Modèles formels et outils génériques pour la gestion et la recherche de composants

Modèles formels et outils génériques pour la gestion et la recherche de composants

Soutenance de thèseprésentée par

Oualid KHAYATI

dirigée par

Jean-Pierre GIRAUDIN & Agnès FRONT

17 décembre 2005

samedi 17 décembre 2005 2

Problématique Composant

Définition(s)

C’est une unité de conception (de n’importe quel niveau d’abstraction) identifiée par un nom, avec une structure définie et des directives de conception sous la forme de documentation pour supporter sa réutilisation (Pernici, 2000)

Il peut être spécifié et développé par différentes équipesIl décrit les services (interfaces) offerts et requis Il peut être assemblé avec d’autres composants(OMG 2003)

Client SIT Analyse

Client SITConception EJB

Client SIT Logiciel EJB

Java.rmi.Remote<<Interface>>

Javax.ejb.EJBObject<<Interface>>

Javax.ejb.EJBHome<<Interface>>

Client

Modifier()AttribuerClientPayeur()AttribuerAyantDroit()AjouterCarte()SupprimerCarte()ForfaitAbonnement()ChangerStatut()GetAdresse()SetAdresse()GetNom()SetNom()GetClefPrimaire()SetClefPrimaire()PayerAbonnement()PayerPersonnellement()

<<Interface>>

ClientHome

Client Créer()Supprimer()Client FindByPrimaryKey()Client FindByNom()

<<Interface>>

Raffine Implante

Concept métier de Client dans les Systèmes d’Information de Transport - SIT

(Initiative Centr’Actoll)(Khayati, 2003a) (Khayati, 2004b)

Client SIT AnalyseSymphony


Les bibliothèques de composants au coeur des équipes de développement

Bibliothèques de Composants réutilisables

Concepteur d’applications

Extraire des composants Archiver et indexer des composants

Groupe d’identification et certification

Nouveaux Composants à archiver

Demander de nouveaux composants

Bibliothécaire de composants

Demandes

Problématique Acteurs et processus

Groupe de maintenance

Groupe de développement

Développer des composants

Demande de mise a jour

Acheter descomposants

Fournisseur de composants


Exemple de requête composite d’un concepteur d’application

Requête utilisateur = R1 et (R2 ou R3) et R4

• R1 : retrouver un composant métier Client du domaine SIT.

• R2 : qui admet une implantation réalisée avec la technologie EJB.

• R3 : qui admet une implantation réalisée avec la technologie CCM.

• R4 : qui offre une fonction PayerAbonnement()

Problématique Requêtes


expression des besoins conception réalisation

Hétérogénéité des niveaux d’abstraction de composants

Hétérogéné ité d es éq uip es

Ingénieur de composants

Concepteur d'applications

Hété rog éné ité d es m

o dè le s et d es so urce s de c omp osa nts

EJB

, CC

M, P

atro ns, …

Environnement d’aide à la réalisation et à l’utilisation de composants

Hétérogénéité des techniques de recherche de composants

Classification externe, classification structurelle, …

Cadre retenu 4 sources d’hétérogénéité


Plan

I. Problématique

II. État de l’art

III. Propositions

IV. Conclusion et perspectives


Plan

I. Problématique

II. État de l’arti. Approches à composants

ii. Approches de recherche de composants

III. Propositions



Environnement d’exécution

Attribut de déploiement

Dépendance de déploiement

Vue de déploiement

Vue externe

Interface fonctionnelle requise

Interface fonctionnelle fournieAttribut de

configuration

Vue externe

État de l’art

Les composants logiciels : concepts (COM, EJB, Fractal, …)

Approches à composants

Vue interne Interface de contrôle requise

Interface de contrôle fournie

Instance de composant


État de l’art

Exemple de composant logiciel : Client SIT logiciel en EJB


Java.rmi.Remote<<Interface>>

Javax.ejb.EJBObject<<Interface>>

Javax.ejb.EJBHome<<Interface>>

Client

Modifier()AttribuerClientPayeur()AttribuerAyantDroit()AjouterCarte()SupprimerCarte()ForfaitAbonnement()ChangerStatut()GetAdresse()SetAdresse()GetNom()SetNom()GetClefPrimaire()SetClefPrimaire()PayerAbonnement()PayerPersonnellement()

