Diagrammes de Classes et d'Objets UML

Diagrammes de Classes et d'Objets

• Les diagrammes de classes et d'objets font partie d'UMLDP - UML et des patrons de conception.

Diagramme de Classes

• Un diagramme de classes sert de point central dans la modélisation du système pour exprimer sa structure statique.
• Il représente un ensemble de classes, d'interfaces et de paquetages, ainsi que leurs relations.
• Une classe est une description d'un ensemble d'objets (instances de cette classe).
• Une association décrit un ensemble de liens (instances de l'association).
• Les diagrammes de classes sont utilisés durant l'analyse et la conception, fournissant des définitions formelles basées sur des cas d'utilisation et des diagrammes d'interaction.
• Ils servent également de bases conceptuelles pour les diagrammes d'état-transition et de déploiement.
• Dans l'implantation, ils facilitent la génération automatique des structures statiques du système, y compris les classes et leurs relations.

Paquetage

• Un paquetage est un mécanisme de partitionnement et de regroupement des éléments de modélisation.
• Chaque paquetage peut contenir des diagrammes et/ou d'autres paquetages.
• Chaque élément d'un paquetage doit avoir un nom unique dans ce paquetage.
• Il est possible de définir des relations entre les paquetages.

Classe

• Une classe est une description d'un ensemble d'objets qui ont en commun, des attributs, des opérations, des méthodes, des relations et une sémantique similaires.
• En fonction de l'objectif du diagramme, elle est décrite par un nom (obligatoire), des attributs, des opérations, des exceptions, etc.
• Le nom d'une classe doit être unique au sein de son paquetage.
• La notation pour un nom de classe, qui inclut son paquetage, est : Nom de paquetage::Nom de la classe.
• Les objets sont représentés de la même manière que les classes, mais leur nom est souligné.

Attribut

• Un attribut est une propriété définie par un nom, un type et, éventuellement, une valeur initiale.

Syntaxe UML pour les Attributs

• [visibilité] nom attribut [multiplicité] : type attribut [= valeur initiale]
• Visibilité : Référence plus détaillée disponible.
• Nom de l'attribut : Un identificateur unique au sein de la classe.
• Multiplicité : Représente un ensemble de valeurs (par exemple, Parents[1..2] : Personne).
• Valeur initiale : Valeur par défaut lors de l'instanciation de la classe, conforme au type de l'attribut.
• Les types d'attribut comprennent une classe comme Rectangle, entier, chaîne de caractères ou une expression complexe non spécifiée par UML, par exemple, un ensemble de n points.

Mutabilité des Attributs

• {gelé} : L'attribut est non modifiable, c'est-à-dire constant.
• {variable} : L'attribut est modifiable à tout moment (mutabilité par défaut).
• {ajoutUniquement} : Seul l'ajout est autorisé si la multiplicité est supérieure à 1.
• Un attribut dérivé est une propriété dont la valeur est redondante et spécifiée lors de l'analyse.
• Les propriétés entièrement dépendantes d'autres peuvent être exprimées à l'aide d'attributs dérivés.
• Un attribut dérivé peut être traduit par une opération.

Opération

• Une opération est une spécification du comportement des instances d'une classe.
• Les opérations peuvent être classées en constructeurs (qui créent des objets), destructeurs (qui détruisent des objets), sélecteurs (qui renvoient une partie de l'état d'un objet), modificateurs (qui changent l'état d'un objet), itérateurs (qui visitent l'état d'un objet ou une structure de données).

Syntaxe UML pour les Opérations

• [visibilité] nom operation [(arguments)]: type retourné propriétés
• Visibilité : cf. plus loin.
• Nom de l'opération est un identificateur unique au sein de la classe.
• Type retourné : Type de la valeur retournée; si omis, l'opération ne retourne aucune valeur.
• Arguments : Description des valeurs nécessaires à l'opération, avec direction (in, out, inout), nom, type, et valeur par défaut.
• Les propriétés définies par UML pour les opérations incluent requête (n'altère pas l'état de l'instance), abstrait (doit être réalisée par les classes filles), estFeuille (ne peut pas être réimplémentée), estRacine (définie pour la première fois dans une hiérarchie), et concurrence (précise le mécanisme d'exécution concurrente).
• Une opération peut être spécifiée par une pré-condition (doit être vraie avant l'exécution) et une post-condition (doit être vraie après l'exécution).
• L'implémentation peut être visualisée avec des diagrammes d'état-transition ou du pseudo-code.

Visibilité

• La visibilité d'un élément peut être public (+, accessible à tous), protégé (#, accessible aux sous-classes), ou privé (-, accessible uniquement à la classe elle-même).

Portée

• En termes de portée, un élément peut être d'instance (valide pour une instance donnée, par défaut) ou de la classe (valide pour toutes les instances, non attachée à une instance particulière, éléments soulignés).

Stéréotype

• Un stéréotype permet d'étendre les classes existantes avec une signification sémantique différente.
• Exemples de stéréotypes prédéfinis : énumération, utilitaire, acteur, interface, exception.

Association

• Une association est une relation entre au moins deux classes, entraînant des connexions entre leurs instances.
• Le trait reliant deux classes représente l'association.

Arité

• Les associations sont le plus souvent binaires.
• UML représente les associations d'arité supérieure à l'aide d'un losange.
• Une association n-aire peut être traduite en un ensemble d'associations binaires.
• Les associations peuvent être nommées pour identifier leur sémantique.
• Il est possible d'indiquer le sens de lecture avec des flèches pleines en cas d'ambiguïté.

