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INF3143

Modélisation et spécificationformelles des logiciels

Hiver 2018

Alexandre TerrasaDépartement d’informatique, UQÀM

UMLUnified Modeling Language

2

La notation UML

Unified Modeling Language (UML)

● Langage de modélisation graphique pour la conception de systèmes orientés objet

● Standard adopté par l’Object Management Group (OMG)

3

Histoire d’UML

● 1994: UML 0.1○ unification des méthodes existantes○ consensus entre Rumbaugh, Booch and Jacobson

● 1995: UML 1.0○ normalisation par l’OMG

● 2005: UML 2.0○ adoption par l’OMG○ inclusion d’OCL

● 2013: UML 2.5○ le travail continue

4

Diagrammes UML

Diagrammes structurels (statiques)● diagramme de classes● diagramme d'objets● diagramme de composants● diagramme de déploiement● diagramme de paquetages● diagramme de structures composites

Diagrammes comportementaux (dynamiques)● diagramme de cas d'utilisation● diagramme d'activités● diagramme d'états-transitions● diagrammes d'interaction

○ diagramme de séquence○ diagramme de communication○ diagramme global d'interaction○ diagramme de temps 5

Diagrammes UML

Diagrammes structurels (statiques)● diagramme de classes● diagramme d'objets● diagramme de composants● diagramme de déploiement● diagramme de paquetages● diagramme de structures composites

Diagrammes comportementaux (dynamiques)● diagramme de cas d'utilisation● diagramme d'activités● diagramme d'états-transitions● diagrammes d'interaction

○ diagramme de séquence○ diagramme de communication○ diagramme global d'interaction○ diagramme de temps 6

UML - Diagramme de classes

7

Diagramme de classes UML

Représente le modèle conceptuel du domaine d’application du système.

● concepts (classes) que le système utilise● liens (associations) entre ces concepts

Aide à ● comprendre le problème● identifier concepts et leurs relations● communiquer

8

Classes et objets

9

Une classe décrit les propriétés et le comportement d’un ensemble d’objets.

Un objet est une instance d’une classe

● dotée d’une identité● d’un état (attributs)● d’un comportement (méthodes)

Alexandre est une instance (un objet) de la classe Homme

Représentation graphique d’une classe

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NomClasse

attribut1: Type1attribut2: Type2

methode1(): Type1methode2(Type1): void

Étudiant

nom: StringcodePerm: String

payer(Facture): void

class Etudiant {String nom;String codePerm;

void payer(Facture facture) { } }

Attributs

● Représentent l’état d’un objet

● Communs à toutes les instances d’une classe

● Unités atomiques d’information

Les attributs peuvent être typés.

11

Représentation graphique des attributs

12

Étudiant





NomClasse



Méthodes

● Représentent le comportement d’un objet● Opérations que l’on peut invoquer sur les

instances d’une classe

● Communes à toutes les instances d’une classe

Les paramètres et valeurs de retour des méthodes peuvent être typés.

13

Représentation graphique des méthodes

14

NomClasse



Étudiant





Encapsulation et visibilité

Permet de limiter les services accessibles depuis l’extérieur de la classe.

Intérêts de l’encapsulation

● Cacher les détails d’implémentation● Protéger l’intégrité des données

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Visibilité en UML

Visibilités

● public +○ accessible par tous

● protected #○ accessible dans la classe ou ses sous-classes

● private -○ accessible seulement dans la classe

● package ~ (ou rien)○ accessible dans tout le package

16

Représentation graphique de la visibilité

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Étudiant

- nom: String- codePerm: String

+ payer(Facture): void+ getNom(): String+ setNom(String): void+ getCodePerm(): String+ setCodePerm(String): void

class Etudiant { private String nom; private String codePerm;

public void payer(Facture facture) { }

public String getNom() {} public void setNom(String nom) {}

public String getCodePerm() {} public void setCodePerm(String code) {} }

Association

Lien entre les classes dans le problème

● association entre deux classes (association binaire)● ou plus (association n-aire)

Cardinalité d’une association

● exactement un: 1 ou 1..1● plusieurs: * ou 0..*● au moins un: 1..*● de 2 à 4: 2..4

18

Représentation graphique de l’association

19

Étudiant



Université

nom: String

nbEtudiants(): Int

étudie_àétudiants université

* 1

Étudiant

nom: StringcodePerm: Stringuniversité: Université


Université

nom: Stringétudiants: List<Étudiant>

nbEtudiants(): Int

Flèche implicite

Implémentation de l’association

20

class Etudiant { String nom; String codePerm;

Universite universite;

// ... }

class Universite { String nom;

List<Etudiant> etudiants;

// ... }

Étudiant

nom: StringcodePerm: Stringuniversité: Université


Université

nom: Stringétudiants: List<Étudiant>

nbEtudiants(): Int

Navigabilité

Comment traverser une association?

