Comparaison des diagrammes d’état et des diagrammes d’activité en génie logiciel : choisir l’outil de modélisation approprié

Introduction

Dans le domaine du génie logiciel et de la conception de systèmes, une communication efficace et une visualisation du comportement d’un système sont primordiales. C’est là que les diagrammes UML (langage de modélisation unifié) entrent en jeu, offrant divers outils pour représenter différentes facettes de la dynamique d’un système. Parmi ceux-ci, les diagrammes d’état et les diagrammes d’activité se distinguent, chacun servant des objectifs distincts et offrant des perspectives uniques sur le comportement d’un système.

Dans cet article, nous explorons le monde des diagrammes d’état et des diagrammes d’activité, en visant à démystifier leurs caractéristiques, leurs cas d’utilisation, leurs avantages et leurs inconvénients. En comprenant les différences clés entre ces deux types de diagrammes UML, vous obtiendrez des perspectives précieuses sur le moment où utiliser chacun d’eux pour des résultats optimaux dans vos projets de développement logiciel et de modélisation de systèmes.

Diagrammes d’état vs diagrammes d’activité

Les diagrammes d’état et les diagrammes d’activité sont tous deux des types de diagrammes UML (langage de modélisation unifié) utilisés en génie logiciel et en conception de systèmes pour représenter différents aspects du comportement d’un système, mais ils servent des objectifs distincts et se concentrent sur des aspects différents du comportement d’un système. Voici une comparaison des diagrammes d’état et des diagrammes d’activité :

1. Objectif:
   • Diagramme d’état: Les diagrammes d’étatse concentrent principalement sur la modélisation du comportement dynamique d’un objet ou d’un système en représentant les différents états dans lesquels un objet ou un système peut se trouver, ainsi que les transitions entre ces états. Ils sont particulièrement utiles pour modéliser le comportement d’objets à états finis, tels que des composants logiciels ou des entités ayant des phases de cycle de vie bien définies.
   • Diagramme d’activité: Les diagrammes d’activité, par contre, sont utilisés pour modéliser le flux d’activités ou d’actions au sein d’un système ou d’un processus métier. Ils sont généralement utilisés pour représenter les aspects procéduraux d’un système, en montrant comment différentes tâches ou actions sont exécutées et comment elles sont liées entre elles.
2. Éléments:
   • Diagramme d’état : Les principaux éléments d’un diagramme d’état incluent les états (représentant des conditions ou situations spécifiques), les transitions (représentant le passage du système d’un état à un autre) et les événements (déclencheurs des transitions d’état).
   • Diagramme d’activité : Les diagrammes d’activité comprennent des activités (représentant des tâches ou des actions), des flèches de flux de contrôle (indiquant la séquence des activités), des nœuds de décision (pour le branchement conditionnel), des nœuds de fusion (pour regrouper les flux) et des piscines (pour partitionner les activités entre différents acteurs ou sous-systèmes).
3. Focus:
   • Diagramme d’état : Les diagrammes d’état mettent l’accent sur les différents états d’un objet ou d’un système et sur les conditions sous lesquelles les transitions ont lieu entre ces états. Ils sont particulièrement utiles pour modéliser les systèmes en temps réel ou les systèmes présentant un comportement dépendant des états complexes.
   • Diagramme d’activité : Les diagrammes d’activité se concentrent sur le flux d’activités et sur la manière dont différentes tâches ou actions sont coordonnées au sein d’un processus ou d’un système. Ils sont particulièrement adaptés à la modélisation des processus métiers, des systèmes de flux de travail et des algorithmes logiciels.
4. Utilisation:
   • Diagram d’état: Les diagrammes d’état sont souvent utilisés dans la conception de systèmes logiciels, de systèmes embarqués et de contrôleurs matériels où les objets ou systèmes peuvent se trouver dans différents états et doivent réagir aux événements en passant d’un état à un autre.
   • Diagram d’activité: Les diagrammes d’activité sont couramment utilisés dans la modélisation des processus métier, le développement logiciel et la conception de systèmes pour représenter les étapes et les activités impliquées dans un processus ou un flux de travail.

Le diagramme d’état, représenté dans la figure de gauche ci-dessous, sert de représentation visuelle d’une machine à états qui exécute des actions en réponse à des événements spécifiques. Il illustre avec précision les différents états au sein d’un système et les transitions qui s’opèrent entre eux, provoquées par la survenue d’événements. Les diagrammes d’état s’imposent lorsqu’on modélise des systèmes réactifs, c’est-à-dire des systèmes qui réagissent aux événements externes, comme les feux de circulation ou les distributeurs automatiques.

Inversement, un diagramme d’activité, présenté dans la figure de droite ci-dessous, met en évidence le flux dynamique des activités au sein d’un système. Il décrit avec soin la séquence des activités qui ont lieu, incluant des points de décision, des boucles et des chemins divergents. Les diagrammes d’activité prennent tout leur sens lorsqu’on modélise des systèmes qui effectuent une séquence structurée d’activités, un exemple typique étant la modélisation des processus métiers ou la délimitation d’algorithmes logiciels complexes.

