01 - introduction à la modélisation objet

5/12/2018 01 - Introduction à la modélisation objet - slidepdf.com

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ECTS Code : 2ADSCORE KNOWLEDGE Nr1

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Intr

oduction à lamodélisation objet



Votr e Full Pr of

Titr e: Full Professor.

Distinction: Docteur enMathématiques.

For mation: D.E.A. de

Mathématiques appliquées.Publications: notes aux ComptesRendus de l¶Académie des Sciencesde Paris, article dans la revue« journal of theoretical probability ».

Contact:[email protected]

Laur ent GODEFROY

Intr oduction à la modélisation objet



Objectif s de ce module

Cerner les limites de laprogrammation procédurale.

Introduire les concepts novateur

de la programmation orientéeobjet :

Classe

Encapsulation

Héritage

Polymorphisme




Plan du module

I. De la pr ogr ammation pr océdur ale à lapr ogr ammation orientéeobjet.

II. Quelques pr opriétés importantes de la

modélisation objet.

V

oici les parties que nous allons aborder :




. De la pr ogr ammation pr océdur ale à la

pr ogr ammation orientéeobjet.




Plan de la partie

1. Les limites de la programmationprocédurale.

2. Une alternative : la programmationorientée objet.

3. Trois principes fondamentaux dela programmation orienté objet.

Voici les chapitres que nous allons aborder :

. De la pr ogr ammation pr océdur ale à la pr ogr ammation OO



1. Limites de la pr og. pr océdur ale

Les premiers programmes, écrits en langage machine,dépendaient fortement de l¶architecture des ordinateursutilisés.

Ils n¶étaient qu¶une suite d¶instructions liées auprocesseur qui les exécutait : mémorisation de données,opérations élémentaires d¶arithmétique et de logique.





C¶étaient d¶ailleurs les mêmes personnes quiconcevaient, utilisaient et programmaient ces machines





Suite à l¶invention du circuit intégré et dumicroprocesseur, les ordinateurs ont vu leurs capacitésconsidérablement augmenter.

Parallèlement ils ont fait leur apparition dans la société :

industrie, universités puis foyers.





Il est évident qu¶est apparue une sépar ation entr e les

concepteurs, les pr ogr ammeurs et les utilisateurs.

Ces derniers ne savent généralement pas programmer, etfont appel à des logiciels pour adapter leurs ordinateurs àleurs besoins.

Logiciels qui deviennent naturellement de plus en pluscomplexes au fur et à mesure que grandissent lesexigences des utilisateurs.





Le codage d¶algorithmes élaborés a contraint lesinformaticiens à concevoir des langages dits

pr océdur aux, tels que le Fortran, Le Basic, le Pascal oule C.

Ceux ci se rapprochaient à la fois du langage et duraisonnement humain (cf . cours d¶algorithmique depremière année).

De plus, les codes devenaient indépendants des typesde processeurs et donc relativement universels.





Ces langages sont procéduraux au sens où les données

sont sépar ées des pr océdur es et fonctions les

tr aitant.

Pour réaliser un logiciel avec un tel langage, oncommence par identifier les fonctions principales et lesstr uctur es de données manipulées par ces fonctions.Ces fonctions principales pourront ensuite être

« découpées » en fonctions auxiliaires afin de simplifier leur conception.





Deux inconvénients majeurs appar aissent :

Les fonctions écrites pour un projet ne seront querarement utilisables dans un autre projet.

Le découplage entre données et fonctions fait qu¶unemodification des structures de données entraine demultiples points de correction du logiciel.

Les logiciels ainsi conçus sont donc peu évolutif s et demaintenance difficile.





Sachant que 70% à 80% des coûts reliés à la conceptiond¶un logiciel résultent des mises à jours et deschangements apportés une fois le logiciel sorti, oncomprend l¶enjeu de simplif ier les opér ations de

maintenance

D¶où la nécessité d¶une façon de penser et depr ogr ammer différ ente.




2. Une alternative : la POO

Dans la pr ogr ammation orientée objet, on va regrouper au sein d¶une même entité certaines données et lesmoyens de tr aitement de ces données.

Une telle entité s¶appellera un objet et possédera donc :

1. Une identité.

2. Des variables définissant sont état (attributs).

3. Des sous programmes gérant son comportement(méthodes).





Des objets ayant des pr opriétés communes (attributs etméthodes) sont alors regroupés dans une structureabstraite appelée classe.

