% vim:spell spelllang=fr
\chapter{Transformations de modèles}
\label{ch:notions}
%20-30p

Dans ce chapitre, nous présentons un domaine du développement logiciel en plein
essor : l'Ingénierie Dirigée par les Modèles ({\idm}). Nous présentons les
approches actuelles et les notions importantes de ce domaine indispensables à
la bonne compréhension de ce document. Dans un premier temps, nous expliquons
ce qu'est l'{\idm} et notamment l'approche {\mda} (\emph{Model Driven
Architecture}). Ensuite, nous abordons la problématique des transformations de
modèles, et enfin nous présentons brièvement certains outils très utilisés.

%\ttodo{
%\begin{itemize}
%\item modèles, métamodèles, {\etc} $\rightarrow$ OK
%\item transformations de modèles
%\begin{itemize}
%  \item taxonomie  $\rightarrow$ OK
%  \item approches  $\rightarrow$ OK
%  \item approche opérationnelle  $\rightarrow$ OK
%  \item approche relationnelle $\rightarrow$ OK
%  \item outils $\rightarrow$ NOK
%\end{itemize}
%\item vérification : tests / model-checking / validation $\rightarrow$ NOK, en
%  faire un chapitre
%\end{itemize}
%todo: \cite{Brown2004} $\rightarrow$ OK
%}

\section{Modélisation}% \todo{[vs Ingénierie Dirigée par les modèles]}}
%\subsection{{\mde} / {\mda}}


À partir des années 80, l'ingénierie du logiciel a été marquée par l'approche
objet dans laquelle le principe « Tout est objet » prévaut. Ce principe permet
d'amener les outils et les technologies à la simplicité, la généralité et la
bonne intégration dans les systèmes. Cette approche repose sur la notion
d'\emph{objet}, qui \emph{est une instance} d'une \emph{classe}, qui peut
\emph{hériter} d'une autre classe (\emph{surclasse}).

L'arrivée de l'{\idm} a renouvelé les notions phares guidant le développement
logiciel. Le principe « Tout est objet » est remplacé par celui du «
Tout est modèle »~\cite{bezivin2004}~\cite{Bezivin2005a}. Les notions de
\emph{modèle} \emph{représentant} un système, et \emph{conforme à} un
\emph{métamodèle} sont apparues. L'approche {\idm} vise à élever le niveau
d'abstraction dans la spécification logicielle, et à augmenter l'automatisation
dans le développement. L'idée promue par l'{\idm} est d'utiliser les
modèles à différents niveaux d'abstraction pour développer les systèmes, et
ainsi élever le niveau d'abstraction dans la spécification du programme.
L'augmentation de l'automatisation dans le développement logiciel est obtenue
en utilisant des transformations de modèles exécutables. Les modèles de plus
haut niveau sont transformés en modèles de plus bas niveau jusqu'à ce que le
modèle puisse être exécuté en utilisant soit la génération de code, soit
l'interprétation du modèle (exécution du modèle).

La définition même de modèle a longtemps été discutée, et de nombreuses
propositions ---~dont notamment celle de~\cite{Bezivin2001a}, ainsi que celle
de~\cite{Kleppe2003}~--- nous permettent de donner la définition suivante :
\begin{definition}[Modèle] 
Un modèle est la représentation ou l'abstraction d'un (ou d'une partie d'un)
système, écrit dans un langage bien défini.  Un modèle doit pouvoir être
utilisé à la place du système modélisé pour répondre à une question sur le
système représenté.
%%Bezivin2001a
%"A model is a simplification of a system built with an intended goal in mind. The
%model should be able to answer questions in place of the actual system." [19]
%Dans~\cite{Kleppe2003} (p.16), les auteurs définissent un modèle comme
%suit : \emph{A model is a description of (part of) a system written in a
%well-defined language}. Ce que nous traduisons par la définitions suivante : Un
%modèle est une description (d'une partie) d'un système écrit dans un langage
%bien défini.
\end{definition}

Il en découle la définition de la relation \emph{représente} entre le modèle et
le système modélisé~\cite{Atkinson2003,Seidewitz2003,Bezivin2005a}. Du fait de
l'utilisation du modèle à la place du système, cette représentation doit être
pertinente. La définition précédente amène aussi à préciser la notion de langage
bien défini :%bien défini, que nous empruntons à~\cite{Kleppe2003} (p.16) :
\begin{definition}[Langage bien défini]
Un langage bien défini est un langage avec une forme bien définie (syntaxe), et
une signification (sémantique), qui est appropriée pour une interprétation
automatique par un ordinateur\footnote{Traduction de~\cite{Kleppe2003}, page 16
: \emph{A well-defined language is a language with well-defined form (syntax),
and meaning (semantics), which is suitable for automated interpretation by a
computer.}}.
\end{definition}

Pour pouvoir utiliser un modèle, son langage de modélisation doit être précisé.
Il est représenté par un métamodèle.

\begin{definition}[Métamodèle]
Un métamodèle est un modèle qui définit le langage d'expression d'un
modèle~\cite{omgmof}, c'est-à-dire le langage de modélisation.\\
Dans la suite de ce document, nous noterons les métamodèles $MM$, indicés en
fonction de leur nature : ainsi un métamodèle source ---~respectivement cible~---
sera noté $MM_s$ ---~respectivement $MM_t$.
\end{definition}

La relation qui lie un modèle à son métamodèle est la relation de
\emph{conformité}, c'est-à-dire qu'un métamodèle est la spécification d'un
modèle : on dit qu'un modèle \emph{est conforme à} son métamodèle.

%\subsection{Approche {\mda}}
%\todo{[{\mda}, standards ]}
La publication en 2000 de l'initiative {\mda}~\cite{mda} par
l'{\omg}\footnote{Object Management Group : \url{http://www.omg.org/}.} a
considérablement amplifié l'intérêt de l'{\idm}. Le {\mda} est la vision qu'a
l'{\omg} de l'{\idm} : il s'agissait de définir un cadre pour utiliser
concrètement les modèles dans le développement logiciel~\cite{Kleppe2003,
Mellor2004}.
%\todo{Pour cela, elle impose l'usage de certains types de modèles, comment ces
%modèles sont préparés, et les relations entre les différents types de
%modèles.}
Pour cela, elle propose différents standards pour résoudre des problèmes
soulevés par l'ingénierie dirigée par les modèles :
\begin{itemize}
\item établissement de nouveaux langages de modélisation~\cite{omgmof} ;
\item modélisation des systèmes~\cite{uml2,uml241} ;
\item expression de la sémantique statique des modèles et des
  métamodèles~\cite{omgocl2} ;
\item représentation des modèles sous forme de documents {\xml} (pour
l'interopérabilité)\cite{omgxmi} ;
\item représentation des parties graphiques d'un modèle au format {\xml}~\cite{omgdi}.
\end{itemize}%~\cite{cmw}

%\todo{[Partie {\mof}]} 
L'{\omg} a donc proposé le standard {\mof}~\cite{omgmof}\footnote{Meta Object
Facility : \url{http://www.omg.org/mof/}.} comme un sous-ensemble du
diagramme de classes {\uml}. Intuitivement, un métamodèle est composé d'un
ensemble de métaclasses qui contiennent des \emph{attributs} et des
\emph{opérations} comme les classes en programmation orientée objet. Les
métaclasses peuvent être liées par héritage, et par une métarelation
(une association ou une composition). Chaque modèle doit se conformer à un
tel métamodèle, c'est-à-dire être un ensemble d'éléments,
d'attributs et de relations entre les éléments se conformant à leurs
métadéfinitions.

