Les systèmes logiciels tendent à se doter de facultés d'adaptation, d'évolution et d'ouverture. Ces capacités requièrent une grande flexibilité et dynamicité de l'environnement d'exécution, ainsi que de nouveaux outils d'assistance à la fabrication de ces systèmes. En électronique, des outils ont été déployés pour faire face à l'hétérogénéité et au nombre de composants, ainsi qu'aux besoins d'adaptation de produits existants à de nouvelles technologies. L'ouverture de la documentation et des spécifications a permis une grande richesse de solutions venant tant de bricoleurs que d'industriels. Inspiré par l'électronique, cette thèse contribue à l'amélioration de la flexibilité des systèmes logiciels tout en conservant un haut niveau de fiabilité. Les apports se font à trois niveaux. (1) Un nouveau modèle de composants qui offre une grande flexibilité et permet la connection de composants hétérogènes. (2) Des outils issus de l'ingénierie des modèles, pour créer, modifier, simuler et valider la structure et le comportement des assemblages de composants avant leur déploiement. (3) Un environnement d'exécution bati sur une architecture à base de services, pour supporter les évolutions, les adaptations et l'ouverture requises par le modèle de composant proposé. Cette thèse a été validée sur un cas concret dans un projet d'aide à domicile. Dans ce domaine, les systèmes logiciels doivent être adaptables et flexibles, pour répondre aux évolutions des besoins et pathologies des personnes âgées. Les bénéfices acquis de l'utilisation de cette approche dans ce contexte ont prouvé la pertinence de cette thèse.

Cette thèse concerne l'étude de différentes techniques modernes de génie logiciel qui peuvent être mises en ¦uvre pour développer des systèmes de Traitement Automatique des Langues Naturelles de façon générique et extensible. La première partie fait le point sur l'état de l'art en TALN à propos des Langages Spécialisés pour la Programmation Linguistique et permet d'identifier l'intégrabilité, l'extensibilité et la généricité comme trois qualités qu'il est souhaitable de fournir aux systèmes de TALN. La définition d'un modèle à objets (LEAF) et l'affinage d'un modèle d'architecture (tableau blanc) constituent deux premiers éléments de réponse au problème de l'intégration. Une première approche de la généricité et de l'extensibilité est également présentée avec une expérience de réingéniérie du langage LT. La seconde partie approfondit les problèmes de généricité et les illustre avec la définition d'un langage original de représentation linguistique (DECOR). L'introduction de protocoles internes et externes permet de rendre ce langage particulièrement générique et dynamique. La troisième partie fait état de la réingériérie de deux langages spécialisés (ATEF et ROBRA). Cette expérience permet d'introduire une grande extensibilité dans les moteurs de ces langages par une programmation par objets et protocoles. Une question transverse à ces trois parties concerne l'identification des limites et des écueils liés à la recherche de l'intégrabilité, de l'extensibilité et de la généricité. Ces difficultés viennent principalement de la complexité croissante des protocoles adéquats, dont la maîtrise pourrait rapidement échapper au développeur si l'on n'y prend garde.

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Alors que l'informatique est résolument tournée vers l'avenir, cette thèse se concentre sur le passé ; non pas par nostalgie mais plutôt parce que le futur des logiciels âgés est une question d'actualité. Plus particulièrement trois thèmes sont abordés : la maintenance, la ré-ingénierie et la programmation globale. L'objectif de cette étude est d'explorer l'intersection entre la ré-ingénierie et la programmation globale, domaine que nous avons baptisé ré-ingénierie globale. L'idée principale est de réutiliser des concepts et des techniques de programmation détaillée. En fait nous proposons de définir la programmation globale en distinguant 4 aspects du logiciel : l'architecture, la manufacture, la variation et l'évolution. Un modèle abstrait basé sur des concepts ensemblistes est proposé pour modéliser les différentes entités de programmation globale. La technologie relative à ce domaine est ensuite décrite en considérant aussi bien l'état de l'art que l'état de la pratique. La différence entre ces deux aspects souligne l'intérêt de la ré-ingénierie globale. A titre d'illustration, nous étudions le cas des préprocesseurs en tant qu'outils de programmation globale. Ces outils de bas niveau provenant des années 70 sont traditionnellement utilisés pour décrire des familles de programmes. Pour faciliter la compréhension de tels artefacts nous proposons d'utiliser des techniques comme l'évaluation partielle, l'analyse inter-procédurale de flot de données ou encore le découpage. Ces techniques, définies de manière rigoureuse, s'appuient sur la sémantique dénotationnelle du préprocesseur utilisé. Un prototype montrant leur utilité a été réalisé. Il prouve qu'une approche basée sur des fondements théoriques issus de la programmation détaillée est applicable pour résoudre des problèmes pratiques de programmation globale.

