Nghiên cứu, phát triển và ứng dụng kiến trúc hướng mô hình trong công nghệ phần mềm

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ  LÂM THỊ THÚY HOA NGHIÊN CỨU, PHÁT TRIỂN VÀ ỨNG DỤNG KIẾN TRÚC HƯỚNG MƠ HÌNH TRONG CƠNG NGHỆ PHẦN MỀM LUẬN VĂN THẠC SĨ Hà Nội – 2009 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ  LÂM THỊ THÚY HOA NGHIÊN CỨU, PHÁT TRIỂN VÀ ỨNG DỤNG KIẾN TRÚC HƯỚNG MƠ HÌNH TRONG CƠNG NGHỆ PHẦN MỀM Ngành: Công nghệ thông tin Chuyên ngành: Công nghệ phần mềm Mã số: 60.48.10 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS.NGÔ VĂN HIỀN Hà Nội – 2009 MỤC LỤC Trang Chƣơng - CÁC NGUYÊN TẮC MÔ HÌNH HĨA TRỰC QUAN VÀ CÁC ĐẶC TRƢNG TRONG CƠNG NGHỆ HƢỚNG ĐỚI TƢỢNG 1.1 Các ngun tắc mơ hình hóa trực quan 1.2 Các đặc trƣng công nghệ hƣớng đối tƣợng Chƣơng - TỔNG QUAN VỀ KIẾN TRÚC HƢỚNG MƠ HÌNH (MDA – MODEL DRIVEN ARCHITECTURE) 2.1 Tổng quan MDA 2.2 Các mơ hình MDA 2.2.1 Mơ hình độc lập với thao tác tính tốn (CIM) 2.2.2 Mơ hình độc lập với cơng nghệ (PIM) 2.2.3 Mơ hình theo cơng nghệ cụ thể (PSM) 2.3 Sƣ̣ chuyển đổi mơ hình MDA 2.3.1 Chuyển đổi từ CIM sang PIM 10 2.3.2 Chuyển đổi từ PIM sang PSM 12 2.3.3 Chuyển đổi mơ hình hệ thống phức tạp 16 Chƣơng - PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ HƢỚNG ĐỐI TƢỢNG PHẦN MỀM ỨNG DỤNG THEO KIẾN TRÚC HƢỚNG MƠ HÌNH 3.1 Phân tích kiến trúc hệ thống 17 17 3.1.1 Xác định tầng kiến trúc hệ thống 18 3.1.2 Xác định chế kiến trúc 19 3.1.3 Sự tham chiế u tầng kiến trúc với MDA 22 3.2 Xác định nội dung mơ hình CIM 22 3.2.1 Xác định trừu tƣợng hóa 22 3.2.2 Xác định tác nhân trƣờng hợp sử dụng 23 3.2.3 Biều diễn mối quan hệ tác nhân trƣờng hợp sử dụng 26 3.2.4 Bổ sung mô tả cho trƣờng hợp sử dụng 28 3.3 Chuyển đổi mơ hình CIM sang mơ hình PIM 29 3.3.1 Chuyển đổi thành phần mơ hình CIM thành phần tử phân tích mơ hình PIM 29 3.3.2 Chuyển đổi phần tử phân tích thành phần tử thiết kế mơ hình PIM 3.4 Chuyển đổi mơ hình PIM sang mơ hình PSM 38 46 3.4.1 Lƣ̣a cho ̣n nề n công nghê ̣ thực thi hệ thống 46 3.4.2 Các luâ ̣t chuyể n đổ i phần tử thiết kế PIM sang PSM 48 3.4.3 Thiết kế chi tiế t trƣờng hợp sử dụng 49 3.4.4 Thiết kế lớp chi tiết 53 3.5 Thiế t kế mơ hình liệu 54 Chƣơng - ÁP DỤNG PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH THIẾT KẾ HƢỚNG ĐỐI TƢỢNG THEO KIẾN TRÚC HƢỚNG MƠ HÌNH VÀO VIỆC PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG QUẢN LÝ TÍN DỤNG TRONG NGÂN HÀNG 57 4.1 Tìm hiểu nghiệp vụ hệ thống 57 4.2 Giới thiệu tổng quan hệ thống Quản lý tín dụng ngân hàng 60 4.3 Phân tích thiết kế chi tiết trƣờng hợp sử dụng Quản lý Hợp đồng vay 67 Chƣơng - SO SÁNH VÀ ĐÁNH GIÁ MDA VỚI CÁC PHƢƠNG PHÁP KHÁC 70 5.1 So sánh MDA với OO – Method 70 5.2 So sánh MDA với SOA 72 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 75 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 77 PHỤ LỤC 78 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Viết đầy đủ viết tắt Ý nghĩa Business