Bài giảng Phân tích thiết kế hệ thống thông tin - Chương 2+3: Các khái niệm cơ bản trong hướng đối tượng

25/02/2016

Mục tiêu

• Mô tả các khái niệm trừu tượng hóa, đóng gói, mô-đun

hóa và phân cấp

1 2

PHÂN TÍCH THIẾT KẾ HỆ THỐNG THÔNG TIN

• Mô tả cấu trúc vật lý của một lớp • Mô tả mối quan hệ giữa lớp và đối tượng • Hiểu về đa hình và tổng quát hóa

Chương 2: Các khái niệm cơ bản trong hướng đối tượng

1. Đối tượng là gì?

Nội dung

• Một đối tượng biểu diễn một thực thể, có thể là thực thể vật lý, thực thể trừu tượng hoặc thực thể phần mềm. • Thực thể vật lý

• Thực thể trừu tượng

3 4

• Thực thể phần mềm

1. Đối tượng là gì? 2. Bốn nguyên lý của OO 3. Lớp là gì? 4. Đa hình và Tổng quát hóa 5. Tổ chức các phần tử mô hình

Xe tải

Phản ứng hóa học

Page 1

Danh sách liên kết

25/02/2016

Một đối tượng có trạng thái

Định nghĩa

Thuộc tính

• Trạng thái là một điều kiện hay một tình huống

trong suốt quá trình sống của đối tượng.

• Trạng thái của một đối tượng thường thay đổi theo

thời gian.

• Một đối tượng là một thực thể có biên và định danh được xác định rõ ràng để đóng gói trạng thái và hành vi. • Trạng thái biểu diễn thuộc tính và

các mối quan hệ.

• Hành vi là các thao tác, các

Name: J Clark Employee ID: 567138 HireDate: 07/25/1991 Status: Tenured Discipline: Finance MaxLoad: 3

phương thức và cơ chế chuyển trạng thái.

Đối tượng

Các phép xử lý

Giáo sư Clark

Name: J Clark Employee ID: 567138 Date Hired: July 25, 1991 Status: Tenured Discipline: Finance Maximum Course Load: 3 classes

5 6

Một đối tượng có hành vi

Một đối tượng có định danh

• Hành vi xác định cách mà một đối tượng hành động và phản

ứng.

• Mỗi đối tượng có một tên riêng để phân biệt đối tượng với các đối tượng khác mặc dù trạng thái của chúng có thể giống hệt nhau.

• Một hành vi có thể thấy được của một đối tượng được mô hình hóa bởi một tập các thông điệp mà nó có thể đáp ứng (các thao tác mà đối tượng có thể thực hiện).

7 8

TakeSabbatical()

Giáo sư “J Clark” dạy Sinh học

Các hành vi của giáo sư Clark Submit Final Grades Accept Course Offering Take Sabbatical

Giáo sư Clark

Set Max Load

Page 2

25/02/2016

2. Các nguyên lý cơ bản của OO

Nội dung?

Hướng đối tượng

1. Đối tượng là gì? 2. Bốn nguyên lý của OO 3. Lớp là gì? 4. Đa hình và Tổng quát hóa 5. Tổ chức các phần tử mô hình

u ừ r T

ó g g n ó Đ

p ấ c n â h P

a ó h g n ợ ư

a ó h n u đ - ô M

9 10

Ví dụ: Trừu tượng hóa

2.1. Trừu tượng hóa (Abstraction)

 Những đặc điểm cơ bản của một thực thể phân biệt nó với các loại thực thể khác.  Xác định một biên giới liên quan đến góc

độ của người quan sát.

 Nó không phải là một biểu hiện cụ thể, nó

Sinh viên

Giáo viên

biểu thị bản chất của thực thể.

