Programmation modulaire - Présentation du cours

Module : Élément conçu pour être juxtaposé à d'autres ou combiné avec d'autres, afin de former des ensembles répondant à des besoins spécifiques. (Acad. fr.)

Motivations et objectifs
Plan indicatif du cours
Dispositifs d'apprentissage et évaluations

Motivations et objectifs

Panorama rapide

1950' - Assembleur

Langage pour programmer les processeurs

section .data
    helloMsg:     db 'Hello world!',10 
    helloSize:    equ $-helloMsg
section .text
    global _start
_start:
    mov eax,4             ; Appel système "write" (sys_write)
    mov ebx,1             ; File descriptor, 1 pour STDOUT (sortie standard)
    mov ecx, helloMsg     ; Adresse de la chaîne a afficher
    mov edx, helloSize    ; Taille de la chaîne
    int 80h               ; Exécution de l'appel système
                          ; Sortie du programme
    mov eax,1             ; Appel système "exit"
    mov ebx,0             ; Code de retour
    int 80h

1970' - C (Kernighan et Ritchie @ Bell)
- Assembleur + abstraction des instructions + abstraction des fonctions
- Programmation de systèmes (UNIX)
```
#include <stdio.h>

int main()
{
  printf("Hello, world!\n");
}
```

1980' - C++ (Stroustrup @ Bell)
- C + abstraction de données (classes)
- Programmation de systèmes et d'applications
```
#include <iostream>
int main()
{
  std::cout << "Hello, world!\n";
}
```

1995' - Java (Gosling @ Sun) | 2000' - C# (Hejlsberg @ Microsoft)

C++ + sûreté + machine virtuelle

Programmation d'applications pour réseaux (internet) apportant l'interopérabilité, la portabilité et la sécurité

public class HelloWorld {
  public static void main(String[] args) {
    System.out.println("Hello, world!");
  }
}

using System;
class Program
{
  public static void Main(string[] args)
  {
    Console.WriteLine("Hello, world!");
  }
}

Programmer en Java ?

Oui, plutôt utile !

Quatre versions officielles de Java dédiées à quatre contextes d'utilisation

Java Enterprise Edition pour les entreprises : programmes pour les serveurs utilisés dans les systèmes d'information
Java Standard pour les postes de travail : certains programmes clients, dits riches, environnements de développement (Eclipse), applettes Java (petites applications s'exécutant dans un navigateur)
Java Micro Edition pour les systèmes mobiles, pour l'Internet des objets : programmes embarqués sur des objets physiques (téléphones, etc.) (à distinguer des programmes Java pour Android, qui sont compilés vers une machine virtuelle non Java)
Java Card pour les cartes à puces : programmes embarqués sur des cartes bancaires, SIM, etc.

Note : cf. Wikipedia pour plus d'informations.

Pourquoi un tel succès ?

Avantages tirés du langage Java

Simplicité des concepts utilisés
Grande richesse et stabilité des bibliothèques
Relative efficacité (toujours en amélioration)
Sûreté : réduction du nombre d'erreurs à l'exécution grâce à la sûreté de typage et à des contrôles réalisés par la machine virtuelle (comme par exemple l'impossibilité d'exploiter une faille de type buffer overflow)

La sûreté en pratique : du Heartbeat au Heartbleed (du battement au saignement)

../../../images/heartbleed_explanation1.png

Heartbeat (un client s'assure de la présence du serveur)

../../../images/heartbleed_explanation2.png

Heartbleed (un client récupère des données privées du serveur)

Les tableaux en C ou C++ : une suite de valeurs
- Pas de longueur
- Bonne pratique pour le programmeur : accompagner le tableau de sa longueur et toujours vérifier que les indices sont dans l'intervalle [0, longueur - 1].
Les tableaux en Java : une suite de valeurs et sa longueur
- Une construction plus abstraite et plus modulaire
- Une construction plus sûre : la machine virtuelle vérifie automatiquement que les indices sont dans l'intervalle [0, longueur - 1].

Avantages tirés de la machine virtuelle Java

Portabilité : la machine virtuelle est implémentée sur un très grand nombre de support.
Légèreté : la machine virtuelle peut être implémentée sur un nouveau support sans trop d'efforts.

