Luận văn nghiên cứu và ứng dụng mẫu thiết kế trong phương pháp hướng đối tượng

  • 76 trang
  • file .pdf
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG MẪU THIẾT KẾ
TRONG PHƯƠNG PHÁP HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG
NGÀNH : CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
MÃ SỐ :
NGÔ THỊ THANH TÂM
Người hướng dẫn khoa học : PGS.TS. ĐẶNG VĂN ĐỨC
HÀ NỘI 2007
MỤC LỤC
DANH MỤC THUẬT NGỮ VÀ CÁC TỪ VIẾT TẮT..................................... i
DANH MỤC CÁC BẢNG .................................................................................. ii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ............................................................................. v
MỞ ĐẦU .............................................................................................................. 1
Chương 1. GIỚI THIỆU QUY TRÌNH PHÁT TRIỂN PHẦN MỀM VÀ
NGÔN NGỮ MÔ HÌNH HÓA ........................................................................... 3
1.1 QUY TRÌNH PHÁT TRIỂN PHẦN MỀM ............................................ 3
1.1.1 Định nghĩa.................................................................................... 3
1.1.2 Phương pháp phát triển phần mềm hướng đối tượng .................. 4
1.1.3 Chu trình phát triển phần mềm xoắn ốc....................................... 4
1.1.4 Tiến trình phát triển phần mềm RUP........................................... 6
1.2 NGÔN NGỮ MÔ HÌNH HÓA THỐNG NHẤT - UML ..................... 10
1.2.1 Các đặc trưng của UML............................................................. 10
1.2.2 Mô hình khái niệm của UML .................................................... 11
1.2.3 Kiến trúc hệ thống...................................................................... 12
Chương 2. MẪU THIẾT KẾ............................................................................ 15
2.1 KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ MẪU THIẾT KẾ...................................... 15
2.1.1 Một số định nghĩa ...................................................................... 15
2.1.2 Đặc điểm của mẫu thiết kế......................................................... 15
2.1.3 Các yếu tố xác định một mẫu thiết kế........................................ 15
2.2 MỘT SỐ MẪU THIẾT KẾ .................................................................. 16
2.2.1 Mẫu GRASP .............................................................................. 17
2.2.2 Mẫu Gang of Four...................................................................... 27
Chương 3. ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG VÀ
MẪU THIẾT KẾ XÂY DỰNG PHẦN MỀM QUẢN LÝ THẺ
ĐIỆN THOẠI..................................................................................................... 66
ii
3.1 GIỚI THIỆU BÀI TOÁN ..................................................................... 66
3.1.1 Phát biểu bài toán....................................................................... 67
3.1.2 Các thành phần của hệ thống ..................................................... 67
3.1.3 Kiến trúc môi trường hệ thống................................................... 68
3.2 THU THẬP VÀ PHÂN TÍCH YÊU CẦU - MÔ HÌNH USE CASE .. 69
3.2.1 Mục tiêu của hệ thống................................................................ 69
3.2.2 Đặc tả các chức năng hệ thống .................................................. 69
3.2.3 Nhận biết và mô tả các tác nhân và trường hợp sử dụng.......... 71
3.2.4 Biểu đồ Use cases ...................................................................... 77
3.2.5 Mô hình hóa nghiệp vụ .............................................................. 77
3.3 THU THẬP VÀ PHÂN TÍCH YÊU CẦU - MÔ HÌNH KHÁI NIỆM 82
3.3.1 Nhận biết các khái niệm (đối tượng) ......................................... 83
3.3.2 Thuộc tính của các lớp ............................................................... 84
3.3.3 Nhận biết các quan hệ các khái niệm......................................... 85
3.4 HÀNH VI HỆ THỐNG - CÁC BIỂU ĐỒ TRÌNH TỰ........................ 87
3.4.1 Biểu đồ trình tự hệ thống ........................................................... 87
3.4.2 Giao kèo thao tác của hệ thống.................................................. 88
3.5 THIẾT KẾ HỆ THỐNG ....................................................................... 92
3.5.1 Các biểu đồ cộng tác .................................................................. 92
3.5.2 Biểu đồ lớp thiết kế.................................................................... 99
3.5.3 Thiết kế triển khai .................................................................... 102
3.5.4 Bổ sung thiết kế ....................................................................... 106
3.5.5 Mô hình hóa dữ liệu ................................................................. 114
3.6 CÀI ĐẶT THIẾT KẾ.......................................................................... 115
3.6.1 Biểu đồ thành phần .................................................................. 115
3.6.2 Biểu đồ triển khai..................................................................... 116
PHẦN KẾT LUẬN.......................................................................................... 118
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................. 119
1
MỞ ĐẦU
Phát triển phần mềm ngày càng trở lên phức tạp. Việc thay đổi giao diện
chương trình từ các xâu ký tự sang giao diện đồ họa xu thế sự kiện, từ kiến trúc
hệ thống đơn tầng, cơ sở dữ liệu tập trung sang kiến trúc hệ thống đa tầng
khách/chủ, cơ sở dữ liệu phân tán, môi trường Internet làm tăng độ phức tạp của
hệ thống phần mềm. Thách thức trong 20 năm tới của việc xây dựng hệ thống
phần mềm không phải là tốc độ thực hiện chương trình, kinh phí hay sức mạnh
của nó mà vấn đề là độ phức tạp. Vậy loại bỏ độ phức tạp bằng cách nào? Các
phương pháp tiếp cận hướng cấu trúc, tiếp cận hướng logíc, tiếp cận hướng đối
tượng và tiếp cận hướng tác tử đều có thể giải quyết vấn đề này nhưng ở những
mức độ khác nhau.