Khóa học diễn ra lúc 9:00 sáng các ngày thứ 3, 5, 7

Khóa học (ví dụ đại số)

Page 3

11 12

25/02/2016

2.2. Đóng gói (Encapsulation)

Minh họa việc đóng gói

Giáo sư Clark

 Che giấu sự thực thi bên trong

• Giáo sư Clark được yêu cầu dạy 4 lớp tháng tới

 Client sử dụng giao diện được cung cấp

Name: J Clark

Employee ID: 567138

HireDate: 07/25/1991

Status: Tenured

Discipline: Finance

SetMaxLoad(4)

MaxLoad:4

13 14

Tăng cường tính mềm dẻo

TakeSabbatical()

2.3. Mô đun hóa (Modularity)

Ví dụ: Mô đun hóa

• Ví dụ, chia nhỏ một hệ thống phức tạp thành các mô đun nhỏ hơn.

• Chia nhỏ hệ thống phức tạp thành những thành phần nhỏ có thể quản lý được.

• Cho phép người dùng hiểu biết về

15 16

Hệ thống quản lý xuất nhập sách

hệ thống.

Hệ thống quản lý thông tin sách

Hệ thống quản lý siêu thị sách

Hệ thống quản lý nhân viên

Page 4

25/02/2016

2.4. Phân cấp (Hierarchy)

Nội dung?

Gia tăng mức độ trừu tượng hóa

Tài sản

Tài khoản ngân hàng

Chứng khoán

Bất động sản

1. Đối tượng là gì? 2. Bốn nguyên lý của OO 3. Lớp là gì? 4. Đa hình và Tổng quát hóa 5. Tổ chức các phần tử mô hình

Tiết kiệm

Tiên gửi Cổ phiếu

Các loại giấy tờ có giá trị

Giảm mức độ trừu tượng hóa

Các phần tử ở cùng cấp trong sơ đồ phân cấp thì có cùng mức trừu tượng hóa

17 18

3. Lớp là gì?

Ví dụ về một lớp

Lớp Khóa học

• Lớp đại diện cho một tập các đối tượng. Các đối tượng này chung nhau các thuộc tính, hành vi, mối quan hệ và ngữ nghĩa • Một đối tượng là một thể hiện của lớp.

• Một lớp là một sự trừu tượng hóa, trong đó nó:

Hành vi Thêm sinh viên Xóa sinh viên Xem lịch học Kiểm tra số thành viên

Thuộc tính Tên Địa điểm diễn ra Số ngày dự kiến Số đơn vị học trình Thời gian bắt đầu Thời gian kết thúc

• Tập trung vào các đặc tính chung • Bỏ đi các đặc tính khác

Page 5

19 20

25/02/2016

Biểu diễn lớp trong UML

Biểu diễn đối tượng trong UML

• Trong UML, một lớp được biểu diễn bằng một hình chữ

• Trong UML, một đối tượng được biểu diễn bằng một hình chữ nhật, với tên đối tượng được gạch chân.

nhật, chia làm 3 phần. • Tên lớp

Professor

• Cấu trúc (Các thuộc tính)

J Clark : Professor

• Hành vi (các phương thức)

- name - employeeID : UniqueId - hireDate - status - discipline - maxLoad

Đối tượng J Clark thuộc lớp Professor

: Professor

Giáo sư J Clark

+ submitFinalGrade() + acceptCourseOffering() + setMaxLoad() + takeSabbatical() + teachClass()

Đối tượng nặc danh

21 22

Mối quan hệ gữa lớp và đối tượng

Thuộc tính (attribute) là gì?

• Lớp là sự trừu tượng hóa của đối tượng

• Một thuộc tính là một đặc tính (property) có tên

• Một lớp định nghĩa cấu trúc và hành vi cho tất cả các đối

tượng thuộc lớp đó

• Nó có chức năng như là khuôn mẫu cho việc tạo đối

tượng

của một lớp mô tả phạm vi các giá trị mà các thể hiện của đặc tính đó có thể giữ • Một lớp có thể có một số thuộc tính hoặc không có

thuộc tính nào.

• Lớp không phải là tập hợp các đối tượng

Student

Professor

Attributes

23 24

- name - address - studentID - dateOfBirth

Professor Torpie

Page 6

Professor Meijer Professor Allen

25/02/2016

Thao tác là gì?

