UML – OOAD phân tích thiết kế phần mềm - Chương 1 ppt

Software Engineering Departmnet Hanoi University of Technology Faculty of Information Technology UML OOAD phân tích thiết kế phần mềm hớng đối tợng và hớng thành phần 1. Đỗ Văn Uy 2. Nguyễn Ngọc Bình 3. Thạc Bình Cờng 4. Lơng Mạnh Bá 5. Huỳnh Quyết Thắng 6. Bùi Thị Hoà 7. Lê Tấn Hùng 8. Lê Đức Trung Các nghiên cứu đợc hỗ trợ kinh phí từ đề tài nghiên cứu khoa học cơ bản KHCB 230701 LUu HANH NOI BO Hà nội 2001 http://www.ebook.edu.vn Chơng 1. Tổng quan về UML 1.1. Giới thiệu Trong thập kỷ vừa qua có nhiều phơng pháp và ngôn ngữ phân tích và thiết kế hớng đối tợng đã đợc pháp triển. Mặc dù các phơng pháp này đều có một mục đích chung tuy nhiên chúng đều có thuật ngữ và ký hiệu khác nhau nên gây nhiều khó khăn khi so sánh các mô hình và dùng lại các thiết kế. Các phơng pháp này không có phơng pháp nào nổi bật hơn những phơng pháp khác. Trong tình hình đó UML ra đời, và đa ra một ngôn ngữ chuẩn cho mô hình hoá hớng đối tợng. UML - Unified Modeling Language - là ngôn ngữ mô hình hợp nhất. Nó là một phơng tiện giúp cho các tổ chức có thể nhận thức một cách tốt nhất lợi thế cạnh tranh thông qua việc nắm bắt, truyền đạt, trao đổi và nâng cao tri thức trong lĩnh vực công nghệ phần mềm. Chính xác hơn UML là một ngôn ngữ mô hình hóa dùng để đặc tả, trực quan hóa, xây dựng và làm su liệu cho các hệ thống phần mềm Unified (hợp nhất) UML đợc đa ra lần đầu tiên bởi hãng Rational và ba chuyên gia về phơng pháp luận hàng đầu trong lĩnh vực hệ thống thông tin/ kỹ thuật công nghệ Grady Booch, James. Rumbaugh, Ivar Jacobson. Nó là sự hợp nhất giữa những phơng pháp cũ (Booch, OMT, OOSE ), kết hợp với những kinh nghiệm, những kiến thức thực tế. Modeling (mô hình hóa) giúp chúng ta hiểu đợc thế giới thực, mô hình hóa thế giới thực để có thể hiểu đợc những đặc trng, tính toán các thông số và dự đoán kết quả sẽ đạt đợc. Language (ngôn ngữ) chức năng của UML nh là một phơng tiện để bày tỏ và trao đổi tri thức. Nó có bốn đặc điểm chủ yếu có thể phân biệt với các ngôn ngữ mô hình hóa khác General-purpose - đa mục đích Broadly applicable - có thể ứng dụng rộng rãi Tool-supported - đợc hỗ trợ bởi các công cụ Industry standardized - chuẩn công nghiệp UML là một ngôn ngữ mô hình hóa chuẩn nhng không phải là một qui trình phát triển phần mềm chuẩn. Mặc dù UML phải đợc áp dụng trong phạm vi một qui trình cụ thể, các qui trình phát triển này thờng khác nhau ở các tổ chức phát triển phần mềm, ở các vấn đề thuộc các lĩnh vực khác nhau. Do đó, các nhà phát triển UML đã cố gắng tập trung vào định nghĩa mức siêu mô hình ( metamodel) để thống nhất các khái niệm về ngữ nghĩa và ký hiệu, có thể hỗ trợ cho nhiều ngôn ngữ lập trình và qui trình phát triển phần mềm khác nhau. UML là tổng hợp các phơng pháp của Booch, OMT và OOSE tạo thành một ngôn ngữ mô hình hóa chung và có thể sử dụng rộng rãi cho những ngời trớc đây đã quen với ba phơng pháp trên hay các phơng pháp khác. Ngoài ra, UML 2 http://www.ebook.edu.vn mở rộng phạm vi mô hình hóa của các phơng pháp hiện có và có thể mô hình hóa đầy đủ các hệ thống đồng thời hay phân tán. UML là ngôn ngữ có thể đợc sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau. UML cung cấp cơ chế tổ chức và phân loại tri thức theo ngữ cảnh của vấn đề cần giải quyết. Các tri thức này đợc nắm bắt đầy đủ bởi mô hình bao gồm nhiều thành phần và đợc thể hiện qua tập các biểu đồ khác nhau có liên hệ chặt chẽ với nhau. Hơn nữa, mỗi biểu đồ nắm bắt vấn đề ở những khía cạnh khác nhau qua các khái niệm, cấu trúc, các thành phần mô hình thể hiện những ngữ nghĩa và