Jena est un ensemble d'outils dédiés à la construction d'applications orientées Web sémantique. Parmi ces outils, on trouve notamment une API Java open-source permettant de manipuler de nombreux langages tels que OWL, RDF/RDFS, SPARQL ou encore N3 et de raisonner sur des modèles ontologiques à l'aide de moteurs d'inférences inclus dans Jena ou externes.

• Jena SDB, un magasin de triplets utilisant une base de données relationnelle pour fonctionner ;
• Jena TDB, un système de stockage natif (c'est-à-dire qu'il utilise son propre système de stockage), reconnu comme étant plus performant que son homologue.

Pour stocker en mémoire des ontologies OWL, l'API Jena propose aux utilisateurs la classe OntModel. Cette dernière hérite de la classe Model permettant de représenter des modèles RDF.

Pour permettre la construction de modèles d'ontologies, Jena met à disposition la classe ModelFactory. Le code ci-dessous présente la création d'un modèle d'ontologie sous Jena :

import com.hp.hpl.jena.ontology.* ;
import com.hp.hpl.jena.ontology.impl.* ;
import com.hp.hpl.jena.rdf.model.* ;

...
OntModel ontologie = ModelFactory.createOntologyModel ();
...

Il est possible de paramétrer le sous-langage OWL, le mode de stockage ainsi que le mode d'inférence à employer en utilisant les attributs statiques de la classe OntModelSpec en paramètre de la méthode createOntologyModel (). Le tableau suivant présente les possibilités de paramétrage :

Note : le langage DAML est de plus en plus délaissé au profit du langage OWL notamment.

Par défaut, le modèle créé utilise le langage OWL Full, un stockage en mémoire centrale et un raisonneur basé sur des règles RDFS. Le code ci-dessous présente l'instruction permettant de créer un modèle utilisant le langage OWL DL, un stockage en mémoire centrale et un raisonneur basé sur des règles OWL (par exemple) :

OntModel ontologie = ModelFactory.createOntologyModel (OWL_DL_MEM_RULE_INF);

Le résultat obtenu après sérialisation dans un fichier OWL, en utilisant le formalisme RDF/XML abrégé, est le suivant :

<rdf:RDF
	xmlns:rdf="http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#"
	xmlns:owl="http://www.w3.org/2002/07/owl#"
	xmlns:xsd="http://www.w3.org/2001/XMLSchema#"
	xmlns:rdfs="http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#">
	
	<owl:Ontology rdf:about="http://www.ontologie.fr/MonOntologie"/>
	
</rdf:RDF>

Les classes OWL sont représentées par des objets OntClass dans l'API Jena. Il nous suffit de procéder de la manière suivante pour créer une nouvelle classe :

//Création de l'ontologie
OntModel ontologie = ModelFactory.createOntologyModel ();
String namespace = "http://www.ontologie.fr/monOntologie#";
ontologie.createOntology (namespace);

//Création de la classe Voiture
OntClass voiture = ontologie.createClass (namespace + "#Voiture");

La fonction createClass () nous permet de créer une classe Voiture dans notre ontologie OWL. Après sérialisation dans un fichier OWL, en utilisant le formalisme RDF/XML abrégé, les éléments ajoutés sont les suivants :

...
<owl:Class rdf:about="http://www.ontologie.fr/monOntologie#Voiture"/>

Il est à noter qu'il est également possible de créer des classes anonymes en ne précisant pas d'URI en paramètre de la méthode createClass.