<<Interface>>

ClientHome

Client Créer()Supprimer()Client FindByPrimaryKey()Client FindByNom()

<<Interface>>


État de l’art

Exemple de composant conception : le patron Composite de Gamma (Gamma, 1995) …


Formalisme de patrons

Système de patrons

Interface Réalisation Relation

Patron

n1 n

+Formalisme

1

n

n

n

n

Catégorie Rubrique

1..n1..n

1..n n

+Catégorie de rubrique1..n n

Champ

nn

Nom patron Composite

Auteur E. Gamma

Intention ce patron permet de gérer une composition récursive d’objets. Il définit des hiérarchies de classes d’objets simples et d’objets composites et facilite l’ajout des nouveaux composants.

Solution

Leaf

Operation(opérande : Texte)

Composite

Add(child : Component)Remove(child : Component)Operation()

ClientComponent

Operation() **


État de l’art

Exemple de composant Analyse : Client SIT analyse dans Symphony


Client SIT AnalyseSymphony


État de l’art

Bilan


• Multitude de niveaux d’abstraction• Multitude de modèles de composants par niveau d’abstraction

Extraire un métamodèle unificateur et évolutif

Approches à composants :


État de l’art

I. Problématique

II. État de l’arti. Approches à composants

ii. Approches de recherche de composants

III. Propositions

IV. Expérimentations

V. Conclusion et perspectives


Les techniques de recherche de composants

Recherche comportementaleClassification externe

Classification structurelle Recherche par navigation

État de l’art Approches de recherche de composants


Représentation de composant Composant* 1* 1

Représentation par facettes

Nom

Vocabulaire

Facette

1..*1..*

11Terme

1..*1..*

**

Domaine métier : Bancaire, SIT, …Technologie implantation : EJB, CCM, … Niveau abstraction : Analyse, conception,…

Indexation sémantique Indexation sémantique

Classification externe : classification par facettes (Asset, 1993) (Poulin, 1995) (Zhang, 2000) …


• Retrouver un composant Client du domaine métier SIT.

Indexation manuelleIndexation manuelle


Rigueur mathématique, indexation automatiqueRigueur mathématique, indexation automatique

Classification structurelle : appariement de signatures (Gaudel, 1991) (Ritti, 1992) (Zarimski, 1995)…


Langage de spécification, performanceLangage de spécification, performance

• Retrouver un composant qui offre la fonction PayerAbonnement (p1:Type1)

Opération

Composant

Interface

1..*1..*

1..*1..*

Signature d'opération 1 11 1

Représentation par signatures

11 11

Signature d'interface 1 11 1

1..*1..*

1..*1..*


Recherche comportementale : analyse des traces d’exécution(Podgursky, 1993) (Hall, 1993) (Chou, 1996) …


Composant 3

Composant 2

Composant 1

Trace d’exécution

Indexation automatiqueIndexation automatique Temps de réponseTemps de réponse

Espaces des valeurs d’entrée

Espaces des valeurs de sortie

(5,3,2,4,1),(4,3,5,1,2),(2,1,5,3,4) -> (1,2,3,4,5)

• Retrouver tous les composants implantant une fonction de tri croissant

Filtrage

Résultat


Recherche par navigation : navigation hypertexte (Cybulski, 1993) (Jeng, 1993) (Freitag, 1994) …


RaffinementRaffinement

Organisation manuelle ou semi automatique, point de départ Organisation manuelle ou semi automatique, point de départ

C2

C7

C1C6

C3

C4

C5utilise

hérite

équivalent


Comparaison entre les techniques de recherche de composants


• Critères techniques : Précision, Rappel, Couverture, Complexité d’appariement, Potentiel d’automatisation

• Critères économiques : Coût d’investissement, coût de fonctionnement, degré de diffusion, état de développement.

• Critères humains : Difficulté d’utilisation et transparence.