Machine virtuelle Java : une nouvelle plate-forme d'intégration des programmes, disponible partout et permettant de s'affranchir des infrastructures matérielles (machines et réseaux physiques)

Une tendance actuelle : l'important, c'est la machine virtuelle Java, et son langage appelé le bytecode Java, et non le langage Java lui-même, qui peut être remplacé par d'autres langages traduits ensuite en bytecode Java.

Scala

object HelloWorld extends App {
  println("Hello, world!")
}

Groovy
```
println "Hello, world!"
```

Objectifs du cours

Apprendre à construire ses propres types de données de manière modulaire.
Améliorer la compréhension de l'interprétation des programmes.
Comprendre et savoir utiliser la bibliothèque standard du langage Java.

Plan indicatif du cours

Cours magistraux

Pédagogie inversée

Avant
- Lire / regarder le cours en ligne.
- Préparer des questions.
Pendant le cours
- Suivre la démo.
- Poser des questions.

27 avril : sur les interfaces

Interfaces comme types
Interfaces comme propriétés
Interfaces génériques

8 juin : sur la réutilisation modulaire

Architectures en couches
Généricité : quantification existentielle et universelle

Session 1 : classes, objets et interfaces

Se rappeler la notion de type abstrait de données.
Construire des objets et des classes.
Construire des interfaces et les implémenter.

Session 2 : agrégation et héritage

Comprendre les deux moyens fondamentaux pour définir des interfaces et des classes et construire des objets.
- Agrégation
- Héritage

Sessions 3 et 4 : réutilisation modulaire

Comprendre le polymorphisme.
- Sous-typage et subsomption
- Liaison tardive et spécialisation
Comprendre la généricité.
- Données génériques
- Calculs génériques
Concevoir des bibliothèques.
- Hiérarchies d'interfaces
- Architectures en couches
- Définitions génériques
Utiliser la bibliothèque standard de Java.

Dispositifs d'apprentissage et évaluations

Calendrier

CMI	27/4/15	16:30	17:45	1:15	Amphi Charpak
TD1	4/5/15	16:30	17:45	1:15
TP1	18/5/15	13:30	16:15	2:45
TD2	18/5/15	16:30	17:45	1:15
TP2	1/6/15	15:00	17:45	2:45
CMII	8/6/15	15:00	16:15	1:15	Amphi Charpak
TD3	8/6/15	16:30	17:45	1:15
TP3	15/6/15	13:30	16:15	2:45
TD4	15/6/15	16:30	17:45	1:15
TP4	22/6/15	15:00	17:45	2:45

Les sessions

Distribution des documents de cours et des sujets de TD et TP avant les séances dédiées
- Documents à lire et étudier
- Préparation du TD
- Préparation du TP
Séance 1 (1h15 en groupes) : TD
- Exercices de programmation
Séance 2 (2h45 en groupes) : TP
- Réalisation guidée d'une petite application avec test

Les évaluations

Quatre évaluations courtes (test écrit) - 70% de la note finale

Session 1	18/5/15	17:25	17:45	00:20
Session 2	8/6/15	17:25	17:45	00:20
Session 3	15/6/15	17:25	17:45	00:20
Session 4	22/6/15	17:25	17:45	00:20

Un TP noté - 30% de la note finale

L'équipe pédagogique

Responsable du cours :
- Hervé Grall (enseignant-chercheur EC)
Encadrants
- Hervé Grall (EC)
- Rémi Douence (EC)
- Romuald Debruyne (EC)
- Abbas El Dor (post-doc)
- Jonathan Lejeune (post-doc)
- Salvador Martinez (post-doc)
- Frederico Alvares (post-doc)

Communication

Sur Campus : programmation modulaire
- Forum de discussion : inscription obligatoire
  - Moyen principal de communication
- Documents pédagogiques : cours, sujets, corrections
Rendez-vous avec le responsable du cours ou les encadrants
- Questions sur le cours
- Questions sur le TP
Vive l'entraide !
- Ne restez pas bloqué. Demandez autour de vous.
- Vous comprenez. Expliquez aux autres.