%Ce standard {\mof} ---~composé de deux parties depuis la version 2.0
%({\emof}\footnote{Essential {\mof}} et {\cmof}\footnote{Complete {\mof}})~---
Ce standard {\mof} ---~composé de {\emof}\footnote{Essential {\mof}} et {\cmof}\footnote{Complete {\mof}} depuis la version 2.0~---
permet d'établir de nouveaux langages de modélisation et se situe au sommet
d'une architecture en quatre couches proposée par l'{\omg} (figure~\ref{fig:mdalevels}).

\begin{figure}[h]%H]
  \begin{center}
    \input{figures/mdalevels}
    \caption{Organisation du {\mda} en 4 niveaux d'abstraction (3+1).}
    \label{fig:mdalevels}
  \end{center}
\end{figure}

La couche M0 est celle du monde réel qui est représenté par des modèles de la
couche M1. Ces modèles sont conformes à leurs métamodèles ---~couche M2~--- qui
sont eux-mêmes décrits par le métamétamodèle {\mof} ---~couche M3. Ce dernier est
unique et métacirculaire, c'est-à-dire qu'il se décrit lui-même.

\begin{definition}[Métamétamodèle]
Un métamétamodèle est un métamodèle qui décrit un langage de métamodélisation.
Il permet donc de définir des langages de modélisation et est métacirculaire,
c'est-à-dire qu'il se décrit lui-même.
\end{definition}

Cette approche hiérarchique est classique et on la retrouve dans plusieurs
autres domaines de l'informatique. Une telle hiérarchie définit ce que l'on
appelle un \emph{espace technique} (ou \emph{espace
technologique})~\cite{KurtevBezAks2002, Bezivin2006}. Ainsi, nous parlerons de
\emph{modelware}, de \emph{grammarware}~\cite{Klint2005,grammarware} pour
l'espace des grammaires définies par l'EBNF\footnote{Extended Backus-Naur
Form}, de \emph{dataware} (ou parfois \emph{DBware}) avec SQL et de
\emph{documentware} avec {\xml}. Ce que nous appelons métamodèle dans l'espace
des modèles correspond à la grammaire dans l'espace \emph{grammarware}, au
type dans les langages de programmation, au
schéma dans les espaces \emph{documentware} et \emph{dataware}.
%\todo{[Modelware+{\uml} ; schema $\leftrightarrow$ grammaire $\leftrightarrow$
%MM]}. 
Pour illustrer notre propos, dans la figure~\ref{fig:mdalevelsinterpretation},
nous interprétons les niveaux d'abstraction de cette organisation en couches du
{\mda} et faisons une analogie avec l'espace technique des grammaires. Ainsi,
{\mof} correspond à l'EBNF, tandis que la couche M2 contient les langages
définis par la grammaire, la couche M1 les programmes écrits dans ces langages,
et M0 consiste en les exécutions de ces programmes.

\begin{figure}[h]%H]
  \begin{center}
    \input{figures/mdalevelsinterpretation}
    \caption{Interprétation des niveaux d'abstraction du {\mda}.}
    \label{fig:mdalevelsinterpretation}
  \end{center}
\end{figure}

Outre {\mof}, l'{\omg} propose d'utiliser d'autres standards dans son
approche {\mda}, notamment {\uml} (\emph{Unified Modeling Language}) et ({\ocl}
\emph{Object Constraint Language}) :
\begin{itemize}
%\todo{[Partie {\uml}]}
%\emph{Unified Modeling Language} ({\uml}) est le standard de

  \item {\uml} est le standard de modélisation des systèmes logiciels. Il est
    composé depuis 2009~\cite{uml2} du paquetage \emph{UML 2.2 Superstructure}
    qui est le standard pour la modélisation orientée objet, ainsi que du
    paquetage \emph{UML 2.2 Infrastructure} décrivant le noyau commun entre
    {\mof} et {\uml}.

%\todo{[Partie OCL ]}
%\emph{Object Constraint Language} (OCL) a été proposé pour exprimer la
  \item {\ocl} a été proposé pour exprimer la sémantique axiomatique des modèles
    et des métamodèles. Il permet d'exprimer des contraintes sur les
    métamodèles (invariant, pre- et post-conditions sur les opérations), afin de
    mieux les définir pour ensuite pouvoir les outiller. 
%{\ocl} ne permet pas de créer ou modifier un élément du modèle
\end{itemize}

%\\\todo{[{\mda} : après les standards, l'approche en elle-même]}\\
L'initiative {\mda} se concentre sur la variabilité technique d'un logiciel,
c'est-à-dire sur la manière de spécifier un logiciel indépendamment de la
plateforme, afin de mettre en œuvre des systèmes durables et maintenables. Elle
propose d'élaborer différents modèles pour définir une architecture de
spécification à plusieurs niveaux. Pour cela, les notions de CIM
(\emph{Computation Independent Model}), PIM (\emph{Platform Independent Model})
et PSM (\emph{Platform Specific Model}) ont été introduites :
\begin{itemize}
  \item \textbf{CIM :} modèle d'exigence, défini hors de toute
  considération informatique (par exemple, le diagramme de cas d'utilisation
  {\uml}) ;
  \item \textbf{PIM :} ce modèle défini indépendamment de la plateforme
  d'exécution est aussi appelé modèle d'analyse et conception ;
  \item \textbf{PSM :} modèle de code, pour lequel les
  caractéristiques de la plateforme d'exécution ont été prises en compte.
\end{itemize}

Le passage de PIM à PSM peut se faire par des transformations de modèles,
intégrant parfois des transformations intermédiaires de PIM à PIM (pour des
raisons d'interopérabilité), d'où leur place de choix dans les approches
modèles pour le développement logiciel.

%\ttodo{OMG dit que {\mda} == "un autre petit pas sur la longue route pour
%transformer l'art de fabriquer du logiciel en science de l'ingénierie"
%(retrouver la citation exacte + traduire).}\\
%\ttodo{donc métaclasse, métarelation et conformité à définir, à mettre en
%relation avec la relation objet/classe, comme dans le papier de
%Bézivin\cite{Bezivin2005a}}

%\subsection{Ecore}


%Le {\mda} fournit le terreau pour aider l'{\idm} à se développer, cependant il
%ne s'agit pas de son unique vision, qui peut être abordée de différentes
%manières~\cite{Favre2006}. On pense notamment aux \emph{usines logicielles}
Le {\mda} fournit un socle pour aider l'{\idm} à se développer. Cependant, il
s'agit d'une vision parmi d'autres~\cite{Favre2006}. On pense notamment aux
\emph{usines logicielles} (\emph{Software Factories})~\cite{Greenfield2003}
dont l'idée est de se calquer sur le processus de production du monde matériel
pour mettre en œuvre celui du monde logiciel. Il s'agit de composer des
applications à partir d'un grand nombre d'outils, de \emph{patterns}, de
modèles et de \emph{frameworks}. Les idées principales de cette approche sont :
\begin{itemize}
  \item la spécialisation des fournisseurs et développeurs de logiciels ;
  \item l'utilisation d'outils dédiés (transformations de modèles, langages et
    outils de modélisation) ;
  \item l'intégration systématique de code réutilisable.
\end{itemize}
Microsoft a intégré ces concepts au sein de son \emph{framework} {\dotnet} et
de son environnement de développement. %Visual Studio
%=> lignes d-e produits (software product lines)

De son côté, IBM a activement contribué à l'approche {\mda} %et à l'élaboration
%des standards liés (notamment principal développeur de {\uml})
en étant le principal développeur de {\uml} et en participant à l'élaboration
des standards {\mof}, {\xmi} et {\cwm}. IBM donne sa vision du {\mda} dans
~\cite{Booch2004} où ces trois principes sont développés :

\begin{itemize}
  \item \textbf{représentation directe :} il faut se détacher du domaine
    technologique et se concentrer sur les idées et concepts du domaine métier.
    Réduire la distance sémantique entre le domaine métier et la représentation
    permet de répondre plus directement et précisément aux problèmes. Pour
    prendre en compte ces situations métier, on utilise des langages dédiés (
    \emph{Domain Specific Language}, {\dsl}) ;
  
  \item \textbf{automatisation :} il faut automatiser tout ce qui ne nécessite
    pas d'intelligence et de réflexion ;%. L'un des objectifs du {\mda} est de
%    combler le fossé sémantique entre les concepts d'un domaine et
%    l'implémentation technique en les modélisant tous les deux ;

  \item \textbf{standards ouverts :} les standards encouragent la création de
    communautés autour d'outils, et un développement ouvert permet d'assurer
    que ces standards soient implémentés de manière cohérente tout en poussant
    à leur adoption. Les communautés autour des plateformes  de logiciel libres
    ont un rôle structurant.
    %communautés autour de plateformes de logiciel libre (ex : {\mof} ou {\xml}).
\end{itemize}