Les classes unions et intersections sont respectivement représentées par des objets UnionClass et IntersectionClass dans l'API Jena. Il nous suffit de procéder de la manière suivante pour créer une nouvelle classe union :

//Création de l'ontologie
OntModel ontologie = ModelFactory.createOntologyModel ();
String namespace = "http://www.ontologie.fr/monOntologie#";
ontologie.createOntology (namespace);

//Création des classes
OntClass homme = ontologie.createClass (namespace + "Homme");
OntClass femme = ontologie.createClass (namespace + "Femme");

//Création de la classe union
RDFList listeClasses = ontologie.createList (new RDFNode[]{homme, femme});
UnionClass humain = ontologie.createUnionClass (namespace + "Humain", listeClasses);

Ces instructions nous permettent de créer une classe Humain union des classes Homme et Femme. Après avoir déclaré ces deux dernières classes, nous créons un objet de type RDFList contenant l'ensemble des classes contenues dans l'union. Cette liste est créée à l'aide de la méthode createList de l'ontologie. Cette méthode prend en paramètre un tableau de RDFNode, chaque nœud représentant une classe de l'union.

Après avoir créé la liste, il nous suffit d'utiliser la fonction createUnionClass () de l'objet représentant l'ontologie pour créer la classe union. Cette méthode prend en paramètre l'URI de la classe union ainsi que la liste précédemment créée.

Après sérialisation dans un fichier OWL, en utilisant le formalisme RDF/XML abrégé, les éléments ajoutés sont les suivants :

...
<owl:Class rdf:about="http://www.ontologie.fr/monOntologie#Femme"/>
<owl:Class rdf:about="http://www.ontologie.fr/monOntologie#Homme"/>
<owl:Class rdf:about="http://www.ontologie.fr/monOntologie#Humain"/>
	<owl:unionOf rdf:parseType="Collection">
		<owl:Class rdf:about="http://www.ontologie.fr/monOntologie#Homme"/>
		<owl:Class rdf:about="http://www.ontologie.fr/monOntologie#Femme"/>
	<owl:unionOf>
</owl:Class>

La création de classes intersections est très similaire à la méthode présentée ci-dessus :

//Création de l'ontologie
OntModel ontologie = ModelFactory.createOntologyModel ();
String namespace = "http://www.ontologie.fr/monOntologie#";
ontologie.createOntology (namespace);

//Création des classes
OntClass chercheur = ontologie.createClass (namespace + "Chercheur");
OntClass enseignant = ontologie.createClass (namespace + "Enseignant");

//Création de la classe union
RDFList listeClasses = ontologie.createList (new RDFNode[]{chercheur, enseignant});
IntersectionClass enseignantChercheur = ontologie.createIntersectionClass (namespace + "EnseignantChercheur", listeClasses);

Après sérialisation dans un fichier OWL, en utilisant le formalisme RDF/XML abrégé, les éléments ajoutés sont les suivants :

...
<owl:Class rdf:about="http://www.ontologie.fr/monOntologie#Chercheur"/>
<owl:Class rdf:about="http://www.ontologie.fr/monOntologie#Enseignant"/>
<owl:Class rdf:about="http://www.ontologie.fr/monOntologie#EnseignantChercheur"/>
	<owl:intersectionOf rdf:parseType="Collection">
		<owl:Class rdf:about="http://www.ontologie.fr/monOntologie#Chercheur"/>
		<owl:Class rdf:about="http://www.ontologie.fr/monOntologie#Enseignant"/>
	<owl:intersectionOf>
</owl:Class>

Les propriétés de données OWL sont représentées par des objets DatatypeProperty dans l'API Jena. L'exemple suivant permet de créer une propriété de données aPourAge :

//Création de l'ontologie
OntModel ontologie = ModelFactory.createOntologyModel ();
String namespace = "http://www.ontologie.fr/monOntologie#";
ontologie.createOntology (namespace);

//Création des classes
OntClass homme = ontologie.createClass (namespace + "Homme");

//Création de la propriété de données
DatatypeProperty aPourAge = ontologie.createDatatypeProperty (namespace + "APourAge");

La fonction createDatatypeProperty () nous permet de créer une propriété de données aPourAge dans notre ontologie OWL. Après sérialisation dans un fichier OWL, en utilisant le formalisme RDF/XML abrégé, les éléments ajoutés sont les suivants :

...
<owl:Class rdf:about="http://www.ontologie.fr/monOntologie#Homme"/>
<owl:DatatypeProperty rdf:about="http://www.ontologie.fr/monOntologie#APourAge"/>

Il peut ensuite être intéressant d'enrichir le sens de notre propriété de données en spécifiant un domaine et un objet :

...
aPourAge.setDomain (homme);
aPourAge.setRange (XSD.xint);

La fonction setDomain () est employée pour déclarer que des objets de la classe Homme doivent être utilisés comme sujet de la propriété. La fonction setRange (), quant à elle, permet de spécifier que des données ayant pour type « Entier non signé » doivent être utilisées comme objet de la propriété.

Après sérialisation dans un fichier OWL, en utilisant le formalisme RDF/XML abrégé, les éléments ajoutés sont les suivants :

...
<owl:DatatypeProperty rdf:about="http://www.ontologie.fr/monOntologie#APourAge">
	<rdfs:range rdf:resource="http://www.w3.org/2001/XMLSchema#int"/>
	<rdfs:domain rdf:resource="http://www.ontologie.fr/monOntologie#Homme"/>
</owl:DatatypeProperty>

Il est à noter que dans le cas de la propriété aPourAge, un entier a été utilisé comme objet. Il est bien entendu possible de spécifier un autre type de données comme objet de la propriété. Le tableau suivant présente d'autres types pouvant être utilisés comme objet d'une propriété de données :

Les propriétés d'objets OWL sont représentées par des objets ObjectProperty dans l'API Jena. L'exemple suivant permet de créer une propriété d'objet aPourFemme :

//Création de l'ontologie
OntModel ontologie = ModelFactory.createOntologyModel ();
String namespace = "http://www.ontologie.fr/monOntologie#";
ontologie.createOntology (namespace);

//Création des classes
OntClass homme = ontologie.createClass (namespace + "Homme");
OntClass femme = ontologie.createClass (namespace + "Femme");

//Création de la propriété d'objet
ObjectProperty aPourFemme = ontologie.createObjectProperty (namespace + "APourFemme");

La fonction createObjectProperty () nous permet de créer une propriété d'objet APourFemme dans notre ontologie OWL. Après sérialisation dans un fichier OWL, en utilisant le formalisme RDF/XML abrégé, les éléments ajoutés sont les suivants :

...
<owl:Class rdf:about="http://www.ontologie.fr/monOntologie#Femme"/>
<owl:Class rdf:about="http://www.ontologie.fr/monOntologie#Homme"/>
<owl:ObjectProperty rdf:about="http://www.ontologie.fr/monOntologie#APourFemme"/>

Il peut ensuite être intéressant d'enrichir le sens de notre propriété d'objet en spécifiant un domaine et un objet :

...
aPourFemme.setDomain (homme);
aPourFemme.setRange (femme);

La fonction setDomain () est utilisée pour déclarer que des objets de la classe Homme doivent être utilisés comme sujet de la propriété. La fonction setRange (), quant à elle, permet de spécifier que des objets de la classe Femme doivent être utilisés comme objet de la propriété.

Après sérialisation dans un fichier OWL, en utilisant le formalisme RDF/XML abrégé, les éléments ajoutés sont les suivants :

...
<owl:ObjectProperty rdf:about="http://www.ontologie.fr/monOntologie#APourFemme">
	<rdfs:range rdf:resource="http://www.ontologie.fr/monOntologie#Femme"/>
	<rdfs:domain rdf:resource="http://www.ontologie.fr/monOntologie#Homme"/>
</owl:ObjectProperty>

Le mécanisme de sérialisation permet d'enregistrer l'ontologie en mémoire dans un fichier. Le code ci-dessous permet de sérialiser le contenu de l'ontologie nommée « ontologie » dans un fichier OWL du même nom :