System Hệ thống nghiệp vụ Computation Independent Mơ hình độc lập với thao tác Model tính tốn CNTT Cơng nghệ thơng tin Công nghệ thông tin CSDL Cơ sở liệu Cơ sở liệu DAO Data Access Object Đối tượng truy xuất liệu GDTD Giao dịch tín dụng Nhân viên giao dịch tín dụng BUS CIM J2EE Java Platform, Enterprise Edition MDA Model Driven Architecture Kiến trúc hướng mơ hình MOF Meta Object Facility Khả siêu hướng đối tượng OMG Object Management Group Tổ chức quản trị đối tượng Object-Oriented Database Hệ quản trị sở liệu hướng Management System đối tượng PIM Platform Independent Model Mơ hình độc lập với cơng nghệ PSM Platform Specific Model QLTD Quản lý tín dụng Quản lý tín dụng RDBMS Relational Database Management System Hệ quản trị sở liệu quan hệ UML Unified Modeling Language Ngôn ngữ mơ hình hố hợp OODBMS VOPC View Of Participating Classes Mơ hình theo cơng nghệ cụ thể Tổng quan lớp tham gia DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Trang Hình 1.1 Tổng quan đặc trưng cơng nghệ hướng đối tượng Hình 2.1 Sự phân loại mơ hình MDA Hình 2.2 Ví dụ q trình phát triển phần mềm theo MDA Hình 2.3 Ví dụ CIM Hình 2.4 Ví dụ PIM - dựa theo hình 2.3 Hình 2.5 Ví dụ PSM - dựa theo hình 2.4 với cơng nghệ NET Hình 2.6 Mơ hình chuyển từ CIM sang PIM 10 Hình 2.7 Mơ hình tình 11 Hình 2.8 Đánh dấu mơ hình 12 Hình 2.9 Quá trình biến đổi Metalmodel 12 Hình 2.10 Q trình biến đổi mơ hình 13 Hình 2.11 Ứng dụng mẫu 14 Hình 2.12 Một cách khác để sử dụng mẫu 14 Hình 2.13 Mơ hình kết hợp 15 Hình 2.14 Bổ sung thơng tin để chuyển sang PSM 15 Hình 2.15 Sử dụng thơng tin bổ sung kỹ thuật biến đổi cụ thể 16 Hình 2.16 Ví dụ quy trình MDA cho hệ thống phức tạp 16 Hình 3.1 Các tầng kiến trúc hệ thống 18 Hình 3.2 Ví dụ kết xác định tầng kiến trúc 19 Hình 3.3 Ví dụ mối liên hệ chế kiến trúc 21 Hình 3.4 Ví dụ trừu tượng hóa 23 Hình 3.5 Ví dụ tác nhân “Người quản lý hợp đồng vay” 23 Hình 3.6 Ví dụ trường hợp sử dụng “Quản lý Hợp đồng vay” 24 Hình 3.7 Ví dụ quan hệ “sử dụng” trường hợp sử dụng 25 Hình 3.8 Ví dụ quan hệ “tổng quan hóa” trường hợp sử du ̣ng 25 Hình 3.9 Ví dụ quan hệ “mở rộng” trường hợp sử dụng 26 Hình 3.10 Ví dụ b iểu đồ diễn tiến thể hiê ̣n sự tương tác giữa tác nhân và trường hơ ̣p sử du ̣ng chức “Ta ̣o mới mô ̣t Hợp đồng vay” 27 Hình 3.11 Ví dụ biểu đồ hoạt động thể dịng kiện rẽ nhánh 28 Hình 3.12 Ví dụ việc bổ sung thơng tin cho trường hợp sử dụng 29 Hình 3.13 Tổng quan lớp phân tích 30 Hình 3.14 Ví dụ lớp biên “HopDongVayForm” 31 Hình 3.15 Ví dụ lớp điều khiển “HopDongVayControl” 32 Hình 3.16 Ví dụ lớp thực thể “HopDongVay” 33 Hình 3.17 Ví dụ việc mơ tả thuộc tính lớp thực thể “HopDongVay” 34 Hình 3.18 Ví dụ mơ ̣t mối quan hệ “liên kết” hai lớp “DMKhachHang” và HopDongVay” 35 Hình 3.19 Ví dụ biểu đồ diễn tiến thể hiê ̣n mố i quan ̣ giữa lớp phân tích chức “Tạo Hợp đồng vay” 36 Hình 3.20 Biểu đồ tổng quan lớp phân tích tham gia trường hợp sử dụng “Quản lý Hợp