IBM a donc proposé son langage de métamodélisation ---~{\ecore}~--- pour
l'\emph{Eclipse Modeling Framework} ({\emf})~\cite{emf09}. Il s'aligne
quasiment sur {\emof}, et cette proximité des deux métamodèles permet à {\emf}
de supporter directement {\emof} comme une sérialisation {\xmi} alternative de
{\ecore}. Le passage de l'un à l'autre consiste essentiellement en des tâches
de renommage de classes et de fonctionnalités. {\ecore} est intégré dans
l'environnement {\eclipse} et est l'un des \emph{frameworks} les plus utilisés
pour la manipulation de modèles, ce qui en fait un standard \emph{de facto}. 
Il fait le lien entre la programmation {\java} et la modélisation. C'est
pourquoi nous avons choisi {\emf} comme première technologie pour les
outils développés durant cette thèse.
%{\emf} est peut être vu comme une unification de {\xml}, {\uml} et {\java}


%\ttodo{IBM eclipse IDE en 2001, EMF == proposition {\mda} de IBM, Ecore+UML2 +
%GEF/GMP ? ex p11 et 12 }
%\ttodo{Papyrus}
%\subsection{Approche Usines logicielles (MS)}

%\todo{alternatives techno : Ecore (Eclipse), grammarware, BdD, {\xml}}
%\todo{
%\begin{itemize}
%\item « On the unification power of models »~\cite{Bezivin2005a} $\rightarrow$ OK
%\item sur les principes de base de l'{\idm}~\cite{bezivin2004} $\rightarrow$ OK
%\item what Models means ~\cite{Seidewitz2003} $\rightarrow$ OK
%\item IDm au delà de {\mda}~\cite{Favre2006} $\rightarrow$ OK
%\item {\mda} en action ~\cite{Blanc2005} $\rightarrow$ OK
%\item espaces technologiques :~\cite{KurtevBezAks2002},~\cite{Bezivin2006} $\rightarrow$ OK
%\item Vue large de l'ingénierie des modèles :~\cite{Bezivin2005b} -> court
%\item {\mda}~\cite{mda} $\rightarrow$ OK
%\item spéc de QVT~\cite{omgqvt1} $\rightarrow$ OK
%\item Model-Driven Development: A Metamodeling Foundation\cite{Atkinson2003} $\rightarrow$ OK
%\end{itemize}
%}


%\subsection{Définitions modélisation}
%modèle, métamodèle, métamétamodèle, langage (?), relations (représente,
%se conforme à)

Pour une description approfondie du {\mda}, le lecteur intéressé pourra se
référer à ~\cite{Kleppe2003}, \cite{Brown2004} et~\cite{Blanc2005}.


\section{Transformations de modèles}
%\todo{cœur de l'{\idm}, intérêt pratique (génération de code, réingénierie, migration
%technologique, analyse de code, {\etc}) ; réutilisation}

Les transformations de modèles sont au cœur de l'{\idm}~\cite{Sendall2003}.
Elles permettent d'automatiser les tâches répétitives ---~application d'un
traitement à un grand nombre de modèles ou multiples applications d'un
traitement sur un modèle~--- ainsi que des tâches complexes et sujettes à
erreurs si elles étaient effectuées manuellement par un utilisateur. Les
transformations de modèles sont aussi utiles dans le cas où le développement
d'un système est segmenté et que les rôles dans le développement sont séparés :
si le spécialiste de la plateforme n'est pas le spécialiste du système
développé, le traitement par l'un d'un modèle produit par l'autre est
particulièrement complexe. Les transformations de modèles permettent un gain
accru en termes de productivité, de maîtrise de la complexité, de diminution
des risques et donc, finalement, de coût. Elles sont utilisées pour réaliser
des tâches variées telles que : 
\begin{itemize}

  \item la réingénierie %$^{\todo{trouver le bon mot, réusinage ?}}$
    (\emph{refactoring}) : tâche qui consiste à changer un logiciel de
    telle sorte que son comportement extérieur n'est pas affecté tout en
    améliorant sa structure interne\footnote{Traduction de la définition
      de~\cite{Fow99}} ;% \todo{[« \emph{Refactoring is the process of changing a
  %software system in such a way that it does not alter the external behavior
  %of the code yet improves its internal structure}]} »
  
  \item la génération de code : processus qui produit du code à partir
    d'instructions abstraites en prenant en compte les caractéristiques de la
    plateforme cible d'exécution ;
  
  \item le raffinement : transformation d'une spécification abstraite en une
  spécification (plus) concrète; 
  
  \item la normalisation : mise en conformité d'un logiciel, adaptation du style
  de code, \etc ; 
  
  \item la migration : passage d'une technologie (ou d'une version à une autre
    d'une technologie) à l'autre ;
  
  \item la sérialisation : processus de mise en série des données sous la
  forme d'un fichier ;
  
  \item la rétro-conception ou rétro-ingénierie (\emph{reverse engineering}) :
    étude d'un programme pour en comprendre le fonctionnement interne et
    sa méthode de conception.
\end{itemize}


\begin{definition}[Transformation de modèle]
Une transformation de modèle $T$ est une relation d'un (ou plusieurs)
métamodèle(s) source(s) $MM_s$ vers un (ou plusieurs) métamodèle(s) cible(s)
$MM_t$. On la notera : $T : MM_s \rightarrow MM_t$ (ou $T : MM_{s_0} \times
\ldots \times MM_{s_n} \rightarrow MM_{t_0} \times \ldots \times MM_{t_m}$ dans
le cas d'une transformation de $n$ métamodèles sources vers $m$ métamodèles
cibles).
\end{definition}
Dans la suite du document, nous considérerons essentiellement des
transformations de modèles d'un seul métamodèle source vers un seul
métamodèle cible ($T : MM_s \rightarrow MM_t$).

Compte tenu de la diversité des transformations, tant par leurs approches de
développement, que par les structures de données dont elles se servent pour
représenter les modèles qu'elles manipulent, que par les caractéristiques des
métamodèles sources et cibles, de nombreux travaux ont été menés pour tenter de
les classifier~\cite{Czarnecki2003}, \cite{Sendall2003}, \cite{ibm06},
\cite{MensG06}.

%Dans la suite de cette section, nous définissons et présentons différents types
%de transformations~\ref{ssec:taxonomie} ainsi que plusieurs
%approches~\ref{ssec:approches}.

%Plusieurs chercheurs ont travaillé sur la classification des transformations de
%modèles, selon différents critères : identité du métamodèle source et cible,
%changement de niveau d'abstraction entre la source et la cible, multiplicité des
%sources et des cibles, structures représentant les modèles.

%\todo{type, taxonomie, approches :
%  \begin{itemize}
%    \item taxonomie MensG06
%    \item type : multiplicité
%    \item stuctures pour représenter les modèles (chronologique)
%    \item approches de développement Blanc2005, + les autres
%  \end{itemize}
%}

\subsection{Taxonomie des transformations}
\label{ssec:taxonomie}
%\subsection{Types (\todo{vs taxonomie}) de transformations}

On distingue différents types de transformations de modèles que l'on peut
définir et classifier selon que les métamodèles source et cible sont
identiques ou non, et selon qu'ils appartiennent ou non au même niveau
d'abstraction. C'est à partir de ces critères que~\cite{MensG06} a proposé une
taxonomie des transformations de modèles sur laquelle nous nous appuyons dans
cette section.
%. Dans cette section, nous nous appuyons sur la taxonomie
%de transformations de modèles proposée par~\cite{MensG06}.

\begin{definition}[Transformation endogène]
Une transformation $T : MM_s \rightarrow MM_t$ est dite endogène si $MM_s =
MM_t$, c'est-à-dire si les métamodèles source et cible sont identiques.
\end{definition}

Par exemple, une activité de réingénierie d'un logiciel est une transformation
endogène. Par analogie avec les langues naturelles, la reformulation d'une
phrase en est aussi une. Une transformation endogène s'opère dans un
même espace technologique, si les modifications sont directement appliquées
sur le modèle source, on parle de transformation \emph{in-place}. Dans le
cas contraire, il s'agit d'une transformation \emph{out-place}.

\begin{definition}[Transformation exogène]
%Une transformation est dite exogène si les métamodèles source et
%cible sont différents.\\
Une transformation $T : MM_s \rightarrow MM_t$ est dite exogène si $MM_s \neq
MM_t$, c'est-à-dire si les métamodèles cible et source sont différents..
\end{definition}
Par exemple, la migration d'un système ou la réécriture d'un logiciel dans un
autre langage est une transformation exogène. En utilisant l'analogie
précédente, la traduction en est aussi une. Une transformation exogène est
toujours \emph{out-place} et peut permettre un changement d'espace technique. 