...
FileOutputStream fichierSortie = null;

try {
	fichierSortie = new FileOutputStream (new File ("ontologie.owl"));
}
catch (FileNotFoundException ex) {
	Logger.getLogger (Main.class.getName ()).log (Level.SEVERE, null, ex);
}

ontologie.write (fichierSortie);

Le formalisme par défaut utilisé pour la sérialisation est RDF/XML. Il est toutefois possible de choisir un autre formalisme en passant un second paramètre à la méthode write. Le tableau suivant présente les valeurs possibles pour ce paramètre ainsi qu'un exemple de résultat obtenu :

Un troisième paramètre de type String peut également être utilisé avec la méthode write. Celui-ci permet de spécifier une URI utilisée comme base dans l'ontologie. L'utilisation d'une URI de base permet de raccourcir la taille des URI des différentes ressources en utilisant la notation relative plutôt que la notation absolue.

La méthode addSubClass de la classe OntClass est utilisée pour spécifier qu'une classe OWL hérite d'une autre. Le code ci-dessous permet de déclarer que la classe Voiture hérite de la classe Vehicule :

//Création de l'ontologie
OntModel ontologie = ModelFactory.createOntologyModel ();
String namespace = "http://www.ontologie.fr/monOntologie#";
ontologie.createOntology (namespace);

//Création des classes Voiture et Vehicule
OntClass voiture = ontologie.createClass (namespace + "#Voiture");
OntClass vehicule = ontologie.createClass (namespace + "#Vehicule");

//Déclaration de la relation d'héritage
vehicule.addSubClass (voiture);

La fonction addSubClass () nous permet de créer une relation d'héritage entre une classe OWL enfant représentée par l'objet passé en paramètre de la fonction et une classe OWL parent représentée par l'objet qui appelle la fonction. Après sérialisation dans un fichier OWL, en utilisant le formalisme RDF/XML abrégé, les éléments ajoutés sont les suivants :

...
<owl:Class rdf:about="http://www.ontologie.fr/monOntologie#Vehicule"/>
<owl:Class rdf:about="http://www.ontologie.fr/monOntologie#Voiture"/>
	<rdfs:subClassOf rdf:resource="http://www.ontologie.fr/monOntologie#Vehicule"/>
</owl:Class>

Pour réaliser des opérations sur une ontologie contenue dans un fichier OWL, il est nécessaire de charger cette dernière dans un modèle d'ontologie propre à l'API Jena. Le code ci-dessous permet de charger l'ontologie contenue dans le fichier ontologie.owl dans un objet de type OntModel nommé ontologie :

…
FileInputStream in = null;
try 
{
   in=new FileInputStream("ontologie.owl");
} 
catch (FileNotFoundException ex) 
{
   Logger.getLogger(Main.class.getName()).log(Level.SEVERE, null, ex);
}
ontologie.read(in,null,null);

Le premier paramètre de la méthode read de l'objet de type OntModel permet de spécifier la source à utiliser pour charger l'ontologie. Cette source étant un objet de type InputStream, il est tout à fait possible de charger une ontologie depuis un flux n'utilisant pas un fichier.

Le second et le troisième paramètre de la méthode read servent respectivement à préciser l'URI de base et le langage à utiliser pour la sérialisation. L'URI de base est utilisée pour convertir d'éventuelles URI relatives de l'ontologie en URI absolues. Si votre ontologie ne contient pas d'URI relatives, ce paramètre peut être de valeur nulle. Le paramètre concernant le langage à utiliser pour réaliser la sérialisation peut également être de valeur nulle dans le cas où le fichier OWL utilise le langage RDF/XML. Dans le cas contraire, il est nécessaire de préciser le langage (« N-TRIPLE » par exemple).

