Introduction à UML Langage de modélisation pour la Conception Orientée Objet

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1 . 1. Introduction Modélisation Les vues UML Diagrammes UML Ecole Nationale Polytechnique Département Génie Industriel Année Universitaire 2011/ Spécifications des besoins Modèle des besoins Cas d'utilisation (CU) Diagramme des CU 3. Diagrammes Structurels Programmation avancée Introduction à UML Langage de modélisation pour la Conception Orientée Objet UML : Langage de modélisation graphique Programmation sans programmer Diagrammes de classes Diagrammes d objets Les diagrammes d implémentation i. Diagrammes de composants / ii. Diagrammes de déploiement 4. Diagrammes comportementaux Diagramme de séquence système Diagramme d activités Diagramme états-transitions transitions 5. Diagrammes d'interaction. Diagramme de séquences Diagrammes de communication /collaboration 6. Conclusion Introduction Un ingénieur doit être capable de : 1. Spécifier clairement le problème qu il doit résoudre. 2. Dialoguer avec des équipes de conception/ des clients. besoin d un langage ou d une méthode de spécification UML «Unified Modeling Language» UML : «Langage de Modélisation Unifié» Modélisation Un modèle est une abstraction de la réalité Modéliser = identifier les caractéristiques intéressantes d un système Principes de base Tout modèle peut être exprimé à divers niveaux d abstraction. On ne peut rendre compte de la complexité d'un système par une représentation unique; il est nécessaire d'avoir plusieurs points de vue complémentaires : approches orthogonales. De nombreuses méthodes Qu est ce que UML? UML est un langage visuel pour la modélisation. Adapté à toutes les phases du développement Indépendant des langages de programmation ENP /2011/2012/G.I /1 Année / Chap. 2 : UML 1 ENP /2011/2012/G.I /1 Année / Chap. 2 : UML 2

2 Les vues UML ("4+1") : UML propose différentes vues complémentaires UML : Les "4+1" vues 1. Vue logique : Vue de haut niveau : Le COMMENT. 2. Vue implémentation : Vue de bas niveau de réalisation. 3. Vue des processus : Vue temporelle et technique. 4. Vue de déploiement : Description des ressources + le OÙ. Vue des cas d'utilisation : besoins attendus (c'est le QUOI et le QUI). N.B. : le POURQUOI?, n est pas défini dans UML. Diagrammes UML Un diagramme UML est une représentation graphique, qui s'intéresse à un aspect précis du modèle. Les principaux diagrammes Diagramme de «cas d utilisation» Diagrammes structurels (vue statique) Diagrammes comportementaux (vue dynamique) Spécification des besoins 1. Identifier les fonctionnalités principales (critiques) du système. 2. Définir le contour du système à modéliser. L'utilisateur est le mieux placé pour parler de ses besoins : 1. Quels types d utilisateurs (les acteurs du système)? 2. Que devrait faire le système (comportement désiré) Définir les besoins du point de vue de l utilisateur. Objets du domaine Noms des objets représentatifs un glossaire. Le glossaire sera d une grande utilité pour : 1. Formuler les fonctionnalités et les services attendus du système. 2. Spécifier les cas d'utilisation. Pour chaque objet rechercher les différentes interactions métier Exemple : Gestion de scolarité Glossaire Étudiant Scolarité Administration Inscription, Dossier Frais d inscription Carte d étudiant Examens Comportement = {Actions} + {Réactions} Cas d'utilisation Les cas d'utilisations spécifient les fonctionnalités du système Un cas d'utilisation est constitué d'un ensemble d interactions entre acteur(s) et système. Acteur : Une entité externe, humaine ou matérielle, qui interagit avec le système : 1. Acteurs principaux : Le système est construit peur eux. 2. Acteurs secondaires : Acteurs qui interagissent avec le cas d utilisation mais dont l objectif n est pas essentiel. ENP /2011/2012/G.I /1 Année / Chap. 2 : UML 3 ENP /2011/2012/G.I /1 Année / Chap. 2 : UML 4