• Caractéristiques de conception : Nature des composants, représentation des composants, objectif de la recherche, etc.

24 critères de comparaison divisés en 4 groupes :


État de l’art Bilan

• Multitude de TRC pour multitude de types de requêtes• Une représentation spécialisée pour chaque TRC

Créer un environnement pour intégrer différentes TRC

Approches de recherche de composants :


Plan

I. Problématique


III. Propositions

IV. Expérimentations

V. Conclusion et perspectives


Propositions

Environnement d’aide à la réalisation et à l’utilisation de composants

expression des besoins conception réalisation

Hétérogénéité des niveaux d’abstraction de composants

Hétérogéné ité d es éq uip es

Ingénieur de composants

Ingénieur d'applications

Hété rog éné ité d es m

o dè le s et d es so urce s de c omp osa nts

EJB

, CC

M, P

atro ns, …

Hétérogénéité des techniques de recherche de composants

Classification externe, classification structurelle, …

Cadre retenu


Propositions

Environnement

M-Sigma

C-Sigma

B-Sigma

Modèle de SRC

Instance

Instance

TRC

Utilise

Utilise

SRC

SGBDC

Gestion des composants Recherche de composants

Architecture


Plan

III. Propositionsi. La base B-Sigma et le modèle C-Sigma

ii. Le Système de Gestion de Bases Descriptives de Composants

iii. Le Système de Recherche de Composants

iv. Une TRC structurelle externe spécifique


Objectif : Gestion de composants et de leurs relations

Propositions La base B-Sigma

Niveau conception

Niveau analyse

Niveau logiciel

utilise raffine implante Composant métierimite

Composant


Exemple de composants gérés dans B-Sigma


Patron Rôle imite

raffine

implante

Client Conception EJB

utilise

Client analyse

utilise

utilise

Client Logiciel EJB

raffine

implante

AgentConception EJB

Agent analyse

AgentLogiciel EJB

Utilise

utilise

utilise

Composant métierClient

Composant métierAgent

raffine

implante

ClientConception CCM

ClientLogiciel CCM

…

…

…

…

Patron Composite


Exemple de description du composant Client SIT logiciel en EJB


Nom Client logiciel

Auteur Khayati

Intention Ce composant présente une implantation du concept métier Client du domaine des systèmes d’information transport en utilisant la technologie des EJB.

Modèle de composants

Enterprise JavaBeans

Type de Bean

Entity Bean

Interfaces offertes

public interface Client extends EJBObject{ public void modifier(); … public abstract void PayerAbonnement(); public abstract void PayerPersonnellement(); } public interface ClientHome extends EJBHome{ public Client creer(String nom, String adresse, String Clefprimaire ); … public Collection findByNom(String nom ) ; }

Classe Bean public abstract class ClientBean implements EntityBean{ public void modifier(); … public abstract void PayerPersonnellement(); }

Description de composants

Modèle de composants

Démarche de réutilisation

Récuperation d'une référence sur la maison de composants Client

Demande de Créat ion d'une instance du composant Client

Recherche et récupération d'une instance du composants Client déja existante

Utilisation des services d'une instance d'un composant Client

Suppression d'une instance d'un composant Client

Connexion sur un serveur EJB

Fermeture de session avec le serveur EJB

Cas d’utilisation

Exemple d’utilisation de la fabrique de composants (home interface) par un client :

Context initial = new InitialContext(); Object objref = initial.lookup( "ClientBean" ); ClientHome home = (ClientHome)PortableRemoteObject.narrow( objref, ClientHome.class ) ; Client durand = home.creer( "Durand" );

Réutilisation


Les concepts

**

Relation

Relation verticale Relation horizontale


Description

**

Description de sources Modèle de composantsRéutilisation Description de composants

0..10..10..10..1

B-Sigma

Composant

1..*1..*

Artefact

**


Relation horizontaleRelation verticale

Modèle de composantsRéutilisation Description de composants

1111

Description de composants logicielDescription de composants conceptionDescription de composants analyse Description de composants métier

******

Modèle de composants logicielModèle de composants conceptionModèle de composants analyse