Thuộc tính trong lớp và trong đối tượng

Lớp

:Student

• Một dịch vụ có thể được yêu cầu từ một đối tượng để thực hiện hành vi. Một thao tác có một chữ ký, có thể giới hạn các tham số thực tế có thể

• Một lớp có thể có nhiều thao tác hoặc không có thao tác

Student

nào.

- name = “M. Modano” - address = “123 Main St.” - studentID = 9 - dateOfBirth = “03/10/1967”

Đối tượng

Student

- name - address - studentID - dateOfBirth

:Student

Operations

+ get tuition() + add schedule() + get schedule() + delete schedule() + has prerequisites()

- name = “D. Hatcher” - address = “456 Oak Ln.” - studentID = 2 - dateOfBirth = “12/11/1969”

25 26

Nội dung?

4.1. Đa hình là gì?

 Khả năng che giấu rất nhiều sự thực thi

thông qua một giao diện.

1. Đối tượng là gì? 2. Bốn nguyên lý của OO

Lớp là gì?

3. 4. Đa hình và Tổng quát hóa

Nhà sản xuất B

Tổ chức các phần tử mô hình

Nhà sản xuất C

Nhà sản xuất A

Nguyên lý OO: Đóng gói

Điều khiển từ xa

Page 7

27 28

25/02/2016

4.2. Tổng quát hóa là gì?

Ví dụ: Đa hình

financialInstrument.getCurrentValue()

• Mối quan hệ giữa các lớp trong đó một lớp chia sẻ cấu trúc và hành vi của nó cho một hoặc một số lớp khác.

• Định nghĩa một cấu trúc phân cấp của các mức trừu

tượng trong đó, các lớp con kế thừa từ một hoặc một số lớp cha. • Đơn kế thừa • Đa kế thừa

• Tổng quát hóa là một loại quan hệ

Cổ phiếu

Trái phiếu

Quỹ cố định

29 30

Ví dụ: Đa kế thừa

Ví dụ: Đơn kế thừa • Một lớp kế thừa từ một lớp khác

Tổ tiên

• Một lớp có thể kế thừa từ nhiều lớp khác.

Account

FlyingThing

Animal

Lớp cha

31 32

Multiple Inheritance

- balance - name - number

Airplane

Helicopter

Bird

Wolf

Horse

Mối quan hệ tổng quát hóa

Savings

Lớp con

Checking

Sử dụng đa kế thừa chỉ khi nào thực sự cần và phải luôn cảnh giác!

Hậu duệ

Page 8

+ withdraw() + createStatement()

25/02/2016

Kế thừa những gì?

Nội dung?

• Một lớp kế thừa từ lớp cha các thuộc tính,

phương thức và các mối quan hệ.

• Một lớp con có thể :

• Thêm các thuộc tính , phương thức và các mối quan hệ

mới.

• Định nghĩa lại các phương thức (cẩn thận)

1. Đối tượng là gì? 2. Bốn nguyên lý của OO 3. Lớp là gì? 4. Đa hình và Tổng quát hóa 5. Tổ chức các phần tử trong mô hình

• Các thuộc tính, phương thức và các mối quan hệ

chung được chỉ ra ở mức cao nhất trong cây phân cấp.

Inheritance leverages the similarities among classes.

33 34

Package là gì?

Một package có thể chứa đựng các lớp

• Là một công cụ để tổ chức các phần tử trong mô

• Trong package University Artifacts, chứa một package và

hình vào thành từng nhóm.

5 lớp.

• Các phần tử trong mô hình có thể chứa đựng các

phần tử khác.

Professor

Student Artifacts

• Một package có thể được sử dụng để:

• Tổ chức các mô hình đang phát triển. • Tạo ra một khối để quản lý cấu hình.

University Artifacts

Course

Schedule

University Artifacts

Student

CourseOffering

Page 9

35 36

25/02/2016

Vẽ biểu đồ

Thảo luận

• Mỗi biểu đồ có một khung (frame), một ngăn tiêu đề ở

• Đối tượng là gì? • 4 nguyên lý của hướng đối tượng?

phía góc trên bên trái và một vùng nội dung • Nếu khung đó không cung cấp thêm giá trị gì thì nó có thể bỏ qua.