\begin{definition}[Transformation horizontale]
Une transformation est dite horizontale si les modèles source et cible
appartiennent au même niveau d'abstraction.
\end{definition}

Par exemple, l'activité de réingénierie est une transformation horizontale
(endogène), tout comme celle de migration (exogène).

\begin{definition}[Transformation verticale]
Une transformation est dite verticale si les modèles source et cible
n'appartiennent pas au même niveau d'abstraction.
\end{definition}
Par exemple, la rétro-conception et le raffinement sont des transformations
verticales, respectivement exogène et endogène.
%est une transformation verticale (exogène),

La figure~\ref{tab:transformationclassification} résume sous forme matricielle
cette classification en fonction des deux critères :
\begin{itemize}
  \item les colonnes classifient les transformations selon le changement de
    niveau d'abstraction (transformation verticale {\vs} horizontale) ;
  \item les lignes classifient les transformations selon que le métamodèle
    cible est le même (ou non) que le métamodèle source (transformation
    endogène {\vs} exogène).
\end{itemize}

\begin{figure}[H]
  \begin{center}
    \begin{tabular}{m{3.4cm}|m{4cm}|m{4cm}}
%\diagbox[dir=NW]{XXX}YYY} & Horizontale & Verticale \\
      & \begin{center}\vspace{0.4cm}\input{figures/transformationHorizontale}\newline \newline {\scriptsize{Transformation horizontale}}\end{center}

 & \begin{center}\input{figures/transformationVerticale}\newline {\scriptsize{Transformation verticale}}\end{center} \\
\hline
%\vspace*{\stretch{1}}
\input{figures/transformationExo} & Migration, \newline Sérialisation & Génération de
code, \newline Retro-conception\\
%\vspace*{\stretch{1}}
\hline
\input{figures/transformationEndo} & Optimisation, \newline Réingénierie, \newline
Normalisation, \newline Simplification & Raffinement \\
    \end{tabular}
    \caption{Classification des catégories de transformations de modèles.}
    \label{tab:transformationclassification}
  \end{center}
\end{figure}


\subsection{Approches de développement des transformations de modèles }
\label{ssec:approches}

%\todo{opérationnelle, relationnelle, architecturelle + directement dans le
%  monde des modèles ou depuis d'autres espaces technologiques $\rightarrow$ pas
%  une approche à part entière, c'est plus orthogonal aux précédentes approches
%  en fait\\+ approches par programmation, par modélisation, et par template
%  dans~\cite{Blanc2005}}
%
%\todo{techniques de transfo + \cite{ibm06}
%\begin{itemize}
%\item impérative : plus naturel pour le codeur, parcours du modèle source,
%génération de la cible, plus lourd et complexe à écrire, mais plus
%d'expressivité si algo complexe
%\item déclarative : pattern, remplacements par des règles $l \rightarrow r$
% ;plus simple à écrire
%\item hybride : versions déclaratives ont souvent des constructions
%impératives pour remédier aux cas complexes. $\Rightarrow$ Tom est un peu hybride
%\end{itemize}}

%\todo{structures (et chrono) :
%  \begin{itemize}
%    \item[Transformations de structures séquentielles d'enregistrements] script
%      avec un fichier en entrée et un fichier en sortie. typiquement : AWK,
%      sed, Perl, etc. \og lisible\fg{} et maintenable, parsing de l'input
%      nécessaire
%    \item[transformation d'arbres] Parcours d'un arbre en entrée, génération
%      d'arbre en sortie. Typiquement : le monde XML (+XSLT ou XQuery), et celui
%      des grammaires et des compilateurs.
%    \item[Transformations de graphes] modèle ==  graphe orienté étiqueté en
%      entrée -> pdlutôt approche modélisation (transfo = modèle comme un autre)
%  \end{itemize}
%}

%\ttodo{tout ce qui est au-dessus doit être nettoyé}

Les transformations de modèles peuvent être classifiées selon leurs approches
de développement et selon les structures de données représentant les modèles.

Trois approches de transformation de modèles sont définies
dans~\cite{Blanc2005} :
\begin{itemize}
  \item par programmation ;
  \item par \emph{template} ;
  \item par modélisation.
\end{itemize}

%\subsubsection{Approche par programmation}
%\ttodo{?}
%Usage d'un langage de programmation classique/généraliste OO, par exemple Java ;
%transformation ==  programme => utilisé et pratique car outillage
Dans l'approche par programmation, une transformation est développée 
en utilisant des langages de programmation \og classiques \fg{} (généralistes)
généralement orientés objet, tels que {\java}. La transformation se présente
sous la forme d'un programme %semblable à tout autre programme 
et le développeur
a accès à tout l'écosystème existant (environnement de développement,
bibliothèques, documentation, communauté d'utilisateurs\ldots). Cela en fait
une approche très répandue.

%\subsubsection{Approche par \emph{template}}
%\ttodo{?}
Dans l'approche par \emph{template}, un \emph{modèle cible paramétré}
(ou \emph{modèle template}) est défini. 
%canevas est défini pour les modèles cibles, on parle de \emph{modèle cible
%paramétré} ou de \emph{modèle template}). 
 La transformation consiste alors à procéder au remplacement des paramètres en
utilisant les valeurs fournies par le modèle source. %(\todo{Approche du
%logiciel Softeam MDA Modeler})
C'est ce qu'implémente le logiciel \textit{Softeam MDA Modeler}.


%\subsubsection{Approche par modélisation}
%\ttodo{Les langages de modélisation sont définis en utilisant le standard {\mof} et
%sont manipulés en utilisant OCL~\cite{omgocl2}.}
%\ttodo{?}
%concepts de l'{\idm}, modélisation des transformations de modèles
%standard QVT, 
%règles de transformation, relations entre source et cible (MM)
La troisième approche identifiée ---~l'approche par modélisation~--- consiste à
%modéliser la transformation et à la 
considérer la transformation elle-même comme un modèle conforme à son
métamodèle de transformation. L'{\omg} a défini le standard
\emph{Query/View/Transformation} ({\qvt}) pour modéliser les transformations de
modèles~\cite{omgqvt1}. Il est composé de trois langages conformes à {\mof}
---~{\qvto}, {\qvtr} et {\qvtc}~--- regroupant deux paradigmes de description
des transformations de modèles :

\begin{itemize}

%\subsubsection{Approche modélisation opérationnelle}
%\ttodo{}
  \item[\textbf{Approche opérationnelle :}] une transformation de modèle est exprimée
    comme une séquence de pas d'exécution élémentaires qui construisent le
    modèle cible (instanciation des nouveaux éléments, initialisation
    des attributs, création des liens, {\etc}) en utilisant les informations du
    modèle source.  Cette approche, appelée \emph{opérationnelle},
    est impérative.  Elle peut être implémentée en utilisant des outils dédiés
    tels que {\kermeta}, {\qvto}, ou en utilisant des bibliothèques
    %réflexives ou du code généré 
    au sein d'un langage généraliste.
%\subsubsection{Approche modélisation relationnelle}
%\ttodo{}
  \item[\textbf{Approche relationnelle :}] une transformation de modèle peut aussi être
    définie comme des relations devant exister entre la source et la cible à la
    fin de la transformation. Cette approche, appelée
    \emph{relationnelle} (ou déclarative), n'est pas directement exécutable,
    mais peut parfois être traduite en une transformation opérationnelle.
\end{itemize}
La principale différence entre les deux approches est le fait que l'approche
opérationnelle nécessite de décrire le contrôle comme une partie de la
transformation, tandis que cet aspect est géré par le moteur d'exécution dans le
cas de l'approche relationnelle.