Rôle des Extémités

• Les extrémités des associations peuvent être qualifiées par des rôles, qui indiquent comment une classe source voit une classe destination.
• Le rôle est un pseudo-attribut de la classe source, à utiliser comme un attribut.
• Il ne faut pas utiliser à la fois le nommage d'une association et les rôles des extrémités.

Multiplicité

• La multiplicité précise le nombre d'instances pouvant être liées par une extrémité d'association.
  • 1 : un et un seul
  • 0..1 : zéro ou un
  • N : exactement N
  • M..N : de M à N
  • • ou 0..* : zéro ou plus
  • 1..* : un ou plus

Classe-Association

• Il est possible de qualifier une association par une classe-association si cette dernière possède des propriétés ou des opérations.
• Une classe-association hérite les mêmes caractéristiques que les associations et les classes.
• Une classe-association ne portant pas de relations avec d'autres ne peut pas être nommée.

Agrégation

• Une forme spéciale d'association dans laquelle une des extrémités joue un rôle prédominant.
• Elle est irréflexive et antisymétrique.

Type d'actions

• Elle permet de modéliser les contraintes d'intégrité et de désigner les agrégats comme garant de ces contraintes.
• A travers une aggrégation, il est possible de représenter la propagation des valeurs d'attributs d'une classe vers l'autre, une action sur une classe impliquant une action sur une autre (comme la copie profonde), ou une subordination des objets d'une classe à ceux d'une autre.

Composition

• La composition est un cas particulier d'agrégation où la classe ayant le rôle prédominant est la classe composite (classe conteneur).
• La durée de vie des composants est la même que celle du composite et la multiplicité du côté composite prend ses valeurs dans 0 ou 1.
• La composition et les attributs sont sémantiquement équivalents.

Généralisation

• Une relation irréflexive, antisymétrique et transitive entre une classe plus générale et une classe plus spécifique ("est un" ou "est une sorte de"), mais qui n'est pas une association.
• Un animal est un concept plus général qu'un chat ou un chien.
• Inversement, un chien est un concept plus spécialisé qu'un animal.
• La classe Animal est une généralisation de la classe Chat ou Chien, et la classe Chien est une spécialisation de la classe Animal.
• L'élément le plus spécifique peut contenir des informations qui lui sont propres si ces informations et la description des éléments plus généraux sont cohérentes.
• Deux types de généralisation : simple ou multiple.
• La classe la plus générale peut être nommée "classe mère", "classe parent" ou "superclasse".
• La classe la plus spécialisée peut être "classe fille", "classe enfant", "sous-classe" ou "classe dérivée".
• La classe la plus élevée dans la hiérarchie s'appelle « classe racine ».
• Les sous-classes héritent les attributs, les opérations, les relations et les contraintes définies dans la classe mère
• L’héritage est un mécanisme permettant à une classe d'utiliser les membres de sa classe mère sans avoir à les redéfinir.
• Le polymorphisme est un mécanisme permettant à une classe fille de spécialiser des opérations.

Généralisation Multiple

• Permet à une classe d'avoir plusieurs classes mères.
• Une classe abstraite est une classe non instanciable définissant au moins un mécanisme général instanciable par des classes filles.
• Une classe est considérée abstraite si l'implémentation d'une méthode est inconnue ou si l'instanciation de la classe n'a aucun sens sémantique.

Interface

• Une interface décrit un ensemble d'opérations utilisées pour spécifier un service offert par une classe.
• Elle ne contient ni attribut, ni association, ni implémentation (les opérations sont abstraites).
• Une classe réalisant une interface doit implémenter les opérations de l'interface ou définir les opérations comme abstraites.

Représentation UML d'une Interface

• Classe avec le stéréotype "interface".
• Flèche d'héritage en pointillés pour la réalisation d'une interface par une classe.
• Flèche de dépendance en pointillés pour son utilisation.

Classe Utilitaire

• Classe dont tous les membres ont une portée de classe, et qui ne peut donc pas être instanciée.
• En Java cela correspond à une classe contenant uniquement des membres statiques.
• Représentée en UML avec le stéréotype <>.

Diagramme d'Objets

• Un diagramme d'objets est une représentation d'un ensemble d'objets et de liens, exprimant une structure statique.
• Il est une instance d'un diagramme de classes, illustrant l'état d'un système à un moment donné, composé d'objets et de liens.
• La notation des diagrammes d'objets est dérivée de celle des diagrammes de classes.
• Les diagrammes d'objets servent à montrer un contexte (avant ou après une interaction) et à faciliter la compréhension des structures de données complexes, telles que les structures récursives.

Objet

• Un objet est une instance d'une classe, représentant l'état d'une classe à un instant précis.
• Des groupes d'objets instances d'une même classe peuvent se représenter.
• Un message envoyé vers un groupe est reçu par tous ces les objets du groupe.

Notation

• Nom de l'objet
• nom de l'objet:nom de la classe
• :nom de la classe
• L'état d'un objet est déterminé par les valeurs de ses attributs.
• Les représentations peuvent contenir des attributs significatifs.
• Il est possible de représenter un changement d'état entre deux objects.
• L'encapsulation est représentée par des associations entre objets dans les objets composites.

Lien

• Les objets sont reliés par des instances d'associations : les liens.
• Un lien représente une relation entre objets à un instant donné.
• Multiplicité : L'extrémité des liens est toujours de 1.
• Le rôle des liens peut être représenté explicitement.

Exemple : Système d'accès à des bâtiments

• Le système de sécurité limite l'accès à l'aide de cartes magnétiques.
• Le système gère un seul bâtiment avec trois portes.
• Alice gère le système avec un mot de passe.
• Charles a accès à la première porte (8h-18h) et à la seconde (12h-24h).
• Bob a accès à la troisième porte toute la journée.