Giải thích.

• Lớp là gì? Lớp và đối tượng liên quan đến nhau như thế nào? • Thuộc tính là gì? Phương thức? • Định nghĩa đa hình.Cung cấp một ví

dụ về đa hình.

• Tổng quát hóa là gì? • Tại sao phải sử dụng package?

37 38

Mục tiêu

• Hiểu được về công nghệ đối tượng và chỉ ra được các ưu

thế của công nghệ này.

• Nắm được lịch sử của công nghệ đối tượng và xu thế sử

dụng hế công nghệ đối tượng

PHÂN TÍCH THIẾT KẾ HỆ THỐNG THÔNG TIN

• Mô tả tầm quan trọng của mô hình hóa trực quan và vai

trò của Kiến trúc hướng mô hình (Model Driven Architecture)

Chương 3: Giới thiệu về UML

• Xác định 4 nguyên tắc của mô hình hóa trực quan • Nắm được vai trò của UML • Xác định loại quy trình phù hợp nhất với UML

Unified Modeling Laguage

Page 10

25/02/2016

3.1. UML là gì? Unified Modeling Laguage

• UML là ngôn ngữ để:

• Trực quan hóa (Visualizing) • Xác định rõ (Đặc tả - Specifying) • Xây dựng (Constructing) • Tài liệu hóa (Documenting)

Nội dung • 3.1. UML là gì? • 3.2. Sơ lược lịch sử phát triển của UML • 3.3. Các khung nhìn của UML • 3.4. Lược đồ của UML 2.0

các cấu phần (artifact) của một hệ thống phần

mềm.

41 42

UML là ngôn ngữ trực quan

UML là ngôn ngữ để đặc tả

 UML là ngôn ngữ thống nhất trực

• UML xây dựng các mô hình chính xác, rõ ràng và đầy đủ.

quan giúp công việc được xử lý nhất quán, giảm thiểu lỗi xảy ra ◦ Có những thứ mà nếu không mô hình hóa

thì không hoặc khó có thể hiểu được ◦ Mô hình trợ giúp hiệu quả trong việc liên

lạc, trao đổi  Trong tổ chức  Bên ngoài tổ chức

Page 11

43 44

25/02/2016

UML là ngôn ngữ để xây dựng HT

45 46

UML là ngôn ngữ để tài liệu hóa

• Các mô hình UML có thể kết nối trực tiếp với rất nhiều

UML giúp tài liệu hóa về kiến trúc, yêu cầu, kiểm thử, lập kế hoạch dự án, và quản lý việc bàn giao phần mềm

Deployment Diagram

ºÐ» ê È¯ °æ ÀÇ ÇÏµå ¿þ ¾ î¹× ³×Æ®¿† À¸·ÎÀÇ Á¤ º¸ ½ Ã½ ºÅÛ ¿¬°á ¸ð µ¨

- À©µµ¿ì 9 5 : Å¬¶ ó ÀÌ¾ ð Æ®

- À©µµ¿ì NT: ÀÀ¿ë ¼ ¹ö

- À¯ ´Ð½ º ¸Ó½ Å: ÀÀ¿ë ¼ ¹ö ¹× µ¥ ÀÌÅ¸ ¼ ¹ö , Åë ½ Å ¼ ¹ö

Use Case Diagram

- IBM ¸ÞÀÎÇÁ·¹ÀÓ: µ¥ ÀÌÅ¸ ¼ ¹ö , Åë ½ Å ¼ ¹ö

Wi n d o ws 9 5

Wi n d o w9 5

Wi n d o ws 9 5

Use Case 1

¹®¼ °ü ¸®

Å¬¶ ó ÀÌ¾ ð Æ®.EXE

¹®¼ °ü ¸® ¾ ÖÇÃ¸´

Wi n d o ws

Actor B

Actor A

So l a ri s

Use Case 2

¹®¼ °ü ¸® ¿£ Áø.EXE

Al p h a

UNIX

ÀÀ¿ë ¼ ¹ö .EXE

Wi n d o ws

IBM

M a i n fra m e

Use Case 3

ngôn ngữ lập trình. • Ánh xạ sang Java, C++, Visual Basic… • Các bảng trong RDBMS hoặc kho lưu trữ trong OODBMS • Cho phép các kỹ nghệ xuôi (chuyển UML thành mã nguồn) • Cho phép kỹ nghệ ngược (xây dựng mô hình hệ thống từ mã

µ¥ ÀÌÅ¸º£ ÀÌ½ º¼ ¹ö

nguồn)

Do c u m e n tL i s t

mainWnd

fileMgr :

document :

gFile

repository

Do c u m e n t

Fi l e M g r

FileMgr

Document

user

a d d ( )

n a m e : i n t

d e l e te ( )

fe tc h Do c ( )

d o c i d : i n t

s o rtBy Na m e ( )

n u m Fi e l d : i n t

g e t( )

1 : Do c v i e w re q u e st ( )

Æ¯ Á¤ ¹®¼ ¿¡ ´ë ÇÑ º¸± â ¸¦

re a d () fi l l th e

» ç ¿ë ÀÚ°¡ ¿ä Ã» ÇÑ´Ù.

o p e n ( )

c o d e ..

c l o s e ( )

2 : fe tc h Do c ( )

re a d ( )

Fi l e L i s t

s o rtFi l e L i s t( )

fL i s t

Các biểu đồ khác nhau, các ghi chú, ràng buộc được đặc tả trong tài liệu

c re a te ( )

3 : c re a te ( )

fi l l Do c u m e n t( )

a d d ( )

d e l e te ( )

1 1

4 : c re a te ( )

5 : re a d Do c ( )

ÈÀÏ°ü ¸®ÀÚ´Â ÀÐ¾ î¿Â

6 : fi l l Do c u m e n t ( )

¹®¼ ÀÇ Á¤ º¸¸¦ ÇØ´ç ¹®¼ °´Ã¼ ¿¡ ¼ ³Á¤ À» ¿ä Ã» ÇÑ´Ù.

re p

7 : re a d Fi l e ( )

Fi l e

Re p o s i to ry

8 : fi l l Fi l e ( )

(fro m Pe rs i s te n c e )

re a d ( )

Grp Fi l e

È¸é °´Ã¼ ´Â ÀÐ¾ îµé ÀÎ

n a m e : c h a r * = 0

9 : s o rtBy Na m e ( )

°´Ã¼ µé ¿¡ ´ë ÇØ ÀÌ¸§ º°·Î

Á¤ ·ÄÀ» ½ ÃÄÑ È¸é ¿¡

re a d ( )

º¸¿©ÁØ´Ù.

re a d Do c ( )

o p e n ( )

re a d Fi l e ( )

c re a te ( )

fi l l Fi l e ( )

Class Diagram

Sequence Diagram

3.2. Lịch sử phát triển của UML

3.2. Lịch sử phát triển của UML (2)

 Vào 1994, có hơn 50 phương pháp mô hình hóa

• UML được 3 chuyên gia hướng đối tượng hợp nhất các kỹ thuật của họ vào năm 1994: • Booch91 (Grady Booch): Conception,

Architecture

hướng đối tượng: ◦ Fusion, Shlaer-Mellor, ROOM, Class-Relation,Wirfs- Brock, Coad-Yourdon, MOSES, Syntropy, BOOM, OOSD, OSA, BON, Catalysis, COMMA, HOOD, Ooram, DOORS …

• OOSE (Ivar Jacobson): Use cases • OMT (Jim Rumbaugh): Analysis

 “Meta-models” tương đồng với nhau  Các ký pháp đồ họa khác nhau  Quy trình khác nhau hoặc không rõ ràng  Cần chuẩn hóa và thống nhất các phương

• Thiết lập một phương thức thống nhất để xây dựng và “vẽ” ra các yêu cầu và thiết kế hướng đối tượng trong quá trình PTTK phần mềm  UML được công nhận là chuẩn chung vào năm 1997.

