Modélisation Objet avec UML

Transcription

Modélisation avec UML – Philippe Lalevée
14/11/2013
Cycle ISMIN – 2e année
Version 1.0
Introduction à la
Modélisation Objet
avec UML
Philippe LALEVÉE
ENSM-SE / CMP
Année 2013-2014
ISMIN - 2A -M O U (version 1.0)
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Quelques mots d’introduction
PRÉSENTATION
Année 2013-2014
ISMIN – 2A - P2015
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1
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Objectifs
• Modélisation et conception de systèmes informatiques
basées sur UML
– Cycle de vie
– Méthodologies
• Principes généraux de la modélisation
• Présentation du langage UML
– Histoire et nécessités
– Diagrammes structurels et comportementaux
• Réalisation d’une étude de cas
– Travail en groupes
– Soutenance finale
Année 2013-2014
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La fiche programme
• Séance 1 : Modélisation orientée Objet, principes
– Méthodologie et modélisation
– Conception et Programmation Orientée Objet
– Focus sur « Unified Process »
• Lecture 2: Evolution of UML
– Objective of programming and software crisis
– History and advantage of UML
• Lecture 3: Structure (Static) Diagrams
– Define objects, classes, relationships, operations and attributes
– Class, object, package, component, deployment diagrams
• Lectures 4 & 5: Behavior (Dynamic) Diagrams
–
–
–
–
–
Understand system behavior and scenarios
Design use case, activity, state machine diagrams
Realize object behavior and interactions
Implement interaction (sequence, collaboration) diagrams
Review the modeling architecture
• Exam: Project Evaluation
– Oral presentation of selected case
– Tutor and peer review
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Les enseignants…
• Responsable du GP
– François JAUJARD
[email protected]
• Responsable de l’UP et enseignant des TD UML
– Jakey Blue
[email protected]
• Enseignant cours introduction
– Philippe LALEVÉE
Année 2013-2014
[email protected]
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Bibliographie
• Sources principales du cours
– Object-oriented Analysis and Design: Understanding System
Development with UML 2.0. M. O’Docherty. Wiley & Sons, 2005.
– Head First Object-Oriented Analysis and Design. B. Mclaughlin, G. Pollice,
D. West. O’Reilly, 2007.
– Systems Analysis & Design with UML 2.0: An Object-Oriented Approach.
A. Dennis, B. Wixom, D. Tegarden. Wiley & Sons, 2009
– Software Modeling & Design: UML, Uses Cases, Patterns & Software
Architectures. H Gomaa, Cambridge University Press 2011.
• Lectures conseillées
– Systems Engineering with SysML/UML: Modeling, Analysis, Design.
T. Weilkiens. Morgan Kaufmann, 2006.
– Model-Based Development. H. Lahman. Addison-Wesley, 2011.
– Essential Scrum: A Practical Guide to the Most Popular Agile Process.
K. Rubin. Addison-Wesley, 2012.
– Software Requirements. K. Wiegers, J. Beatty. Microsoft Press, 2013
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Quelques éléments de compréhension
CYCLE DE VIE DE DÉVELOPPEMENT
Année 2013-2014
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Développement d’un système
• « Systems Development Life Cycle »
–
–
–
–
Conception, réalisation et déploiement d’un système
Répondre à des besoins  création de valeur
Système merveilleux ou système utile ?
Cathédrale (Gaudì) ou cabanon ?
• Phases fondamentales
–
–
–
–
Planification
Analyse
Conception
Implémentation
• Chaque phase est composée d’étapes
– Aspects techniques (outils)
– Donnant lieu à la fourniture de livrables
• Documents, fichiers, etc.
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Exercice : comment avez-vous procédé ?