On retrouve ainsi notre manière de pensée habituelle, oùnous « classifions » chaque élément de notre entourage :

animaux, véhicules, ordinateurs, étudiants, livres





Exemple de classe :

Classe Personne

Début Attributs :

Nom : CHAÎNE

Prénom : CHAÎNE

AnnéeNaissance : ENTIER

Méthodes :

Age() : ENTIER

RenvoyerNom() : CHAÎNE

Fin


PersonneNom : CHAÎNEPrénom : CHAÎNE AnnéeNaissance : ENTIER

Age() : ENTIERRenvoyerNom() : CHAÎNE




Exemple de classe :

Classe Rectangle

Début Attributs :

Largeur : RÉEL

Longueur : RÉEL

Méthodes :

Aire() : RÉEL

Périmètre() : RÉEL

Fin


RectangleLargeur : RÉEL

Longueur : RÉEL

Aire() : RÉEL

Périmètre() : RÉEL




A noter qu¶une démar che d¶abstr action est nécessairepour ne retenir que les propriétés (attributs et méthodes)pertinentes d¶un objet pour un problème précis.





En POO une des questions fondamentales dudéveloppeur est donc : sur quoi porte l e pr ogr amme ?

A opposer à la question fondamentale à se poser en

pr ogr ammation pr océdur ale : à quoi sert lepr ogr amme ?

Cette différence se retrouvera aussi lors de la phase de

conception, où nous réserverons l¶algorithmique classiqueà l¶implémentation des méthodes, alors que pour concevoir les classes nous utiliserons un langagegraphique plus adapté : l¶UML.




3. Tr ois principes fondamentaux

Encapsulation : le principe est d¶interdire l¶accès directaux attributs. On ne dialoguera avec l¶objet qu¶à traversune interface définissant les services accessibles auxl¶utilisateurs de l¶objet. Ce sera le rôle des méthodes.


METHODES ATTRIBUTS

I N T E R

F A C E




Deux intér êts majeurs :

1. Facilitation de l¶évolution d¶une application : on peut

modifier les attributs d¶un objet sans modifier la façondont il est utilisé.

2. Garantie de l¶intégrité des données, car leur accès direct

est interdit (ou en tout cas limité et contrôlé).





Héritage : relation de spécialisation/généralisation entredeux classes. Elle indique qu¶une classe est une sousclasse d¶une autre, i.e. qu¶elle possède ses attributs etses méthodes plus d¶autres qui lui sont propres.


Personne

Nom : CHAÎNEPrénom : CHAÎNE

AnnéeNaissance : ENTIER Age() : ENTIERRenvoyerNom : CHAÎNE

Etudiant Supinfo

IdBooster : ENTIERNote2ADS : RÉEL

JouerEnRéseau()CréerSiteWeb()




Intér êt :

On construit une hiérarchie de classe. On évite ainsi des

répétitions dans le code, en encourageant la réutilisationde classes déjà existantes.

Cela permet bien sûr également de simplifier la conceptionde la modélisation.





Polymor phisme : littéralement c¶est la faculté deprendre plusieurs formes. En POO, c¶est un mécanismequi permet à une sous classe de redéfinir une méthodedont elle a hérité tout en gardant la même signature.

Selon le contexte, le programme optera pour la « bonne »méthode.





L¶appel de la méthode « jouer » sur tous les objets héritantde la classe « musicien » produira un résultat différentselon la sous classe.


Musi

ci

en

Jouer()

Bassiste

Jouer()

Pianiste

Jouer()

Guitariste

Jouer()




Intér êt :

Le code gagne en généricité. On peut appeler des méthodes

portant les mêmes noms mais produisant des effetsdifférents selon le type réel de l¶objet.




Pause r éflexion sur la partie. De la pr ogr ammation pr océdur ale à la pr ogr ammation OO



. Quelques pr opriétés importantes de la

modélisation objet.




Plan de la partie

1. Objets et classes d¶objets.

2. Relations entre classes.

3. Héritage.

4. Polymorphisme.

Voici les chapitres que nous allons aborder :

. Quelques pr opriétés importantes de la modélisation objet



1. Objets et classes d¶objets

Objet : entité identifiable du monde réel pouvant avoir oupas une existence physique. Exemples : chat, table,courant de pensée

Un objet possède tr ois composantes :

1. Une identité.

2. Des variables définissant sont état (attributs).

3. Des sous programmes gérant son comportement(méthodes).





Classe : abstraction regroupant des objets ayant les mêmesattributs et les mêmes méthodes.

Un objet est alors une instance de la classe

correspondante, et se distingue des autres instances par son identité et la valeur de ses attributs.