pháp

Page 12

47 48

25/02/2016

UML là một ngôn ngữ thống nhất

UML là một ngôn ngữ hợp nhất Jacobson

Rumbaugh

Booch

Meyer

Before and after conditions

Fusion Operation descriptions, message numbering

Harel State charts

Embley Singleton classes, High-level view

Wirfs-Brock Responsibilities

Gamma, et.al Frameworks, patterns, notes

Shlaer- Mellor Object lifecycles

Odell Classification

Selic, Gullekson, Ward ROOM (Real-Time Object-Oriented Modeling)

49 50

3.2. Lịch sử phát triển của UML (2)

3.3. Khung nhìn của UML

UML 2.0 (2004)

UML 1.5 (March, „03)

Khung nhìn của mô hình có ý nghĩa với những người tham gia nào đó 4 + 1 Architectural View

UML 1.1 (Sept. „97)

UML 1.0 (Jan. „97)

and

UML 0.9 (June „96)

UML 0.91 (Oct. „96)

UML Partners‟ Expertise Implementation View Logical View

Analysts/Designers Structure

Programmers Software management

Unified Method 0.8 (OOPSLA ‟95)

Use-Case View Public Feedback

End-user Functionality

Process View Deployment View Booch ‟93 OMT - 2

System engineering

System topology, delivery, installation, communication

System integrators Performance, scalability, throughput

Page 13

OOSE Booch „91 OMT - 1 Other Methods

25/02/2016

Khung nhìn Logic

Khung nhìn Use case

 Cấu phần chính là mô hình thiết kế

• Nắm bắt các chức năng của hệ thống • Cần thiết cho các hoạt động phân tích, thiết kế và

◦ Cung cấp mô tả cụ thể về hành vi chức năng

kiểm thử

của hệ thống.

◦ Xuất phát từ mô hình phân tích

 Mô tả vắn tắt về hành vi của hệ thống dựa trên mô

hình use case

◦ Tập hợp lớp, tổ chức vào các hệ thống con ◦ Bao gồm:

 Biểu đồ lớp, biểu đồ tương tác, biểu đồ trạng thái  Hệ thống con và giao diện của chúng

• Hợp đồng giữa khách hàng và người phát triển • Hành vi của hệ thống – các chức năng mà hệ thống cần cung cấp – được lưu trong một mô hình use case • Biểu đồ use case • Luồng sự kiện use case • Biểu đồ hoạt động • Các tài liệu phụ trợ

53 54

Khung nhìn tiến trình (process)

Khung nhìn thực thi (implementation)

 Bao gồm các thread và các process tạo nên các cơ

chế đồng thời và đồng bộ của hệ thống

 Giải quyết về các vấn đề:

 Tổ chức các mô-đun phần mềm tĩnh (mã nguồn, tệp dữ liệu, các thành phần thực thi, tài liệu…) trong môi trường dưới dạng: ◦ Chia thành các package và phân lớp (layer) ◦ Quản lý cấu hình (quyền sở hữu, kế hoạch bàn

giao…)

◦ Đồng thời và song song (đồng bộ, deadlock…) ◦ Dung thứ lỗi (cô lập chức năng và lỗi, độ tin cậy) ◦ Khởi động và tắt hệ thống ◦ Phân phối đối tượng và dữ liệu ◦ Hiệu năng (thời gian đáp ứng, thông lượng) và tính co dãn

 Được mô hình hóa trong các biểu đồ thành

phần

 Không cần thiết đối với môi trường xử lý đơn lẻ  Mô hình hóa bằng biểu đồ lớp, biểu đồ tương tác và

biểu đồ trạng thái

Page 14

55 56

25/02/2016

Khung nhìn triển khai (deployment)

Biểu đồ UML  Biểu đồ use case sử dụng (Use Case Diagram)  Biểu đồ tương tác (Interaction Diagrams)

• Mô tả các nút vật lý khác nhau và các kết nối lẫn nhau giữa chúng cho các cấu hình nền tảng điển hình nhất

• Giải quyết các vấn đề:

◦ Biểu đồ trình tự (Sequence Diagram) ◦ Biểu đồ giao tiếp/cộng tác