• Intégration dans une école
–
–
–
–
Collecte d’information (recherche, contacts)
Évaluation des brochures (critères, choix)
Inscription (formulaires, documents)
Acceptation (contrat, paiement)
• Construction d’une maison
–
–
–
–
Idées générales (besoins)
Plans (interactions client)
Maquettes (maîtrise d’ouvrage)
Construction (réalisation)
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Invariants de gestion de projet
PHASES ET ÉTAPES DE
DÉVELOPPEMENT
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Principes généraux
• Illusion d’un chemin logique d’un « début » vers une « fin »
étape par étape
– En fait, le parcours peut prendre toute forme :
•
•
•
•
Incrémentale
Itérative
Chaotique
…
• Nécessité de maîtriser les phases et les étapes et/pour en
contrôler le parcours
• Amélioration (refinement) graduelle étape par étape, phase par
phase
– Les livrables sont « raffinés » à chaque étape, chaque phase
– Ces raffinements impactent le parcours
– Le dernier livrable est le système final
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Phase de planification
• Étape initiale
– Étude des besoins
• Améliorations de l’existant
• Fonctionnalités attendues
– Étude de faisabilité :
• Technique : peut-on le construire ?
• Économique : créera-t-il de la valeur ?
• Organisationnelle : sera-t-il utile et utilisé ?
 « Approval committee » : doit-on « entreprendre » le projet ?
• Gestion de projet
– Échéancier prévisionnel
– Équipe projet
– Technologies nécessaires
 « Cahier des charges » : comment le projet sera développé ?
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Phase d’analyse
• Réponses aux questions :
– Qui va utiliser le système ?
– Que va faire le système ?
– Où et quand le système sera utilisé ?
• Analyse stratégique
– Analyse de l’existant : problèmes
– Nouveau système : solutions
• Recueil des exigences
– Spécifications fonctionnelles
– Modèle de processus métier et de données
 Réponse technique
Année 2013-2014
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Phase de conception
• Comment le système va fonctionner ?
Matériel ?
Logiciel ?
Réseau ?
IHM ?
Formulaires ?
Rapports ?
Programmes ?
Bases de données ?
Fichiers ?
• Stratégie de conception
– En interne ? Par un prestataire (outsourcing) ?
– Achat d’un système existant ? Externalisation (offshore) ?
• Architecture générale
–
–
–
–
Besoins techniques
Interfaces utilisateurs (besoins fonctionnels)
Spécifications des données métier
Décomposition et organisation du système
 Spécifications techniques : point de départ de la réalisation
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Phase de réalisation
• Construction effective du système
–
–
–
–
Développement (ou achat…)
Tests unitaires
Tests fonctionnels
Recette
• Installation et déploiement
– Phase de transition ancien / nouveau système
– Plan de formation / Conduite du changement
– Plan de maintenance
 Système final !
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Exercices
• Le projet de « programmation système
d’exploitation »
– Retrouvez les phases et étapes
– Retrouvez les livrables demandés dans celles-ci
– Comment avez-vous géré votre projet ?
• Votre projet industriel
– Quelles seront les phases et étapes ?
– Quels sont les livrables demandés dans celui-ci ?
– Comment allez-vous gérer votre projet ?
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Un peu de culture
LES MÉTHODOLOGIES
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Méthode ? Méthodologie ?
• Étymologie : « Recherche d'un chemin pour réaliser
quelque chose »
 Approche formelle pour réaliser le cycle de vie de
développement d’un système
– Selon Larousse:
• Ensemble ordonné de manière logique de principes, de règles,
d'étapes, qui constitue un moyen pour parvenir à un résultat
– Selon wikipédia :
• Démarche systématique, qui permet de décomposer le thème d'étude
en tâches simples, à appliquer pas à pas, éventuellement avec une
liste de contrôle
 « Pense-bête » d'actions à ne pas oublier, check list, etc.