3 Diagramme des cas d utilisation (use cases) La description des cas d utilisation repose sur la notion de scénario. Un scénario = un flot d'évènements pouraccomplir la fonctionnalité Un scénario décrit ce que le système doit faire et pas comment il le fait. Plusieurs formats de description (Pas de standardisation dans UML) 1. Abrégé : Scénario de base. 2. Détaillé : Tous les scénarios. 3. Graphique : Diagrammes de séquence système. Relations entre cas d utilisation 1. Relation de communication avec le système : Déclenche 2. Relation d'utilisation entre cas <Utilise> : inclusion <<Include>> 3. Relation d'extension entre cas << Étend >> : <<extend>>.relation d'utilisation La relation <<Utilise>> suppose une obligation d'exécution La relation <<etend>> montre une possibilité d'exécution d'interactions qui améliorent les fonctionnalités du cas étendu, Diagrammes structurels : Les diagrammes structurels sont employés pour capturer l'organisation physique des éléments dans le système. 1. Diagrammes de classes : Modèle conceptuel du système. 2. Diagrammes d objets : Un vue (instantané) du système. 3. Diagrammes de composants : Ressources du système. 4. Diagrammes de déploiement : Déploiement des équipements.. Rappels: Modélisation orientée Objet. UML est basé sur différents concepts de base : (1) Objet et Classe, (2) Lien, Association (3) Contrainte. Généralement dans le cahier des charges, les noms sont des classes ou des attributs de classes et les verbes sont des méthodes ENP /2011/2012/G.I /1 Année / Chap. 2 : UML 5 ENP /2011/2012/G.I /1 Année / Chap. 2 : UML 6

4 Diagrammes de classes Le diagramme de classes (DC): Le plus largement répandu Le DC identifie la structure des classes d'un système : 1. Les propriétés et les méthodes de chaque classe. 2. Les diverses relations de dépendance entre classes Représentation des classes: Les classes sont représentées par des rectangles compartimentés : Diagramme d objets Le nom de l objet peut être présenté selon trois formats Un attribut est une caractéristique intrinsèque partagée par tous les objets d une classe. Une opération est un service que propose une classe sur son interface. Exemple de DC Les diagrammes des objets (DO) modélisent des exemples de classes. o Le DO est employé pour décrire un état possible du système. o Les diagrammes d objets peuvent être utilisés pour 1. Expliquer un diagramme de classe (donner un exemple) 2. Valider un diagramme de classe et ses règles de multiplicité. 3. Exprimer une exception en modélisant des cas particuliers. Le diagramme de classes modélise les règles, le diagramme d objets modélise des faits. Exemple : Donner les diagrammes d objets et les diagrammes de classes correspondants aux situations suivantes : L Algérie est frontalière avec la Tunisie. Le Maroc est frontalier avec L Algérie. Analyse : Une frontière sépare (Exactement) deux pays. Ou bien deux pays voisins sont Frontaliers. COO : Recommandations La question du découpage d une classe en plusieurs sous classes : 1. Lorsque la classe possède de très nombreuses opérations 2. Lorsque la classe possède de très nombreux attributs. ENP /2011/2012/G.I /1 Année / Chap. 2 : UML 7 ENP /2011/2012/G.I /1 Année / Chap. 2 : UML 8

5 Diagrammes de composants Un composant encapsule des fonctionnalités bien définies et cohérentes. Modélisation du système sous forme de composants: Modules, programmes, processus, tâches. Les dépendances entre composants permettent de mettre en évidence la réutilisation de composants. Les composants peuvent être organisés en paquetages, qui définissent des sous-systèmes. Diagrammes de déploiement : Identification des éléments de l'architecture physique du système (PC, Stations de travail, Serveurs, Modem etc.) Disposition des composants logiciels (les différents modules de l application : Fichiers exécutables, librairies, etc.) sur ces éléments matériels. Les interconnexions physiques (natures des lignes de communication) entre les dispositifs matériels peuvent être précisées. UML : Diagrammes comportementaux Les diagrammes comportementaux sont : 1. Diagrammes d activités : modélisent l activité des objets du système. 2. Diagrammes d état-transition : modélisent les changements d etat 3. Diagrammes de collaboration/ de séquences : modélisent les interactions des objets dans un système. Diagramme de séquence système Représentation de la chronologie des envois de messages entre des acteurs et le système vue comme une entité (boite noire) Le temps dimension verticale : du haut en bas. Message = un événement + une action ENP /2011/2012/G.I /1 Année / Chap. 2 : UML 9 ENP /2011/2012/G.I /1 Année / Chap. 2 : UML 10

6 Les diagrammes de séquence peuvent servir à illustrer un cas d'utilisation. Exemple : DAB Types de messages : Synchrone: l émetteur est bloqué jusqu à la fin du traitement. Asynchrone: l émetteur peut poursuivre son exécution. Exemple DAB: Identification Les diagrammes de séquence sont utilisés dans le modèle dynamique : Limites des diagrammes de séquences : Comment faire apparaître des opérations non séquentielles? Exemple DAB: Retrait Les diagrammes de séquences et les diagrammes d'état-transitions sont les vues dynamiques les plus importantes d'uml. Diagramme d activités (états-actions) Activité : enchaînement plus ou moins complexes d actions. Objectif : Mettre en évidence les contraintes de séquent alité et de parallélisme entre # activités. Représentation du flot de contrôle : déroulement d étapes regroupées séquentiellement dans des branches parallèles : couloirs d activités. ENP /2011/2012/G.I /1 Année / Chap. 2 : UML 11 ENP /2011/2012/G.I /1 Année / Chap. 2 : UML 12