Modèle de composants EJBModèle de composants Design PatternModèle de composants Symphony analyse

Utilise ImplanteIntervient dans

Relation

Description

Base descriptive de composants

* 1* 1

**

Description de sources

Artefact

Composant

*1 *1

*

*

*

*

1..*1..*

Organisation

Modèle Abstrait

Modèle Concret

Propositions Le modèle C-Sigma

Modèle de composants RéutilisationAuteurIntentionNom


11 111..*1..*1111

Description de composants logiciel

Description de composants conception

Domaine

Description de composants analyse

Description de composants métier

**

**

1..*1..*

**


Organisation

Modèle Abstrait

Modèle Concret

Relation horizontaleRelation verticale

Modèle de composantsRéutilisation Description de composants

1111

Description de composants logicielDescription de composants conceptionDescription de composants analyse Description de composants métier

******

Modèle de composants logicielModèle de composants conceptionModèle de composants analyse

Modèle de composants EJBModèle de composants Design PatternModèle de composants Symphony analyse

Utilise ImplanteIntervient dans

Relation

Description

Base descriptive de composants

* 1* 1

**

Description de sources

Artefact

Composant

*1 *1

*

*

*

*

1..*1..*

Propositions Le modèle C-Sigma

Commentaire


Forces Faiblesses

Cas de réutilisation

*

1

*

+Technique de réutilisation

1

*

*

*

+Réutilisation

*

*

Relation horizontale

Réutilisation

**

11

* 1*

+Réutilisé

1

Démarche**


Plan






Positionnement : le métamodèle du SGBDC, une extension d’UML

Propositions Le SGBDC

B-SigmaSystème d’information

Métamétamodèle MOF

?M-SigmaMétamodèle UML

C-SigmaModèle UML du SI


Le métamodèle M-Sigma : Extension du métamodèle UML


M-Sigma

Core package Backbone

Core package Relationships

Core package Classifiers

Package Data Types

Core package Auxiliary elements

Package Instances


Le métamodèle M-Sigma


Core package Classifiers

Classifier

DescriptionDataType

ComponentsRepository

ComponentArtifact

ArtifactLocalizationOtherToolArtifactLocalizationURL


Core package Backbone

ModelElementProperty

StructuralPropertymultiplicity : Multiplicitychangeability : ChaneableKindordering : OrderingKindinitialValue : Expression

VariableProperty FixProperty

Iteminitialvalue : Expression

Scriptbody : String

{ordered}

{Ordered}

GeneralizableElementisAbstract : Boolean

ElementElementOwnershipvisibility : Visibilitykindmultiplicity : Multiplicitykind

Namespace

ModelElementname : Name

0..1

*

+namespace

0..1

+ownedelement

*Bundle

Constraintbody : String

*

1

+scripttrigger

*

+triggeredscript1

*

*

+constrainedElement

*

+Constraint

*

Featureownerscope : ScopeKindvisibility : VisibilityKind

StructuralFeaturemultiplicity : Multiplicitychangeability : ChaneableKindordering : OrderingKind