 

Les diagrammes d’état sont utilisés pour modéliser le comportement dépendant de l’état des objets ou des systèmes, tandis que les diagrammes d’activité sont utilisés pour modéliser le flux d’activités ou d’actions au sein d’un système ou d’un processus. Le choix entre ces diagrammes dépend de l’aspect spécifique du comportement du système que vous souhaitez représenter ainsi que du niveau de détail requis pour vos besoins de modélisation.

Exemples de diagrammes d’état et d’activité

Considérez un objet simple, un feu de signalisation. Il possède trois états : « Rouge », « Jaune » et « Vert ». Les transitions entre ces états sont déclenchées par une minuterie. Voici comment vous pourriez représenter ce comportement à l’aide d’un diagramme d’état :

• États : Rouge, Jaune, Vert
• Transitions :
  • Rouge → Jaune (déclenché par une minuterie lorsque le temps du feu rouge est écoulé)
  • Jaune → Vert (déclenché par une minuterie lorsque le temps du feu jaune est écoulé)
  • Vert → Rouge (déclenché par une minuterie lorsque le temps du feu vert est écoulé)

Dans ce diagramme d’état, vous vous concentrez sur les différents états auxquels peut se trouver le feu de signalisation et sur la manière dont il passe d’un état à un autre en fonction d’événements spécifiques (minuteries).

Exemple de diagramme d’activité :

Maintenant, considérons un processus métier, tel qu’un système de traitement des commandes pour une boutique en ligne. Voici un diagramme d’activité simplifié pour ce processus :

• Activités :
  • Le client passe une commande.
  • La commande est examinée par le système.
  • Si la commande est valide :
    • Le stock est vérifié.
    • Le paiement est traité.
    • L’expédition est organisée.
    • La commande est marquée comme « Expédiée ».
  • Si la commande n’est pas valide :
    • Le client est informé.
    • La commande est annulée.

Dans ce diagramme d’activité, vous vous concentrez sur la séquence des activités impliquées dans le traitement d’une commande. Chaque activité représente une tâche spécifique, et les flèches indiquent le flux des activités. Les points de décision (vérification de validité) déterminent le chemin suivi par le processus en fonction des conditions.

Ainsi, les principales différences entre les deux diagrammes dans ces exemples sont :

• Le diagramme d’état représente différents états (Rouge, Jaune, Vert) et la manière dont les transitions ont lieu entre eux en fonction d’événements (chronomètres).
• Le diagramme d’activité représente une séquence d’activités (traitement de commande) et la manière dont elles sont exécutées dans un ordre spécifique, y compris des branches conditionnelles (vérification de validité).

Modélisation d’une machine à vending à l’aide d’un diagramme d’état :

Dans cette représentation par diagramme d’état, la machine à vending démarre son fonctionnement dans l’état Inactif, offrant aux utilisateurs l’opportunité de déposer des pièces. Lorsqu’une somme suffisante est insérée, la machine passe à l’état Reçu des fonds, où les utilisateurs peuvent sélectionner leur produit. Si le produit choisi est en stock, la machine passe à l’état Distribution pour livrer le produit avant de revenir à l’état Inactif afin de conclure la transaction. Toutefois, si l’article sélectionné est indisponible, la machine passe à l’état Remboursement pour restituer les pièces, puis revient à l’état Inactif, achevant ainsi le cycle de transaction. Dans les cas où les utilisateurs n’ont pas inséré une somme suffisante, la machine passe immédiatement à l’état Remboursement pour restituer les pièces, puis revient à l’état Inactif une fois la transaction terminée.

Modélisation d’une machine à vending à l’aide d’un diagramme d’activité : le diagramme d’activité fourni offre un aperçu des événements séquentiels au sein d’un système de machine à vending. En commençant par le nœud de départ, les utilisateurs sont initialement invités à insérer des pièces. Le diagramme présente ensuite un contrôle conditionnel pour déterminer si l’utilisateur a inséré une somme suffisante. Si des fonds suffisants sont détectés, les utilisateurs obtiennent la possibilité de sélectionner un produit.

Par la suite, un autre contrôle conditionnel évalue la disponibilité du produit sélectionné. Si le produit est en stock, la machine à vending procède à sa distribution, le diagramme indiquant cela par un passage au nœud d’arrêt, ce qui signifie la réussite de la transaction. À l’inverse, si le produit sélectionné est indisponible, la machine à vending déclenche un processus de remboursement des pièces avant de passer au nœud d’arrêt.

Dans les cas où les utilisateurs n’insèrent pas une somme suffisante, la machine à vending déclenche immédiatement un processus de remboursement des pièces et passe au nœud d’arrêt. Dans les deux cas, la transaction se termine, et les utilisateurs peuvent récupérer les remboursements éventuels.

