This thesis explores the subject of automatic verification of product line models. This approach is based on the hypothesis that to automatically verify product line models, they should first be transformed into a language that makes them computable. In this thesis, product line models are transformed into constraint (logic) programs, then verified against a typology of verification criteria. The typology enumerates, classifies and formalizes a collection of generic verification criteria, i.e. criteria that can be applied (with or without adaptation) to any product line formalism. The typology makes the distinction between two categories of criteria: criteria that deal with the formalism in which models are represented, and the formalism-independent criteria. To identify defects in the first category, the thesis proposes a conformance checking approach directly related with verification of the abstract syntactic aspects of a model. To identify defects in the second category, the thesis proposes a domain-specific verification approach. An optimal algorithm is specified and implemented in constraint logic program for each criterion in the typology. These can be used independently -or in combination- to verify individual product line models. The thesis offers to support the verification of multiple product line models using an integration approach. Besides, this thesis proposes a series of integration strategies that can be used before applying the verification as for individual models. The product line verification approach proposed in this thesis is generic in the sense that it can be reused for any kind of product line model that instantiates the generic meta model based on which it was developed. It is general in the sense that it supports the verification of a comprehensive collection of criteria defined in the typology. This approach was implemented in a prototype tool that supports the specification, transformation, integration, configuration, analysis and verification of product line models via constraints (logic) programming. A benchmark gathering a corpus of 54 product line models was developed, then used in a series of experiments. The experiments showed that (i) the implementation of the domain-specific verification approach is fast and scalable to product line models up-to 2000 artefacts; (ii) the implementation of the conformance checking approach is fast and scalable to product line models up-to 10000 artefacts; and (iii) both approaches are correct and useful for industrial-size models.

Le développement d'applications par composition de services dynamiques et hétérogènes, c'est-à-dire implantés suivant des technologies différentes, est le sujet principal de cette thèse. Nous pensons, en effet, que l'approche orientée service apporte des changements considérables dans le domaine du logiciel et peut amener des gains significatifs en termes de réduction des coûts, d'amélioration de la qualité et de compression des temps de mise sur le marché. Les technologies à services ont dors et déjà pénétré de nombreux secteurs d'activité et répondent à certaines des attentes qu'ils suscitaient. Le développement d'applications par composition de services hétérogènes demeure néanmoins très complexe pour plusieurs raisons. Tout d'abord, les diverses technologies existantes utilisent des mécanismes de déclaration, de recherche et de liaison très différents. Les services, eux-mêmes, sont décrits suivant des structures souvent éloignées. Des développements et des connaissances techniques très pointus sont ainsi nécessaires pour correctement associer des services utilisant des bases technologiques différentes. D'autre part, la gestion du dynamisme est complexe. Le principe de l'approche à service est de permettre la liaison retardée de service et, dans certains cas, le changement des liaisons en fonction de l'évolution du contexte. Cela demande des algorithmes de synchronisation très précis, difficiles à mettre au point et à tester. Nous nous sommes ainsi rendu compte que, dans de nombreux cas, les bénéfices de l'approche à service ne sont pas complètement obtenus, faute d'une gestion appropriée du dynamisme. Enfin, les services sont essentiellement décrits suivant une logique syntaxique. On ne peut donc pas garantir, dans un cas général, la compatibilité de plusieurs services ou, plus simplement, la correction de leur comportement global. Cela est d'autant plus difficile lorsque des services ont des interactions complexes, non limitées à un unique appel pour obtenir une information. Nous apportons, dans cette thèse, une dimension " domaine " à la composition de service. La définition d'un domaine permet de restreindre les compositions possibles, aussi bien au niveau technologique qu'au niveau sémantique. C'est ainsi que nous avons trouvé une grande complémentarité entre les approches à service et les approches à base de lignes de produits. Les technologies à service apportent de façon naturelle le dynamisme, c'est-à-dire la capacité à créer des liaisons entre services de façon retardée à l'exécution. Les lignes de produits, quant à elles, définissent un cadre de réutilisation anticipée et planifiée. De façon plus précise, cette thèse défend une démarche outillée de composition de services structurée en trois phases, à savoir : la définition d'un domaine sous forme de services et d'architectures de référence à services, la définition d'applications sous forme d'architectures à service, et l'exécution autonomique des applications en fonction de l'architecture applicative du contexte. Cette thèse est validée au sein d'un projet collaboratif dans le domaine de la santé dans l'habitat.

