Les diagrammes de classes sont un type de UML (Unified Modeling Language) diagramme utilisé en génie logiciel pour représenter visuellement la structure et les relations des classes dans un système. UML est un langage de modélisation standardisé qui aide à concevoir et à documenter des systèmes logiciels. Ils font partie intégrante du processus de développement logiciel, aidant à la fois dans les phases de conception et de documentation.

Sujets importants pour le diagramme de classes

• Que sont les diagrammes de classes ?
• Qu'est-ce qu'un cours ?
• Notation de classe UML
• Relations entre les classes
• Objectif des diagrammes de classes
• Avantages des diagrammes de classes
• Comment dessiner des diagrammes de classes
• Cas d'utilisation des diagrammes de classes

Que sont les diagrammes de classes ?

Les diagrammes de classes sont un type de diagramme UML (Unified Modeling Language) utilisé en génie logiciel pour représenter visuellement la structure et les relations des classes au sein d'un système, c'est-à-dire utilisé pour construire et visualiser des systèmes orientés objet.

Dans ces diagrammes, les classes sont représentées sous forme de boîtes, chacune contenant trois compartiments pour le nom de la classe, les attributs et les méthodes. Les lignes reliant les classes illustrent les associations, montrant des relations telles que un à un ou un à plusieurs.

Les diagrammes de classes fournissent un aperçu de haut niveau de la conception d’un système, aidant à communiquer et à documenter la structure du logiciel. Ils constituent un outil fondamental dans la conception orientée objet et jouent un rôle crucial dans le cycle de vie du développement logiciel.

Qu'est-ce qu'un cours ?

En programmation orientée objet (POO), une classe est un plan ou un modèle pour créer des objets. Les objets sont des instances de classes et chaque classe définit un ensemble d'attributs (données membres) et de méthodes (fonctions ou procédures) que posséderont les objets créés à partir de cette classe. Les attributs représentent les caractéristiques ou les propriétés de l'objet, tandis que les méthodes définissent les comportements ou les actions que l'objet peut effectuer.

Notation de classe UML

la notation de classe est une représentation graphique utilisée pour décrire les classes et leurs relations dans la modélisation orientée objet.

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1. Nom du cours:
   • Le nom de la classe est généralement écrit dans le compartiment supérieur de la zone de classe et est centré et gras.
2. Les attributs:
   • Les attributs, également appelés propriétés ou champs, représentent les données membres de la classe. Ils sont répertoriés dans le deuxième compartiment de la zone de classe et incluent souvent la visibilité (par exemple, publique, privée) et le type de données de chaque attribut.
3. Méthodes :
   • Les méthodes, également appelées fonctions ou opérations, représentent le comportement ou la fonctionnalité de la classe. Ils sont répertoriés dans le troisième compartiment de la zone de classe et incluent la visibilité (par exemple, publique, privée), le type de retour et les paramètres de chaque méthode.
4. Notation de visibilité :
   • Les notations de visibilité indiquent le niveau d'accès des attributs et des méthodes. Les notations de visibilité courantes incluent :
     • +>pour le public (visible par toutes les classes)
     • ->pour privé (visible uniquement au sein de la classe)
     • #>pour protégé (visible aux sous-classes)
     • ~>pour le package ou la visibilité par défaut (visible par les classes du même package)

Paramètre Directionnalité

Dans les diagrammes de classes, la directionnalité des paramètres fait référence à l'indication du flux d'informations entre les classes via les paramètres de méthode. Cela permet de spécifier si un paramètre est une entrée, une sortie ou les deux. Ces informations sont cruciales pour comprendre comment les données sont transmises entre les objets lors des appels de méthode.

Il existe trois principales notations de directionnalité des paramètres utilisées dans les diagrammes de classes :

• Dans (Entrée) :
  • Un paramètre d'entrée est un paramètre transmis de l'objet appelant (client) à l'objet appelé (serveur) lors d'un appel de méthode.
  • Elle est représentée par une flèche pointant vers la classe réceptrice (la classe propriétaire de la méthode).
• Sortie (Sortie) :
  • Un paramètre de sortie est un paramètre transmis de l'objet appelé (serveur) à l'objet appelant (client) après l'exécution de la méthode.
  • Il est représenté par une flèche pointant vers la classe réceptrice.
• InOut (Entrée et Sortie) :
  • Un paramètre InOut sert à la fois d’entrée et de sortie. Il transporte les informations de l'objet appelant vers l'objet appelé et vice versa.
  • Elle est représentée par une flèche pointant vers et loin de la classe réceptrice.