Tiếp cận hướng đối tượng đã tỏ ra lợi thế khi lập trình các hệ thống phức tạp.
Thực tế cho thấy rằng phát triển phần mềm hướng đối tượng đã và sẽ đem lại
phần mềm thương mại chất lượng cao, tin cậy, dễ mở rộng, dễ sử dụng lại, phù
hợp với yêu cầu người dùng đang mong đợi. Chúng còn cho khả năng hoàn thành
phần mềm đúng thời hạn và với kinh phí thường phù hợp với dự kiến ban đầu.
Với mong muốn tìm hiểu và ứng dụng phương pháp phát triển phần mềm
hướng đối tượng để có thể xây dựng các ứng dụng hiệu quả hơn cho ngành bưu
điện, học viên đã lựa chọn và tập trung nghiên cứu phương pháp phân tích và
thiết kế hướng đối tượng.
Mục đích của luận văn là: nghiên cứu, nắm vững được phương pháp phân
tích thiết kế hướng đối tượng, mẫu thiết kế, sử dụng ngôn ngữ mô hình hóa
thống nhất UML (Unified Modeling Language) và công cụ phần mềm hỗ trợ xây
dựng mô hình hệ thống Rational Rose. Đồng thời sử dụng được một số mẫu
thiết kế vào công đoạn xây dựng mô hình lớp của quá trình phân tích, thiết kế hệ
thống phần mềm theo hướng đối tượng.
2
Bố cục của luận văn gồm 3 chương, phần mở đầu và phần kết luận.
- Chương 1: Giới thiệu các phương pháp và các quy trình phát triển phần
mềm hiện có, tiến trình phát triển phần mềm RUP (Rational Unified Process) và
ngôn ngữ mô hình hóa thống nhất UML.
- Chương 2: Trình bày khái niệm mẫu thiết kế, ứng dụng mẫu thiết kế và
giới thiệu một số mẫu GRASP (General Responsibility Assignment Software
Patterns) và GoF (Gang of Four).
- Chương 3: Trình bày ứng dụng phương pháp phân tích thiết kế hướng đối
tượng và một số mẫu thiết kế vào bài toán Quản lý thẻ trả trước tại Bưu điện
Thành phố Hà Nội.
Các kết quả của luận án đã bước đầu triển khai ứng dụng thử nghiệm trong
hệ thống kinh doanh Thẻ trả trước tại Bưu điện thành phố Hà Nội. Tuy nhiên với
thời gian có hạn, luận văn chắc còn nhiều thiếu sót, rất mong nhận được các ý
kiến đóng góp của các thầy cô giáo và bạn bè đồng nghiệp.
3
Chương 1. GIỚI THIỆU QUY TRÌNH PHÁT TRIỂN
PHẦN MỀM VÀ NGÔN NGỮ MÔ HÌNH HÓA
1.1 QUY TRÌNH PHÁT TRIỂN PHẦN MỀM
1.1.1 ĐỊNH NGHĨA
Quy trình là phương pháp thực hiện hoặc sản xuất ra sản phẩm.
Quy trình phát triển phần mềm (Software development/Engineering
Process-SEP) là phương pháp phát triển hay sản xuất ra sản phẩm phần mềm.