%\ttodo{ici, un bloc avec les 3 approches architecturales de~\cite{Sendall2003}
%est commenté}
%\todo{3 Approches architecturales :~\cite{Sendall2003}
%\begin{itemize}
%  \item manipulation directe de modèle (\emph{pull}): accès à la représentation
%    interne d'un modèle et capacité à manipuler la représentation en utilisant
%    une API
%  \item représentation intermédiaire : export du modèles dans un format
%    standard (XML par exemple) pour pouvoir le transfosrmer avec des outils
%    externes
%  \item support d'un langage de transformation : langage fournissent un
%    ensemble de constructions pour exprimer, composer et appliquer des
%    transformations
%\end{itemize}}
%
%\todo{\textbf{Vieux bout de texte, que faire de ça ? utilisable/exploitable ?}\\Certains auteurs~\cite{Sendall2003} considèrent même une troisième
%approche architecturelle basée sur l'introduction d'une représentation
%intermédiaire com\-me {\xml} ou n'importe quelle autre syntaxe concrète
%textuelle. La transformation de modèle peut ensuite être décrite en
%utilisant un langage tel que {\xslt}~\cite{xslt} ou tout autre langage de
%transformation comme Stratego/XT, ASF+SDF, Rascal, etc.}

%\todo{directement dans le monde des modèles ou depuis d'autres espaces
%technologiques : pas une approche à part entière, c'est plus orthogonal aux précédentes
%approches en fait}


%Un aspect différenciant des outils
%utilisés pour la transformation de modèles est le type de structures de données
%sur lesquelles il s'appuie pour représenter les modèles.
%%Un autre aspect différenciant dans les approches de transformations de modèles
%%est la question des structures de données représentant les modèles. %%La
%%%manière dont sont représentés les modèles permet de séparer les outils utilisés
%%%%pour écrire les transformations en familles

%\todo{[ici ou dans la section suivante?]}

Un autre aspect différenciant des transformations de modèles est la question de
la représentation des modèles. Si le type de structure de données permettant de
représenter un modèle peut être indépendant de l'approche, la
représentation choisie a toutefois des conséquences concrètes concernant les
outils utilisés pour les transformations. On peut distinguer ainsi rois grandes
familles d'outils de transformation :

%\todo{[Transformation de fichiers] }
\paragraph{Transformation de texte (fichiers).} 
%\subsubsection{Transformation de texte (fichiers)} 
L'approche la plus simple et intuitive à comprendre, mais aussi, historiquement,
la plus ancienne, consiste à transformer séquentiellement des fichiers donnés
en entrée à des scripts, qui produisent eux-mêmes des fichiers en sortie. C'est
l'approche adoptée par les outils s'appuyant sur {\awk}, {\sed} ou {\perl}. Ils 
conviennent particulièrement bien aux transformations les plus simples, qui sont
généralement assez faciles à comprendre et à maintenir. Cependant, cette
approche nécessite de \emph{parser} l'entrée et de sérialiser la sortie, et ne
permet pas de manipuler une structure plus abstraite~\cite{Gerber2002}. % \todo{[2.4 du papier,
%text-based tools ; argument syntaxe concrète vs abstraite -> mouais, à voir ]}
%Du fait du faible niveau d'abstraction et de leur usage peu approprié pour
%développer des transformations complexes dans un contexte industriel, nous ne
%nous étendrons pas sur ce type d'outils.

%\subsubsection{Transformation d'arbres}
\paragraph{Transformation d'arbres.}
%\todo{[Transformation d'arbres] }
La structure d'arbre est une seconde représentation courante des modèles.
L'arbre en entrée est parcouru et des nœuds sont créés au fur et à mesure de
l'exécution des pas de transformation pour générer un arbre de sortie (ou
modifier directement l'arbre source). C'est l'approche des outils de
transformation reposant sur {\xml} tels que {\xslt}~\cite{xslt} ou
{\xquery}\footnote{Plus exactement {\xqueryuf}~\cite{xqueryuf} étant donné que
{\xquery} 1.0 n'a pas de fonctionnalité pour modifier les
données.}~\cite{xquery,xqueryuf}. C'est aussi traditionnellement l'approche des
compilateurs et, plus généralement, des outils de l'espace technique
\emph{grammarware} (les langages respectent des grammaires ---~des
métamodèles~--- conformes à EBNF).

%\subsubsection{Transformation de graphes}
\paragraph{Transformation de graphes.}
%\todo{[Transformation de graphes] }
Un troisième type de représentation de modèle possible est le graphe (orienté
et étiqueté). C'est souvent la représentation adoptée par les outils modernes
dédiés à la modélisation et aux transformations de modèles (par exemple
AGG~\cite{Taentzer2004}). Cette représentation est fortement liée à l'approche
de développement de transformation par modélisation que nous avons décrite plus
haut. C'est aussi la principale représentation de modèles de la plupart des
outils que nous allons présenter dans la section suivante.
%$transfo(MM_{a_{i}}, MM_{b_{j}}, M_t, M_{a_{i}}) \rightarrow MM_{b_{j}}$

\subsection{Outils existants}
\label{ssec:outils}

%\todo{familles d'outils :
%\begin{itemize}
%\item données == séquences -> fichiers texte -> AWK
%\item données == arbres -> {\xml} ({\xslt}), compilation, Tom, RASCAL, etc.
%\item données == graphes -> {\uml} -> ATL, QVT, Kermeta, etc.
%\end{itemize}
%}

Dans cette section, nous présentons différents outils utilisés dans le cadre de
l'{\idm} pour modéliser ou développer des transformations de modèles. Ces outils
adoptent l'une ou l'autre des approches décrites dans la section
précédente, voire une combinaison de plusieurs méthodes.
Du fait de leur faible niveau d'abstraction et de leur usage peu approprié pour
développer des transformations complexes dans un contexte industriel, nous ne
nous étendrons pas sur les outils de transformation de texte (type {\awk, \sed
ou \perl}).

%\ttodo{\begin{itemize}
%  \item QVT
%    \begin{itemize}
%      \item QVT relations
%        \begin{itemize}
%          \item Medini
%          \item MMT (anciennement M2M)
%        \end{itemize}
%      \item QVT operational
%        \begin{itemize}
%          \item SmartQVT
%        \end{itemize}
%      \item QVt core : \optimalj
%      \item Kermeta (op)
%      \item jQVT : moteur QVT pour Java, XBase à la place de OCL, support de EMF
%      \item QVT-like 
%        \begin{itemize}
%          \item Tefkat (QVT-R)
%          \item ATL
%          \item {\great}~\cite{Agrawal2003,Balasubramanian2007}
%      \item Viatra
%        \end{itemize}
%    \end{itemize}
%  \item transfo de graphes
%    \begin{itemize}
%      \item Viatra
%      \item (TGG) {\moflon}\footnote{\url{http://www.moflon.org}}\cite{Amelunxen2006}
%      \item AGG généraliste ; Henshin\footnote{\url{http://www.eclipse.org/modeling/emft/henshin/}}\cite{Arendt2010}
%    \end{itemize}
%  \item transfo
%    \begin{itemize}
%      \item Rascal~\cite{Klint2011,Klint2011a} $\rightarrow$ OK
%      \item tom $\rightarrow$ OK
%      \item Stratego/XT  ~\cite{Visser01}-> Spoofax~\cite{Kats2010} $\rightarrow$ OK
%      \item Maude~\cite{Clavel1996,Clavel1996a,Clavel2002} ; Maude et MDE~\cite{Romero2007,Rivera2008} MOMENT\footnote{\url{http://moment.dsic.upv.es/}} $\rightarrow$ OK
%      \item ASF+SDF $\rightarrow$ OK
%      \item TXL
%    \end{itemize}
%  \item langages généralistes : Java+EMF $\rightarrow$ OK
%\end{itemize}}

\subsubsection{Outils généralistes}

Pour écrire une transformation de modèles, il est nécessaire de sélectionner
non seulement une approche, mais également un langage et un type d'outil. Si le
{\mda} plaide en faveur d'outils et de langages dédiés (\dsl), il est tout à
fait possible d'écrire une transformation de modèles comme n'importe quel autre
programme informatique, en choisissant un langage généraliste. On l'utilise
généralement avec un \emph{framework} fournissant des fonctionnalités pour
manipuler les modèles. 