đồng vay” 37 Hình 3.21 Ví dụ chuyển đổi lớp phân tích thành lớp thiết kế 39 Hình 3.22 Ví dụ thành phần hệ thống “Hê ̣ thố ng Quản lý hợp đồng” 42 Hình 3.23 Ví dụ b iểu đồ diễn tiến thể hiê ̣n mố i quan ̣ giữa các lớp thiết kế chức “Tạo Hợp đồng vay” 45 Hình 3.24 Ví dụ phân phối chế kiến trúc cho lớp thiết kế 45 Hình 3.25 Biểu đồ tổng quan lớp thiết kế tham gia trường hợp sử dụng “Quản lý Hợp đồng vay” 46 Hình 3.26 Tổng quan thành phần cơng nghệ NET 47 Hình 3.27 Mơ hình kiến trúc thiết kế ứng dụng với NET 48 Hình 3.28 Ví dụ hệ thống UI trường hợp sử dụng “Quản lý Hợp đồng vay” 49 Hình 3.29 Ví dụ hệ thống BUS trường hợp sử dụng “Quản lý Hợp đồng vay” 50 Hình 3.30 Ví dụ hệ thống DAO trường hợp sử dụng “Quản lý Hợp đồng vay” 51 Hình 3.31 Biểu đồ diễn tiến thể hiê ̣n mố i quan ̣ hệ thống thiết kế chức “Tạo Hợp đồng vay” 52 Hình 3.32 Biểu đồ tổng quan gói hệ thống thiết kế tham gia trường hợp sử dụng “Quản lý Hợp đồng vay” 53 Hình 3.33 Ví dụ việc chuyển đổi lớp thực thể thiết kế thành mơ hình bảng liệu mơ hình liệu 55 Hình 3.34 Ví dụ ánh xạ quan hệ lớp thực thể thiết kế thành quan hệ bảng mơ hình liệu 56 Hình 4.1 Các tác nhân tham gia hệ thống “Quản lý tín dụng” 61 Hình 4.2 Biểu đồ tổng quan gói nghiệp vụ hệ thống “Quản lý tín dụng” 62 Hình 4.3 Gói trường hợp sử dụng “Quản lý Hợp đồng vay” 63 Hình 4.4 Gói trường hợp sử dụng “Quản lý Tài sản bảo đảm” 63 Hình 4.5 Gói trường hợp sử dụng “Quản lý thu nợ” 64 Hình 4.6 Gói trường hợp sử dụng “Quản lý báo cáo” 65 Hình 4.7 Gói trường hợp sử dụng “Quản lý danh mục” 66 Hình 4.8 Gói trường hợp sử dụng “Quản lý hệ thống” 66 MỞ ĐẦU Trong kỷ nguyên công nghệ và kinh tế đa chiều, phần mềm và đóng vai trị vơ quan trọng việc định hướng phát triển cho doanh nghiệp và góp phần gia tăng giá trị cạnh tranh cộng đồng Đối với phủ, phần mềm là yếu tố viêc xây dựng tảng phát triển kinh tế quốc gia và cải thiện sách nhằm nâng cao chất lượng sống người dân Phương pháp tiếp cận Kiến trúc hướng theo mơ hình (MDA: Model-Driven Architecture) tổ chức OMG (Object Management Group) phát triển là cách tiếp cận dùng mơ hình để phát triển phần mềm ứng dụng Ba mục tiêu MDA là khả di động, tính xuyên chức và sử dụng lại thông qua việc tách rời mối liên quan, ví dụ là: mơ hình độc lập với thao tác tính tốn, (CIM - Computation Independent Model), mơ hình độc lập với cơng nghệ (PIM - Platform Independent Model), mơ hình cụ thể công nghệ (PSM Platform Specific Model), chuyển đổi mơ hình và mẫu MDA v.v… Luận văn này thực nhằm mu ̣c đić h nghiên cứu kiến trúc hướng mơ hình, phương pháp tiếp cận theo kiến trúc hướng mơ hình công nghiệp phát triển phần mềm và minh họa việc áp dụng lý thuyết nghiên cứu vào việc phát triển hệ thống thực tế Luận văn bao gồm chương sau: Chương Các ngun tắc mơ hình hố trực quan và đặc trưng cơng nghệ hướng đối tượng Chương Tổng quan kiến trúc hướng mơ hình (MDA – Model Driven Architecture) Chương Phương pháp phân tích và