Bài giảng Phân tích thiết kế hướng đối tượng: Bài 2 - Vũ Thị Dương

Trường Đại học công nghiệp Hà Nội

KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

PHÂN TÍCH THIẾT KẾ HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG

Gv: Vũ Thị Dương Email: duongvt01@gmail.com

Nội dung chi tiết

1. Các khái niệm hướng đối tượng 2. Tổng quan về ngôn ngữ mô hình hóa UML 3. UML trong tiến trình phát triển phần mềm 4. Mô hình hóa yêu cầu (biểu đồ ca sử dụng) 5. Mô hình hóa lĩnh vực ứng dụng (biểu đồ lớp lĩnh vực) 6. Mô hình hóa hành vi( biểu đồ tương tác, trạng thái)

7. Biểu đồ kiến trúc vật lý và phát sinh mã trình

8. Mô hình hóa dữ liệu

2010 Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 1 - 2

Bài 2 Giới thiệu Ngôn ngữ mô hình hóa thống nhất

Mô hình là gì?

 Mô hình (Model)

 Là sự đơn giản hóa của hệ thống thực. MHH có thể bức tranh hay mô tả vấn đề đang cố gắng giải quyết hay mô tả chính giải pháp vấn đề



là ngôn ngữ của người thiết kế (trong nhiều lĩnh vực)



là trình diễn hệ thống sẽ xây dựng



là phương tiện giao tiếp giữa các stakeholders



là kế hoạch chi tiết (blueprints)

Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 2 - 4/43

Khái niệm mô hình hóa

 Mô hình hóa (modeling) là quá trình dùng mô hình để diễn

tả hệ thống

1. Mô hình hóa để hiểu vấn đề (dễ nhận thức)

2. MHH để trao đổi (phương tiện giao tiếp giữa những người phát triển)

3. MHH để hoàn chỉnh( dễ dàng nhận sự phù hợp giữa mô hình và nhu cầu để cải

tiến, hoàn thiện)

 Ngôn ngữ mô hình hóa là ngôn ngữ mô tả hệ thống hay tác nghiệp

 Tại sao phải mô hình hóa?

Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 2 - 5/43

Thí dụ mô hình

Mô hình: Quả địa cầu học sinh

Thế giới thực

Thế giới thực

Làm chủ

Đọc 

Sách

Con người

Ôtô

Mô hình

Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 2 - 6/43

Thí dụ mô hình

A model is a complete description of a system from a particular perspective

Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 2 - 7/43

Mô hình hóa trực quan?

Order

“Modeling captures essential parts of the system.” Dr. James Rumbaugh

Item

Ship via

Business Process

Computer System

Visual Modeling is modeling using standard graphical notations

Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 2 - 8/43

Các nguyên tắc mô hình hóa

 Chọn mô hình thích hợp

 Góc nhìn csdl: mô hình thực thể liên kết

 Góc nhìn cấu trúc: thuật toán

 Góc nhìn hđt: lớp và các mối quan hệ

 Các mô hình được thể hiện nhiều mức chính xác khác

nhau

 Hệ thống được diễn tả ở các mức chi tiết khác nhau tùy theo

nhu cầu người sử dụng

 Các mô hình phải liên hệ với thế giới thực

Phân tích thiết kế hướng đối tượng

Một số phương pháp MHH HĐT

 OOD- Object Oriented Design  OOSE- object Oriented Software Engineering  OMT- Object Modeling Technique

Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 2 - 10/43

OOD- Object Oriented Design

 Phương pháp này được phát triển bởi Booch. Nó bao gồm

2 loại chính  Mô hình tĩnh  Biểu đồ lớp  Biểu đồ đối tượng

 Mô hình động

 Biểu đồ trạng thái  Biểu đồ thời gian

Phân tích thiết kế hướng đối tượng

OOSE- object Oriented Software Engineering

 Phương pháp được phát triển bởi Jacobson  5 mô hình

 Mô hình yêu cầu – kịch bản sủ dụng  Mô hình phân tích- mức khái niện  Mô hình thiết kế - mức logic  Mô hình mã hóa – mức vật lý  Mô hình kiểm thử

Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 2 - 12/43

OMT- Object Modeling Technique

 Phương pháp được phát triển bởi Rumbaugh  Ba mô hình

 Mô hình tĩnh

 Mô hình thực thể quan hệ

 Mô hình động

 Biểu đồ trạng thái và chuyển tiếp

 Mô hình chức năng

 Dựa trên biểu đồ luồng dữ liệu

Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 2 - 13/43

Lịch sử phát triển UML

 1975-1990

 Nhiều ngôn ngữ mô hình hóa HĐT được phát triển

 1990-1994

 Hơn 50 phương pháp phát triển HĐT trong đó có 3 phương pháp

kể trên

 10/1994 Rumbaugh và Booch tiến hàn hành dự án UML ở

Rational

 10/1995 phiên bản đầu tiên của phương pháp hợp nhất ra

đời

 Cuối năm 1995, Jacobson tham gia nhóm của họ và

6/1996 phiên bản UML v0.9 ra đời

Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 2 - 14/43

Lịch sử phát triển UML

 1996: Hội thảo đầu tiên về UML được tổ chức  1997 phiên bản v1.0 được đề xuất như chuẩn đối với tổ