Relations entre les classes

Dans les diagrammes de classes, les relations entre les classes décrivent la manière dont les classes sont connectées ou interagissent les unes avec les autres au sein d'un système. Il existe plusieurs types de relations dans la modélisation orientée objet, chacune servant un objectif spécifique. Voici quelques types courants de relations dans les diagrammes de classes :

1. Association

Une association représente une relation bidirectionnelle entre deux classes. Cela indique que les instances d'une classe sont connectées aux instances d'une autre classe. Les associations sont généralement représentées par une ligne continue reliant les classes, avec des flèches facultatives indiquant la direction de la relation.

Comprenons l'association à l'aide d'un exemple :

Considérons un système simple de gestion d'une bibliothèque. Dans ce système, nous avons deux entités principales :Book>etLibrary>. ChaqueLibrary>contient plusieursBooks>, et chacunBook>appartient à un particulierLibrary>. Cette relation entreLibrary>etBook>représente une association.

La classe Library peut être considérée comme la classe source car elle contient une référence à plusieurs instances de la classe Book. La classe Book serait considérée comme la classe cible car elle appartient à une bibliothèque spécifique.

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2. Association dirigée

Une association dirigée dans un diagramme de classes UML représente une relation entre deux classes où l'association a une direction, indiquant qu'une classe est associée à une autre d'une manière spécifique.

• Dans une association dirigée, une pointe de flèche est ajoutée à la ligne d'association pour indiquer la direction de la relation. La flèche pointe de la classe qui initie l'association vers la classe ciblée ou affectée par l'association.
• Les associations dirigées sont utilisées lorsque l'association a un flux ou une directionnalité spécifique, par exemple en indiquant quelle classe est responsable du lancement de l'association ou quelle classe a une dépendance par rapport à une autre.

Prenons un scénario dans lequel une classe Enseignant est associée à une classe Cours dans un système universitaire. La flèche d'association dirigée peut pointer de la classe Enseignant vers la classe Cours, indiquant qu'un enseignant est associé à ou enseigne un cours spécifique.

• La classe source est la classe Enseignant. La classe Enseignant initie l'association en enseignant un cours spécifique.
• La classe cible est la classe Course. Le cours du Cours est concerné par l'association car il est dispensé par un professeur spécifique.

3. Agrégation

L'agrégation est une forme spécialisée d'association qui représente une relation globale. Cela dénote une relation plus forte où une classe (le tout) contient ou est composée d'une autre classe (la partie). L'agrégation est représentée par une forme de losange du côté de l'ensemble de la classe. Dans ce type de relation, la classe enfant peut exister indépendamment de sa classe parent.

Comprenons l'agrégation à l'aide d'un exemple :

L’entreprise peut être considérée comme un tout, tandis que les salariés en sont les parties. Les salariés appartiennent à l’entreprise et celle-ci peut compter plusieurs salariés. Toutefois, si l’entreprise cesse d’exister, les salariés peuvent toujours exister de manière indépendante.

4. Composition

La composition est une forme d’agrégation plus forte, indiquant une relation de propriété ou de dépendance plus importante. En composition, la classe partielle ne peut exister indépendamment de la classe entière. La composition est représentée par un losange rempli sur le côté de toute la classe.

Comprenons la composition à l'aide d'un exemple :

Imaginez une application de carnet de contacts numérique. Le carnet de contacts est un tout et chaque entrée de contact est une partie. Chaque entrée de contact est entièrement détenue et gérée par le carnet de contacts. Si le carnet de contacts est supprimé ou détruit, toutes les entrées de contact associées sont également supprimées.

Ceci illustre la composition car l'existence des entrées de contact dépend entièrement de la présence du carnet de contacts. Sans le carnet de contacts, les entrées de contacts individuelles perdent leur sens et ne peuvent pas exister par elles-mêmes.

5. Généralisation (Héritage)

L'héritage représente une relation est-une entre classes, dans laquelle une classe (la sous-classe ou l'enfant) hérite des propriétés et des comportements d'une autre classe (la superclasse ou le parent). L'héritage est représenté par une ligne continue avec une pointe de flèche fermée et creuse pointant de la sous-classe vers la superclasse.

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Dans l'exemple des comptes bancaires, nous pouvons utiliser la généralisation pour représenter différents types de comptes tels que les comptes courants, les comptes d'épargne et les comptes de crédit.

La classe Compte bancaire sert de représentation généralisée de tous les types de comptes bancaires, tandis que les sous-classes (Compte courant, Compte d'épargne, Compte de crédit) représentent des versions spécialisées qui héritent et étendent les fonctionnalités de la classe de base.

6. Réalisation (Implémentation d'Interface)

La réalisation indique qu'une classe implémente les fonctionnalités d'une interface. Il est souvent utilisé dans les cas où une classe réalise les opérations définies par une interface. La réalisation est représentée par une ligne pointillée avec une pointe de flèche ouverte pointant de la classe d'implémentation vers l'interface.