Có thể nói quy trình phát triển phần mềm có tính chất quyết định để tạo ra
sản phẩm chất luợng tốt với chi phí thấp và năng suất cao.
Thông thường một quy trình bao gồm những yếu tố cơ bản sau:
- Thủ tục - Danh sách kiểm định
- Hướng dẫn công việc - Công cụ hỗ trợ
- Biểu mẫu
Với các nhóm công việc chính:
• Đặc tả yêu cầu: chỉ ra những “đòi hỏi” cho cả các yêu cầu chức năng
và phi chức năng.
• Phát triển phần mềm: Tạo ra phần mềm thỏa mãn các yêu cầu được chỉ
ra trong “Đặc tả yêu cầu”.
• Kiểm thử phần mềm: Để bảo đảm phần mềm sản xuất ra đáp ứng
những “đòi hỏi” được chỉ ra trong “Đặc tả yêu cầu”.
• Thay đổi phần mềm: Đáp ứng nhu cầu thay đổi của khách hàng.
Tùy theo mô hình phát triển phần mềm, các nhóm công việc được triển
khai theo những cách khác nhau. Để sản xuất cùng một sản phẩm phần mềm
4
người ta có thể dùng các mô hình khác nhau. Tuy nhiên không phải tất cả các
mô hình đều thích hợp cho mọi ứng dụng.
1.1.2 PHƯƠNG PHÁP PHÁT TRIỂN PHẦN MỀM HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG
Quan điểm hướng đối tượng hình thành trên cơ sở tiếp cận hướng hệ thống,
nó coi hệ thống như thực thể được tổ chức từ các thành phần mà chỉ được xác
định khi nó thừa nhận và có quan hệ với các thành phần khác. Phương pháp tách
vấn đề đang giải quyết để hiểu chúng ở đây không chỉ dựa trên cở sở hệ thống
làm mà còn dựa trên việc tích hợp hệ thống là cái gì và hệ thống làm gì. Theo
cách tiếp cận hướng đối tượng các chức năng hệ thống được biểu diễn thông qua
cộng tác của các đối tượng, việc thay đổi, tiến hoá chức năng sẽ không ảnh
hưởng đến cấu trúc tĩnh của phần mềm. Sức mạnh của tiếp cận hướng đối tượng
là việc tách (chia) và nhập (thống nhất) được thực hiện nhờ tập phong phú các
cơ chế tích hợp của chúng; khả năng thống nhất cao nhưng nó đã được tách ra
để xây dựng các thực thể phức tạp từ các thực thể đơn giản.
Tiếp cận hướng đối tượng đã tỏ ra lợi thế khi lập trình các hệ thống phức
tạp. Những người phát triển phần mềm nhận thấy rằng phát triển phần mềm
hướng đối tượng sẽ đem lại phần mềm thương mại chất lượng cao, tin cậy dễ mở
rộng và dẽ sử dụng lại, phù hợp với yêu cầu người dùng đang mong đợi. Chúng
còn cho khả năng hoàn thành phần mềm đúng thời hạn và không vượt quá kinh
phí dự kiến ban đầu.
Phương pháp hướng đối tượng ra đời từ những năm 1990 và đến năm 1997
đã được quy chuẩn qua ngôn ngữ mô hình hóa thống nhất UML.
1.1.3 CHU TRÌNH PHÁT TRIỂN PHẦN MỀM XOẮN ỐC
Mọi hệ thống đều phải trải qua sự khởi đầu, triển khai, xây dựng, khai
thác, bảo dưỡng và kết thúc, đó chính là vòng đời. Khi quan tâm đến sự triển
khai và xây dựng tức là quan tâm đến sự phát triển hệ thống, trong đó khía cạnh
5
quy trình phát triển phần mềm (còn gọi là chu trình) là sự tiếp nối các thời kỳ
trong phát triển hệ thống. Có nhiều loại chu trình phát triển phần mềm khác
nhau như chu trình thác nước, chu trình chữ V, chu trình tăng trưởng, chu trình
xoắn ốc,... [1]. Trong đó chu trình xoắn ốc được là mô hình tổng quát nhất, tất cả
các mô hình khác đều có thể xem là một hiện thực của mô hình tổng quát này,
hay cũng có thể xem nó là mô hình tổng hợp các mô hình khác. Đặc biệt, chu
trình xoắn ốc được ứng dụng không chỉ trong phát triển phần mềm mà còn trong
phát triển phần cứng.