tri thức khác nhau. Các biểu đồ này mô tả nội dung giao tiếp giữa các thành viên trong qui trình phát triển phần mềm và đợc tích hợp với nhau để tạo nên tri thức mô tả hệ thống, những vấn đề cũng nh cách thức thực hiện để giải quyết chúng. Các lợi ích của UML Có thể mô hình hóa nhiều loại hệ thống, có thể dùng trong những giai đoạn khác nhau của qui trình phát triển phần mềm. UML là sự thống nhất các khái niệm mô hình hóa của những nhà nghiên cứu và phát triển công nghệ hớng đối tợng. UML cung cấp một số tính năng sau Đầy đủ ngữ nghĩa và ký hiệu để giải quyết trực tiếp các vấn đề hiện tại trong mô hình hóa. Đầy đủ ngữ nghĩa để giải quyết một số khó khăn tơng lai trong mô hình hóa đặc biệt có liên quan đến công nghệ thành phần, xử lý phân tán, framework và executability. Cơ chế mở rộng siêu mô hình cho mô hình hóa các ứng dụng đặc biệt. Cơ chế này cũng khiến cho các hớng tiếp cận mô hình hóa tơng lai có thể phát triển dựa trên nền tảng UML. Đầy đủ ngữ nghĩa để dễ dàng chuyển đổi mô hình giữa các công cụ hỗ trợ phân tích thiết kế khác nhau cũng nh định rõ giao tiếp với các repository để lu trữ và chia xẻ các thành phần mô hình. Đối với ngời sử dụng UML cung cấp một ngôn ngữ mô hình hóa trực quan mang tính diễn đạt cao để phát triển và trao đổi giữa các mô hình. Một ngôn ngữ mô hình hóa nói chung đợc cấu trúc dựa trên các thành phần cơ bản nhất ở mức siêu-siêu mô hình. Nếu cấu trúc này thay đổi theo một tập các khái niệm mô hình hóa khác nhau theo các phơng pháp khác nhau thì việc chuyển đổi giữa các mô hình sẽ không tránh khỏi mất thông tin. Để khắc phục vấn đề này, UML đã tập hợp các khái niệm mô hình hóa cốt lõi (core modeling concepts) đợc sử dụng trong nhiều phơng pháp và công cụ mô hình hóa khác nhau. Các khái niệm này có thể hỗ trợ cho phạm vi lớn các ứng dụng. Ngoài ra, các khái niệm mô hình hóa ở mức thấp hơn và cụ thể hơn cho việc giao tiếp cũng đợc định nghĩa cho ngời sử dụng để mô hình hóa một hệ thống cụ thể. UML cung cấp cơ chế mở rộng và đặc biệt hóa để mở rộng các khái niệm cơ sở. Dựa trên những khái niệm đã đợc định nghĩa này, OMG mong đợi ở UML khả năng biến đổi để đáp ứng các yêu cầu mới của những phạm vi 3 http://www.ebook.edu.vn ứng dụng đặc biệt. Các nhà phát triển UML không muốn rằng mỗi khi có thay đổi. thì các khái niệm cốt lõi phải đợc định nghĩa lại. Vì vậy, họ tin rằng việc đa ra cơ chế mở rộng cho UML sẽ hỗ trợ những xu hớng phát triển mới. Ngời sử dụng có thể khai thác các tính năng sau của UML Xây dựng mô hình bằng cách sử dụng những thành phần cơ bản đã đợc định nghĩa không sử dụng cơ chế mở rộng cho hầu hết các ứng dụng thông thờng. Thêm các khái niệm và ký hiệu mới cho những vớng mắc không giải quyết đợc với các khái niệm cơ bản. Đặc biệt hóa các khái niệm, ký hiệu và ràng buộc cho một phạm vi ứng dụng (application domain) cụ thể. UML đẩy mạnh tái sử dụng trong nền công nghệ phần mềm. Tái sử dụng là một trong những vấn đề đợc quan tâm hàng đầu trong công nghệ phần mềm. Nguyên tắc của tái sử dụng là dựa trên các thành phần hiện có đã đợc kiểm chứng về chất lợng và chỉ xây dựng các thành phần mới khi thực sự cần thiết. Điều này không những giúp đơng đầu với mức độ phức tạp ngày càng cao của ứng dụng mà còn giảm chi phí, giảm thời gian phát triển và tăng khả năng cạnh tranh của nhà phát triển phần mềm. UML cho phép tái sử dụng hiệu quả các thành phần của một hệ thống vì đợc xây dựng trên nền tảng hớng đối tợng. Ngoài ra, UML còn hỗ trợ các khái niệm phát triển phần mềm mức cao nh collabarations, frameworks, patterns và components. Ngữ nghĩa của chúng đợc định nghĩa rất rõ ràng và điều này giúp đạt đợc những giá trị thực sự đầy đủ của hớng đối tợng và tái sử dụng. 1.2. Kiến trúc của UML Siêu mô hình UML định nghĩa các ngữ nghĩa đầy đủ để biểu diễn các mô hình sử dụng UML. Nó sử dụng tập con khái niệm của UML và các ngữ nghĩa để xác định bản thân nó. siêu mô hình UML đợc định nghĩa nh là một trong các tầng của kiến trúc siêu mô hình bốn tầng, đợc minh hoạ trong hình 4.1. Tầng Mô tả Ví dụ Siêu-siêu mô hình (meta-metamode) Là cơ sở để mô hình hoá kiến trúc. Định nghĩa ngôn ngữ xác định các siêu mô hình MetaClass, MetaAttribute Siêu mô hình (metamode) Một thể hiện của siêu- siêu mô hình. Định nghĩa ngôn ngữ để xác định mô hình. Class, Attribute Mô hình (model) Một thể hiện của siêu mô hình. Định nghĩa ngôn ngữ để mô tả loại thông tin. 4 http://www.ebook.edu.vn Đối tợng ngời sử dụng (User object) Một thể hiện của mô hình. Định nghĩa một loại thông tin cụ thể. Hình 4.1. Kiến trúc UML Tầng siêu-siêu mô hình gồm có các thành phần cơ bản nhất trên đó UML dựa vào khái niệm Thing để biểu diễn bất cứ những gì có thể định nghĩa. Mức trừu tợng này đợc sử dụng để hình thức hoá khái niệm và định nghĩa một ngôn ngữ để xác định các siêu mô hình. Tầng siêu mô hình gồm những thành phần cấu tạo nên UML, bao gồm các khái niệm từ các biểu đồ hớng đối tợng và hớng thành phần. Mỗi khái niệm trong tầng này đều là một thể hiện của khái niệm siêu - siêu mô hình Thing. Tầng trừu tợng này đợc sử dụng để hình thức hoá các khái niệm của biểu đồ và định nghĩa ra một ngôn ngữ để xác định các mô hình. Tầng mô hình gồm có các mô hình UML. Đây là tầng mà tại đó việc mô hình hoá các bài toán, các lời giải hay các hệ thống đợc thực hiện. Mỗi khái niệm trong tầng này là một thể hiện của khái niệm trong tầng siêu mô hình. Tầng trừu tợng này đợc sử dụng để hình thức hoá các khái niệm và định nghĩa một ngôn ngữ để trao đổi các từ ngữ về một chủ để cho trớc. Các mô hình trong tầng này thờng đợc gọi là các mô hình lớp hay mô hình kiểu. Tầng các đối tợng ngời sử dụng bao gồm các thành phần để minh hoạ các mô hình UML. Mỗi khái niệm trong tầng này là một thể hiện của khái niệm trong tầng mô hình. Tầng trừu tợng này đợc sử dụng để hình thức hoá các từ ngữ cụ thể về một chủ đề cho trớc. Các mô hình trong tầng này thờng đợc gọi là các mô hình đối tợng hay mô hình thể hiện. Trong ngữ cảnh này, khái niệm siêu đợc sử dụng để biểu thị mối quan hệ giữa một tập các phi-siêu khái niệm (non-metaconcepts) và siêu khái niệm của chúng. Khái niệm siêu không phải là đặc tính của mô hình, nhng lại có vai trong trong mối quan hệ giữa các mô hình: một siêu - siêu mô hình quan hệ với một siêu mô hình theo cách giống nh một siêu mô hình quan hệ với một mô hình và cũng giống nh cách mà một mô hình quan hệ với đối tợng ngời sử dụng. Về cơ bản thì biểu diễn siêu khái niệm của siêu khái niệm trong đó khái niệm trừu tợng bao gồm việc đa vào siêu khái niệm và biểu diễn bao gồm thí dụ minh hoạ (hay dẫn chứng cụ thể) một siêu khái niệm là sự trừu tợng một tập các phi - siêu khái niệm. 5 http://www.ebook.edu.vn 6 . Technology Faculty of Information Technology UML OOAD phân tích thiết kế phần mềm hớng đối tợng và hớng thành phần 1. Đỗ Văn Uy 2. Nguyễn Ngọc Bình 3. Thạc Bình Cờng 4 KHCB 2307 01 LUu HANH NOI BO Hà nội 20 01 http://www.ebook.edu.vn Chơng 1. Tổng quan về UML 1. 1. Giới thiệu Trong thập kỷ vừa qua có nhiều phơng pháp và ngôn ngữ phân tích và thiết kế hớng. khác General-purpose - đa mục đích Broadly applicable - có thể ứng dụng rộng rãi Tool-supported - đợc hỗ trợ bởi các công cụ Industry standardized - chuẩn công nghiệp UML là một ngôn