-Alain Muller

52 Nommage des associations Indication du sens de lecture Université Héberge > Etudiant Université < Etudie dans Etudiant Eléments de modélisation UML 52 Pierre-Alain Muller

53 Nommage des rôles Le rôle décrit une extrémité d une association Etudiant Université Personne Employeur Employé Eléments de modélisation UML 53 Pierre-Alain Muller

54 Multiplicité des rôles Etudiant Université 1 * Personne 0..1 * Employeur Employé 1 Un et un seul 0..1 Zéro ou un M.. N De M à N (entiers naturels) * Plusieurs 0.. * De zéro à plusieurs 1.. * D'un à plusieurs Eléments de modélisation UML 54 Pierre-Alain Muller

55 Les classes-associations Ajout d attributs ou d opérations dans la relation A * * B C Attribut D Opérations() Eléments de modélisation UML 55 Pierre-Alain Muller

56 Filtrage des associations Réduction de la multiplicité Répertoire Nom * 1 Fichier Eléments de modélisation UML 56 Pierre-Alain Muller

57 L'agrégation Connexions sémantiques bidirectionnelles antisymétriques Forme d association qui exprime un couplage plus fort entre classes Représentation des relations maître et esclaves tout et parties composé et composant. Eléments de modélisation UML 57 Pierre-Alain Muller

58 Exemples Voiture 1 1 Moteur Personne Enfants * Parent * <S'occupe de Eléments de modélisation UML 58 Pierre-Alain Muller

59 Correspondances entre diagrammes Classe 1 0..* Objet * 1..* 1..* * * Relation 1 * * Lien * * * * * * Diagramme de classes Diagramme d'objets * * Eléments de modélisation UML 59 Pierre-Alain Muller

60 Correspondances (suite) Chaque objet est instance d une classe Chaque lien est instance d une relation Les liens relient les objets, les relations relient les classes Un lien entre deux objets implique une relation entre les classes des deux objets Eléments de modélisation UML 60 Pierre-Alain Muller

61 Hiérarchies de classes Gérer la complexité Arborescences de classes d abstraction croissante Généralisation Super-classes Spécialisation Sous-classes Sous-classe Super-classe Classe plus spécialisée Classe plus générale Eléments de modélisation UML 61 Pierre-Alain Muller

62 Généralisation Factoriser les éléments communs attributs, opérations et contraintes Abstraction plus générales Véhicule Véhicule terrestre Véhicule aérien Voiture Camion Avion Hélicoptère Eléments de modélisation UML 62 Pierre-Alain Muller

63 Spécialisation Extension cohérente d'un ensemble de classes Transmission Continue Discrète Variateur Dérailleur Boîte de vitesses Extension par spécialisation Eléments de modélisation UML 63 Pierre-Alain Muller

64 Propriétés de la généralisation Signifie toujours : est un ou est une sorte de Animal Carnivore Herbivore Lion Mouton Lapin Eléments de modélisation UML 64 Pierre-Alain Muller

65 Principe de substitution Il doit être possible de substituer n importe quel objet instance d une sous-classe à n importe quel objet instance d une superclasse sans que la sémantique du programme (du modèle) écrit dans les termes de la super-classe ne soit affectée. Eléments de modélisation UML 65 Pierre-Alain Muller

66 Propriétés de la généralisation Non-réflexive, non-symétrique, transitive BA A B Impossible!!! A C CB Impossible!!! Eléments de modélisation UML 66 Pierre-Alain Muller

67 Généralisation multiple Animal Station Nourriture Protection Bipède Quadrupède Herbivore Carnivore A plumes A poils A écailles Lapin Eléments de modélisation UML 67 Pierre-Alain Muller

68 L héritage Technique la plus utilisée pour réaliser la généralisation Construire une classe à partir d une ou plusieurs autres classes, en partageant des attributs, des opérations et des contraintes, au sein d'une hiérarchie de classes. Eléments de modélisation UML 68 Pierre-Alain Muller

