CHƯƠNG 2: UML VÀ CÔNG CỤ PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG • UML chia thành nhiều hướng nhìn, hướng nhìn quan tâm đến hệ thống phần mềm từ khía cạnh cụ thể • Nếu xét theo tính chất mơ hình UML có hai dạng mơ hình mơ hình tĩnh mơ hình động Mỗi mơ hình lại bao gồm nhóm biểu đồ khác • Mỗi biểu đồ UML có tập ký hiệu riêng để biểu diễn thành phần biểu đồ Q trình biểu diễn biểu đồ phải tuân theo quy tắc định nghĩa UML • Hiện có nhiều cơng cụ hỗ trợ phân tích thiết kế hệ thống hướng đối tượng sử dụng UML cơng cụ Rational Rose công cụ sử dụng rộng rãi với nhiều tính ưu việt Các ví dụ tài liệu xây dựng biểu diễn Rational Rose CÂU HỎI – BÀI TẬP UML đời từ ngôn ngữ phương pháp mô hình hóa nào? Hướng nhìn gì? UML bao gồm hướng nhìn nào? Liệt kê biểu đồ UML tập ký hiệu UML cho biểu đồ Liệt kê bước phát triển phần mềm hướng đối tượng sử dụng UML Phân biệt mơ hình tĩnh mơ hình động UML? Phân biệt dạng quan hệ biểu đồ lớp như: quan hệ khái quát hóa, quan hệ kết hợp, quan hệ cộng hợp, quan hệ gộp Phân biệt biểu đồ biểu đồ cộng tác Các ý biểu diễn hai biểu đồ 45 CHƯƠNG 3: PHA PHÂN TÍCH HƯỚNG ĐỐi TƯỢNG CHƯƠNG PHÂN TÍCH HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG Chương trình bày bước phân tích hướng đối tượng, khái niệm quy tắc liên quan đến q trình phân tích hệ thống Nội dung cụ thể gồm: - Tổng quan bước pha phân tích hướng đối tượng - Bước xây dựng mơ hình use case kịch - Bước xây dựng mơ hình lớp - Bước xây dựng mơ hình động dựa biểu đồ trạng thái 3.1 TỔNG QUAN VỀ PHÂN TÍCH HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG 3.1.1 Vai trị pha phân tích Trong bước vịng đời phát triển phần mềm nói chung, pha phân tích (hay đặc tả) có nhiệm vụ sau: - Thiết lập cách nhìn tổng quan rõ ràng hệ thống mục đích hệ thống cần xây dựng - Liệt kê nhiệm vụ mà hệ thống cần thực - Phát triển từ vựng để mơ tả tốn vấn đề liên quan miền quan tâm toán - Đưa hướng giải toán Như vậy, pha phân tích dừng lại mức xác định đặc trưng mà hệ thống cần phải xây dựng gì, khái niệm liên quan tìm hướng giải tốn chưa quan tâm đến cách thức thực xây dựng hệ thống Như cách nói ngơn ngữ tiếng Anh, pha phân tích nhằm trả lời cho câu hỏi “what”, câu hỏi “how” trả lời pha thiết kế 46 CHƯƠNG 3: PHA PHÂN TÍCH HƯỚNG ĐỐi TƯỢNG 3.1.2 Các bước phân tích hướng đối tượng Phân tích hướng đối tượng chia làm ba bước tương ứng với ba dạng mơ hình UML là: • Mơ hình use case: bước nhằm xây dựng mơ hình chức sản phẩm phần mềm Các chức nhìn từ quan điểm người sử dụng hệ thống Kết bước biểu đồ use case phân cấp scenario tương ứng use case, biểu diễn đầy đủ chức hệ thống khách hàng chấp nhận • Mơ hình lớp: biểu diễn lớp, thuộc tính mối quan hệ lớp Từ tập use case scenario, nhóm phát triển hệ thống phải lớp, xác định thuộc tính, phương thức mối quan hệ lớp • Mơ hình động: biểu diễn hoạt động liên quan đến lớp hay lớp Các hoạt động biểu diễn dạng tương tự sơ đồ máy trạng thái hữu hạn gọi biểu đồ trạng thái Ngồi biểu đồ trạng thái, mơ hình động cịn có biểu đồ khác là: biểu đồ tương tác (gồm biểu đồ tuần tự, biểu đồ cộng tác) biểu đồ động Tuy nhiên, pha phân tích, người phát triển hệ thống quan tâm đến biểu đồ trạng thái cho lớp xác định mơ hình lớp 3.1.3 Ví dụ Để minh họa cho bước phân tích pha thiết kế Chương 4, xét hệ quản lý thư viện đơn giản Giới hạn hệ thống thể qua yêu cầu sau: - Tài liệu thư viện bao gồm: sách, báo, tạp chí mơ tả chung gồm thuộc tính: tên tài liệu, tác giả, nhà xuất bản, năm xuất bản, số lượng có - Đối với bạn đọc: thực thao tác tìm tài liệu, mượn, trả tài liệu xem xét thơng tin tài liệu mà mượn Việc tìm kiếm tài liệu thực trực tiếp qua mạng Tuy nhiên, giao dịch mượn trả sách phải thực trực tiếp thư viện 47 CHƯƠNG 3: PHA PHÂN TÍCH HƯỚNG ĐỐi TƯỢNG - Q trình mượn trả tài liệu thông qua thẻ mượn ghi đầy đủ nội dung liên quan đến bạn đọc tài liệu mượn; thời gian bắt đầu mượn thời hạn phải trả - Đối với người quản lý thư viện (thủ thư): phép cập nhật thông tin liên quan đến tài liệu bạn đọc Bài tốn sử dụng làm ví dụ q trình thực bước phân tích thiết kế hệ thống (Chương 3, 4) Tài liệu phân tích thiết kế hệ thống trình bày đầy đủ phần Phụ lục 3.2 MƠ HÌNH USE CASE VÀ KỊCH BẢN 3.2.1 Vai trị mơ hình use case Khi bắt đầu xây dựng sản phẩm phần mềm, nhóm phát triển phải xác định chức mà hệ thống cần phải thực Biểu đồ use case sử dụng để xác định chức tác nhân (người sử dụng hay hệ thống khác) liên quan đến hệ thống Có thể coi use case tập hợp loạt kịch (scenario) liên quan đến việc sử dụng hệ thống theo cách thức Mỗi kịch (scenario) mô tả chuỗi kiện mà người hay hệ thống khác kích hoạt vào hệ thống phát triển theo thời gian Những thực thể tạo nên chuỗi kiện gọi tác nhân (Actor) Một hệ thống bao gồm nhiều use case, liên kết với mối quan hệ Biểu đồ use case phân rã thành mức tương ứng với chức cấp độ khác nhau, nhìn từ quan điểm người sử dụng hệ thống Sự cần thiết phải xây dựng biểu đồ use case thể qua số điểm sau: - Use case công cụ tốt để người dùng tiếp cận mô tả chức hệ thống theo quan điểm Biểu đồ use case biểu diễn trực quan, khách hàng người dùng tiềm hệ thống dễ dàng mơ tả ý định thực - Biểu đồ use case làm cho khách hàng người dùng tiềm tham gia nhóm phát triển bước khởi đầu q trình phân tích thiết kế hệ thống Điều giúp cho nhóm phát triển khách hàng có thống chung chức thực cần thiết hệ thống 48 CHƯƠNG 3: PHA PHÂN TÍCH HƯỚNG ĐỐi TƯỢNG - Biểu đồ use case sở cho bước q trình phân tích thiết kế hệ thống phần mềm Dựa biểu đồ use case scenario, người phát triển hệ thống lớp cần thiết thuộc tính lớp Các mục tiêu cần đạt use case là: - Cần mơ tả u cầu mang tính chức hệ thống, kết rút từ thỏa thuận khách hàng (và/hoặc người sử dụng cuối) nhóm phát triển phần mềm - Đưa mô tả rõ ràng quán việc hệ thống cần phải làm gì, để mơ hình sử dụng qn suốt tồn q trình phát triển tạo thành tảng cho việc thiết kế chức sau - Tạo nên tảng cho bước kiểm thử hệ thống, đảm bảo hệ thống thỏa mãn yêu cầu người sử dụng đưa Trong thực tế thường để trả lời câu hỏi: Liệu hệ thống cuối có thực chức mà khởi đầu khách hàng đề nghị hay không? - Cung cấp khả theo dõi trình chuyển yêu cầu mặt chức thành lớp cụ thể phương thức cụ thể hệ thống - Đơn giản hóa việc thay đổi mở rộng hệ thống qua việc thay đổi mở rộng mơ hình Use Case Khi hệ thống cần