Considérons le scénario dans lequel une personne et une société réalisent toutes deux une interface propriétaire.

• Interface propriétaire : Cette interface inclut désormais des méthodes telles que acquire(property) et dispose(property) pour représenter les actions liées à l'acquisition et à la cession d'une propriété.
• Classe de personne (Réalisation) : La classe Person implémente l'interface Owner, fournissant des implémentations concrètes pour les méthodes acquire(property) et dispose(property). Par exemple, une personne peut acquérir la propriété d’une maison ou disposer d’une voiture.
• Catégorie de société (réalisation) : De même, la classe Corporation implémente également l'interface Owner, offrant des implémentations spécifiques pour les méthodes acquire(property) et dispose(property). Par exemple, une société peut acquérir la propriété de biens immobiliers ou disposer de véhicules de société.

Les classes Person et Corporation réalisent l'interface Owner, ce qui signifie qu'elles fournissent des implémentations concrètes pour les méthodes acquire(property) et dispose(property) définies dans l'interface.

7. Relation de dépendance

Une dépendance existe entre deux classes lorsqu'une classe dépend d'une autre, mais la relation n'est pas aussi forte qu'une association ou un héritage. Cela représente une connexion plus lâche entre les classes. Les dépendances sont souvent représentées par une flèche pointillée.

Considérons un scénario dans lequel une personne dépend d'un livre.

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• Classe de personne : Représente un individu qui lit un livre. La classe Person dépend de la classe Book pour accéder et lire le contenu.
• Cours de livre : Représente un livre qui contient du contenu devant être lu par une personne. La classe Book est indépendante et peut exister sans la classe Person.

La classe Person dépend de la classe Book car elle nécessite l'accès à un livre pour lire son contenu. Cependant, la classe Book ne dépend pas de la classe Person ; il peut exister indépendamment et ne dépend pas de la classe Person pour sa fonctionnalité.

8. Relation d'utilisation (dépendance)

Une relation de dépendance d'utilisation dans un diagramme de classes UML indique qu'une classe (le client) utilise ou dépend d'une autre classe (le fournisseur) pour effectuer certaines tâches ou accéder à certaines fonctionnalités. La classe client s'appuie sur les services fournis par la classe fournisseur mais n'en possède ni n'en crée d'instances.

• Les dépendances d'utilisation représentent une forme de dépendance dans laquelle une classe dépend d'une autre classe pour répondre à un besoin ou une exigence spécifique.
• La classe client nécessite l’accès à des fonctionnalités ou services spécifiques fournis par la classe fournisseur.
• Dans les diagrammes de classes UML, les dépendances d'utilisation sont généralement représentées par une ligne fléchée pointillée pointant de la classe client vers la classe fournisseur.
• La flèche indique le sens de la dépendance, montrant que la classe client dépend des services fournis par la classe fournisseur.

Prenons un scénario dans lequel une classe Car dépend d’une classe FuelTank pour gérer la consommation de carburant.

• La classe Car peut avoir besoin d'accéder à des méthodes ou des attributs de la classe FuelTank pour vérifier le niveau de carburant, faire le plein de carburant ou surveiller la consommation de carburant.
• Dans ce cas, la classe Car a une dépendance d'utilisation sur la classe FuelTank car elle utilise ses services pour effectuer certaines tâches liées à la gestion du carburant.

Objectif des diagrammes de classes

L’objectif principal de l’utilisation des diagrammes de classes est :

• Il s'agit du seul UML capable de décrire de manière appropriée divers aspects du concept de POO.
• Une conception et une analyse appropriées des applications peuvent être plus rapides et efficaces.
• C'est la base du déploiement et du diagramme de composants.
• Il intègre l’ingénierie directe et inverse.

Avantages des diagrammes de classes

• Structure des classes de modélisation :
  • Les diagrammes de classes aident à modéliser la structure d'un système en représentant les classes et leurs attributs, méthodes et relations.
  • Cela fournit une vue claire et organisée de l’architecture du système.
• Comprendre les relations :
  • Les diagrammes de classes décrivent les relations entre les classes, telles que les associations, les agrégations, les compositions, l'héritage et les dépendances.
  • Cela aide les parties prenantes, notamment les développeurs, les concepteurs et les analystes commerciaux, à comprendre comment les différents composants du système sont connectés.
• Communication:
  • Les diagrammes de classes servent d’outil de communication entre les membres de l’équipe et les parties prenantes. Ils fournissent une représentation visuelle et standardisée qui peut être facilement comprise par un public technique et non technique.
• Plan de mise en œuvre :
  • Les diagrammes de classes servent de modèle pour la mise en œuvre du logiciel. Ils guident les développeurs dans l'écriture du code en illustrant les classes, leurs attributs, leurs méthodes et les relations entre elles.
  • Cela peut contribuer à garantir la cohérence entre la conception et la mise en œuvre réelle.
• Génération de codes :
  • Certains outils et frameworks de développement logiciel prennent en charge la génération de code à partir de diagrammes de classes.
  • Les développeurs peuvent générer une partie importante du code à partir de la représentation visuelle, réduisant ainsi les risques d'erreurs manuelles et économisant du temps de développement.
• Identification des abstractions et de l'encapsulation :
  • Les diagrammes de classes encouragent l'identification des abstractions et l'encapsulation des données et des comportements au sein des classes.
  • Cela prend en charge les principes de la conception orientée objet, tels que la modularité et la dissimulation des informations.