69 La délégation Remplacement de l héritage : Client Question Propagation : Délégué 1 : Interface Propagation : Délégué 2 Eléments de modélisation UML 69 Pierre-Alain Muller

70 La dépendance Relation à faible contenu sémantique Exprime des relations d obsolescence Include, With, Instanciation A Tem plate Eléments de modélisation UML 70 Pierre-Alain Muller

71 Résumé Les classes sont connectées par des relations L association exprime une connexion sémantique bidirectionnelle L agrégation est une forme d association plus forte La généralisation permet d ordonner les objets au sein de hiérarchies de classes La dépendance exprime une relation d obsolescence Eléments de modélisation UML 71 Pierre-Alain Muller

72 Expression abstraite du comportement Les automates à états Eléments de modélisation UML 72 Pierre-Alain Muller

73 Automates d états-finis Abstraction des comportements possible Représentation formelle du comportement d un groupe d objets Classe Collaboration Classe Automate Cas d utilisation Formalisme des Statecharts de David Harrel Eléments de modélisation UML 73 Pierre-Alain Muller

74 Les états et les transitions Etat initial Transition Société 0..1 * Personne Age Etat Actif Etat final Retraité Chom eur Eléments de modélisation UML 74 Pierre-Alain Muller

75 Les événements Ac ti f Plus de 60 ans Perte emploi Embauche Retraité Chom eur Plus de 60 ans Eléments de modélisation UML 75 Pierre-Alain Muller

76 Les gardes A Trop Chaud[ Ete ] Trop Chaud[ Hiver ] Climatisation Aération Eléments de modélisation UML 76 Pierre-Alain Muller

77 Les actions et les activités / Op1 A A entry: Op2 do: Op3 on E vt: Op4 exit: Op5 / Op6 Evt[ Garde ] / Ac ti on ^Cible. Evt B Eléments de modélisation UML 77 Pierre-Alain Muller

78 Automates hiérarchiques Généralisation d état Actif Perte emploi Embauche Plus de 60 ans Retraité Chomeur Eléments de modélisation UML 78 Pierre-Alain Muller

79 Automate à mémoire Actif Perte emploi Embauche Plus de 60 ans Retraité H Chomeur Zut Ok Congé sabbatique Eléments de modélisation UML 79 Pierre-Alain Muller

80 Expression de la réalisation et du déploiement Les composants Les nœuds Eléments de modélisation UML 80 Pierre-Alain Muller

81 Les diagrammes de composants Description des éléments physiques et de leurs relations dans l environnement de réalisation Eléments de modélisation UML 81 Pierre-Alain Muller

82 Sortes de composants Composant Sous-programme Main Module Module générique Tâche Eléments de modélisation UML 82 Pierre-Alain Muller

83 Diagramme de composants Main A B C Eléments de modélisation UML 83 Pierre-Alain Muller

84 Diagramme de déploiement LW <<//>> IHM PC <<RNIS>> TX1 UNIX Ethernet TX2 SGBD Eléments de modélisation UML 84 Pierre-Alain Muller

85 Résumé Neuf types de diagrammes Articulation entre les différents diagrammes Eléments de modélisation UML 85 Pierre-Alain Muller

86 Les diagrammes d UML Diagramme Composants Classes Séquence Activité Déploiement Collaboration Etats-Transitions Cas d'utilisation Objets Eléments de modélisation UML 86 Pierre-Alain Muller

87 Articulation des diagrammes Plusieurs enchaînements possibles Activités + Cas d utilisation Séquence (acteur et système) Collaboration (objets du domaine) Classes + Automates Composants Déploiement Eléments de modélisation UML 87 Pierre-Alain Muller

88 Conclusion UML est une notation normalisée, riche, adaptée pour la représentation des modèles objets UML ne normalise pas la démarche Il y a beaucoup de diagrammes, il faut apprendre à faire le tri Eléments de modélisation UML 88 Pierre-Alain Muller