MDA en action Ing

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MDA en action Ingénierie logicielle guidée par
les modèles

• Xavier Blanc
• Université Pierre et Marie Curie
• Xavier.Blanc_at_lip6.fr

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Plan

• MDA Model Driven Architecture
• Pérennité des savoir-faire
• Architecture de métamodélisation
• UML, OCL, AS
• XMI
• Gains de productivité
• JMI EMF
• Transformation de modèles
• Outils
• Prise en compte des plates-formes dexécution
• Profils de plate-forme
• Métamodèle de plate-forme
• Etude de Cas PetStore

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MDA Model Driven Architecture

• Vue macroscopique

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Modèles
Architecture MDA

•  Modéliser est le futur, et je pense que les
  sociétés qui travaillent dans ce domaine ont
  raison   B. Gates
•  Obtenir du code à partir dun modèle stable est
  une capacité qui sinscrit dans la durée  R.
  Soley
•  A quoi bon modéliser puisque in fine il faudra
  toujours écrire du code? 
•  Un bon schéma vaut mieux quun long discours
  sauf quà un schéma (UML) correspond plus dun
  long discours ! 
• Besoin de bonnes pratiques et dobjectifs précis

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Pratiques Objectifs
Architecture MDA

• Pratiques
• Décomposer en niveaux dabstraction
• Automatiser les relations inter/intra niveaux
• Formaliser les informations contenues dans les
  niveaux
• Objectifs
• Élaboration de nouvelles applications
• Évolution dapplications existantes
• Maîtriser limpact des nouvelles technologies

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Lapproche
Architecture MDA
7
Architecture
Architecture MDA
MOF
M2
QVT
M2
Application Informatique
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Les moyens
Architecture MDA

• Définition de tous les métamodèles de manière
  uniforme
• Le standard MOF définit le langage de définition
  des métamodèles
• Format standard dimport et dexport des modèles
• Le standard XMI définit les moyens dimport et
  dexport de tous les modèles selon le format XML
• Langage de manipulation des modèles
• Les frameworks JMI/EMF définissent les moyens de
  représentation des modèles à laide de langages
  de programmation objet.
• Langage dédié au transformation de modèles
• Le standard QVT définit le langage dexpression
  de transformations de modèles

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Les résultats
Architecture MDA

• Pérennité des savoir-faire
• Lambition du MDA est de faire en sorte que les
  modèles (CIM, PIM) aient une durée de vie
  supérieure au code.
• Lobjectif est donc de fournir des langages de
  modélisation supportant différents niveaux
  dabstraction.
• Gains de productivité
• MDA vise à apporter des gains de productivité en
  automatisant les opérations sur les modèles.
• Lobjectif est donc de faciliter la création
  dopérations de production sur les modèles (du
  contemplatif au productif)
• Prise en compte des plates-formes dexécution
• MDA veut rendre explicite la prise en compte des
  plates-formes dexécution dans le cycle de vie
  des applications.
• Lobjectif est donc de construire des langages
  permettant de modéliser les plates-formes et de
  lier ces modèles aux modèles des applications.

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Les 3 axes du MDA
Architecture MDA
pérennité

• Pour mettre en œuvre le MDA il faut fixer ses
  priorités selon ces trois axes
• Il est actuellement trop tôt pour utiliser
  UML2.0 et être productif.
• Il est actuellement trop tôt pour pouvoir dire
  que EMF est pérenne.
• Il est actuellement trop tôt pour pouvoir
  expliciter la plate-forme sous forme de modèle.