7 Les diagrammes d activités permettent de Mettre l accent sur les traitements. Représenter graphiquement le déroulement d un cas d utilisation. Le passage d une activité vers une autre est matérialisé par une transition Notation : Le comportement est modélisé par un graphe : 1. Nœuds = états possibles des objets. 2. Arcs = transitions d état à état. La condition de passage est appelée «garde» On peut préciser une action ou activité à la transition Synchronisation On peut éventuellement synchroniser deux activités déclenchées par la même transition On peut également démarrer une activité en synchronisant l achèvement de deux autres. Le diagramme d état transition est une abstraction des comportements possibles à l image des diagrammes de classes qui sont les abstractions de la structure statique. Chaque diagramme d état transition comprend: Un état initial unique, des états intermédiaires, un ou plusieurs états finaux. Diagramme d activités de la prise en compte d une commande. Diagramme états-transitions Un objet peut passer par une série d états pendant sa durée de vie. Un état = étape dans le cycle de vie d un objet durant lequel Le passage d un état à un autre est une transition. Transitions internes Une transition interne ne possède pas d état cible. l état actif reste le même à la suite de son déclenchement. Les transitions internes possèdent des noms d événement prédéfinis (mots clefs réservés) : entry, exit, do et include. Un événement est quelque chose qui se produit pendant l exécution d un système et qui mérite d être modélisé. ENP /2011/2012/G.I /1 Année / Chap. 2 : UML 13 ENP /2011/2012/G.I /1 Année / Chap. 2 : UML 14

8 Représentation du flot de controle On peut matérialiser la création et la destruction d objets. Modélisation des structures de contrôles conditionnelles, Modélisations de l envoi de messages récursifs Modélisations des structures itératives par pseudo-code ou par condition d itération Les diagrammes d'interaction. Une interaction est un échange de messages entre les éléments d un système. Il existe deux types de diagrammes d interaction : 1. Diagramme de séquence : représentation temporelle d une interaction 2. Diag. de communication : représentation spatiale d une interaction. Le plus utilisé est le diagramme de séquence. Diagramme de séquences Description de l ordre des interactions entre les objets qui composent le système. Diagrammes de communication /collaboration Rep. des interactions et échanges de messages entre les objets. La dim. temporelle est ajoutée grâce à des numéros de séquences Les messages sont placés par-dessus un diagramme d'objets. Le passage à un diagramme de séquences et inversement est simple. Les diagrammes de séquences permettent de faire apparaıtre : Les objets intervenant dans l interaction La description de l interaction (messages). Un diagramme des séquences permet de vérifier que tous les acteurs, les classes, les associations et les opérations ont bien été identifiés dans les diagrammes de cas et de classes.. Exercice : Étude du Cas ascenseur Remarques : Un diag. communication propose la même information qu un diagramme d objets, en y ajoutant les envois de messages inter objets, Si les opérations ont une structure algorithmique, on préfèrera les décrire avec des diagrammes d activités. ENP /2011/2012/G.I /1 Année / Chap. 2 : UML 15 ENP /2011/2012/G.I /1 Année / Chap. 2 : UML 16

9 Modélisation et Diagrammes UML Un diagramme n'est pas forcément une représentation exhaustive d'un modèle. Selon le "guide de l'utilisateur UML" [GUML] : Un diagramme bien structuré doit : Être centré sur la communication d'un aspect d'une vue du système. Ne contenir que les éléments essentiels à la compréhension de cet aspect. Fournir les détails cohérents avec son niveau d'abstraction : peut cacher des parties du modèle si cela sert la communication. Ne pas être trop minimaliste afin de ne pas ignorer une sémantique importante. Conclusion UML : Un ensemble de formalismes permettant d appréhender un problème et de le modéliser. Une aide à toutes les étapes de conception du projet Modélisation visuelle : Facilite la communication entre les personnes (client, experts du domaine, analystes, concepteurs,...) Les diagrammes principaux : Cas d utilisation : C est là où on assimile les fonctionnalités demandées par le client Diagramme de classes : Le cœur de la conception d un système Diagramme de séquence : Indispensable pour comprendre l interaction entre les classes. Diagramme états- transitions et diagramme d activités : Toute la dynamique du système est là. Un formalisme n est qu un outil : Le succès = savoir utiliser les outils Il n'y a pas spécialement de difficultés à apprendre la méthode des diagrammes UML, il faut simplement s'y intéresser et surtout la pratiquer. Principe de modélisation Les modèles ne sont pas justes ou faux; ils sont seulement plus ou moins utiles. Martin FOWLER ENP /2011/2012/G.I /1 Année / Chap. 2 : UML 17 ENP /2011/2012/G.I /1 Année / Chap. 2 : UML 18