\paragraph{\emf.}{\emf}~\cite{emf09} est un \emph{framework} de modélisation
ouvert initié par IBM. Intégré à l'environnement {\eclipse}, il comprend une
infrastructure de génération de code pour développer des applications à partir
de modèles pouvant être spécifiés en utilisant \uml, \xml ou \java. Ces modèles
peuvent ensuite être importés et manipulés avec les services fournis par
{\emf}. Le métamodèle central du \emph{framework} est {\ecore}. Il est aligné
sur {\emof} (le passage de l'un à l'autre consiste essentiellement en quelques
renommages), ce qui en fait son implémentation de référence. Compte tenu de
l'environnement (\eclipse) dans lequel il est intégré, ainsi que du langage de
programmation généraliste utilisé (\java) et des standards liés ({\xml} et
{\uml}), {\emf} est une technologie intéressante
%car accessible à la plupart des développeurs.
dans le cas d'un développement de transformation par des utilisateurs \og non
spécialistes \fg{}\footnote{Nous désignons par \emph{utilisateur non
spécialiste} tout utilisateur ayant bénéficié d'une formation satisfaisante en
informatique avec un socle théorique minimal, un apprentissage de la
programmation orientée objet, ainsi que l'utilisation d'outils tels que
{\eclipse}. Par exemple, un jeune ingénieur en début de carrière est un
développeur non spécialiste.  Son expertise est donc bien supérieure à celle
d'un étudiant n'ayant pas encore reçu de formation, mais inférieure à celle
d'un ingénieur expert de son domaine depuis de longues années.}. Il a
l'avantage d'être bien outillé et maintenu, de bénéficier d'une large
communauté d'utilisateurs et de pouvoir facilement être couplé avec les outils
des écosystèmes \java, \uml et \xml.  Nous reparlerons par la suite de {\emf}
qui nous a servi de technologie de support pour le développement de nos outils.

\paragraph{\xml.} Une famille d'outils utilisables pour les transformations est
celle de l'espace technique {\xml}. Les modèles sont des arbres conformes à des
schémas, et des outils de transformation tels que {\xslt}~\cite{xslt} et
{\xqueryuf}~\cite{xqueryuf} permettent de parcourir et transformer les
documents {\xml}. Bien que verbeuse, la syntaxe {\xml} a l'avantage d'être
simple et très répandue. Beaucoup d'outils et d'applications utilisant
nativement {\xml}, il peut être intéressant d'avoir une vision \emph{arbre
\xml} des modèles. Ces outils peuvent aussi être utilisés en conjonction de
\emph{frameworks} tels que {\emf} sans adaptation majeure, ceux-ci ayant
généralement une fonctionnalité de sérialisation {\xml} (standard {\xmi} de
l'initiative {\mda}).

\paragraph{Outils de transformation d'arbres.} 
Les outils généralistes de transformation d'arbres ---~plus couramment associés
aux mondes de la compilation, de l'analyse de code et de la réécriture qu'à
l'{\idm}~--- ont aussi leur rôle à jouer en {\idm} et peuvent fournir une base
technique solide pour la construction d'autres outils. Outre le langage
{\tom}~\cite{Moreau2003,Balland2007,TomManual-2.10} sur lequel nous nous sommes
appuyés pour ce travail, d'autres outils de la communauté présentent un intérêt
certain. Notons par exemple
{\rascal}\footnote{Voir \url{http://www.rascal-mpl.org/}.}~\cite{Klint2011,Klint2011a},
le langage de métaprogrammation conçu pour l'analyse de programmes qui succède
à {\asfsdf}~\cite{Brand2001}. Il existe sous forme d'un \emph{plugin}
{\eclipse} et permet d'analyser, d'effectuer des requêtes et de transformer des
programmes sous la forme de modèles conformes à M3\footnote{Métamodèle
  générique pour représenter du code parsé dans {\rascal},
  \url{http://tutor.rascal-mpl.org/Rascal/Libraries/lang/java/m3/m3.html}.}.
%expérience d'utilisation de Rascal avec M3 (métamodèle générique pour
%représenter du code parsé dans Rascal), analyse, requêtes, transformations

Pour le même type d'utilisation, l'outil
{\spoofax}\footnote{Voir \url{http://strategoxt.org/Spoofax/}.}~\cite{Kats2010}
---~lui aussi disponible sous forme d'un \emph{plugin} {\eclipse}~--- intègre
{\stratego}~\cite{Visser1998},\cite{Visser01} et {\sdf}. Il permet d'écrire des
transformations de programmes en utilisant des règles et des stratégies de
réécriture.

Le système {\maude}\footnote{Voir \url{http://maude.cs.uiuc.edu/}.}\cite{Clavel1996,
Clavel1996a, Clavel2002} est un autre outil de réécriture. Il comprend une
infrastructure orientée objet permettant d'implémenter des modèles et
métamodèles. Des travaux ont été menés dans ce sens par plusieurs
équipes~\cite{Romero2007,Rivera2008,Rusu2011}, ce qui a donné naissance à
divers outils dont le projet
{\moment}\footnote{Voir \url{http://moment.dsic.upv.es/}.} qui permet d'effectuer des
transformations de modèles {\emf} avec {\maude}~\cite{Boronat2009,Boronat2010}.

\paragraph{Outils de réécriture de graphes.} L'une des représentations de
modèles pouvant être le graphe, l'utilisation d'outils de réécriture de graphes
est une approche qui a été expérimentée~\cite{Taentzer10,Schurr2008} en
utilisant des outils catégoriques tels que le \emph{single-pushout} et le
\emph{double-pushout}, ainsi que le formalisme de spécification \emph{Triple
Graph Grammar} (TGG)~\cite{Konigs2005}. Dans cette catégorie d'outils, on
notera {\moflon}\footnote{Voir \url{http://www.moflon.org/}.} qui repose sur le
mécanisme TGG pour implémenter des transformations de
modèles~\cite{Amelunxen2006},
{\henshin}\footnote{Voir \url{http://www.eclipse.org/modeling/emft/henshin/}.}\cite{Arendt2010}
reposant sur le système AGG\footnote{\emph{Attributed Graph Grammar} :
\url{http://user.cs.tu-berlin.de/~gragra/agg/}.}\cite{Taentzer2004}, ainsi que
{\viatra}\footnote{Sous-projet de GMT :
  \url{http://www.eclipse.org/gmt/}.}~\cite{Varro2007}. Du fait de la complexité
  des algorithmes liés à la transformation de graphes ---~et donc des
  ressources nécessaires pour transformer efficacement des graphes de grande
  taille~---, le principal problème de l'approche par réécriture de graphes
  réside dans le coût élevé des transformations et la difficulté de passer à
  l'échelle.% son passage à l'échelle. 

\subsubsection{Outils dédiés}
La solution largement mise en avant en {\idm} pour le développement de
transformations de modèles est l'utilisation de langages dédiés. On pense
notamment au standard {\qvt}~\cite{omgqvt1} proposé par l'initiative {\mda}.

\paragraph{{\qvt}.}Il est composé de trois langages de transformation
différents, comme illustré par la figure~\ref{fig:qvt} : d'une part {\qvtr} et
{\qvtc} pour la partie déclarative, d'autre part {\qvto} pour la partie
impérative.

%\ttodo{refaire schéma ? schéma officiel/de la norme ci-dessous moche}
\begin{figure}[h]
  \centering
  \input{figures/schemaQVT_new}
  %\includegraphics[scale=1.0]{figures/schemaQVTofficiel.png}
  \caption{Architecture du standard {\qvt}~\cite{omgqvt1}.}
  \label{fig:qvt}
\end{figure}
{\qvtr} et {\qvtc} constituent la partie déclarative de {\qvt}. {\qvtr} est un
langage orienté utilisateur avec une syntaxe textuelle et graphique permettant
de définir des transformations à un niveau d'abstraction élevé (représentation
graphique possible). {\qvtc} est quant à lui plus bas niveau avec uniquement
une syntaxe textuelle. Il sert à spécifier la sémantique de {\qvtr} sous la
forme d'une transformation \emph{Relations2Core}. L'expression d'une
transformation avec {\qvt} déclaratif est une association de motifs
(\emph{patterns}) entre la source et la cible. Bien que relativement complexe à
prendre en main, il permet de définir des transformations bidirectionnelles.
{\optimalj} était une implémentation commerciale de {\qvtc}, mais son
développement a cessé. Les outils
{\mediniqvt}\footnote{\url{http://projects.ikv.de/qvt/wikia}}, {\eclipsemmt}
(anciennement {\eclipsemtom}\footnote{\url{http://www.eclipse.org/m2m/}}) ainsi
que {\moment}~\cite{Boronat2009} implémentent quant à eux {\qvtr}.

Le langage {\qvto} supporte la partie impérative de {\qvt}. De par la nature
même du style impératif, la navigation et la création d'éléments du modèle
cible sont explicites. {\qvto} étend {\qvtr} et {\qvtc} par ajout de
constructions impératives telles que la séquence, la répétition, la sélection,
{\etc} ainsi que par des constructions {\ocl}. {\smartqvt} et
{\eclipsemmtoqvt} implémentent {\qvto}.