Xác định các Đánh giá
mục tiêu, các các
phương án và phương án
các ràng buộc
Thiết kế và
Thử nghiệm tạo lập
nguyên mẫu 1 nguyên
mẫu
Hình 1.1 Chu trình xoắn ốc
Quy trình xoắn ốc (hình 1.1) hay quy trình lặp có các đặc điểm :
- Tiến trình lặp đi lặp lại một dãy các giai đoạn nhất định.
- Qua mỗi vòng lặp, tạo ra một phiên bản hoàn thiện dần.
- Nhấn mạnh sự khắc phục các nguy cơ (một nguy cơ bắt nguồn từ các sai
sót trong sự đặc tả các nhu cầu).
Quy trình xoắn ốc cung cấp một phần hệ thống để khách hàng có thể đưa
vào sử dụng trong môi trường hoạt động sản xuất thực sự mà không cần chờ cho
6
đến khi toàn bộ hệ thống được hoàn thành. Để khách hàng có thể sử dụng, mỗi
phiên bản đều phải được thực hiện như một quy trình đầy đủ các công việc từ
phân tích yêu cầu với khả năng bổ sung hay thay đổi, thiết kế, hiện thực cho đến
kiểm nghiệm và có thể xem như một quy trình (chu trình) con. Các chu trình con
có thể sử dụng các mô hình khác nhau (thông thường là mô hình thác nước).
Mục tiêu của phiên bản đầu tiên là phát triển phần lõi và nhóm các chức
năng quan trọng. Sau mỗi phiên bản được đưa vào sử dụng, các kết quả đánh giá
sẽ được phản hồi và lập kế hoạch cho chu trình con của phiên bản tiếp theo để
thực hiện:
• Những thay đổi cho phiên bản trước đó nhằm đáp ứng nhu cầu khách
hàng tốt hơn.
• Có thể thêm những chức năng hoặc đặc điểm bổ sung.
Các vòng lặp được tiếp tục cho đến khi xét thấy nguyên mẫu là tốt để có
thể chuyển sang sản xuất thực sự được.
Đây chính là mô hình tổng quát nhất, tất cả các mô hình khác đều có thể
xem là một hiện thực của mô hình tổng quát này, hay cũng có thể xem nó là mô
hình tổng hợp các mô hình khác. Đặc biệt, chu trình xoắn ốc được ứng dụng
không chỉ trong phát triển phần mềm mà còn trong phát triển phần cứng.
Quy trình phát triển RUP mà luận văn giới thiệu ở phần tiếp theo chính là
một ví dụ điển hình của quy trình này.
1.1.4 TIẾN TRÌNH PHÁT TRIỂN PHẦN MỀM RUP
1.1.4.1 Tổng quan về quy trình phát triển RUP
Một quy trình chuẩn được công nhận trong quá trình phân tích thiết kế,
phát triển, thử nghiệm, triển khai chương trình sẽ quyết định chất lượng của
chương trình tại thời điểm tiến hành triển khai thử nghiệm.
7
RUP là một tiến trình phát triển phần mềm do hãng Rational xây dựng, nó
cung cấp một nguyên tắc tiếp cận để gán nhiệm vụ và trách nhiệm trong một tổ
chức phát triển. Mục tiêu là đảm bảo sản phẩm phần mềm chất lượng cao mà
thoả mãn các nhu cầu của người sử dụng, đúng kế hoạch và kinh phí [8].
RUP bắt kịp nhiều phương pháp tốt nhất trong việc phát triển phần mềm
hiện đại với mẫu phù hợp với nhiều dự án và tổ chức. Nó mô tả các cách tiếp
cận đã được thử nghiệm về phương diện thương mại để triển khai có hiệu quả
tới việc phát triển phần mềm cho các nhóm phát triển phần mềm.
RUP cung cấp cho mọi thành viên trong nhóm các hướng dẫn, khuôn mẫu,
công cụ hướng dẫn cần thiết cho cả nhóm để tận dụng các bài thực hành tối ưu sau :
i) Phát triển lặp: RUP chia quá trình phát triển thành các chu kỳ khác
nhau, ở những chu kỳ đầu sẽ lựa chọn phát triển trước những chức năng mấu
chốt, quyết định toàn bộ sự thành công hay thất bại của dự án, mỗi chu kỳ như
vậy sẽ sinh ra một phiên bản thi hành được của ứng dụng đang phát triển.