• Méthodologie : Étude des méthodes permettant de
réaliser des projets similaires (≈ méta-méthode)
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Conception structurée : principes
• Le développement est effectué phase par phase,
étape par étape
– Chaque étape/phase part des résultats de l’étape/phase
précédente
– Rôles : analystes
développeurs
programmeurs
• Application des principes de programmation
– Programmation structurée
– Programmation modulaire
– Compilation séparée
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Conception structurée : méthodes
• Cascade
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Conception structurée : méthodes
• Cycle en V
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« Rapid Application Development » : principes
• Réponses aux inconvénients des méthodes
structurées
– Adaptation des phases et étapes pour « fournir »
rapidement « un » système
– La responsabilité du temps consacré aux phases et étapes
est laissée aux acteurs
– Meilleure prise en compte du système final
• Utilisation d’outils
– Computer-Aided Software Engineering
– Visual programming
– Génération de code
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« Rapid Application Development » : méthodes
• Par phases
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« Rapid Application Development » : méthodes
• Par prototypes
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« Agile Development » : principes
• Centrée sur la production de code
– Limiter la modélisation
– Construire la documentation en même temps que le code
• Développement itératifs
– Boucles (par phase) ou ellipse
(par étape)
– Production d’un livrable « à
chaque tour »
• Meilleure adaptation
– Réduction des délais de
livraison
– Prise en compte de besoins
fonctionnels variables
http://computertrainingcenters.com/agile-development-meets-customer-needs/
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« Agile Development » : méthode
• eXtreme Programming
http://www.extremeprogramming.org/introduction.html
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« Agile Development » : méthode
• SCRUM
http://www.agileforall.com/intro-to-agile/
Année 2013-2014
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Critères de choix
Type
Cascade
Cycle en V
Phase
Prototype
XP
SCRUM
Spécifications
peu claires
Faible
Bon
Bon
Excellent
Excellent
Excellent
Technologies
non maîtrisées
Faible
Faible
Bon
Faible
Faible
Faible
Complexe
Bon
Bon
Bon
Faible
Faible
Faible
Forte fiabilité
Bon
Bon
Bon
Faible
Bon
Bon
Livraison rapide
Faible
Faible
Excellent
Excellent
Excellent
Excellent
Agenda
prévisible
Faible
Bon
Excellent
Excellent
Bon
Excellent
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Exercices
• Vous êtes un analyste pour une importante compagnie de
consultants en logiciels, avec des bureaux basés partout dans le
monde, qui veut bâtir un système de « Knowledge Management »
lui permettant d’identifier et mesurer l’expertise de ses consultants,
à partir de leur formation et des projets sur lesquels ils ont travaillé.
Les bureaux de chaque pays utilisent des matériels et des logiciels
tous différents. Vous avez un an pour réaliser et déployer ce
système, en supposant qu’il s’agit d’un tout nouveau projet.
– Quelle méthode recommandez-vous ? Pourquoi ?
• Votre projet de « programmation système d’exploitation »
– Quelle méthode fallait-il choisir ? Pourquoi ?
– Quelle méthode ne fallait-il pas choisir ? Pourquoi ?
• Votre projet industriel
– Quelle méthode faudrait-il choisir ? Pourquoi ?
– Quelle méthode ne faudrait-il pas choisir ? Pourquoi ?
Année 2013-2014
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Représenter le monde réel
LA MODÉLISATION
Année 2013-2014
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Modélisation (modeling)
• Modélisation : Conception d’un modèle
– Selon l’OMG : « modeling is the designing of software
applications before coding »
– Pratique consistant à construire d’abord un prototype,
concret ou conceptuel, qui servira de « modèle » à une
construction réelle
– Nombreux domaines d’application
• Modèle : Représentation d’un objet réel
– Le modèle devient un assemblage de concepts
(abstraction) représentant de manière simplifiée une
chose réelle déjà existante en vue de la comprendre, d’en
prédire le comportement, etc.
Année 2013-2014
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Modélisation en informatique
Réalité
Problème
Besoins
Solution
?
Virtuel
Analyse
Modélisation
Résultats
Exécution
Déploiement
Système
solution
Modèle
Conception
Réalisation
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Intérêts de modéliser
• Au cœur du développement logiciel qui nécessite un « plan », cela
permet une représentation simple d’une activité
–
–
–
–
–
–
Fournit une contexte structuré pour résoudre des problèmes
Permet d’expérimenter et d’explorer des solutions
Offre des perspectives différentes (vues)
Fournit des abstractions pour gérer la complexité
Réduit le temps de réalisation et diminue les coûts de développement
Limite le risque d’erreurs, augmente la qualité et la satisfaction utilisateur
• Pas de besoin de modélisation quand
– Le système est « petit » avec un seul développeur
– Pas de transmission à d’autres personnes (pas de maintenance)
• Il faut une modélisation quand :
– Le système est très « grand » avec de nombreux développeurs (4 ? )
– Développement itératif
– Maintenance
Année 2013-2014
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Modélisation dans les S. I.
