Phát triển phần mềm ngày càng trở lên phức tạp. Các phương pháp tiếp cận hướng cấu trúc, hướng logíc và tiếp cận hướng đối tượng đều cố gắng loại bỏ độ phức tạp ở các mức độ khác nhau. Tiếp cận hướng đối tượng đã tỏ rõ 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 cho lại phần mềm thương mại có chất lượng cao: tin cậy, dễ mở rộng và dễ sử dụng lại, chạy trơn tru, phù hợp với yêu cầu người dùng đang mong đợi. Chúng còn cho khả năng hoàn thành phần mềm đúng kỳ hạn và không vượt quá dự kiến ban đầu[6].
Ngôn ngữ mô hình hóa thống nhất (The Unified Modeling Language – UML) là ngôn ngữ đồ họa để làm trực quan , đặc tả, xây dựng và làm tài liệu của một hệ thống phần mềm chuyên sâu. UML cho chúng ta một cách chuẩn để viết một bản thiết kế hệ thống bao gồm các sự vật khái niệm như các tiến trình nghiệp vụ và chức năng của hệ thống, cũng như để cụ thể hóa các sự vật như các lớp được viết bằng ngôn ngữ lập trình cụ thể, các sơ đồ cơ sở dữ liệu và các thành phần phần mềm dùng lại. UML được sử dụng để hiển thị, đặc tả xây dựng và làm tài liệu của phân tích hình thức và thiết kế (có thể là báo cáo, biểu đồ, bản mẫu, trang Web...) trong quá trình xây dựng hệ thống phần mềm theo hướng đối tượng. UML được sử dụng cho mọi tiến trình phát triển phần mềm, xuyên suốt vòng đời phát triển và độc lập với các công nghệ cài đặt hệ thống.
Một trong những mục tiêu chính của UML là nâng cao trạng thái kĩ nghệ bằng cách cho phép các công cụ mô hình đối tượng trực quan có khả năng thi hành được. UML đáp ứng được những yêu cầu sau đây:
• Những định nghĩa hình thức của các siêu mô hình phân tích và thiết kế hướng đối tượng đặc trưng cho ngữ nghĩa của các mô hình này bao gồm các mô hình động, các mô hình hành vi. Mô hình sử dụng và các mô hình kiến trúc.
• Những kí hiệu con người có thể đọc được để miêu tả các mô hình phân tích và thiết kế. Trong tài liệu này có những định nghĩa kí hiệu UML, cú pháp đồ họa đẹp mắt thích hợp cho sự thể hiện đối với UML giàu ngữ nghĩa. Những kí hiệu là một phần không thể thiếu trong mô hình phân tích, thiết kế của UML.
Một ngôn ngữ nói chung phải cung cấp một bảng từ vựng và các nguyên tắc để tổ hợp các từ vựng với mục đích tạo nên những khối từ vựng có ngữ nghĩa để giao tiếp. Một ngôn ngữ mô hình hoá là một ngôn ngữ mà các từ vựng và các nguyên tắc của nó tập trung vào biểu diễn bằng mô hình các khái niệm và các thể hiện vật lý của một hệ thống. UML là một ngôn ngữ mô hình hoá chuẩn để tạo ra các thiết kế phần mềm.
Các biểu diễn mô hình trong UML là các biểu diễn bằng đồ họa. Sau mỗi biểu tượng của UML là ngữ nghĩa hoàn toàn xác định. Nhờ vậy, một nhà phát triển có thể thiết kế một mô hình trong UML, một nhà phát triển khác hay một công cụ khác có thể dịch nó sang một dạng biểu diễn khác mà không nhầm lẫn. Tất cả những gì được biểu diễn tốt nhất bằng đồ thị cũng được thực hiện tương tự trong UML, và những gì được thể hiện tốt bằng văn bản trong các ngôn ngữ lập trình thì cũng được thực hiện tốt bằng văn bản ở đây. Vì vậy UML có những mặt mạnh của cả ngôn ngữ đồ hoạ và ngôn ngữ văn bản.
2.1.1.2. UML là ngôn ngữ làm trực quan
Bằng các ký hiệu đồ hoạ và các biểu diễn bằng sơ đồ với các giải thích văn bản đi kèm, UML cho ta nhìn thấy được tất cả những điều suy nghĩ và hình dung về một hệ thống cần xây dựng từ các khía cạnh khác nhau.
2.1.1.3. UML là một ngôn ngữ đặc tả, có cấu trúc
Đặc tả có nghĩa là xây dựng lên các mô hình một cách chính xác, không mù mờ và đầy đủ. Trên thực tế, UML hướng đến đặc tả tất cả những phân tích thiết kế và các quyết định triển khai quan trọng mà cần phải làm khi phát triển một hệ thống phần mềm chuyên sâu. UML không phải là một ngôn ngữ lập trình trực quan, nhưng các mô hình của nó có thể ánh xạ vào một ngôn ngữ lập trình như C++, .NET và Java…, hoặc các bảng trong một cơ sở dữ liệu quan hệ hoặc kho chứa của một cơ sở dữ liệu hướng đối tượng.
2.1.1.4. UML là ngôn ngữ làm tài liệu
Một tổ chức sản xuất phần mềm mạnh thường tạo ra tất cả các loại chế phẩm khác nhau để thêm vào chương trình thực hiện. Các chế phẩm thường bao gồm: Các yêu cầu, các kiến trúc, các thiết kế, các chương trình nguồn, kế hoạch dự án và kiểm thử, các bản mẫu và cái ra, các hướng dẫn sử dụng …UML hướng đến việc làm tài liệu về tất cả các sản phẩm đó của phần mềm. UML cũng cung cấp một ngôn ngữ để in ấn yêu cầu và để kiểm thử. Cuối cùng, UML cung cấp một ngôn ngữ để mô hình hoá các hoạt động dự án và giải phóng nhiều lao động quản lý khác nhau.
Trước hết UML là công cụ để thiết kế các hệ thống phần mềm chuyên sâu. Nó cũng được sử dụng để thiết kế cho các lĩnh vực khác như: Các hệ thống thông tin xí nghiệp, các dịch vụ tài chính và ngân hàng…
UML không hạn chế trong việc mô hình hoá phần mềm. Thực tế nó biểu diễn khá tốt mô hình hoá các hệ thống không phải phần mềm như luồng công việc trong hệ thống pháp luật, cấu trúc và hành vi của hệ thống sức khoẻ bệnh nhân, các thiết kế phần cứng…
Đối với việc phát triển phần mềm hướng đối tượng, UML đặc biệt có các khả năng sau:
− Cho phép mô tả toàn bộ các sản phẩm phân tích thiết kế. − Trợ giúp việc tự động hoá quá trình thiết kế máy tính.
− Trợ giúp việc dịch xuôi và dịch ngược các thiết kế sang mã của ngôn ngữ lập trình và cơ sở dữ liệu.