ii) Quản lý các yêu cầu: Đảm bảo giải quyết đúng vấn đề gặp phải và xây
dựng đúng hệ thống cần xây dựng; quản trị yêu cầu cho phép theo vết được các
vấn đề đặt ra từ nhu cầu của người sử dụng hệ thống đến các đặc tính của hệ
thống, các chức năng, các vấn đề về phân tích, thiết kế và kịch bản thử nghiệm.
iii) Sử dụng kiến thức thành phần: Chia nhỏ hệ thống phần mềm ra các
thành phần nhỏ tương đối độc lập nhưng lại có quan hệ với nhau theo những
nguyên tắc nhất định.
iv) Mô hình trực quan phần mềm: RUP Sử dụng ngôn ngữ chuẩn UML để
mô hình hóa toàn bộ hệ thống phần mềm cần phát triển.
v) Kiểm tra chất lượng phần mềm: RUP cho phép việc kiểm tra thử
nghiệm được thực hiện ở tất cả các chu kỳ phát triển ứng dụng và kiểm tra trên
cả 3 mặt chính: kiểm tra về mặt chức năng ứng dụng (thử nghiệm tất cả các kịch
8
bản tình huống sử dụng), kiểm tra tốc độ (hiệu năng) và kiểm tra độ tin cậy của
ứng dụng.
vi) Điều khiển các thay đổi tới phần mềm : Khả năng quản lý sự thay đổi,
duy trì được sự ổn định khi có biến động hay phát hiện sự biến động là rất cần
thiết. RUP cho cách tìm ra, kiểm soát và xử lý những biến đổi này. RUP cũng
hướng dẫn cách thành lập vùng làm việc an toàn cho mỗi lĩnh vực bằng việc
tách rời các biến động từ các bộ phận khác nhau, kiểm soát sự biến động của các
chế tác phần mềm. Do đó một nhóm có thể hoạt động như một đơn vị độc lập và
có thể tự động tương tác và xây dựng quản lý.
1.1.4.2 Quy trình phát triển phần mềm theo RUP
Tiến trình RUP được mô tả theo hai chiều (hai trục) (hình 1.2): Trục hoành
thể hiện thời gian và chỉ ra khía cạnh động của tiến trình. Trục tung biểu diễn
khía cạnh tĩnh của tiến trình, mô tả hoạt động, chế tác, nhân viên và luồng
công việc.
Hình 1.2 Tiến trình RUP
9
Quy trình phát triển phần mềm theo RUP gồm 4 pha (pha khởi đầu, pha chi
tiết, pha xây dựng và pha chuyển giao) và các giai đoạn công việc mà đội thực
hiện dự án cần tuân theo. Kết thúc mỗi pha là mốc được xác định rõ ràng, đó là
thời điểm phải đưa ra quyết định quan trọng để đạt được mục tiêu mấu chốt.
Pha khởi đầu (Inception): Trong pha này, nhà phát triển hình thành các ca
nghiệp vụ cho hệ thống và phân định phạm vi dự án. Để thực hiện điều này nhà
phát triển phải nhận ra được các thực thể ngoài tương tác với hệ thống (tác nhân)
và xác định bản chất của tương tác này. Việc này dẫn đến nhận dạng các ca
nghiệp vụ bao gồm các tiêu chí thắng lợi, đánh giá rủi ro, dự báo tài nguyên cần
thiết và kế hoạch pha của các mốc chính. Kết quả pha này là chúng ta xác định
được mục đích của dự án và đưa ra các bước cần thiết để tiếp tục phát triển dự án.
Pha chi tiết (Elaboration): Pha chi tiết bắt đầu bằng phân tích yêu cầu và
mô hình hóa lĩnh vực. Mục tiêu của pha này là phân tích vấn đề, lựa chọn và
hình thành lên nền tảng kiến trúc, hạn chế nguyên nhân rủi ro của dự án, xác
định kế hoạch đầy đủ cho các nhiệm vụ phát triển hệ thống phần mềm. Để đạt
được mục đích này các quyết định kiến trúc phải được thực hiện để hiểu toàn bộ
hệ thống bao gồm: phạm vi, các chức năng chính, các yêu cầu phi chức năng.
Pha chi tiết là pha quan trọng nhất trong bốn pha. Kết thúc pha này, vấn đề
kỹ nghệ phải được xem xét đầy đủ, dự án phải được tính toán kỹ để quyết định có
hay không cam kết thực hiện các pha xây dựng và chuyển giao. Các hoạt động
pha chi tiết đảm bảo rằng kiến trúc, yêu cầu và kế hoạch là đủ ổn định, các rủi do
bị hạn chế, do vậy có thể dự báo giá cả, thời gian để hoàn thành việc phát triển.