Classifier

*

+Owner

+feature*

Composition

1

*

+type1

+typedFeature

* *

1

+typedProperty*

+type1

ParameterdefaultValue : Expressionkind : ParameterDirectionKind

1

*

1

+typed parameter*

BehavioralFeature

*

+parameter

*






Core package Relationships

Description AssociationDescription

Relationship

{Ordered}

AssociationClassifierAssociationEnd

isNavigable : Booleanmultiplicity : Multiplicity 2..* +association

+connection

2..*

1

*+participant

1 +association

*

Generalization GeneralizableElementisAbstract : Boolean

1*

+child

1

+generalization

*

* 1

+Specialisation

*

+parent

1





Package Data Type

AdvancedDataType

UmlDiagram

UmlClassDiagram

{Ordered}

Primitive Enumeration

EnumerationLiteral

1..*

+Enumeration

+Literal1..*

ProgrammingLanguageDataType


DataType

ExternalTool ExternalOperation**


Exemple


Modèle de composants RéutilisationAuteurIntentionNom


11 111..*1..*1111

Description de composants logiciel

Description de composants conception

Domaine

Description de composants analyse

Description de composants métier

**

**

1..*1..*

**

Modèle de composants<<Description>>

Réutilisation<<Description>>

Auteur<<Item>>

Intention<<Item>>

Nom<<Item>>

Description de composants<<Description>>

11 111..*1..*1111

Description de composants logiciel<<Description>>

Description de composants conception<<Description>>

Domaine<<Item>>

Description de composants analyse<<Description>>

Description de composants métier<<Description>>

**

**1..*1..*

**


Plan

III. Propositionsi. La base B-Sigma

ii. Le système de gestion de bases descriptives de composants




Propositions

Prendre en compte l’hétérogénéité des TRC• Par un modèle générique, le modèle de SRC• Pour « composer » des TRC

Le SRC

Objectif


Modèle de SRC

Propositions Le SRC

Modèle de SRC

Components Retrieval System Package

Simple Query Package

Query Integration Package


Exemple de requête composite :

Propositions Le SRC

Requête utilisateur = R1 et (R2 ou R3) et R4

• R1 : retrouver un composant métier Client du domaine SIT.

• R2 : qui admet une implantation réalisée avec la technologie EJB.

• R3 : qui admet une implantation réalisée avec la technologie CCM.

• R4 : qui offre une fonction PayerAbonnement()


Modèle de SRC

Propositions Le SRC

Simple Query Package

L' Instance-DataType doit correspondre au DataType qui fournit la ComponentsRetrievalTechnique

Une requête simple ne peut porter simultanément sur un Item et une Structural property

Item(from Core Package Backbone)

StruturalProperty(from Core Package Backbone)

Instance-DataType(from Instances package)

DataType(from Package DataType)

<<UML metamodel>>

SimpleQuery 1*

1*

1* 1*1

*1

*

ComponentsRetrievalTechnique

RelevanceFunction(v1 : Instance-DataType, v2 : Instance-DataType) : Double*1 *1

*

1

*

1


Modèle de SRC

Propositions Le SRC

Query Integration Package

SimpleQuery(from Simple Query Package)

MaxRelevance

Relevance(rel1, rel2) : Double

MinRelevance


AverageRelevance


OR_Query

And_Query

Query

2

0..*

2

0..*

2

0..*

2

0..*

Not_Query

1

0..*

1

0..*

RelevanceMergingStrategy

Relevance(rel1, rel2) : DoubleCompositeQuery

1 *1 *


Modèle de SRC

Propositions Le SRC

Components Retrieval System Package

Query(from Query Integration Package)

ComponentsRetrievalSystem

11

ComponentsRetrievalTechnique(from Simple Query Package)

**

QueryEditor

**

1 *1 *


Bilan

Propositions Le SRC

• Possibilité de composer des TRC • Possibilité d’utiliser les TRC à faible complexité

algorithmique comme outil de présélection pour les TRC à haute complexité.

• Possibilité de raffiner les résultats de la recherche par l’approche par navigation


Plan






Composant simpleCalculer(opérande : Texte)

Document simple Document composite

Document

*

1..*

*

1..*

Component

Nom : Texte

Operation()

*

1

+Documentation*

1

Composant compositeAjouterComposant(c : Component)SupprimerComposant(c : Component)Calculer(opérande : Texte)

*

+composant

*

+composite

composition

Serialisable

Serialiser()

<<Interface>>

Technique de composition

Nom

Diagramme de classes d’un composant réutilisable

(Source)

Propositions Une TRC spécifique

Objectif : reconnaissance par appariement de diagrammes de classes

Exemple : retrouver le diagramme du patron Composite dans un composant de la base

Diagramme de classes d’une requête utilisateur

(Cible)

Leaf

Component

Operation()

Composite

Add(child : Component)Remove(child : Component)

**

+Child


• Description des DC sous forme logique

• Le calcul des prédicats offre des axiomes et des règles d’inférence

Possibilité de prouver qu’une spécification cible est une conséquence logique d’une spécification source