● relation bidirectionnelle○ dans les deux sens

● relation unidirectionnelle○ à sens unique

21

Étudiant Universitéétudie_àétudiants université

* 1

Étudiant Universitéétudie_à université

1

Association réflexive

Classe associée à elle-même:

22

Répertoire

nom: Stringmode: Int

Fichier

nom: Stringmode: Inttaille: Intest_dans1

est_dans

1

Association n-aire

Pour lier plus que deux classes

23

Étudiant


Salle

code: String

Cours

1

Professeur

nom: Stringmatricule: String

*

1

Une implémentation de l’association n-aire

24


List<Cours> cours; }

class Salle { String code; }

class Professeur { String nom; String matricule;

List<Cours> cours; }

class Cours { Professeur professeur; List<Etudiant> etudiants; Salle salle; }

Classe d’association

Quand une association doit posséder des propriétés

25

Étudiant


Cours

sigle: Stringtitre: String

a_suivi cours

*

Résultat

session: Stringnote: Float

Implémentation d’une classe d’association

26


Map<Cours, Resultat> resultats; }

class Cours { String sigle; String titre; }

class Resultat { String session; Float note; }

Un résultat par cours

Autre implémentation

27


Map<Cours, List<Resultat>> resultats; }


class Resultat { String session; Float note; }

Plusieurs résultats par cours

Encore une implémentation

28


List<Resultat> resultats; }


class Resultat { String session; Float note;

Cours cours; }

Plusieurs résultats par cours

Agrégation et Composition

Agrégation● relation d’inclusion entre classes● notion d’appartenance

Composition● agrégation forte● pas d'existence de l’un sans l’autre

29

Professeur Département Université1..* 11..* 1

Exercice

Écrire un diagramme de classes

● Un tournoi se déroule à une date fixée et rapporte un certain nombre de points à l’équipe gagnante.

● Il n’y a pas de limite du nombre d’équipes dans un tournoi● Une équipe possède un nom et nombre de points.● Une équipe peut participer à plusieurs tournois.● Une équipe possède entre 1 et 5 joueurs mais un joueur

ne peut être que dans une seule équipe.● Un joueur possède un login et un mot de passe.● Les équipes disputent des matchs lors d’un tournoi.

30

Solution

31

parti

cipe

_à

1

Tournoi

date: Daterécompense: Int

Équipe

nom: Stringscore: Int

Joueur

login: Stringpass: String

Match

vainqueur: Équipe

Participation

rang: Int

appartient_à

1..5

*

*

affronte

*

*

1

*

se_déroule_dans

Héritage

La classe fille (sous-classe) hérite des attributs et méthodes de la classe mère (super-classe).

Dépendance sémantique entre classes

● généralisation ou spécialisation● relation de super / sous type

32

Représentation graphique de l’héritage

33

Vache Canard

<<abstract>>Animal

respirer()manger()

meugler()produireLait()

cancaner()voler()

Implémentation de l’héritage

34

class Vache extends Animal { void meugler() {} void produireLait() {} }

class Canard extends Animal { void cancaner() {} void voler() {} }

abstract class Animal { void respirer() {} void manger() {} }

Exercice


● Une compétition regroupe plusieurs participants.● Tous les participants ont un identifiant unique.● Il y a deux types de participants: juniors et seniors.● Les juniors ont une date de fin d’étude prévue.● Les seniors ont un nombre d’années d’expérience.● Il y a deux types de compétitions: informatique ou sportive.● Une compétition d’informatique peut nécessiter un laptop.● Toutes les compétitions rapportent des points.● Une compétition de sport rapporte un bonus de points.