thiết kế hướng đối tượng phần mềm ứng dụng theo kiến trúc hướng mô hình Chương Áp dụng phương pháp phân tích thiết kế hướng đối tượng theo kiến trúc hướng mơ hình vào việc phát triển hệ thống “Quản lý tín dụng ngân hàng” Chương So sánh MDA với phương pháp khác Chƣơng - CÁC NGUYÊN TẮC MƠ HÌNH HĨA TRỰC QUAN VÀ CÁC ĐẶC TRƢNG TRONG CƠNG NGHỆ HƢỚNG ĐỚI TƢỢNG 1.1 Các ngun tắc mơ hình hóa trực quan Mơ hình hố trực quan là việc sử dụng ngơn ngữ thiết kế có tính chất đồ hoạ và mô tả ngắn gọn để thể thiết kế phần mềm, ví dụ: ngơn ngữ mơ hình hố hợp UML Mơ hình hóa trực quan cho phép trừu tượng hố hệ thống mức cao hơn, trì ngữ nghĩa và cấu trúc hệ thống, giúp cho người đọc thiết kế dễ nắm bắt cấu trúc tĩnh và ứng xử động hệ thống Mơ hình hố trực quan có bốn ngun tắc sau: Nguyên tắc 1: Các mô hình tạo chi phối sâu sắc đến cách tiếp cận định hướng giải vấn đề Trong phát triển phần mềm, việc chọn mơ hình ảnh hưởng lớn đến giới quan người làm phần mềm Mỗi giới quan dẫn tới loại mơ hình khác với chi phí và lợi ích khác Nếu xây dựng hệ thống theo mắt người thiết kế CSDL, kết nhận là mơ hình quan hệ thực thể nêu cách xử lý thủ tục lưu trữ và trigger Nếu xây dựng hệ thống thơng qua mắt người phân tích thiết kế hướng đối tượng, kết đầu là hệ thống có kiến trúc xoay quanh nhiều lớp và mẫu tương tác với nhau, điều khiển lớp làm việc với Các mơ hình làm sáng tỏ bài toán phát triển phần mềm phức tạp, giúp cho người phát triển hệ thống không bị sa lầy vào vấn đề không cần thiết Một mơ hình sai làm cho người phát triển dễ bị lạc hướng tập trung vào vấn đề khơng liên quan Ngun tắc 2: Mỗi mơ hình thể mức độ chi tiết khác Mỗi mơ hình chọn mức chi tiết khác tùy thuộc vào việc là người sử dụng mơ hình và cần sử dụng mơ hình Ví dụ: Người sử dụng sử dụng khung nhìn trường hợp sử dụng (Use Case View) để biết hệ thống có đáp ứng yêu cầu nghiệp vụ họ khơng, người phân tích thiết kế sử dụng khung nhìn logic (Logical View) q trình phân tích thiết kế hệ thống, người triển khai sử dụng khung nhìn triển khai (Deployment View) để chuẩn bị môi trường cho việc triển khai v.v Ngun tắc 3: Các mơ hình tốt mơ hình liên hệ thực tế 83  Sửa thông tin mô ̣t Hợp đồng vay 84  Xóa nhiều Hợp đồng vay 2.3.2 Dòng kiện rẽ nhánh Nhập thiếu thông tin bắt buộc Nhập thông tin Kiểm tra thông tin bắt buộc nhập [Chưa nhập đủ] [Đã nhập đủ] Xử lý bước Nhâ ̣p trùng Mã Hợp đồng vay 85 Chuyể n mô hin ̀ h CIM sang mô hin ̀ h PIM 3.1 Xác định lớp phân tích trƣờng hợp sử dụng Các lớp phân tích trường hơ ̣p sử du ̣ng “Quản lý Hợp đồng vay” bao gồm: o Các lớp biên: o Các lớp điều khiển: o Các lớp thực thể: 3.2 Biểu diễn tƣơng tác lớp phân tích 86 Phân phối ứng xử cho lớp phân tích trường hơ ̣p sử du ̣ng “Quản lý danh mu ̣c Hợp đồng vay.” 3.2.1 Dòng kiện  Tạo Hợp đồng vay (Ghi chú: Lớp điều khiển “DMKhachHangControl” và lớp thực thể “DMKhachHang” lấy từ trường hợp sử dụng “Quản lý danh mục Khách hàng”) 87  Sửa thông tin