Exemple :


Instanciation

Personne

Nom : CHAÎNEPrénom : CHAÎNE AnnéeNaissance : ENTIER

Age() : ENTIERRenvoyerNom : CHAÎNE

Keith : Personne

Nom = ³Richards³

Prénom = ³Keith³ AnnéeNaissance = 1944

Mick : Personne

Nom = ³Jagger³Prénom = ³Mick³ AnnéeNaissance = 1943




Visibilité des attributs et méthodes :

Un attribut ou une méthode sont dits privés si leur utilisation

est interdite en dehors de la classe.

Un attribut ou une méthode sont dits publics si leur utilisation est autorisée en dehors de la classe.

Ce choix s¶effectue lors de la déclaration de la classe.





Par défaut la visibilité des différents membres vérifie leprincipe d¶encapsulation :

Les attributs sont privés.

Les méthodes sont publiques.

Rappelons que l¶encapsulation est le principe interdisantl¶accès direct aux attributs d¶une classe.





Cependant, dans certains cas particuliers, on contreviendraà ce principe en imposant une visibilité différente de cellepar défaut.

Par exemple, on pourra « découper » certaines méthodespubliques complexes en plusieurs sous méthodes, quiseront déclarées privées car étant internes à l¶objet.





Accès aux attributs

Une question naturelle se pose alors : comment accéder

aux attributs si ceux-ci sont déclarés de façon privée ?

La réponse est : par l¶intermédiaire de méthodes bienparticulières, les « getter » et les « setter ».





Getter

Il s¶agit de méthodes publiques dont le rôle est de

« retourner » la valeur d¶un attribut.

Setter

Il s¶agit de méthodes publiques dont le rôle est de« fixer » la valeur d¶un attribut. Cela est fait la plupart dutemps avec un contrôle de la nouvelle valeur.





Exemple de déclar ation de la visibilité :

Classe Personne

Début

Attributs publi c s :

Nom : CHAÎNE

Prénom : CHAÎNE

Attribut privé :

AnnéeNaissance : ENTIER

Méthodes publiques :

Age() : ENTIER // méthode cal c ul ant l¶âge et le retour nant

RenvoyerNom() : CHAÎNE // méthode retour nant le nom

Fin


Personne

+ Nom : CHAÎNE+ Prénom : CHAÎNE- AnnéeNaissance : ENTIER

+Age() : ENTIER+ RenvoyerNom() : CHAÎNE




Comment utiliser tout cela ?

Vous commencez bien sûr par déclarer votre classe, par

exemple la classe personne précédente. Ensuite vous pouvez instancier un objet en le déclarant

comme une variable et en initialisant ses attributs :

Keith : Personne(³Richards³,³Keith³,1944)





Vous avez ensuite accès à ses méthodes et attributs

publics :

ECRIRE(Keith.Nom) affichera Richards à l¶écran. ECRIRE(Keith.AnnéeNaissance) est interdit car

AnnéeNaissance est un attribut privé.

ECRIRE(Keith.Age()) est par contre autorisé, et affichera

66.





Attributs et méthodes indépendants des objets :

Attributs de classes : ce sont des attributs particuliers qui

ont la même valeur pour toutes les instances de la classe.L¶exemple fondamental est un attribut qui compte lenombre d¶objets instanciés de la classe.

Méthodes de classes : ce sont des méthodes qui nedépendent pas des attributs propres de chaque objetmais qui portent sur les attributs de classes.


Q l ié é i d l déli i bj




La déclaration d¶attribut ou de méthode de classe s¶effectueen rajoutant le suffixe statique :

Classe Rectangle

Début

Attributs privés :

Largeur : RÉEL

Longueur : RÉEL

NbRect : ENTIER statique

Méthodes publiques :

Aire() : RÉEL

RenvoyerNbRect() : ENTIER statique

Fin


Rectangle

- Largeur : RÉEL

- Longueur : RÉEL

- NbRect : ENTIER

+Aire() : RÉEL

+ RenvoyerNbRect() : ENTIER

Q l iété i t t d l déli ti bj t



2. Relations entr e classe

Les classes sont donc les éléments de base d¶unemodélisation orientée objet.

Après les avoir définies, il convient de voir comment lesrelier entre elles, et quels types d¶interactions ellespeuvent avoir.






Relation d¶association : elle indique qu¶un lien conceptuelexiste entre deux classes. Ces classes se connaîssentdonc et leurs instances peuvent communiquer ens¶envoyant des messages (messages qui ne sont en fait

la plupart du temps que des invocations de méthodes).