La récente évolution de l'informatique a ouvert la voie à de nouveaux types d'applications. En effet, la convergence de l'Internet et de l'informatique ubiquitaire permet le développement d'applications intégrant le monde virtuel dans le monde physique. Cependant, cette convergence a vu émerger de nouveaux besoins tel que le dynamisme. Bien que de nombreux travaux aient étudié cette propriété, la création d'applications pouvant évoluer et réagir aux changements environnementaux et contextuels reste très complexe. <br />Cette thèse s'intéresse à la conception, au développement et à l'exécution d'applications dynamiques. L'approche proposée s'appuie sur les récents efforts réalisés autour des modèles à composant. En effet, iPOJO, le modèle réalisé, combine l'approche à service et la programmation par composant afin d'introduire des caractéristiques de dynamisme au sein d'un modèle à composant. iPOJO propose un langage de composition permettant la conception d'applications nativement dynamiques, tout en facilitant le développement des ces applications. Celles-ci sont décrites de manière à réduire le couplage avec des implémentations de composants spécifiques. Enfin, iPOJO fournit une machine d'exécution. Cette machine propose des mécanismes d'introspection, de reconfiguration et d'extensibilité permettant la supervision d'applications ainsi que l'adaptabilité de cette plate-forme iPOJO à différents domaines. <br />L'implémentation d'iPOJO est hébergée sur le projet Apache Felix. Elle est actuellement utilisée dans différents projets industriels tel que des plates-formes domestiques, le serveur d'applications JEE JOnAS ainsi que l'intergiciel pour téléphone mobile OW2 uGASP.

Des logiciels complexes, assemblés à partir de nombreux composants préexistants, sont aujourd'hui utilisés pour des emplois de plus en plus critiques (télécommunication, ferroviaire, automobile...). Les risques encourus, aussi bien humains qu'économiques, exigent de pouvoir mettre en place dans ces systèmes des mécanismes de tolérance aux fautes flexibles et adaptables indépendamment des composants utilisés. Mais la complexification des logiciels pose problème, car les approches développées jadis pour assurer la sûreté de fonctionnement de petits systèmes ne leur sont plus applicables. Connues depuis longtemps, les architectures réflexives, en autorisant le découplage des aspects fonctionnels et non-fonctionnels d'un système, visent à résoudre ce problème. Jusqu'ici cependant, les approches proposées s'étaient limitées à des prototypes simples, souvent réalisés ex-nihilo pour expérimentation. Or la tolérance aux fautes est une propriété globale des systèmes considérés, qui requiert la prise en compte de tous les niveaux d'abstraction rencontrés. Dans cette thèse, nous étudions comment le paradigme réflexif peut être adapté pour permettre d'intégrer les considérations algorithmiques de la tolérance aux fautes (validité, observation, contrôle) aux contraintes architecturales rencontrées dans les systèmes complexes (abstraction, transparence, inter-opérabilité). Pour aborder cette problématique, nous développons un nouveau cadre conceptuel, la réflexivité multi-niveaux, et les concepts d'empreinte réflexive et de lien inter-niveaux qui lui sont associés. Nous validons ensuite la pertinence pratique de notre proposition en abordant la réplication de serveurs CORBA à brins d'exécution multiples (multithreaded) sur un exemple concret constitué de GNU/Linux et de l'ORB commercial ORBacus. Nous concluons finalement à la nécessité d'un nouveau paradigme de développement basé sur des composants rendus réflexifs dès leur réalisation.

Dans de multiples domaines, un nombre grandissant d'applications interagissant avec des entités communicantes apparaissent dans l'environnement pour faciliter les activités quotidiennes~(domotique et télémédecine). Leur impact sur la vie de tous les jours des utilisateurs rend ces applications critiques: leur défaillance peut mettre en danger des personnes et leurs biens. Bien que l'impact de ces défaillances puisse être majeur, la sécurité est souvent considérée comme un problème secondaire dans le processus de développement et est traitée par des approches ad hoc.Cette thèse propose d'intégrer des aspects de sécurité dans le cycle de développement des systèmes d'informatique ubiquitaire. La sécurité est spécifiée à la conception grâce à des déclarations dédiées et de haut niveau. Ces déclarations sont utilisées pour générer un support de programmation afin de faciliter l'implémentation des mécanismes de sécurité, tout en séparant ces aspects de sécurité de la logique applicative. Notre approche se concentre sur le contrôle d'accès aux entités et la protection de la vie privée. Notre travail a été implémenté et fait levier sur une suite outillée existante couvrant le cycle de développement logiciel. / A growing number of environments is being populated with a range of networked devices. Applications leverage these devices to support everyday activities in a variety of areas (e.g., home automation and patient monitoring). As these devices and applications get woven into our everyday activities, they become critical: their failure can put people and assets at risk. Failures can be caused by malicious attacks and misbehaving applications. Although the impact of such situations can be major, security concerns are often considered a secondary issue in the development process, and treated with ad hoc approaches. This thesis proposes to address security concerns throughout the development lifecycle of a pervasive computing system. Security is addressed at design time thanks to dedicated, high-level declarations. These declarations are processed to implement security mechanisms, and to generate programming support to ease the development of the security logic, while keeping it separate from the application logic. Our approach is studied in the context of access control and privacy concerns. Our work has been implemented and leverages an existing software-design language and a suite of tools that covers the software development lifecycle.