Utilisation de la logique du premier ordre



Le processus de recherche

Base de composants

Diagrammes de classes des composants

SpécificationsSources

Extraction de la structure

Génération desSpécifications sources

Spécificationcible

Génération de laSpécification cible

Appariement deSpécifications

Méta-connaissances

Composants retrouvés

ProcessusProduit

Diagramme de classes cible

Spécifications des composants de la Base de composants Spécification de la requête utilisateur


• entité(id_Classe_1) • nom_entité(id_Classe_1, Component) • classe(id_Classe_1)• classe_abstraite(id_Classe_1)


Génération d’une spécification source

• entité(id_opération_1)

• nom_entité(id_opération_1, Operation)

• opération(id_opération_1)

• entité(id_signature_1)

• signature(id_signature_1)

• classe_opération(id_classe_1, id_opération_1, id_signature_1)

• opération_abstraite(id_opération_1)

• visibilité(id_opération_1, publique)

Leaf

Component

Operation()

Composite

Add(child : Component)Remove(child : Component)

**


_id_Classe_11, _NomClasse, …, _visibility1

entité(_id_Classe_11)

nom_entité(_id_Classe_11, _NomClasse)

classe(_id_Classe_11)

classe_abstraite(_id_Classe_11)

entité(_id_opération_11)

nom_entité(_id_opération_11, _NomOperation)

opération(_id_opération_11)

entité(_id_signature_11)

signature(_id_signature_11)

classe_opération(_id_classe_11, _id_opération_11, _id_signature_11)

visibilité(_id_opération_11, _visibility1)

Requête (_id_Classe_11, _NomClasse, …, _visibility1)


Génération d’une spécification cible

Diagramme cible

NomClasse

NomOperation()

Diagramme source


Component

Nom : Texte

Operation()


*

+composite

*

Appariement : 5 résultats


_id_Classe_11, _NomClasse, …, _visibility1

entité(_id_Classe_11)

nom_entité(_id_Classe_11, _NomClasse)

classe(_id_Classe_11)

classe_abstraite(_id_Classe_11)

entité(_id_opération_11)

nom_entité(_id_opération_11, Operation)

opération(_id_opération_11)

entité(_id_signature_11)

signature(_id_signature_11)

classe_opération(_id_classe_11, _id_opération_11, _id_signature_11)

visibilité(_id_opération_11, _visibility1)

Requête (_id_Classe_11, _NomClasse, …, _visibility1)


Génération d’une spécification cible

Diagramme cible

Pourquoi pas 3 résultats puisque la méthode Operation() est transmise par héritage aux classes Composite et Leaf ?

Pourquoi pas 3 résultats puisque la méthode Operation() est transmise par héritage aux classes Composite et Leaf ?

NomClasse

Operation()

Diagramme source


Component

Nom : Texte

Operation()


*

+composite

*

Appariement : 1 résultat


• Propagation des propriétés par la généralisation.– Opérations, attributs, associations, interfaces

• Mécanisme de relaxation des critères de recherche– Type des associations– Type, ordre et nombre des paramètres des

opérations


Exploitation de métaconnaissances


Plan

I. Problématique


III. Propositions



Conclusion

Un environnement permettant : – La gestion de composants hétérogènes par leur niveau d’abstraction,

leurs modèles et leurs sources

– La recherche de composants par des techniques hétérogènes dans un environnement unifié

Un environnement évolutif :– Par sa structure

– Par la démarche spécifiée dans le guide méthodologique sous forme d’un système de patrons

Un prototype validant cet environnement …


Conclusion Prototype SGBDC


Conclusion Prototype SRC


Perspectives

• SGBDC– Passer du prototype à un environnement à plus grande échelle

• SRC– Étendre la TRC pour d’autres diagrammes UML ( Précision/Rappel) et

intégrer d’autres TRC

– Étudier les fonctions de fusion de requêtes

• Alimentation des BDC– Étudier le processus d’alimentation des BDC

– Étudier la possibilité d’utiliser des techniques de routage et de filtrage

• Adopter une architecture à base de composants connectables


Merci

Documents

Modèles formels et outils génériques pour la gestion et la recherche de composants