Pha xây dựng (Construction): Trong pha này, mọi thành phần còn lại và
các đặc trưng ứng dụng được phát triển và tích hợp vào ứng dụng, mọi đặc trưng
phải được kiểm thử. Pha xây dựng tập trung vào quản lý tài nguyên và thực hiện
các công việc tối ưu giá cả, thời gian và chất lượng. Nhiều dự án có các hoạt
động song song có thể đẩy nhanh các kết quả có giá trị. Kiến trúc và kế hoạch có
10
mối quan hệ chặt chẽ. Nói cách khác chất lượng cao của kiến trúc là một thuận
lợi cho xây dựng. Đây là lý do tại sao sự phát triển thăng bằng của kiến trúc và
kế hoạch được nhấn mạnh trong pha chi tiết.
Kết quả của pha xây dựng là sản phẩm sẵn sàng đặt trong tay người sử
dụng. Nó có thể bao gồm: Sản phẩm phần mềm tích hợp, Tài liệu hướng dẫn sử
dụng, Mô tả phiên bản hiện hành.
Pha chuyển giao (Transition): Mục đích của pha này là chuyển giao sản
phẩm đến cộng đồng người sử dụng. Một khi sản phẩm đã đến tay người dùng
thì nhiệm vụ đòi hỏi ta phải phát triển phiên bản mới, sửa lỗi nếu có hay kết thúc
các đặc trưng còn chưa hoàn thành.
Pha này được bắt đầu khi các cơ sở đã tương đối hoàn chỉnh để triển khai
đến người dùng cuối. Những yêu cầu chính thức mà một số sản phẩm thử
nghiệm của hệ thống được hoàn thiện và đạt yêu cầu chất lượng mà chuyển giao
cho người sử dụng sẽ tạo ra những kết quả tích cực cho tất cả các bên.
1.2 NGÔN NGỮ MÔ HÌNH HÓA THỐNG NHẤT - UML
UML là một ngôn ngữ mô hình hóa thống nhất. Nó là ngôn ngữ mô hình
hóa chuẩn để thiết kế phần mềm hướng đối tượng, được dùng để đặc tả, trực
quan hóa, xây dựng và làm tài liệu cho các hệ thống phần mềm [10].
1.2.1 CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA UML
UML còn là ngôn ngữ đồ họa với các tập quy tắc và ngữ nghĩa, nó cho ta
biết cách tạo ra và đọc hiểu được một mô hình thiết kế một cách rõ ràng.
UML là một ngôn ngữ làm trực quan. Những điều suy nghĩ và hình dung về
một hệ thống cần xây dựng từ các khía cạnh khác nhau được biểu diễn bằng ký
hiệu đồ hoạ và các biểu diễn bằng sơ đồ với các giải thích bằng văn bản đi kèm.
11
UML là một ngôn ngữ đặc tả có cấu trúc. UML cho phép mô tả mô hình
chính xác, không nhập nhằng và hoàn thiện. UML hướng tới đặc tả thiết kế,
phân tích và quyết định cài đặt trong quá trình phát triển và triển khai hệ thống
phần mềm.
UML là ngôn ngữ để xây dựng. UML không phải là ngôn ngữ lập trình trực
quan, nhưng mô hình của nó có thể kết nối trực tiếp với các ngôn ngữ lập trình
khác nhau bằng việc ánh xạ mô hình trong UML tới các ngôn ngữ lập trình khác
nhau như JAVA, C++ hay các bảng cơ sở dữ liệu (CSDL) quan hệ , CSDL
hướng đối tượng.
UML là một ngôn ngữ làm tài liệu. UML hướng tới làm tài liệu kiến trúc
hệ thống và các chi tiết của nó. UML cho khả năng biểu diễn yêu cầu, thử
nghiệm, mô hình hoá các hoạt động lập kế hoạch và quản lý sản phầm.
1.2.2 MÔ HÌNH KHÁI NIỆM CỦA UML
Mô hình khái niệm của UML gồm ba vấn đề chính: các phần tử cơ bản để
xây dựng mô hình, các quy tắc liên kết và các cơ chế chung được sử dụng cho
ngôn ngữ.