• L’évolution des S.I. apporte de nouvelles limites
– Toutes les activités liées à toute les méthodes de développement
nécessitent d’être modélisées  Un modèle par activité et par méthode
– Hypothèses de conception remises en cause : stabilité, besoins donnés au
départ, besoins non fonctionnels…
– Complexité des systèmes d’information : ouverts, hétérogènes, répartis
– Architectures distribuées, multi-tier, en couches, à composants, orientées
service
– Influence de l’approche objet (langages) : abstraction, intégration
données/traitements
• De nouveaux modes de conception
–
–
–
–
–
L’analyse et la conception orientées objet
La conception par réutilisation
La conception conduite par l’usage
La conception centrée sur l’architecture
Le processus de conception adaptable
Année 2013-2014
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Exercice personnel
• Établissez un glossaire personnel des termes
importants
–
–
–
–
–
–
–
–
–
Modèle / Modélisation
Prototype
Structurel / Comportemental
Abstraction
Objet / Composant
Besoins fonctionnels
Systèmes ouverts / répartis
Architecture multi-tier / orientées service
…
Année 2013-2014
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Premiers éléments pour développer un système
MÉTHODE « UNIFIED PROCESS »
Année 2013-2014
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Comment appréhender le système ?
• Vision centrée sur les processus métier
– Le système est décomposé en processus métier
– L’enchainement des processus pilote son fonctionnement
• Vision centrée sur les données
– Le système est modélisé par les données qu’il gère
– Le changement des données (provoqués par les traitements) pilote son
fonctionnement
• Vision mixte
– Les visions processus et données sont gérées en même temps : analyse
systémique
– Logiques distinctes, peu compatibles et difficilement mises en adéquation
– Exemple : MERISE
• Approche « orientée objet »
– Vision hybride : la séparation processus et données est retardée (traçabilité)
– Le système est décomposé en ses principaux composants
– Unification de l’approche pour chaque étape / phase  Unified Process !
Année 2013-2014
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Unified Process : généralités
• Cycle de développement organisé en 4 phases :
– Initialisation : définition de la portée et de la faisabilité du projet
– Élaboration : planification du projet, spécifications des
fonctionnalités, construire l’architecture
– Construction : construction du produit
– Transition : appropriation du produit par les utilisateurs
• Et en 5 activités répétées en itération par phase (raffinement)
–
–
–
–
–
Spécification des besoins : recueil des besoins et des spécifications
Analyse : délimitation du système et scénarios d’usage
Conception : élaboration du modèle fonctionnel
Implantation : construction et déploiement
Test : recette
Année 2013-2014
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Unified Process : les « livrables »
• Ensemble de modèles
–
–
–
–
–
Modèle des cas d’utilisation
Modèle d’analyse
Modèle de conception
Modèle de déploiement
Modèle de test
• Les modèles
– sont raffinés dans chaque phase / itération
– évoluent en parallèle
• D’autres résultats : documents, planning, etc.
Année 2013-2014
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Unified Process : variante 2TUP (« en Y »)
• 2TUP : « 2 Tracks Unified Process »
Contraintes
Fonctionnelles
Spécification des
besoins fonctionnels
Analyse
Spécification des
besoins techniques
Conception générique
Conception Préliminaire
Branche
Fonctionnelle
Contraintes
Techniques
Conception détaillée
Prototype
Branche
Technique
Implantation
Tests et recette
Année 2013-2014
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Les activités
• Spécification des besoins
– Piloté par les usages
– Cas d’utilisation
• Analyse
– Architecture fonctionnelle, logicielle et technique
– Vue structurelle (statique)
• Conception
– Vue comportementale (dynamique)
• Implantation et tests
Année 2013-2014
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Apports d’UML (Unified Modeling Language)
• Notation standardisée unifiée
– Fusion des principales notations précédentes
– Expression « sûre » des résultats (sémantique)
– Langage graphique (visuel) orienté objet
• Capitalisation (et réutilisation) du savoir-faire sous forme de
« patterns »
• Ensemble cohérent de techniques de modélisation
–
–
–
–
–
Différents points de vue
Différentes dimensions
Différents niveaux d’abstraction
Différents niveaux de détail
Différentes perspectives
• Mais UML …
– … n’est pas une méthode !
– … ne propose qu’une notation  nécessité de disposer d’outils
Année 2013-2014
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Principes « orienté objet » (révisions ?)