UML2.0
QVT
MOF2.0
XMI2.1
GenDoc
Profil QoS
UML1.4
EMF
MOF1.4
Profil EJB
JMI
Profil Corba
productivité
UML-gtJava
UML/EJB-gtJ2EE
Plate-forme
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Pérennité des savoir-faire

• Architecture et Standard

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Métamodèle
Pérennité
Un métamodèle est essentiellement la définition
dun ensemble de concepts et de leurs relations à
laide dun diagramme de classes. Un métamodèle
ne définit que la structure et pas la
sémantique. Un modèle est une instance dun
métamodèle sil respecte la structuration définie
par le métamodèle. Le métamodèle UML définit les
concepts UML et leurs relations. Un modèle UML
doit respecter la définition du métamodèle.
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Métamétamodèle
Pérennité

• Le MOF définit le langage permettant de définir
  des métamodèles
• Les concepts du MOF sont les concepts de
  métaclasse, méta-attribut, méta-association, etc.
• MOF peut être défini à laide dun diagramme de
  classe. Ce diagramme est le métamétamodèle
• Le métamétamodèle sauto-définit.

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Niveaux Méta
Pérennité

• Les relations entre les niveaux méta sont des
  relations de définition de structure
• Les relations entre les niveaux méta ne sont pas
  des relations dabstraction.
• Les relations entre les niveaux méta sont
  semblables aux relations entre les grammaires
  (BNF, ou XML Schema)

Métamétamodèle
Métamodèle
Modèle
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Infrastructure 2.0
Pérennité

• UML définit les concepts nécessaires à
  lexpression des diagrammes de classe
• MOF définit les concepts nécessaires à
  lexpression des diagrammes de classe
• gt Capitaliser sur les concepts nécessaires à
  lexpression des diagrammes de classe
  Infrastructure

Linfrastructure na pas de niveau fixe. Cela
dépend de qui lutilise.
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UML2.0
Pérennité

• UML2.0 fait rentrer UML dans MDA, il est bien
  plus quune évolution de UML1.4.
• UML est actuellement le métamodèle le plus
  important de lapproche MDA. Sa conception est le
  fruit de plus de 3 ans de travail collaboratif
  des meilleurs experts du domaine.
• Cest le métamodèle qui définit la structuration
  des modèles des applications informatiques
• UML2.0 est un métamodèle instance de MOF2.0.
• La sémantique de UML2.0 est définie à laide de
  langage naturel
• Les diagrammes UML2.0 sont définis à partir du
  métamodèle
• UML2.0 supporte différents niveaux dabstractions
  et différents points de vue
• Cas dutilisation, Séquences, Structuration
  Interne, Etats, Déploiement, etc.

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Composant UML2.0
Pérennité
UML2.0 permet la modélisation intégrale
dapplications à base de composants. De
lanalyse/conception au déploiement
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UML dans MDA
Pérennité

• UML permet principalement de construire des
  modèles dapplications informatiques indépendants
  des plates-formes dexécution (phase danalyse et
  de conception abstraite)
• UML est donc le métamodèle naturel pour les PIM
  (Platform Independant Model)
• UML permet aussi de représenter une application
  dans son environnement afin den faire ressortir
  les exigences (cas dutilisation)
• UML peut être utilisé pour les CIM (Computational
  Independant Model)
• UML peut être profilé afin de cibler des
  plates-formes dexécution (ex profil pour CORBA,
  profil pour EJB)
• UML peut être utilisé pour les PSM (Platform
  Specific Model)
• Il serait donc possible dappliquer MDA en
  utilisant uniquement UML

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Object Constraint Language
Pérennité

• OCL définit la structuration des modèles
  représentant des contraintes sur les applications
  informatiques
• Invariant, Pré-post conditions
• OCL est un métamodèle instance de MOF
• OCL est fortement couplé au métamodèle UML
• OCL définit sa sémantique à laide dun
  métamodèle (opération sans effet de bord)
• OCL définit une syntaxe concrète permettant de
  facilement saisir les contraintes

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Action Semantics
Pérennité

• AS définit la structuration des modèles
  représentant des séquences dinstructions
• AS est un métamodèle qui a été totalement intégré
  à UML2.0
• AS na pas de syntaxe concrète propre
  (utilisation des diagrammes dynamiques UML)
• La sémantique dAS nest pas formellement définie
  (RFP en cours)

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XMI
Pérennité

• Fonctionnement
• Le standard XMI (XML Metadata Interchange) permet
  le passage des modèles aux documents XML
• Il définit des règles permettant de construire
  des schéma XML à partir de métamodèle
• Ainsi il est possible dencoder un modèle dans un
  document XML
• XMI et UML
• XMI se décline en 6 versions et UML se décline en
  4 versions
• Cela explique pourquoi léchange de modèle UML en
  XMI pose quelques problèmes
• XMI et diagrammes
• DI (Diagram Interchange) est une extension à XMI
  et UML qui permet la représentation des
  diagrammes UML sous forme de document XML.