Các khối để hình thành mô hình UML bao gồm: Phần tử, Quan hệ và
Biểu đồ.
i) Các phần tử trong UML gồm 4 loại:
- Phần tử cấu trúc gồm có: lớp, giao diện, phần tử cộng tác, trường hợp sử
dụng (Use case), lớp tích cực (active class), thành phần và nút (node).
- Phần tử hành vi gồm có: tương tác, máy trạng thái.
- Phần tử nhóm chỉ có một phần tử là gói (package).
- Chú thích (annotational).
12
ii) Các quan hệ trong UML bao gồm 4 loại: quan hệ phụ thuộc
(dependency), quan hệ kết hợp (association), quan hệ khái quát hóa
(generalization) và quan hệ hiện thực hóa (realization).
iii) Biểu đồ UML gồm có: biểu đồ trường hợp sử dụng (User case - UC),
biểu đồ trình tự (sequence), biểu đồ cộng tác (collaboration), biểu đồ lớp (class),
biểu đồ chuyển trạng thái (state transition), biểu đồ thành phần (component) và
biểu đồ triển khai (deployment).
Chi tiết về các khối để hình thành mô hình UML được mô tả chi tiết trong
các tài liệu [2, 7].
1.2.3 KIẾN TRÚC HỆ THỐNG
Kiến trúc phần mềm cho phép nhìn khái quát nhất về hệ thống phần mềm ở
các góc độ khác nhau. Kiến trúc của hệ thống phần mềm được mô tả bằng năm
loại khung nhìn tương tác với nhau (hình 1.3). Mỗi khung nhìn phản ánh về một
khía cạnh của tổ chức và cấu trúc của hệ thống và tập trung vào từng mặt cụ thể
giúp cho việc hiểu và sử dụng hệ thống được tốt nhất.
Khung nhìn Khung nhìn
thiết kế triển khai
Khung nhìn
Use Case
Khung nhìn Khung nhìn cài
tiến trình đặt
Hình 1.3 Mô hình hoá kiến trúc hệ thống
i) Khung nhìn Use Case đứng trước mọi khung nhìn khác. Nó được hình
thành từ giai đoạn phân tích yêu cầu và được sử dụng để điều khiển và thúc đẩy
phần việc còn lại của thiết kế. Khung nhìn này mô tả các hành vi hệ thống theo
cách nhìn của khách hàng, của nhà phân tích và người kiểm thử. Khung nhìn
Use Case chứa các tác nhân: UC, biểu đồ UC, một vài biểu đồ trình tự, biểu đồ
13
cộng tác và gói. Khung nhìn này tập trung vào mức cao của cái hệ thống sẽ làm,
không quan tâm đến hệ thống làm như thế nào.
ii) Khung nhìn thiết kế tập trung vào việc hệ thống cài đặt các hành vi
trong Use Case như thế nào. Nó bao gồm các lớp, biểu đồ lớp, biểu đồ đối tượng
(khía cạnh tĩnh của khung nhìn), biểu đồ tương tác, biểu đồ biến đổi trạng thái
(khía cạnh động của hệ thống) và các gói. Thông thường đội ngũ phát triển phần
mềm tiếp cận khung nhìn thiết kế theo hai bước:
- Bước thứ nhất: Nhận ra các lớp phân tích là các lớp độc lập với ngôn ngữ
lập trình.
- Bước thứ hai: Chuyển các lớp phân tích sang lớp thiết kế là những lớp
phụ thuộc ngôn ngữ lập trình.
Khung nhìn thiết kế tập trung vào cấu trúc logic của hệ thống. Trong khung
nhìn này ta sẽ nhận ra các bộ phận hệ thống, khảo sát thông tin và hành vi, khảo
sát quan hệ giữa các bộ phận.
iii) Khung nhìn cài đặt hay khung nhìn thành phần gồm các thành phần là
mô-đun vật lý hay tệp mã trình để lắp ráp thành hệ thống vật lý. Khung nhìn
thành phần bao gồm thành phần, biểu đồ thành phần và gói.
iv) Khung nhìn tiến trình của hệ thống chứa đựng các luồng và tiến trình
công việc tạo nên cơ chế hoạt động tương tranh và đồng bộ của hệ thống.
v) Khung nhìn triển khai tập trung vào phân bổ vật lý của các tài nguyên
và phân bổ nhiệm vụ giữa các tài nguyên. Khung nhìn này chỉ ra các tiến trình
và thiết bị trên mạng và các kết nối vật lý giữa chúng.