Matièr e Étudiant





Relation d¶agr égation : elle modélise une relationd¶inclusion entre les instances de deux classes. Lesobjets de la classe « conteneur » possèdent donc desattributs qui sont des objets de la classe « contenue ».


RoueVoitur e





Relation de composition : c¶est une relation d¶agrégationparticulière, où les instances de la classe contenue nepeuvent exister sans celles de la classe conteneur; ellessont crées et détruites par celle ci.


Plaqueimmatriculation

Voitur e

Quelques propriétés importantes de la modélisation objet



3. Héritage

La plus importante des relations entre classes est celled¶héritage :

Héritage:

relation de spécialisation/généralisation entredeux classes. Elle indique qu¶une classe dite classe f illespécialise une autre classe dite classe mèr e, i.e. qu¶ellepossède les attributs et les méthodes de la classe mèreplus d¶autres qui lui sont propres.

On parle aussi de super classe et de sous classe.





3. Héritage

Exemple de déclar ation d¶une r elation d¶héritage :

Classe Mère

Début

Attributs :

Méthodes :

Fin

Classe Fille hérite de Classe Mère

Début

Attributs : // nouveaux attributs

Méthodes : // nouvelles méthodes

Fin


Mèr e

Fille




3. Héritage

Deux visions pour un même concept :

Une vision « ascendante », en procédant par

généralisation:

on décèle des attributs et des méthodescommuns à des classes différentes, l¶héritage permetalors de les factoriser afin de faciliter la conception et lamaintenance du code.





3. Héritage. Quelques pr opriétés importantes de la modélisation objet

Etudiant en Info

Age

Marque ordinateur Joue en réseauSort en boîte le jeudi

Etudiant en Commer ce

Age

Marque costumeMonte une sociétéFume le cigareSort en boîte le jeudi

Etudiant

Age

Sort en boîte le jeudi




3. Héritage

Une vision « descendante », en procédant par spécialisation : on crée des classes spécialisées à partir d¶une classe de base. Le niveau de spécialisationdépend du niveau d¶abstraction que l¶on souhaite. On

procède souvent ainsi quand on veut réutiliser desclasses déjà existantes.





3. Héritage. Quelques pr opriétés importantes de la modélisation objet

Animal

Mammifèr e

Félin

Chat




3. Héritage

Héritage multiple : possibilité pour une classe de posséder plusieurs classes mères.


LosangeRectangle

carr

é




3. Héritage

Des difficultés peuvent apparaître quand les classes mèrespossèdent des méthodes de mêmes noms qui ne sontpas redéfinies au sein de la classe fille.


Losange

Dessiner()

Rectangle

Dessiner()

carr é




3. Héritage

Classe abstr aite : classe qui ne peut être instanciée, car elle contient des méthodes abstraites, c¶est à dire desméthodes non implémentées.

Une classe abstraite sert essentiellement à factoriser desméthodes et attributs communs à plusieurs classes, et cedans une relation d¶héritage.

Cela permet de clarifier la conception du code.


. Quelques propriétés importantes de la modélisation objet



3. Héritage

La classe « Figure plane » est une classe abstraite, ellen¶est pas destinée à être instanciée. Ses quatre sousclasses sont elles concrètes et produiront des objets.


Rectangle

Dessiner()

Losange

Dessiner()

Triangle

Dessiner()

Cer cle

Dessiner()

Figure plane

Dessi ner()




4. Polymor phisme

Les classes abstraites ont un intérêt grace au concept depolymor phisme.

C¶est le mécanisme qui permet à une sous classe deredéfinir une méthode dont elle a hérité tout en gardant lamême signature.





4. Polymor phisme

Reprenons l¶exemple précédent et imaginons que l¶onpossède un tableau constitué d¶une centaine d¶objetsdérivant de la classe « Figure plane ». On souhaite lesdessiner un par un. La puissance du polymor phismepermettra d¶utiliser une routine de la forme :

POUR i ALLANT de 1 à 100 AU PAS DE +1

FAIRE

tab[i].Dessiner()

FINPOUR





4. Polymor phisme

A chaque itération, le programme choisira la méthodeDessiner() correspondant au type d¶objet en question,que ce soit un rectangle, un triangle, un losange ou uncercle.

Et ce sans lui spécifier directement la nature de l¶objet.

Quelques p op étés mpo ta tes de la modél sat o objet




Pause r éflexion sur la partieQ q p p p j



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Introduction à la modélisation objet




Fin

j

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