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Synthèse sur la pérennité
Pérennité

• MOF permet de décrire les métamodèles
  uniformément
• Permet la définitions de structuration et leur
  standardisation (ex réseaux de Petri)
• Le métamodèle UML est le métamodèle le plus
  abouti pour élaborer des modèles dapplications
  informatiques
• Les modèles UML sont de très bons PIM (complets
  et indépendants des plates-formes).
• OCL et AS sont les métamodèles permettant la
  définition précise de comportements
• Ils permettent la construction de modèles UML
  très précis.
• XMI permet léchange de nimporte quel modèle
  sous forme de document XML
• Les modèles MDA ont tous une représentation
  concrète standard

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Gains de productivité

• Framework et outils

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API de manipulation
Production

• MDA définit les principes de génération dAPI de
  manipulation de modèles
• A chaque métamodèle correspond une API de
  manipulation des modèles instances
• Les frameworks définissent aussi des API
  réflectives pour tout métamodèle

Métamodèle
Interface Java
Objets Java
modèles
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Eclipse Modeling Framework
Production

• Élaboration dun métamodèle (instance de Ecore)
• Génération de lAPI
• Interface de manipulation
• Classes dans lenvironnement Eclipse
• Classes déditeur graphique
• Utilisation directe dans un nouveau environnement
  Eclipse

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Transformation de modèles
Production

• Les transformations de modèles sont le cœur des
  aspects de production de MDA
• CIM vers PIM, PIM vers PSM, PSM vers code (sens
  inverse).
• Les transformations de modèles sont basées sur
  les métamodèles
• Tout composant UML se transforme en une classe
  PHP.
• Les constructeurs de plate-forme devraient
  produire les transformateurs permettant
  dexploiter les plates-formes
• UML vers EJB
• Les sociétés devraient pouvoir adapter les
  transformateurs selon leurs propres expériences
  et leurs propres besoins
• Ex ne pas utiliser de composant EJB Entity!
• Actuellement les transformations de modèles
  peuvent sécrire selon trois approches
• Programmation, Template, Modélisation

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Programmation
Production

• La transformation est un programme qui utilise
  les API de manipulation des modèles

APIUML
APIPHP
écrire
lire
ProgrammeJava
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Template
Production

• La transformation est un template écrit dans un
  langage dédié

Template pour UML vers PHP
Interpréteurde template
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Modélisation
Production

• La transformation est un modèle instance du
  métamodèle QVT

Modèle Transfo
Programme
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Outils industriels
Production

• Actuellement plusieurs outils clament leur
  adhérence à MDA.
• Au déla de savoir ce quest un outil MDA, il est
  intéressant de voir que les fournisseurs doutils
  sont très actifs sur ce domaine.
• Nous avons particulièrement pu apprécier deux
  outils
• RSA (Rational Software Architecte) qui supporte
  MDA en offrant un modeleur UML2.0 et en
  permettant la définition de transformations de
  modèles (approche par programmation).
• Objecteering/MDA Modeler qui supporte MDA en
  offrant des avantages considérables pour le
  développement et le packaging dopérations de
  production sur les modèles.