• Encapsulation
• Abstraction
– Séparation interface de la
réalisation
– Partie publique / privée
– “Concept or idea not associated
with any specific instance”
– Pas d’instance en propre
– Classe abstraite = partition de
classes concrètes
• Objet
– Attributs et méthodes
– Instances d’une classe
• Spécialisation / Généralisation
– Classification des types
– Héritage simple
– Union / intersection
• Classe
– Type abstrait de données
– Ensemble d’instances
• Polymorphisme
• Associations
– Support pour les messages entre
instances
– Relation, compositions,
agrégations
– Appartenance à un ensemble
– Interface vers des types différents
– Liaison retardée
 Exercice : illustrer avec des exemples
Année 2013-2014
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La démarche en marchant
EXEMPLE COMMENTÉ
Année 2013-2014
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22
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Gestion d’une médiathèque : prêts
• La médiathèque permet l’emprunt de documents, par des clients inscrits pour une
durée et à un tarif donnés. Les clients remplissent une fiche le nom, le prénom et
l’adresse. Ils peuvent payer à chaque emprunt (type tarif normal ou tarif réduit) ou
payer une cotisation annuelle (type abonné). Le type fixe le nombre de documents
empruntables et la durée de prêt. Le tarif réduit est vérifié à l'inscription, puis à
chaque date anniversaire.
• Les documents sont des CD, des DVD ou des livres. Ils ont un code unique et une
localisation (salle/rayon). Certains ne sont que consultables. Les informations
communes sont : le titre, le ou les auteurs et l'année de sortie. Le nombre d'emprunts
est mémorisé pour chaque type.
– Les CD ont un genre et une classification dans ce genre (opéra pour le genre classique).
– Les DVD ont un genre, une durée et une mention légale de diffusion.
– Les livres ont un genre et un nombre de pages.
• Chaque emprunt est associé à une fiche : emprunteur, date du prêt et la date limite
de chaque document. Les durées de prêt dépendent du type de document et de la
catégorie du client.
• Tout ajout/suppression de clients et de documents doit être possible. Les formats
sont libres, mais les données devront être cohérentes (noms différents, même
emprunt, etc.).
Année 2013-2014
45
Gestion d’une médiathèque : règles de prêt
• Un client ne peut pas emprunter plus d'un nombre de documents fixé par son type
(tarif réduit: 1, tarif normal: 3 et abonné: 10).
• Un client ayant un ou des documents non restitués avant sa date limite ne doit plus
pouvoir en emprunter jusqu’à sa régularisation. Chaque soir, les fiches emprunt sont
parcourues pour détecter celles hors délai : le client concerné est marqué et une
lettre de rappel lui est envoyé.
• Le tarif des emprunts dépend du type de document (livre: 1 €, CD: 2 € et DVD: 3 €) et
du client (tarif normal: tarif de chaque document emprunté, tarif réduit: moitié du
tarif normal, abonnés: la cotisation annuelle permet la gratuité des emprunts).
• La durée des emprunts dépend du type de document (DVD: 15 jours, CD: 1 mois et
livre: 6 semaines) et du client (tarif normal: durée nominale, tarif réduit: moitié de
cette durée, abonnés: double de cette durée).
QUESTIONS
1.
2.
3.
Année 2013-2014
ISMIN – 2A - P2015
Quelle méthode choisissez-vous ? Pourquoi ?
Donner le contexte du système
Donner les acteurs
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23
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Modélisation fonctionnelle
• Délimitations du système
–
–
–
–
Recherche des acteurs
Recherche des cas d’utilisation
Scénarios
Contexte
• Diagrammes
– Use-case Diagrams
– Activity Diagrams
– Sequence Diagrams
Année 2013-2014
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Modélisation Structurelle
–
–
–
–
Recherche des classes métier
Recherche des instances principales
Relations entre les classes / objets
Spécifications (requirements)
• Diagrammes
– Class Diagrams
Année 2013-2014
ISMIN – 2A - P2015
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24
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Modélisation Comportementale
– Recherche des classes métier
– Recherche des instances principales
– Relations entre les classes / objets
• Diagrammes
– Communication Diagrams
– Sequence Diagrams
– State Machine Diagrams
Année 2013-2014
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Construction des diagrammes
LA SUITE AVEC JAKEY…
Année 2013-2014
ISMIN – 2A - P2015
50
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14/11/2013
FIN
Année 2013-2014
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Modélisation Objet avec UML

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