%\ttodo{à mettre ?}
%Le tableau\needcite{} résume la classification des outils implémentant {\qvt},
%selon qu'ils implémentent la partie déclarative ou impérative.
%\begin{tabular}[h]{m{2.5cm}m{5cm}}
% & \\
%  \hline
%Core & (OptimalJ (fini)\\
%Operational Mappings& Borland Together Architect 2006\newline SmartQVT\newline Eclipse M2M\newline ATL\\
%Relations & \mediniqvt\newline ModelDorf\newline MomentQVT\newline M2M, ATL\\
%\end{tabular}

%Comparaison QVTo vs QVTr, dans Guduric2009\\
%\begin{tabular}{m{0.25\linewidth}|m{0.35\linewidth}|m{0.35\linewidth}}
%Critère & QVT-Operational & QVT-Relational\\
%\hline
%Paradigme de programmation & impératif & déclaratif \\
%Niveau d'abstraction & bas niveau & haut niveau \\
%Traçabilité & unidirectionnelle & bidirectionnelle \\
%Compétences requises & répandues & rares, inhabituelles\\
%Scénarios de transfo & génération ou synchro dans 1 sens  & génération+synchro
%2 sens,
%contrôle de conformité, \\
%Niveau de contrôle & Précis & générique \\
%Complexité du code & Standard & Initialement complexe \\
%Organisation du code & Comme QVT-R + bibliothèques de transfo & héritage de
%transformation, surcharge de règles\\
%Représentation graphique & Inappropriée & Possible \\
%Outils & SmartQVT & mediniQVT \\
%\end{tabular}


\paragraph{\emph{{\qvt}-like}.}
%n'implémente pas à proprement parler le standard {\qvt}, cependant on peut le
%classer dans la catégorie des \emph{{\qvt}-like}, c'est-à-dire qu'il s'agit
%d'un langage de transformation similaire à {\qvt}. 
Les outils dont nous allons parler ici n'implémentent pas, à proprement parler,
le standard {\qvt}, mais sont cependant suffisamment proches et similaires pour
être souvent classés dans la catégorie des \emph{{\qvt}-like}. Le premier
d'entre eux est très certainement
{\atl}\footnote{\url{http://www.eclipse.org/atl/}}~\cite{Bezivin2003-firstExperiment,Bezivin2005,Jouault2006,JouaultABK08}
: il s'agit d'un des langages les plus utilisés dans la communauté des
modèles et est intégré dans l'environnement {\eclipse}~\cite{atl04}. Il permet
de spécifier une transformation d'un ensemble de modèles sources en un ensemble
de modèles cibles. Écrire un programme {\atl} consiste à écrire des règles
(\emph{rules}) en donnant une source et une cible. Une règle peut faire appel à
des fonctions d'aide (\emph{helper}) permettant d'effectuer un traitement
(collecte de valeurs dans une liste, \etc).
%\todo{\begin{itemize} \item ATL :~\cite{Bezivin2003-ATLTechReport}, premières
%XP~\cite{Bezivin2003-firstExperiment}({\xslt} into XQuery), plus
%récent~\cite{JouaultABK08}, \item Environnement Eclipse pour ATL~\cite{atl04}
%\item Traçabilité (\emph{loosely coupled}) :~\cite{Jouault2005} \item Modeling
%in Large, modeling in small :~\cite{Bezivin2005} \item Syntaxe ATL
%:~\cite{Jouault2006} \item Poster, fiche de résumé :~\cite{Jouault2006a} \item
%comparaison CGT vs AGG vs ATL :~\cite{Groenmo2009} \end{itemize}} Dans la
%suite du document, les exemples sur lesquels nous nous appuyons sont tous des
%exemples qui ont déjà été écrits en {\atl}. 
Outre {\atl}, d'autres outils \emph{{\qvt}-like} existent, notamment
{\tefkat}\footnote{\url{http://tefkat.sourceforge.net/}}~\cite{Lawley2006} (qui
propose une syntaxe à la {\sql} et offre une implémentation de {\qvtr}),
{\great}~\cite{Agrawal2003,Balasubramanian2007} et {\viatra}~\cite{Varro2007},
qui sont des outils de transformation de graphes. Ces deux derniers sont
distribués sous forme d'un \emph{plugin} {\eclipse} ce qui leur permet
d'interagir avec l'environnement {\emf}.  Enfin, dans cette catégorie d'outils,
nous pouvons ajouter
{\jqvt}\footnote{\url{http://sourceforge.net/projects/jqvt/}} qui est un moteur
{\qvt} pour {\java}. Il est intégré dans {\eclipse}, est compatible avec {\emf}
et n'utilise pas {\ocl}, mais
{\xbase}\footnote{\url{https://wiki.eclipse.org/Xbase}}.


\paragraph{\kermeta.} Il s'agit d'un environnement de métamodélisation dans
{\eclipse}. Il permet de définir et spécifier des langages de modélisation
dédiés. Le langage
{\kermeta}\footnote{\url{http://www.kermeta.org}}~\cite{kermeta10} mêle
plusieurs paradigmes de programmation (orienté objet, orienté
aspects~\cite{Muller2005,Muller2005a}, par contrats, fonctionnel) et fournit un
support complet de {\ecore} et de {\emof}. Ainsi, tout modèle {\kermeta}
conforme à {\emof} est aussi un programme {\kermeta} valide. Une définition
{\kermeta} peut être compilée pour produire un modèle exécutable. Le code
généré est exprimé en {\java} et {\scala}, qui peut être ensuite compilé pour
être exécuté sur la machine virtuelle {\java}.

%Le langage {\kermeta} repose sur 
%\ttodo{is'étendre un peu plus sur {\kermeta} ; parler de K2/K3 ; de la génération
%de code jvm/scala.}