Ces représentations, qu’elles soient par diagrammes d’état ou diagrammes d’activité, offrent une vue claire et structurée de la fonctionnalité de la machine à vending, aidant à analyser son comportement et à apporter des améliorations si nécessaire.

 

Résumé des diagrammes d’état et des diagrammes d’activité

Voici un tableau qui compare les diagrammes d’état et les diagrammes d’activité selon divers aspects :

Aspect	Diagramme d’état	Diagramme d’activité
Utilisation	Modélisation du comportement dépendant de l’état des objets ou des systèmes. Représentation d’états finis et de transitions. Typiquement utilisé dans la conception logicielle et matérielle.	Modélisation du flux d’activités et de tâches au sein d’un processus ou d’un système. Représentation des aspects procéduraux. Fréquemment utilisé dans les processus métier et le développement logiciel.
Quand l’utiliser	Lorsque vous devez illustrer la manière dont un objet ou un système passe d’un état spécifique à un autre en réponse à des événements ou des conditions. Pour les systèmes en temps réel possédant des états et des transitions distincts. Lorsque vous souhaitez montrer le cycle de vie d’un objet.	Lorsque vous souhaitez illustrer une séquence d’activités, de tâches ou d’actions au sein d’un processus. Pour la modélisation des processus métier, la conception de flux de travail ou la représentation d’algorithmes. Lorsque vous souhaitez modéliser la manière dont différents acteurs ou composants collaborent dans un processus.
Avantages	Montre clairement les états et les transitions d’un objet ou d’un système. Utile pour modéliser des comportements complexes dépendant de l’état. Bon pour les systèmes temps réel et embarqués. Aide à identifier les états et conditions du système.	Fournit une représentation visuelle des flux d’activités. Montre clairement la séquence et l’ordre des activités. Utile pour la documentation et la communication des processus. Peut modéliser une logique procédurale complexe avec des branches conditionnelles.
Inconvénients	Peut ne pas convenir aux processus comportant principalement des activités séquentielles. Moins intuitif pour modéliser les processus procéduraux ou séquentiels. Peut devenir complexe pour les systèmes comportant de nombreux états et transitions.	Moins centré sur les états discrets et les transitions d’un objet. Peut ne pas capturer tous les états et conditions possibles aussi explicitement que les diagrammes d’état. Moins adapté à la modélisation du comportement dépendant de l’état.
Exemples	Modélisation du comportement d’une machine à boissons (états : inactif, distribution, rechargement ; transitions : entrée utilisateur, disponibilité du produit).	Modélisation du processus de réservation d’un vol (activités : recherche de vols, sélection d’un vol, réservation, traitement du paiement).
Symboles notables	États, transitions, événements.	Activités, flèches de flux de contrôle, nœuds de décision, nœuds de fusion.
Focus principal	États d’un objet ou d’un système et leurs transitions.	Flux d’activités, séquence et coordination au sein d’un processus.
Niveau d’abstraction	Se concentre sur le comportement de bas niveau du système.	Se concentre sur le flux de processus et de tâches de haut niveau.

Ces distinctions devraient vous aider à choisir entre les diagrammes d’état et les diagrammes d’activité en fonction de vos besoins spécifiques de modélisation et de la nature du système ou du processus que vous représentez.

Résumé

Les diagrammes d’état et les diagrammes d’activité, bien qu’ils fassent tous deux partie de l’outil UML, s’adressent à des aspects différents de la modélisation des systèmes. Les diagrammes d’état excellent à capturer la danse complexe des états et des transitions au sein d’un objet ou d’un système, ce qui en fait un choix privilégié pour les systèmes à états finis bien définis. En revanche, les diagrammes d’activité maîtrisent l’illustration du flux d’activités et de tâches au sein d’un processus ou d’un système, ce qui en fait des outils incontournables pour modéliser les processus commerciaux, les conceptions de flux de travail et les algorithmes logiciels.

Les diagrammes d’état mettent en évidence les états et les transitions, ce qui les rend idéaux pour les systèmes présentant des comportements complexes dépendant de l’état, tels que les systèmes embarqués et les contrôleurs matériels. Toutefois, ils peuvent devenir lourds pour les processus comportant principalement des tâches séquentielles. En revanche, les diagrammes d’activité excellent à représenter le flux d’activités et les séquences de tâches, ce qui en fait l’outil privilégié pour documenter la logique procédurale, notamment dans la modélisation des processus commerciaux. Néanmoins, ils ne fournissent pas une représentation aussi explicite des états et des conditions que les diagrammes d’état.

En fin de compte, le choix entre les diagrammes d’état et les diagrammes d’activité repose sur vos objectifs de modélisation. Que vous soyez en train de suivre le cycle de vie d’un objet ou d’orchestrer un processus commercial complexe, la compréhension de ces deux types de diagrammes UML vous permettra de choisir l’outil le plus adapté à votre besoin, améliorant ainsi la clarté et l’efficacité de vos représentations système.