Tuy nhiên không phải tất cả các hệ thống đều đòi hỏi đầy đủ các khung
nhìn như mô tả trên. Ví dụ: hệ thống trên máy tính riêng lẻ có thể bỏ khung nhìn
triển khai, nếu hệ đơn xử lý thì bỏ khung nhìn tiến trình, nếu chương trình nhỏ
thì bỏ khung nhìn cài đặt.
14
Tóm lược: Chương 1 đã trình bày các nội dung nghiên cứu tổng quan về
phương pháp và quy trình phát triển phần mềm, ngôn ngữ mô hình hóa UML.
Trong đó luận án tập trung nghiên cứu phương pháp phát triển phần mềm hướng
đối tượng và tiến trình phát triển phần mềm RUP.
15
MỞ ĐẦU....................................................................................................... 1
Chương 1. GIỚI THIỆU QUY TRÌNH PHÁT TRIỂN PHẦN MỀM VÀ
NGÔN NGỮ MÔ HÌNH HÓA ............................................................................. 3
1.1 Quy trình phát triỂn phẦn mỀm......................................................... 3
1.1.1 ĐỊnh nghĩa.................................................................................... 3
1.1.2 phương pháp phát triỂn phẦn mỀm HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG..... 4
1.1.3 CHU trình phát triỂn phẦn mỀm XOẮN ỐC............................. 4
1.1.4 TiẾn trình phát triỂn phẦn mỀm RUP........................................ 6
1.1.4.1 Tổng quan về quy trình phát triển RUP................................ 6
1.1.4.2 Quy trình phát triển phần mềm theo RUP ............................ 8
1.2 Ngôn ngỮ mô hình hóa thỐng nhẤt - UML .................................... 10
1.2.1 Các đẶc trưng cỦa UML........................................................... 10
1.2.2 Mô hình khái niỆm cỦa UML ................................................... 11
1.2.3 KIẾN TRÚC HỆ THỐNG ......................................................... 12
16
Hình 1.1 Chu trình xoắn ốc ............................................................................... 5
Hình 1.2 Tiến trình RUP ................................................................................... 8
Hình 1.3 Mô hình hoá kiến trúc hệ thống ....................................................... 13
66
Chương 3. ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP HƯỚNG ĐỐI
TƯỢNG VÀ MẪU THIẾT KẾ XÂY DỰNG PHẦN MỀM
QUẢN LÝ THẺ ĐIỆN THOẠI
Chương này trình bày việc ứng dụng quy trình RUP và phương pháp hướng
đối tượng và mẫu thiết kế trong việc phân tích, thiết kế xây dựng Hệ thống quản
lý thẻ điện thoại trả trước tại Bưu điện Thành phố Hà Nội.
3.1 GIỚI THIỆU BÀI TOÁN
Trong sự phát triển chung, với đòi hỏi của thị trường ngày càng cao, các
dịch vụ viễn thông được chú trọng hàng đầu để đem lại sự thuận lợi, thoải mái
nhất cho người sử dụng. Các dịch vụ bán hàng trả trước ra đời đã đáp ứng được
nhu cầu của một bộ phận lớn người tiêu dùng và đã có bước đột phát về số
lượng khách hàng so với các dịch vụ khác cùng thời. Với sự tiện dụng khi hòa
mạng ban đầu, với cách tính cước rõ ràng và sự chủ động cao khi sử dụng, các
dịch vụ thẻ trả trước: Vinaphone card, Internet card chiếm ưu thế trong việc gia
tăng số lượng người sử dụng hàng ngày các dịch vụ của Bưu điện Thành phố Hà
Nội. Theo số liệu thống kê của Bưu điện Hà Nội, hiện nay số thuê bao di động
trả trước chiếm tới gần 80% số thuê bao của mạng di động VinaPhone và
MobilePhone.
Đối với các Bưu điện tỉnh thành như Bưu điện thành phố Hà Nội, việc nhận
thẻ, bán thẻ và quản lý thẻ trước đây chủ yếu thực hiện trên sổ sách, số liệu được
nhập và quản lý trên Hệ quản trị CSDL FoxPro một cách rời rạc. Tuy nhiên với
sự phát triển nhanh của dịch vụ, việc giảm thiểu nhân sự và gia tăng không
ngừng về số lượng thẻ, số lượng đại lý dẫn đến nhu cầu đối với một hệ thống
quản lý đại lý và quản lý thẻ trả trước một cách thống nhất, tạo thuận lợi cho