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Synthèse sur la productivité
Production

• MDA fait passer les modèles du contemplatif au
  productif
• Les API de manipulation de modèles sont
  totalement utilisables en contexte industriel
• Les transformations de modèles sont réalisables
  même si actuellement seule lapproche par
  programmation est pleinement exploitable.
• Il est important de souligner lengagement des
  éditeurs doutils

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Prise en compte des plates-formes dexécution

• Framework et outils

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Cycle en Y et plate-forme
Plate-forme
Besoins Techniques
Exigence
Analyse
Architecture Technique
Conception (Abstraite)
Explicitation de la plate-forme
Conception (concrète)
Prise en compte de la plate-forme
Conception (fine)
Code
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Profil ou métamodèle
Plate-forme

• Il nexiste pas de métamodèle permettant de
  modéliser les plates-formes
• Un métamodèle de plate-forme définit plutôt la
  structure de modèles dapplications utilisant les
  fonctionnalités de la plate-forme
• On appelle donc ces métamodèles des métamodèles
  de PSM
• par exemple le métamodèle EJB définit la
  structure de modèles dapplications utilisant les
  fonctionnalités de la plate-forme EJB
• La transformation cœur de lapproche en Y est
  donc une transformation entre deux métamodèles
  (métamodèle du PIM vers métamodèle du PSM)
• Doù la nécessité de paramétrer le modèle PIM
  afin de préciser la façon dont utiliser la
  plate-forme (notion de modèle intermédiaire).
• Comment savoir si un composant UML doit se
  transformer en un bean Entity ou Session?

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Métamodèle de PSM
Plate-forme

• Approche par profil
• Le métamodèle de PSM est un profil UML
• La plate-forme doit donc être proche de UML
  (orientée objet)
• Les transformations PIM vers PSM sont facilitées
  car il existe une sémantique commune (UML)
• Approche par métamodèle
• Le métamodèle de PSM est un métamodèle MOF
• La plate-forme peut donc être très éloignée de
  UML
• Les transformations PIM vers PSM sont moins
  facilitées car les sémantiques PIM et PSM ne sont
  pas communes
• Cette approche rend possible les transformations
  PSM vers PSM (migration de plates-formes)

36
Étude de Cas

• PetStore

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PetStore selon MDA
Étude de Cas
CIM PIM en UML
Intervention Humaine
Modèle de transformation PIM vers PSM
PSM JavaProfil UML
PSM PHP Méta-modèle
PIM vers PSM Java avec MDA Modeler PIM vers PSM
PHP avec RSA
public class
php
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Pérennité
Étude de Cas

• Lapplication PetStore a pu être modélisée
  entièrement en UML2.0
• Use Case de lapplication
• Composants de lapplication
• Contrainte OCL sur les opérations (notamment les
  opérations de recherche)
• AS pour le comportement (notamment grâce aux
  nouveaux diagrammes de séquences)
• Modèle entièrement indépendant des plates-formes
  dexécution
• Modèle échangeable(?) grâce à XMI

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Productivité
Étude de Cas

• Le modèle UML de lapplication PetStore a pu être
  manipulé automatiquement pour générer du code et
  de la documentation
• RSA Manipulation Java avec assistants
• MDA Modeler Manipulation J avec assistants
• Malheureusement, il nest pas encore possible de
  pouvoir capitaliser les opérations de production

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Plate-forme
Étude de Cas

• Réalisation de PetStore sur J2EE/EJB
• Définition du profil EJB
• Construction des transformations avec MDA Modeler
• Définition dun profil de modèles intermédiaires
  permettant de préciser les choix de
  transformation
• Réalisation de PetStore sur PHP
• Définition dun métamodèle PHP
• Construction de générateur de code et de
  transformation de modèles avec RSA
• Définition dun profil de modèles intermédiaires
  permettant de préciser les choix de transformation

41
Conclusion
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MDA en action

• MDA entre dans une phase dindustrialisation
• La pérennité est aujourdhui totalement atteinte
  grâce aux standards MOF, UML, OCL, AS et XMI
• La productivité des modèles est une réalité. Les
  progrès annoncés laissent entrevoir un essor
  considérable (MOF2.0 QVT)
• La prise en compte des plates-formes reste encore
  trop à la charge de celui qui met en place
  lapproche MDA