Le code ci-dessous permet d'afficher les URI des ontologies contenues dans un modèle :

//Création de l'ontologie
OntModel ontologie = ModelFactory.createOntologyModel();
String namespace = “http://www.ontologie.fr/monOntologie#”
Iterator iter=ontologie.listOntologies();
while(iter.hasNext())
{
    OntologyImpl onto=(OntologyImpl)iter.next();
    String ontologieURI=(onto.getURI());
    System.out.println(ontologieURI);
}

Pour obtenir l'URI de l'ontologie contenue dans le modèle, il nous faut tout d'abord récupérer un objet de type OntologyImpl contenant les méta-données relatives à l'ontologie. Pour cela, nous utilisons la méthode listOntologies() de notre modèle (nommé ontologie dans l'exemple). Cette méthode nous renvoie un itérateur permettant d'accéder aux différentes ontologies. Dans le cas présent, une seule ontologie est accessible. Toutefois, la méthode proposée ci-dessus permet d'afficher à l'écran les URI de toutes les ontologies contenues dans le modèle. Nous utilisons pour cela une boucle qui s'exécute tant que l'itérateur n'est pas arrivé au bout de la liste des ontologies.

Pour chaque exécution de la boucle, nous récupérons le contenu de l'itérateur dans un objet de type OntologyImpl puis nous utilisons la fonction getURI() sur ce dernier afin d'obtenir l'URI de l'ontologie actuellement pointée par l'itérateur.

Les classes compléments OWL sont représentées par des objets ComplementClass dans l'API Jena. Il nous suffit de procéder de la manière suivante pour créer une nouvelle classe complément :

//Création de l'ontologie
OntModel ontologie=ModelFactory.createOntologyModel();
String namespace="http://www.ontologie.fr/monOntologie#";
ontologie.createOntology(namespace);
//Création de la classe Homme  
OntClass homme=ontologie.createClass(namespace+"Homme");
//Création de la classe complément Femme
ontologie.createComplementClass(namespace+"Femme",homme);

La fonction createComplementClass() prend en paramètre l'URI de la classe à créer ainsi que la classe complément (celle-ci doit donc être créée au préalable). Le type attendu pour ce second paramètre est OntClass. Après sérialisation dans un fichier OWL, en utilisant le formalisme RDF/XML abregé, les éléments ajoutés sont les suivants :

…
<owl:Class rdf:about="http://www.ontologie.fr/monOntologie#Femme">
   <owl:complementOf>
      <owl:Class rdf:about="http://www.ontologie.fr/monOntologie#Homme"/>
  </owl:complementOf>
</owl:Class>

Les instances OWL sont représentées par des objets Individual dans l'API Jena. Il nous suffit de procéder de la manière suivante pour créer une nouvelle instance/un nouvel individu de la classe Homme :

//Création de l'ontologie
OntModel ontologie=ModelFactory.createOntologyModel();
String namespace="http://www.ontologie.fr/monOntologie#";
ontologie.createOntology(namespace);
//Création de la classe Homme
OntClass homme= ontologie.createClass(namespace+"Homme");
//Création d'un homme nommé Paul
homme.createIndividual(namespace+"Paul");

La fonction createIndividual() prend en paramètre l'URI de l'instance à créer. Il est également possible de procéder à l'appel de la fonction createIndividual() à partir de notre objet de type OntModel de la manière suivante :

//Création d'un homme nommé John
ontologie.createIndividual(namespace+"John", homme);

Dans le cas ci-dessus, la fonction createIndividual() prend en paramètre l'URI de l'instance à créer et l'URI de la classe à instancier.

Après sérialisation dans un fichier OWL, en utilisant le formalisme RDF/XML abrégé, les éléments ajoutés sont les suivants :

…
<owl:Class rdf:about="http://www.ontologie.fr/monOntologie#Homme"/>
<j.0:Homme rdf:about="http://www.ontologie.fr/monOntologie#John"/>
<j.0:Homme rdf:about="http://www.ontologie.fr/monOntologie#Paul"/>

Il est à noter qu'il est également possible de créer des instances anonymes en ne précisant pas d'URI en paramètre de la méthode createIndividual().