%impératif

%kevoree\footnote{\url{http://kevoree.org}}
     



%\section{Validation et vérification du logiciel}
%intro, définitions, contraintes, outils
%
%\ttodo{augmenter la qualité du soft, la confiance dans le logiciel :
%vérification. Comment ? tests et simulation ; preuve mathématique ; MC
%(exploration d'espaces d'états, tests exhaustifs, recherche de contre-exemple)}
%
%Dans cette section, nous abordons différentes manières de valider et vérifier
%le logiciel afin d'en améliorer sa qualité, et donc la confiance que
%l'utilisateur peut avoir dans les logiciels qu'il utilise.
%
%\ttodo{pourquoi ai-je écrit ces 4 paragraphes ? utile ou pas ?}
%
%\paragraph{Tests.}Une première approche, intuitive, est de tester intensément
%tout programme informatique avant sa mise en production. Il existe diverses
%méthodologies et techniques pour tester du code. On citera par exemple la mise
%en place de tests unitaires censés tester des \emph{unités} de code (fonctions,
%classes). Cela a été popularisé par les méthodes agiles, et particulièrement
%par l'approche dirigée par les tests (\emph{Tests Driven Engineering}). Bien
%que l'utilisation de tests permette d'améliorer grandement la qualité du
%logiciel durant sa phase de développement, la solution des tests unitaires
%commence à montrer ses limites lors de développements de logiciels complexes où
%les \emph{bugs} peuvent avoir des origines plus nombreuses. Du fait des coûts
%et des délais de développement, il n'est pas rare de ne pas écrire de tests
%pour se concentrer sur le logiciel lui-même. Par conséquent, certains morceaux
%de code ne sont pas testés et sont donc susceptibles de recéler des
%\emph{bugs}. Des techniques de génération automatique de tests ont vu le jour
%\ttodo{quelques réf aussi} pour augmenter la couverture de tests et tester au
%maximum les cas limite. D'autres comportements anormaux peuvent aussi naître
%d'une combinaison de comportements normaux de modules fonctionnels
%indépendamment. Le problème pouvant alors provenir d'une incompréhension entre
%les équipes de développeurs, ou entre le client et le fournisseur
%(spécification ambiguë).\\ 
%Cependant, si l'intégration de tests est absolument nécessaire dans le
%processus de développement d'un logiciel, elle se révèle insuffisante dans le
%cas du logiciel critique. En effet, tester intensément un logiciel permet
%de tester son comportement dans la plupart des cas, mais rien ne garantit que
%toutes les situations ont été testées.\ttodo{un peu de contexte sur le test} 
%
%\paragraph{Preuve.}À l'opposé, une autre approche pour améliorer la confiance
%dans un logiciel consiste à prouver mathématiquement les algorithmes. Le
%problème étant alors que la preuve formelle est généralement faite sur les
%algorithmes ou les spécifications, mais pas sur l'implémentation elle-même. Or,
%le facteur humain n'est pas à négliger, l'implémentation concrète du logiciel
%dépendant fortement du développeur et des outils utilisés durant le processus.
%En outre, lors d'une preuve, le contexte réel n'est pas forcément pris en
%compte et certaines conditions d'utilisation réelles peuvent fortement
%influencer le comportement et la fiabilité de l'application.
%\ttodo{petite réf sur les protocoles réseau ? protocole ethernet ? gap pratique
%vs théorie car phénomènes physiques (bruit), ou alors physique, bio}\\
%\todo{"Beware of bugs in the above code; I have only proved it correct, not
%tried it." --- D.E.Knuth}
%
%
%\paragraph{Simulation.}Pour répondre à ce problème de réalisme du comportement
%d'une système sous conditions d'utilisation réelles, une approche liée aux
%tests revient à simuler ou émuler le système pour étudier son comportement et
%détecter les anomalies. L'intérêt de ce type d'approche est que l'on peut
%travailler sur un système qui serait coûteux à déployer en conditions réelles.
%Notons par exemple les domaines du nucléaire ou de l'avionique \ttodo{référence
%à l'A380 entièrement simulé ?} qui ne permettent pas aisément des tests
%logiciels en conditions réelles, en particulier lors des premières étapes de
%développement. \ttodo{réf aux gens qui font de la simulation pour \emph{tester} ?}
%
%Par rapport une preuve formelle, les méthodes de tests ont aussi l'inconvénient
%d'être fortement conditionnées par la plateforme sur lesquels els sont exécutés
%et par les technologies employées.
%
%\paragraph{Model-checking.}Le \emph{model-checking} est une autre approche
%entre preuve et test. Elle consiste modéliser un système selon un formalisme
%donné, puis à explorer les espaces d'états possibles de ce système pour le
%valider. Cela revient à du test exhaustif, ce qui a donc valeur de preuve.
%L'intérêt du \emph{model-checking} est que ---~contrairement aux tests~--- il est
%généralement indépendant de la plateforme d'exécution et qu'il apporte une
%validation formelle du système. On peut toutefois reprocher au
%\emph{model-checking} de ne pas toujours être proche de la réalité et d'avoir
%un coût en ressources élevé dans le cas de systèmes complexes. Cela a conduit
%certains à adopter des approches hybrides de \emph{model-checking} à
%l'exécution sur des applications réelles simulées \ttodo{réf. à ceux qui font
%du MC sur des binaires à run-time par ex ? domaine différent, mais un peu lié}.
%
%Dans le cadre du développement de logiciels critiques, la vérification des
%applications est imposée par la loi et des normes à respecter. Ainsi, tout
%logiciel critique devant être embarqué dans un avion doit suivre une procédure
%de certification.
%
%\todo{problèmes : \begin{itemize}
%    \item outils de modélisation non qualifiés et non certifiés => certifier
%      des outils ou aider à certifier
%    \item pb {\mde} : beaucoup d'outils dans les chaînes de développement => introduction des
%outils "certifieurs" automatiques, problématique
%\end{itemize}}
%
%\subsection{Qualification}
%\ttodo{définir, expliquer, donner les normes, dont DO-XXX}
%
%La qualification d'un logiciel participe à atteindre un objectif.
%
%
%
%\subsection{Certification}
%\ttodo{définir, expliquer.}
%
%
%\ttodo{Différences entre qualification et certification.}
%Problématiques : traçabilité, séparer spécification/implémentation/vérification
%
%
%\section{Traçabilité}
%ici ? traçabilité interne vs traçabilité de spécification ; intérêt (contrainte
%des précédentes sous-sous-sections). Souvent traçabilité interne ou fortement
%liée à l'implémentation de la transformation. Se fait bien techniquement.
%
\section{Limitations actuelles et points d'amélioration}

Le lancement de l'initiative {\mda} a donné un véritable élan à l'{\idm} et de
nombreux outils ont vu le jour. Cependant, malgré l'intérêt indéniable de
cette approche pour le développement logiciel, l'{\idm} n'est pas encore
fortement établie dans les chaînes de développement industrielles et gagne
lentement du terrain.

La complexité des systèmes s'accroissant, l'industrie voit dans l'{\idm} une
solution pour améliorer leur développement tout en diminuant leurs coûts. En
effet, pour appréhender cette complexité, il est nécessaire pour les
développeurs d'abstraire les problèmes. Pour ce faire, il faut des outils
accessibles et utilisables dans un cadre industriel. 

La grande diversité des outils peut aussi être un frein à l'adoption des
techniques de l'{\idm} : un trop grand nombre d'outils et de technologies
segmente le domaine, ce qui peut empêcher que les communautés atteignent une
masse critique. De plus, beaucoup d'outils adoptant les concepts de l'{\idm}
sont issus de la recherche et sont utilisés par un public académique.  N'ayant
pas forcément vocation à industrialiser les prototypes développés, le monde de
la recherche produit souvent des outils peu accessibles tant sur leur forme
(ergonomie, non conformité aux pratiques industrielles habituelles) que sur le
fond (concepts peu connus et maîtrisés par peu de monde, expertise nécessaire).
Ce frein lié à la multiplicité des outils peu accessibles peut être levé par
l'établissement de standards tels que ceux proposés par l'{\omg}, ainsi que par
le déploiement d'environnements comme {\eclipse} pour pousser à la
cristallisation et au développement de communautés autour des technologies
liées. 

Un autre aspect limitant vient de l'adaptation des chaînes de développement
logicielles existantes à ces nouvelles méthodes de développement et à ces
nouveaux outils. Compte tenu de leur coût d'intégration et des
changements induits par une telle modification d'un processus de développement,
il n'est pas raisonnable d'adopter un nouvel outil encore à l'état de prototype
ou nécessitant des compétences spécifiques maîtrisées par un petit nombre 
d'experts ou encore n'ayant aucun lien avec des technologies déjà présentes
dans la chaîne de développement existante. Il faut donc mettre en œuvre des
ponts entre les technologies pour les rendre plus attrayantes et plus
facilement intégrables, afin de faciliter ce processus fortement consommateur
de ressources.

Outre l'adaptation normale des chaînes de développement aux nouveaux outils,
certains domaines ont des contraintes strictes de qualité concernant les outils
de production du logiciel. C'est le cas des chaînes de développement des
systèmes critiques que l'on retrouve notamment en aéronautique, dans le secteur
automobile, ainsi que dans celui de la santé. Les logiciels produits et servant
à produire sont soumis à des exigences légales nécessitant des processus lourds
de validation du logiciel. Le domaine de l'{\idm} étant relativement
jeune, il n'est pas encore pleinement adopté dans ce type d'industrie qui a
besoin d'outils adaptés à ses contraintes permettant de faciliter la validation
du logiciel à moindre coût (et présenter ainsi un intérêt supérieur par rapport
à l'existant).

L'un des aspects les plus intéressants est l'usage de l'{\idm} dans le cadre du
développement fiable : pour les problématiques légales évoquées précédemment, la
demande industrielle est très forte, et peu de réponses concrètes existent ou
alors pour des coûts déraisonnables. C'est dans ce contexte que nous nous
proposons d'apporter un élément de solution avec ce travail, afin d'accompagner
l'adoption de nouveaux outils tout en améliorant la qualité du logiciel. Nous
abordons la problématique de la validation du logiciel dans le
chapitre~\ref{ch:verification}.

%\todo{limitations dans quel contexte ? 
%\begin{itemize}
%\item {\idm} : multiplication des outils
%\item souci validation avec beaucoup d'outils (contexte)
%\item approches actuelles coûteuses
%\item on pourrait apporter des outils pour faciliter la validation, et
%augmenter la confiance dans le logiciel
%\item technique : choix des outils ; DSL vs GPL ; framework
%\item traçabilité : trace exploitable -> on va en parler plus tard, dans le
%  chapitre suivant
%\end{itemize}}




% vim:spell spelllang=fr