Systems engineering has emerged as an approach that enables the successful realization of individual complex systems. In the automotive industry, product variety introduces a complexity that renders systems engineering models difficult to manage. Models Based Systems Engineering increases the level of abstraction and of detail to which systems are documented, thus providing the perfect context for reuse. Our purpose was to adopt "Product Line Engineering" techniques and enable efficient reuse of systems engineering assets, while satisfying process needs in an automotive industry context. The challenge is twofold: (i) to understand the needs of a mass production industry for which the reuse is usually focused towards physical parts and (ii) to satisfy the needs for capturing variability in complement to systems engineering models, by drawing on software product lines techniques. The main proposal of the thesis is a metamodel that extends OVM models in order to adopt and adapt variability modeling to MBSE needs. Furthermore, several subjects were developed around this theme of variability modeling in order to improve and complete the systems engineering framework: a derivation approach based on viewpoints and a set of recommendation-based heuristics for the configuration process. In collaboration with the CEA-LIST, a tool prototype was developed, which enabled us to refine, test and validate the contributions, in the industrial context at Renault.

Les lignes de produits logicielles constituent une approche permettant de construire et de maintenir une famille de produits logiciels similaires mettant en œuvre des principes de réutilisation. Ces principes favorisent la réduction de l'effort de développement et de maintenance, raccourcissent le temps de mise sur le marché et améliorent la qualité globale du logiciel. La migration de produits logiciels similaires vers une ligne de produits demande de comprendre leurs similitudes et leurs différences qui s'expriment sous forme de caractéristiques (features) offertes. Dans cette thèse, nous nous intéressons au problème de la construction d'une ligne de produits à partir du code source de ses produits et de certains artefacts complémentaires comme les diagrammes de cas d'utilisation, quand ils existent. Nous proposons des contributions sur l'une des étapes principales dans cette construction, qui consiste à extraire et à organiser un modèle de caractéristiques (feature model) dans un mode automatisé. La première contribution consiste à extraire des caractéristiques dans le code source de variantes de logiciels écrits dans le paradigme objet. Trois techniques sont mises en œuvre pour parvenir à cet objectif : l'Analyse Formelle de Concepts, l'Indexation Sémantique Latente et l'analyse des dépendances structurelles dans le code. Elles exploitent les parties communes et variables au niveau du code source. La seconde contribution s'attache à documenter une caractéristique extraite par un nom et une description. Elle exploite le code source mais également les diagrammes de cas d'utilisation, qui contiennent, en plus de l'organisation logique des fonctionnalités externes, des descriptions textuelles de ces mêmes fonctionnalités. En plus des techniques précédentes, elle s'appuie sur l'Analyse Relationnelle de Concepts afin de former des groupes d'entités d'après leurs relations. Dans la troisième contribution, nous proposons une approche visant à organiser les caractéristiques, une fois documentées, dans un modèle de caractéristiques. Ce modèle de caractéristiques est un arbre étiqueté par des opérations et muni d'expressions logiques qui met en valeur les caractéristiques obligatoires, les caractéristiques optionnelles, des groupes de caractéristiques (groupes ET, OU, OU exclusif), et des contraintes complémentaires textuelles sous forme d'implication ou d'exclusion mutuelle. Ce modèle est obtenu par analyse d'une structure obtenue par Analyse Formelle de Concepts appliquée à la description des variantes par les caractéristiques. L'approche est validée sur trois cas d'étude principaux : ArgoUML-SPL, Health complaint-SPL et Mobile media. Ces cas d'études sont déjà des lignes de produits constituées. Nous considérons plusieurs produits issus de ces lignes comme s'ils étaient des variantes de logiciels, nous appliquons notre approche, puis nous évaluons son efficacité par comparaison entre les modèles de caractéristiques extraits automatiquement et les modèles de caractéristiques initiaux (conçus par les développeurs des lignes de produits analysées). / The