thay đổi (thêm bớt chức đó), người phát triển hệ thống cần bổ sung biểu đồ use case cho phù hợp, sau theo dõi riêng use case bị thay đổi ảnh hưởng chúng thiết kế hệ thống xây dựng hệ thống Những công việc cụ thể cần thiết để tạo nên mơ hình Use Case bao gồm: Xác định tác nhân Use Case Xác định mối quan hệ phân rã biểu đồ use case Biểu diễn use case thông qua kịch Kiểm tra hiệu chỉnh mơ hình Nội dung cụ thể thực bước trình bày cụ thể phần sau tài liệu 49 CHƯƠNG 3: PHA PHÂN TÍCH HƯỚNG ĐỐi TƯỢNG 3.2.2 Xây dựng biểu đồ use case Phần trình bày trình xây dựng biểu đồ use case theo UML áp dụng công cụ Rational Rose Bước 1: Tìm tác nhân use case Để tìm tác nhân, người phát triển hệ thống cần trả lời câu hỏi sau: - Ai (hay hệ thống nào) người sử dụng chức hệ thống? (trả lời câu hỏi ta tìm tác nhân chính) - Ai cần hỗ trợ hệ thống để thực công việc hàng ngày họ? - Ai cần bảo trì, quản trị đảm bảo cho hệ thống hoạt động (tác nhân phụ)? - Hệ thống phải xử lý làm việc với trang thiết bị phần cứng nào? - Hệ thống cần phải tương tác với hệ thống khác? Cần phân biệt hệ thống mà chúng cần phải xây dựng với hệ thống tương tác với Nghĩa là, cần xác định rõ biên giới hệ thống yêu cầu xây dựng với hệ thống khác bao gồm hệ thống máy tính ứng dụng khác máy tính mà hệ thống hoạt động tương lai - Ai hay quan tâm đến kết mà hệ thống sản sinh ra? Xem xét toán quản lý thư viện, chức hệ thống quản lý thư viện thực thủ thư bạn đọc thư viện Như vậy, có hai tác nhân thủ thư bạn đọc, bạn đọc không phân biệt sinh viên hay giáo viên Từ tác nhân tìm trên, người phát triển hệ thống tìm use case qua việc xem xét câu hỏi sau tác nhân: - Tác nhân cần chức từ hệ thống Hành động tác nhân gì? - Tác nhân cần phải xem, cập nhật hay lưu trữ thơng tin hệ thống? - Tác nhân có cần thơng báo cho hệ thống kiện hay khơng? Những kiện đại diện cho chức nào? - Hệ thống có cần thơng báo cho tác nhân có thay đổi hệ thống hay không? - Hệ thống cần có chức để đơn giản hóa công việc tác nhân? 50 CHƯƠNG 3: PHA PHÂN TÍCH HƯỚNG ĐỐi TƯỢNG Trong tốn quản lý thư viện mà xét, tác nhân bạn đọc, cần chức liên quan đến tìm kiếm tài liệu, xem thơng tin cá nhân, đăng ký mượn trả sách Còn tác nhân thủ thư thực cập nhật thông tin liên quan đến bạn đọc thông tin tài liệu, thực giao dịch mượn trả sách Dựa vào đó, ta xác định số use case như: tìm kiếm tài liệu, cập nhật, cập nhật bạn đọc, cập nhật tài liệu, quán lý mượn sách, quản lý trả sách, xem thơng tin cá nhân Ngồi ra, use case cịn xác định thơng qua câu hỏi khác sau: - Ngoài tác nhân, chức hệ thống cị sinh kiện khác (như kiện thời gian, tác động chức khác, …) - Hệ thống cần thông tin đầu vào đầu nào? Trong toán quản lý thư viện, để cập nhật thông tin, thủ thư phải thông qua việc đăng nhập hệ thống Hay nói cách khác, kiện đăng nhập hệ thống điều kiện cho use case cập nhật Vậy ta cần thêm use case cập nhật Bước 2: Xác định mối quan hệ phân rã biểu đồ use case Trong sơ đồ use case, dạng quan hệ sư dụng trường hợp tương ứng sau: - Quan hệ : sử dụng để use case sử dụng use case khác - Quan hệ mở rộng : sử dụng để use case mở rộng từ use case khác cách thêm vào chức cụ thể - Quan hệ generalization: biểu thị use case tổng qt cịn use case cụ thể hóa use case - Quan hệ kết hợp: thường dùng để biểu diễn mối liên hệ actor use case (một actor kích hoạt use case) Dựa mối quan hệ trên, biểu đồ use case biểu diễn lại thành dạng phân cấp gọi phân rã biểu đồ use case Nguyên tắc phân rã biểu đồ use case sau: - Xác định sơ đồ use case mức tổng quát: từ tập tác nhân use case xác định bước trước, người phát triển cần tìm chức hệ thống Các chức phải có tính tổng qt, dễ dàng nhìn thấy quan điểm tác nhân Các dạng quan hệ thường dùng 51 CHƯƠNG 3: PHA PHÂN TÍCH HƯỚNG ĐỐi TƯỢNG sơ đồ use case mức tổng quát quan hệ kết hợp, quan hệ tổng quát hóa quan hệ include Ví dụ tốn quản lý thư viện, xét quan điểm tác nhân bạn đọc, thủ thư, tạm thời chưa xét đến chức mượn trả sách chức tổng quát hệ thống là: đăng nhập, cập nhật tìm kiếm Trong use case này, use case cập nhật “include” chức use case tìm kiếm (Hình 3.1) Thu thu DangNhap Cap nhat Timkiem Ban doc Hình 3.1: Biểu đồ use case mức tổng quát toán quản lý thư viện - Phân rã use case mức cao: người phát triển tiến hành phân rã use case tổng quát thành use case cụ thể sử dụng quan hệ “extend” Các use case (mức thấp) lựa chọn cách thêm vào use case cha chức cụ thể thường mở rộng dựa sở chuyển tiếp phân rã chức hệ thống Ví dụ, tốn quản lý thư viện, use case cập nhật phân rã thành cập nhật bạn đọc cập nhật tài liệu (Hình 3.2) 52 CHƯƠNG 3: PHA PHÂN TÍCH HƯỚNG ĐỐi TƯỢNG Hình 3.2: Phân rã use case cập nhật - Tiếp tục phân rã sơ đồ use case gặp use case nút Các use case nút thường gắn với chức cụ thể hệ thống thực tương tác với tác nhân (gửi kết đến tác nhân yêu cầu tác nhân nhập thông tin …) Trong sơ đồ use case mức 2, có use case chưa phải nút cần tiếp tục phân rã Trong ví dụ toán quản lý thư viện, use case cập nhật bạn đọc cập nhật tài liệu tiếp tục phân rã thành use case thêm bạn đọc, thay đổi thông tin bạn đọc xóa bạn đọc hay thêm tài liệu, thay đổi thơng tin tài liệu xóa tài liệu Các use case nút biểu diễn chức cụ thể hệ thống có tương tác tác nhân thủ thư hệ thống (Hình 3.3 Hình 3.4) 53 CHƯƠNG 3: PHA PHÂN TÍCH HƯỚNG ĐỐi TƯỢNG Hình 3.3: Phân rã use case Cập nhật bạn đọc Hình 3.4: Phân rã use case cập nhật tài liệu - Hoàn thiện biểu đồ use case: người phát triển tiến hành xem xét lại xem tất use case biểu diễn biểu đồ use case (ở tất mức) hay chưa Nếu cịn có use case chưa có biểu đồ nào, người phát triển phải xem xét xem chức mà use case đại diện thực use case khác chưa để bổ sung thêm loại bỏ use case khỏi biểu đồ 54 ... tài liệu bạn đọc Bài toán sử dụng làm ví dụ trình thực bước phân tích thiết kế hệ thống (Chương 3, 4) Tài liệu phân tích thiết kế hệ thống trình bày đầy đủ phần Phụ lục 3.2 MƠ HÌNH USE CASE VÀ... triển bước khởi đầu q trình phân tích thiết kế hệ thống Điều giúp cho nhóm phát triển khách hàng có thống chung chức thực cần thiết hệ thống 48 CHƯƠNG 3: PHA PHÂN TÍCH HƯỚNG ĐỐi TƯỢNG - Biểu... đảm bảo cho hệ thống hoạt động (tác nhân phụ)? - Hệ thống phải xử lý làm việc với trang thiết bị phần cứng nào? - Hệ thống cần phải tương tác với hệ thống khác? Cần phân biệt hệ thống mà chúng