mô ̣t Hợp đồng vay (Ghi chú: Lớp điều khiển “DMKhachHangControl” và lớp thực thể “DMKhachHang” lấy từ trường hợp sử dụng “Quản lý danh mục Khách hàng”) 88  Xóa nhiề u Hợp đồng vay (Ghi chú: Lớp điều khiển “DMKhachHangControl” và lớp thực thể “DMKhachHang” lấy từ trường hợp sử dụng “Quản lý danh mục Khách hàng”) 3.2.2 Dòng kiện rẽ nhánh Nhập thiếu thông tin bắt buộc: Kiểm tra người sử dụng nhập thiếu thơng tin mã hợp đồng hệ thống yêu cầu người sử dụng nhập đủ Nhập thông tin Kiểm tra thông tin bắt buộc nhập Chưa nhập đủ Đã nhập đủ Xử lý bước 89 Kiể m tra nhâ ̣p trùng Mã Hợp đồng vay.: Kiểm tra người sử dụng nhập Mã Hợp đồng vay trùng với Mã Hợp đồng vay tồn CSDL hệ thống yêu cầu người sử dụng nhập lại mã khác 3.3 Biểu diễn tổng quan mối quan hệ lớp phân tích (VOPC) Biểu đồ thể tổng thể mối quan hệ lớp phân tích tham gia trường hơ ̣p sử du ̣ng “Quản lý Hợp đồng vay” 3.4 Chuyển đổi mơ hình PIM sang mơ hình PSM 3.4.1 Định nghĩa hệ thống giao diện ngƣời sử dụng UI Hệ thống giao diện người sử dụng bao gồm kiện hoạt động giao diện “Quản lý Hợp đồng vay”, thực việc hiển thị và thu thập liệu giao diện này và làm việc phận điều khiển để chuyển tiếp 90 liệu giao diện với hệ thống nghiệp vụ “DMHopDongVayWinApp” tầng nghiệp vụ 3.4.2 Định nghĩa hệ thống nghiệp vụ BUS Phần này định nghĩa phương thức hệ thống nghiệp vụ “HopDongVayWinApp” trường hợp sử dụng “Quản lý Hợp đồng vay” tầng nghiệp vụ Các tầng khác sử dụng phương thức hệ thống nghiệp vụ “HopDongVayWinApp” thông qua Web Service 91 3.4.3 Định nghĩa hệ thống truy xuất liệu DAO 3.4.4 Biểu diễn tƣơng tác hệ thống thiết kế trƣờng hợp sử dụng 92  Tạo Hợp đồng vay (Ghi chú: Hệ thống DAO “DMKhachHangDAO” lấy từ trường hợp sử dụng “Quản lý danh mục Khách hàng”) 93  Sửa thông tin Hợp đồng vay (Ghi chú: Hệ thống DAO “DMKhachHangDAO” lấy từ trường hợp sử dụng “Quản lý danh mục Khách hàng”) 94  Xóa nhiều Hợp đồng vay (Ghi chú: Hệ thống DAO “DMKhachHangDAO” lấy từ trường hợp sử dụng “Quản lý danh mục Khách hàng”) 3.4.5 Biểu diễn mối quan hệ tổng quan gói hệ thống thiết kế tham gia trƣờng hợp sử dụng Biểu đồ tổng quan gói tham gia trường hợp sử dụng “Quản lý Hợp đồng vay” bao gồm: gói giao diện người sử dụng “HOPDONGVAY_PRE”, gói nghiệp vụ “HOPDONGVAY_BUS”, gói truy xuất liệu “QLHDV_DAO”, gói định nghĩa dùng chung “HOPDONGVAYCommon”, gói lớp thực thể “OODBM” và mối quan hệ gói 95 3.5 Thiết kế sở liệu Thiết kế mơ hình liệu: Thực việc chuyển đổi lớp thực thể “HopDongVay” quan hệ với lớp thực thể “DMKhachHang” thành mô hình bảng liệu mơ hình liệu quan hệ Mơ hình liệu (bao gồm mơ hình bảng liệu) sau chuyển thành bảng liệu sở liệu SQL 96 Giao diện hệ thống 4.1 Giao diện “Danh mục Khách hàng”: Hiển thị danh sách Khách hàng và bao gồm chức cho phép thêm mới, sửa, xóa thơng tin Khách hàng 4.2 Giao diện “Quản lý Hợp đồng vay”: Hiển thị danh sách Hợp đồng vay, và bao gồm chức cho phép thêm mới, sửa, xóa thơng tin Hợp đồng vay 97