idea of Software Product Line (SPL) approach is to manage a family of similar software products in a reuse-based way. Reuse avoids repetitions, which helps reduce development/maintenance effort, shorten time-to-market and improve overall quality of software. To migrate from existing software product variants into SPL, one has to understand how they are similar and how they differ one from another. Companies often develop a set of software variants that share some features and differ in other ones to meet specific requirements. To exploit existing software variants and build a software product line, a feature model must be built as a first step. To do so, it is necessary to extract mandatory and optional features in addition to associate each feature with its name. Then, it is important to organize the mined and documented features into a feature model. In this context, our thesis proposes three contributions.Thus, we propose, in this dissertation as a first contribution a new approach to mine features from the object-oriented source code of a set of software variants based on Formal Concept Analysis, code dependency and Latent Semantic Indexing. The novelty of our approach is that it exploits commonality and variability across software variants, at source code level, to run Information Retrieval methods in an efficient way. The second contribution consists in documenting the mined feature implementations based on Formal Concept Analysis, Latent Semantic Indexing and Relational Concept Analysis. We propose a complementary approach, which aims to document the mined feature implementations by giving names and descriptions, based on the feature implementations and use-case diagrams of software variants. The novelty of our approach is that it exploits commonality and variability across software variants, at feature implementations and use-cases levels, to run Information Retrieval methods in an efficient way. In the third contribution, we propose an automatic approach to organize the mined documented features into a feature model. Features are organized in a tree which highlights mandatory features, optional features and feature groups (and, or, xor groups). The feature model is completed with requirement and mutual exclusion constraints. We rely on Formal Concept Analysis and software configurations to mine a unique and consistent feature model. To validate our approach, we applied it on three case studies: ArgoUML-SPL, Health complaint-SPL, Mobile media software product variants. The results of this evaluation validate the relevance and the performance of our proposal as most of the features and its constraints were correctly identified.

La mise en place d'une ligne de produits logiciels permet de construire et de maintenir une famille de produits logiciels similaires en mettant en œuvre des principes de réutilisation. Ces principes favorisent la réduction de l'effort de développement et de maintenance, raccourcissent le temps de mise sur le marché et améliorent la qualité globale du logiciel. La migration de produits logiciels similaires vers une ligne de produits demande de comprendre leurs similitudes et leurs différences qui s'expriment sous forme de caractéristiques (features) offertes. Dans cette thèse, nous nous intéressons au problème de la construction d'une ligne de produits à partir du code source de ses produits et de certains artefacts complémentaires comme les diagrammes de cas d'utilisation, quand ils existent. Nous proposons des contributions sur l'une des étapes principales dans cette construction, qui consiste à extraire et à organiser un modèle de caractéristiques (feature model) dans un mode automatisé. La première contribution de cette thèse consiste à extraire des caractéristiques dans le code source de variantes de logiciels écrits dans le paradigme objet. Trois techniques sont mises en œuvre pour parvenir à cet objectif : l'Analyse Formelle de Concepts, l'Indexation Sémantique Latente et l'analyse des dépendances structurelles dans le code. Elles exploitent les parties communes et variables au niveau du code source. La seconde contribution s'attache à documenter une caractéristique extraite par un nom et une description. Elle exploite le code source mais également les diagrammes de cas d'utilisation, qui contiennent, en plus de l'organisation logique des fonctionnalités externes, des descriptions textuelles de ces mêmes fonctionnalités. En plus des techniques précédentes, elle s'appuie sur l'Analyse Relationnelle de Concepts afin de former des groupes d'entités d'après