Une approche formelle pour la transformation de modèles UML-XML

A formal approach for UML to Xml model transformation

• Auteur / Autrice : Abdalhmed Maran
• Direction : Mokrane Bouzeghoub
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Versailles-St Quentin en Yvelines

Mots clés

Mots clés contrôlés

XML (langage de balisage)

UML (informatique)

Types abstraits de données (informatique)

Méthodes formelles (informatique)

Résumé

UML (Unified Modeling Language) offre un ensemble de diagrammes permettant de décrire la structure des objets et leurs comportements. XML (eXtensible Markup Language) est un format de données. Il propose un langage pour décrire la structure (schéma) des documents et il distingue et sépare les données de leurs schémas, de leurs descriptions et ontologies et de leurs éventuelles représentations. Il est apparu très rapidement que les deux standards sont complémentaires et que le passage de l'un vers l'autre s'impose. L'objectif de cette thèse et de proposer une approche innovante et formelle pour la transformation entre modèles UML et Schémas XML. Les transformations ne se limitent pas à UML et aux Schémas XML et nous remarquons qu'elles sont antérieures à ces notations. Les bases de données forment un domaine où les conversions entre différents niveaux d'abstraction abondent. La popularité d'un langage ou d'un format (c'est le cas pour UML et XML) est une forte motivation pour développer des conversions de et vers ceux-ci. Notre approche s'appuie sur deux points principaux. Elle consiste en la définition des règles de conversion au niveau des méta-modèles pour transformer les modèles. Et elle adopte les TADs (Types Abstraits de Données) pour écrire les transformations ainsi que pour spécifier les modèles à convertir. Les TADs introduisent une abstraction dans les systèmes qu'ils spécifient et procurent, donc, une indépendance par rapport aux langages et aux plate-formes d'implémentation. Ils sont basés sur des fondements mathématiques et permettent de vérifier les propriétés autant des modèles que nous transformons que celles des conversions. La machine des transformations que nous avons créée consiste en trois bibliothèques de TADs : une première pour spécifier les modèles UML, une deuxième pour spécifier les Schémas XML et une troisième définissant les transformations. Nous avons implémenté cette architecture dans le langage LOTOS. Afin d'intégrer, dans le processus de transformation formelles, des modèles UML générés par les différents AGL disponibles, nous avons adopté le format XMI et implémenté des conversion en XSLT permettant la conversion de modèles UML de XMI vers une représentation LOTOS. Nous avons également programmé, en Java, un analyseur syntaxique permettant de transformer des Schémas XML de leurs représentation LOTOS vers XML. L'approche que nous avons adoptée n'est pas exclusive aux transformations de UML vers les Schémas XML et elle peut être utilisée avec d'autres modèles sources et destinations et en particulier pour la rétro-génération de Schémas XML à partir de modèles UML. L'ingénierie des modèles basée sur les transformations est un champ de recherche actif et les efforts de normalisations sont en cours et sont illustrés par MDA (Model Driven Architecture) et QVT (Query View Transformation). Notre approche des transformations formelles est conforme à la vision de l'OMG des transformations et à son architecture en couches. De plus, par le biais des (TADs), elle introduit un formalisme à la spécifications de modèles et des transformations.

UML (Unified Modeling Language) allows modeling of structure and behavior of systems and offers several kinds of diagrams. XML (eXtensible Markup Language) is a data format and it has a schema definition language which is also in XML. In XML, there are a clear separation between XML Data and their schemas, descriptions and ontology and several possible representations. From early beginning of XML, there had been associations between UML and XML and complementarities had been shown between them. Our goal is to define a new and formal approach for model transformation and use it in case of UML to XML Schemas conversion. Data and model transformations are not limited to UML and XML and exist before those languages. In data bases, model and data transformations are frequently used. Reputation and popularity of a language is a motivation to define transformations to and from it (this remains true for UML and XML). Our approach contains two main points. First of all, we define transformation rules in the meta-model lever. Secondly, we use ADT (Abstract Data Types) to write transformation rules and also to specify converted models. ADT introduces an abstraction to specified models and keep them independent from languages and implementation platforms. They are based on mathematical foundations and allow the verification of specified models and also of the transformation rules. The formal transformation framework we defined includes three libraries of ADT. The first (respectively second) library specify the UML models (respectively XML Schemas). The last ADTs' library describes transformation rules. We used LOTOS language for the implementation of our formal framework. In order to convert UML models created using CASE tools, we adopt XMI format and we programmed XSLT transformations to convert XMI documents to LOTOS representation of models. Consequently, UML models produced by CASE tools could be formally transformed using LOTOS conversions. The XML Schemas resulting from formal transformation of UML are also in LOTOS. A syntactic analyzer is programmed in Java in order to convert XML Schemas from LOTOS to their XML representation. Our approach is not limited to UML and XML Schemas and their transformations and its framework could be used in other situations with different source and target models. In particular, retro-generation of UML models from XML Schemas is possible. Model engineering based on transformations is a hot point research subject. Its normalization is a work in progress illustrated by MDA (Model Driven Architecture) and QVT (Query View Transformation). Our formal approach of model transformation conforms to the OMG's proposal about transformations and its layered architecture. Moreover, ADT introduces formalism to specified models and to transformations rules.