Comment dessiner des diagrammes de classes

Dessiner des diagrammes de classes implique de visualiser la structure d'un système, y compris les classes, leurs attributs, méthodes et relations. Voici les étapes pour dessiner des diagrammes de classes :

1. Identifier les classes :
   • Commencez par identifier les classes de votre système. Une classe représente un modèle pour les objets et doit encapsuler les attributs et méthodes associés.
2. Répertorier les attributs et les méthodes :
   • Pour chaque classe, listez ses attributs (propriétés, champs) et méthodes (fonctions, opérations). Incluez des informations telles que les types de données et la visibilité (publique, privée, protégée).
3. Identifier les relations :
   • Déterminez les relations entre les classes. Les relations communes incluent les associations, les agrégations, les compositions, l'héritage et les dépendances. Comprendre la nature et la multiplicité de ces relations.
4. Créer des boîtes de classe :
   • Dessinez un rectangle (case de classe) pour chaque classe identifiée. Placez le nom de la classe dans le compartiment supérieur de la boîte. Divisez la boîte en compartiments pour les attributs et les méthodes.
5. Ajoutez des attributs et des méthodes :
   • À l’intérieur de chaque zone de classe, répertoriez les attributs et les méthodes dans leurs compartiments respectifs. Utilisez les notations de visibilité (+ pour public, – pour privé, # pour protégé, ~ pour package/default).
6. Dessiner des relations :
   • Tracez des lignes pour représenter les relations entre les classes. Utilisez des flèches pour indiquer la direction des associations ou des dépendances. Différents types de lignes ou notations peuvent être utilisés pour diverses relations.
7. Relations avec les étiquettes :
   • Étiquetez les relations avec la multiplicité et les noms de rôle si nécessaire. La multiplicité indique le nombre d'instances impliquées dans la relation et les noms de rôle clarifient le rôle de chaque classe dans la relation.
8. Réviser et affiner :
   • Examinez votre diagramme de classes pour vous assurer qu’il représente avec précision la structure et les relations du système. Affinez le diagramme si nécessaire en fonction des commentaires et des exigences.
9. Utilisez des outils pour le dessin numérique :
   • Bien que vous puissiez dessiner des diagrammes de classes sur papier, l’utilisation d’outils numériques peut offrir plus de flexibilité et de facilité de modification. Des outils de modélisation UML, des logiciels de dessin ou même des outils de création de diagrammes spécialisés peuvent être utiles.

Cas d'utilisation des diagrammes de classes

• Conception du système :
  • Pendant la phase de conception du système, les diagrammes de classes sont utilisés pour modéliser la structure statique d'un système logiciel. Ils aident à visualiser et à organiser les classes, leurs attributs, méthodes et relations, fournissant ainsi un plan de mise en œuvre du système.
• Communication et collaboration :
  • Les diagrammes de classes servent d'outil de communication visuelle entre les parties prenantes, notamment les développeurs, les concepteurs, les chefs de projet et les clients. Ils facilitent les discussions sur la structure et la conception du système, favorisant ainsi une compréhension partagée entre les membres de l’équipe.
• Génération de codes :
  • Certains environnements et outils de développement logiciel prennent en charge la génération de code basée sur des diagrammes de classes. Les développeurs peuvent générer des squelettes de code, réduisant ainsi les efforts de codage manuel et garantissant la cohérence entre la conception et la mise en œuvre.
• Tests et planification des tests :
  • Les testeurs utilisent des diagrammes de classes pour comprendre les relations entre les classes et planifier les cas de test en conséquence. La représentation visuelle des structures de classe aide à identifier les domaines qui nécessitent des tests approfondis.
• Ingénierie inverse :
  • Les diagrammes de classes peuvent être utilisés pour l'ingénierie inverse, où les développeurs analysent le code existant pour créer des représentations visuelles de la structure du logiciel. Ceci est particulièrement utile lorsque la documentation est rare ou obsolète.