35

Solution

36

<<abstract>>Participant

id: String

Senior

exp: Int

Junior

date: Date

<<abstract>>Compétition

points: Int

Sport

bonus: Int

Info

laptop: Bool

*participe_à

*

Interface

Contrainte d’interface

● ensemble de propriétés publiques● doit être respectée par toute classe

implémentant l’interface● fournit un super-type commun à plusieurs

concepts

37

Représentation graphique d’une interface

38

Voiture Personne

<<interface>>Véhicule

rouler()freiner()

conduire(Véhicule)

<<conduit>><<implémente>>

Implémentation de l’héritage

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class Voiture implements Vehicule {

@Override void avancer() {}

@Override void freiner() {} }

class Personne { void conduire(Vehicule vehicule) {} }

interface Vehicule { void avancer() {} void freiner() {} }

Voiture v = new Voiture();

Personne p = new Personne();p.conduire(v);

Exercice


● Les bénévoles et les participants possèdent tous un badge.

● Un badge possède un identifiant unique.● Seules les personnes avec un badge peuvent entrer dans

les salles de compétition.

40

Solution

41

<<interface>>PersonneBadge

getId(): String

BénévoleParticipant

Salle

entrer(PersonneBadge)

<<im

plém

ente

>> <<implém

ente>>

<<accepte>>

Conclusion

UML - Diagramme de classes

● pour modéliser le domaine d’application d’un système○ concepts (classes)○ liens entre ces concepts (relations)

■ association, agrégation / composition, spécialisation

● facilite la communication entre les acteurs

42

UML - Diagramme d’objets

43

Diagramme d’objets UML

Représente un instantané de l’état du système.● objets:instances de classes● liens: instances de relations entre classes

Aide à ● illustrer un diagramme de classes● montrer l’état d’un système à un instant t● expliquer les cas particuliers ou

complexes44

Diagramme d’objets

45

enseigne

1 *

alex:ChargéDeCours

nom=”Alex”

inf3143:Cours

sigle=”INF3143”

ChargéDeCours

nom: String

Cours

sigle: String

inf2170:Cours

sigle=”INF2170”

enseigne

enseigne

Diagramme de classes

Diagramme d’objets

Relation de dépendance d’instanciation

46

enseigne

* 1

alex:ChargéDeCours inf3143:Cours

ChargéDeCours Cours

enseigne

<<instanceof>> <<instanceof>> <<instanceof>>

Représenter les relations entre les classes et leurs instances

Autre exemple (diagramme de classes)

47

1 *

ChargéDeCours

nom: String

Cours

sigle: String

Séancesalle: String

Autre exemple (diagramme d’objets)

48

alex:ChargéDeCours

nom=”Alex”

inf3143:Cours

sigle=”INF3143”

inf2170:Cours

sigle=”INF2170”

:Séance

salle=”SB-M210”

:Séance

salle=”PK-4610”

Exercice

49

Bibliotheque b1 = new Bibliotheque(“Sciences”)Bibliotheque b2 = new Bibliotheque(“Histoire”)

Livre l1 = new Livre(“titre1”, b1)Livre l2 = new Livre(“titre2”, b1)Livre l3 = new Livre(“titre3”, b2)

Etudiant e1 = new Etudiant(“ABCD1234”)Etudiant e2 = new Etudiant(“DCBA4321”)

e1.emprunts.add(l1)e1.emprunts.add(l3)e2.emprunts.add(l2)

Écrire les diagrammes de classes et d’objets

Solution (diagramme de classes)

50

Bibliothèque

secteur: String

Livre

titre: String

Étudiant

code: String1 * * *

emprunts

Solution (diagramme d’objets)

51

e1:Etudiant

code=”ABDC1234”

b2: Bibliotheque

secteur=”Histoire”

b1: Bibliotheque

secteur=”Sciences”

l3:Livre

titre=”titre3”

e2:Etudiant

code=”DCBA4321”

l1:Livre

titre=”titre1”

l2:Livre

titre=”titre2”

Conclusion

UML - Diagramme d’objets● pour modéliser un état

○ objets: instances de classes○ liens: instances de relations

Diagramme de classes● exprime les règles

Diagramme d’objets● exprime les faits

52

Ressources

53

● Miles, R. and Hamilton, K - Learning UML 2.0 - O’Reilly Media, 2006 (chap 1.1, 1.5, 4, 5)

● Pilone, D and Pitman, N - UML 2.0 in a Nutshell - O’Reilly Media, 2005 (chap 1, 2)

● www.uml.org● laurent-audibert.developpez.com/Cours-UML/

http://www.uml.org/

http://laurent-audibert.developpez.com/Cours-UML/

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