leurs relations. Dans la troisième contribution, nous proposons une approche visant à organiser les caractéristiques, une fois documentées, en un modèle de caractéristiques. Ce modèle de caractéristiques est un arbre étiqueté par des opérations et muni d'expressions logiques qui met en valeur les caractéristiques obligatoires, les caractéristiques optionnelles, des groupes de caractéristiques (groupes ET, OU, OU exclusif), et des contraintes complémentaires textuelles sous forme d'implications ou d'exclusions mutuelles. Ce modèle est obtenu en exploitant une structure obtenue par Analyse Formelle de Concepts appliquée à la description des variantes par les caractéristiques. L'approche est validée sur trois cas d'étude principaux : ArgoUML-SPL, Health complaint-SPL et Mobile media. Ces cas d'études sont déjà des lignes de produits constituées. Nous considérons plusieurs produits issus de ces lignes comme s'ils étaient des variantes de logiciels, nous appliquons notre approche, puis nous évaluons son efficacité par comparaison entre des modèles de caractéristiques extraits automatiquement par l'approche présentée et les modèles de caractéristiques initiaux (conçus par les développeurs des lignes de produits analysées).

Une Ligne de Produits Logiciels (LPL) supporte la gestion d’une famille de logiciels. Cette approche se caractérise par une réutilisation systématique des artefacts communs qui réduit le coût et le temps de mise sur le marché et augmente la qualité des logiciels. Cependant, une LPL exige un investissement initial coûteux. Certaines organisations qui ne peuvent pas faire face à un tel investissement, utilisent le « Clone-and-own » C&O pour construire et faire évoluer des familles de logiciels. Cependant, l'efficacité de cette pratique se dégrade proportionnellement à la croissance de la famille de produits, qui devient difficile à maintenir. Dans cette thèse, nous proposons une approche hybride qui utilise à la fois une LPL et l'approche C&O pour faire évoluer une famille de produits logiciels. Un mécanisme automatique d’identification des correspondances entre les « features » caractérisant les produits et les artéfacts logiciels, permet la migration des variantes de produits développées en C&O dans une LPL. L’originalité de ce travail est alors d’aider à la dérivation de nouveaux produits en proposant différents scenarii d’opérations C&O à effectuer pour dériver un nouveau produit à partir des features requis. Le développeur peut alors réduire ces possibilités en exprimant ses préférences (e.g. produits, artefacts) et en utilisant les estimations de coûts sur les opérations que nous proposons. Les nouveaux produits ainsi construits sont alors facilement intégrés dans la LPL. Nous avons étayé cette thèse en développant le framework SUCCEED (SUpporting Clone-and-own with Cost-EstimatEd Derivation) et l’avons appliqué à une étude de cas sur des familles de portails web. / A Software Product Line (SPL) manages commonalities and variability of a related software products family. This approach is characterized by a systematic reuse that reduces development cost and time to market and increases software quality. However, building an SPL requires an initial expensive investment. Therefore, organizations that are not able to deal with such an up-front investment, tend to develop a family of software products using simple and intuitive practices. Clone-and-own (C&O) is an approach adopted widely by software developers to construct new product variants from existing ones. However, the efficiency of this practice degrades proportionally to the growth of the family of products in concern, that becomes difficult to manage. In this dissertation, we propose a hybrid approach that utilizes both SPL and C&O to develop and evolve a family of software products. An automatic mechanism of identification of the correspondences between the features of the products and the software artifacts, allows the migration of the product variants developed in C&O in an SPL The originality of this work is then to help the derivation of new products by proposing different scenarios of C&O operations to be performed to derive a new product from the required features. The developer can then reduce these possibilities by expressing her preferences (e.g. products, artifacts) and using the proposed cost estimations on the operations. We realized our approach by developing SUCCEED, a framework for SUpporting Clone-and-own with Cost-EstimatEd Derivation. We validate our works on a case study of families of web portals.