Un système, décrit avec un grand nombre d'éléments fortement interdépendants, est complexe, difficile à comprendre et à maintenir. Ainsi, une application orientée objet est souvent complexe, car elle contient des centaines de classes avec de nombreuses dépendances plus ou moins explicites. Une même application, utilisant le paradigme composant, contiendrait un plus petit nombre d'éléments, faiblement couplés entre eux et avec des interdépendances clairement définies. Ceci est dû au fait que le paradigme composant fournit une bonne représentation de haut niveau des systèmes complexes. Ainsi, ce paradigme peut être utilisé comme "espace de projection" des systèmes orientés objets. Une telle projection peut faciliter l'étape de compréhension d'un système, un pré-requis nécessaire avant toute activité de maintenance et/ou d'évolution. De plus, il est possible d'utiliser cette représentation, comme un modèle pour effectuer une restructuration complète d'une application orientée objets opérationnelle vers une application équivalente à base de composants tout aussi opérationnelle. Ainsi, La nouvelle application bénéficiant ainsi, de toutes les bonnes propriétés associées au paradigme composants. L'objectif de ma thèse est de proposer une méthode semi-automatique pour identifier une architecture à base de composants dans une application orientée objets. Cette architecture doit, non seulement aider à la compréhension de l'application originale, mais aussi simplifier la projection de cette dernière dans un modèle concret de composant. L'identification d'une architecture à base de composants est réalisée en trois grandes étapes: i) obtention des données nécessaires au processus d'identification. Elles correspondent aux dépendances entre les classes et sont obtenues avec une analyse dynamique de l'application cible. ii) identification des composants. Trois méthodes ont été explorées. La première utilise un treillis de Galois, la seconde deux méta-heuristiques et la dernière une méta-heuristique multi-objective. iii) identification de l'architecture à base de composants de l'application cible. Cela est fait en identifiant les interfaces requises et fournis pour chaque composant. Afin de valider ce processus d'identification, ainsi que les différents choix faits durant son développement, j'ai réalisé différentes études de cas. Enfin, je montre la faisabilité de la projection de l'architecture à base de composants identifiée vers un modèle concret de composants. / A system is complex and particularly difficult to understand and to maintain when it is described with a large number of highly interdependent parties. An object-oriented application is often complex because it uses hundreds or thousands of classes with many different dependencies more or less explicit. The same application, using the component paradigm, contains a smaller number of loosely coupled parties, highly cohesive with clear inter-dependencies. Indeed, because the component paradigm provides a high-level representation, synthetic and well-organized structure of complex systems, it can provide a space of projection for object-oriented applications. Such projection facilitates the step of understanding a system prior to any activity of maintenance and/or evolution. In addition, it is possible to use this representation as a model to perform a complete restructuring of an operational object-oriented application into its equivalent operational component-based application. Thus, the new form of the application benefits from all the good properties associated with the component-oriented paradigm. The goal of my thesis is to propose a semi-automatic approach to identify a component-based architecture in an object-oriented application. This architecture should help in understanding the original application, but also simplifies the projection of the object-oriented application on a concrete component model. The identification of a component-based architecture is achieved in three main steps: i) obtaining data for the identification process. These data, which correspond to dependencies between classes, are obtained with a dynamic analysis of the target application. ii) identification of the components. Three methods were explored. The first uses the formal concept analysis, the second two meta-heuristics and the last a multiobjective meta-heuristic. iii) identification of the component-based architecture representing the target application. This is done by identifying the provided and required interfaces for each component. To validate this identification process, and the different choices made during its development, I realized several case studies. Finally, I show the feasibility of the projection of the identified component-based architecture on a specific component model.

Les services de téléphonie IP automatisent le traitement des stimuli de communication en utilisant des ressources réseaux. Cependant, l'ajout de services rend vulnérable le système de téléphonie car certaines propriétés de fonctionnement des services déployés ne sont pas garanties. Aucune solution de développement de services ne permet de simultanément garantir des propriétés de fonctionnement et d'exploiter des ressources réseaux. Cette thèse propose une approche fondée sur le concept des langages dédiés pour développer des services de communications. Deux nouveaux langages dédiés au domaine des communications ont été développés : SPL et Pantaxou. Le premier sert à router des messages de signalisation tandis que le second, plus généraliste, permet la coordination d'entités communicantes. Dans cette thèse, nous démontrons, grâce à SPL et Pantaxou, que les services de communications peuvent être développés avec un langage de programmation expressif tout en préservant des propriétés critiques du domaine. / IP telephony services use network resources to automate communication stimuli processing. However, deploying services on a telephony system leads to safety issues and programmers need to ensure some safety properties on their services. Several approaches allowing service development have quickly emerged. However, none of them is both expressive and safe. This thesis proposes a new approach that relies on domain-specific languages (DSL) to develop communication services. Two new DSLs have been designed for communication services, namely SPL (Session Processing Language) and Pantaxou. The first one allows to route signaling messages while the second one, more generalist, enables to define coordination logics of communicating entities. In this thesis, we demonstrate thanks to SPL and Pantaxou that communication services could be developed with an expressive programming language that preserves some critical domain properties.

L'informatique pervasive (ou ubiquitaire) est un support pour des environnements contenant denombreux objets (ou dispositifs) disséminés, équipés d'électronique et interconnectés. Ces dispositifsfournissent un accès distant à une multitude de fonctionnalités qui nous aident dans notre vie quotidienne.Les Architectures Orientées Services sont adaptées à la conception de logiciels pervasifs. En effet,chaque dispositif fournit son propre ensemble de fonctionnalités sous la forme de services. Ainsi, enl'absence de mécanisme complémentaire, les utilisateurs se trouvent limités à utiliser les servicesisolément alors que leurs besoins correspondent à des scénarios qui impliquent une composition demultiples services offerts par plusieurs appareils.Dans cette thèse, nous défendons qu'un système pervasif doit : d'une part, permettre aux utilisateursd'exprimer facilement leurs besoins en créant des scénarios et d'autre part, proposer à ses utilisateursune représentation et des moyens de gestion de leur contexte afin qu'ils puissent tirer le meilleur parti deleur environnement et de ses changements. De plus, la présence de plusieurs utilisateurs implique lanécessité de collaborer. Par ailleurs, l'exécution de scénarios doit être résiliente aux changementsenvironnementaux et aux actions des utilisateurs. Elle doit ainsi s'adapter dynamiquement et, si possible,tirer profit du contexte et des changements de l'environnement.Notre contribution, nommée SaS (Scenarios as Services), répond à ces objectifs. Elle propose uneapproche interopérable capable de s'adapter à l'environnement. Elle fournit une représentation persistanteet personnalisable du contexte et inclut un langage de description de scénarios destiné aux utilisateurs.Ces scénarios sont facilement contrôlables, personnalisables et réutilisables. Elle planifie l'exécution pasà pas des scénarios, afin de s'adapter aux changements de l'environnement et de bénéficier desavantages de la mobilité des utilisateurs (exécution d'un scénario, dans la durée, sur plusieurs lieux).Enfin, elle inclut le partage de scénarios qui permet aux utilisateurs de collaborer. Un prototype de SaS,basé sur des normes industrielles (telle qu'OSGi), prouve la faisabilité de notre contribution et nouspermet de l'évaluer sur un cas d'étude simple. / Pervasive (or ubiquitous) computing is a paradigm for environments containing distributedinterconnected devices that embed electronics. These devices provide a remote access to numerousfunctionalities that assist us in our daily life. Service-Oriented Architectures are suitable to design softwarefor pervasive environments. Indeed, each device provides its own set of functionalities as services.Without any extra mechanism, users can only use a single service at a time. Nevertheless, their needsusually correspond to scenarios which involve a composition of multiple services, provided by multipledevices.In this thesis, we advocate that a pervasive system must, on the one hand, enable users to easily expresstheir needs through scenario creation and, on the other hand, propose to users a representation of theircontext so that they can benefit from both their environment and its changes. In addition, the presence ofseveral users implies that users must be able to collaborate.Our contribution, named SaS (Scenarios as Services), fulfils these requirements. It proposes aninteroperable approach that adapts to its environment. It provides users with a customizable andpersistent representation of their context and includes a scenario description language targeted to users.Scenarios are easy to control, customize and reuse. SaS schedules the step-by-step execution ofscenarios to adapt to environmental changes and benefit from user mobility (scenario execution split over time on successive distinct sites). Finally, SaS includes scenario sharing mechanisms which are abasis for collaboration. A prototype of SaS, based on industrial standards (e.g., OSGi), proves thefeasibility of our contribution and serves for its evaluation on a simple use case.