chức OMG (Object management Group)  8/1998 UML v1.3 được phát hành bởi OMG

Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 2 - 15/43

Ngôn ngữ mô hình hóa thống nhất

UML 1.3

OMG Acceptance, Nov 1997

Final submission to OMG, Sep ‘97

UML 1.1

First submission to OMG, Jan ´97

public feedback

UML partners

UML 1.0

June ´96

UML 0.9

June 12, 2003 UML 2.0

OOPSLA ´95

Unified Method 0.8

Booch method

OMT

OOSE

Other methods

UML stands for Unified Modeling Language

Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 2 - 16/43

UML Partners

 Rational Software Corporation  Hewlett-Packard







I-Logix IBM ICON Computing Intellicorp

  MCI Systemhouse  Microsoft  ObjecTime  Oracle  Platinum Technology  Taskon  Texas Instruments/Sterling Software  Unisys

Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 2 - 17/43

Contributions to the UML

Gamma, et al

Harel Statecharts

Frameworks and patterns,

Meyer Before and after conditions

HP Fusion Operation descriptions and message numbering

Booch Booch method

Embley

Singleton classes and high-level view

Rumbaugh Object Modeling Technique

Wirfs-Brock Responsibilities

Jacobson Object-Oriented Software Engineering

Odell Classification

Shlaer - Mellor Object lifecycles

Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 2 - 18/43

UML – một ngôn ngữ

 Cung cấp từ vựng, cú pháp và ngữ nghĩa để mô

tả sự giao tiếp

 Là một ngôn ngữ mà trong đó từ vựng và luật

được sử dụng để mô tả mức khái niện và mức vật lý của một hệ thống

 UML cung cấp từ vựng và luật để mô tả các mô

hình khác nhau của một hệ thống

Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 2 - 19/43

Khái quát về UML

 UML là ngôn ngữ để

 Visualizing – mô hình hóa trực quan  Specifying – đặc tả  Constructing – xây dựng  Documenting – làm tài liệu

 Nó có thể sử dụng trong mọi tiến trình, xuyên suốt vòng đời phát triển và trải qua các công nghệ cài đặt khác nhau.

Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 2 - 20/43

UML- ngôn ngữ để mô hình hóa trực quan

 UML cung cấp 1 tập các ký hiệu và luật để biểu

diễn đồ họa những mô hình của hệ thống

 Biểu diễn đồ họa thường đem lại cái nhìn tốt hơn

về hệ thống

Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 2 - 21/43

UML – ngôn ngữ để đặc tả

 Một đặc tả là một mô tả chính xác và không

nhập nhằng về hệ thống

 UML cung cấp các công cụ để đặc tả hệ thống ở

nhiều mức: Phân tích, thiết kế, cài đặt

Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 2 - 22/43

UML- ngôn ngữ để xây dựng

 Các mô hình UML có thể được chuyển sang 1

ngôn ngữ lập trình khá dễ dàng

 UML là khá chính xác và không nhập nhằng để

cho phép thực hiện các mô phỏng

Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 2 - 23/43

UML- ngôn ngữ để lập tài liệu

 UML cho phép mô tả tất cả các bước xây dựng

một hệ thống

 Các mô hình được xây dựng tạo nên một tài liệu

đầy đủ và chính xác về hệ thống

Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 2 - 24/43

Khái quát về UML

 Mô hình hóa các phần tử  Các quan hệ  Cơ chế mở rộng  Các biểu đồ

Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 2 - 25/43

Mô hình hóa các phần tử

 Các phần tử cấu trúc

 class, interface, collaboration, use case, active class, component, node



interaction, state machine

 Nhóm các phần tủ

 package, subsystem

 Các phần tử khác

 note

 Các phần tử hành vi

Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 2 - 26/43

Các quan hệ

 Dependency – phụ thuộc ( mũi tên đứt nét)  Association – kết hợp (đoạn thẳng với bội, bản số

và vai trò)

 Generalization – khái quát hóa- thừa kế (mũi tên

rỗng liền nét

 Realization – cài đặt – mũi tên rỗng nét đứt

Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 2 - 27/43

Cơ chế mở rộng

 Khuôn dập-Stereotype  Giá trị - Tagged value  Ràng buộc-Constraint

Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 2 - 28/43

Models and Diagrams

Class Diagrams

Use Case Diagrams

Object Diagrams

Sequence Diagrams

Component Diagrams

Scenario Scenario Diagrams Collaboration Diagrams Diagrams

Models

Deployment Diagrams

Scenario Scenario Diagrams Statechart Diagrams Diagrams

Activity Diagrams

Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 2 - 29/43

Các biểu đồ- Diagrams

 Biểu đồ là cách diễn tả hệ thống theo một góc nhìn

 Thể hiện cách nhìn từ góc độ của người tham gia  Cung cấp 1 trình diễn cụ thể của hệ thống  Về mặt ngữ nghĩa thì mỗi biểu đồ có thể sẽ khác nhau đối với

cách nhìn khác nhau

 Trong UML có 9 biểu đồ cơ bản

 Tĩnh: use case, class, object, component, deployment  Động: sequence, collaboration, statechart, activity



A diagram is a view into a model









Presented from the aspect of a particular stakeholder Provides a partial representation of the system Is semantically consistent with other views In the UML, there are nine standard diagrams





Static views: use case, class, object, component, deployment Dynamic views: sequence, collaboration, statechart, activity

Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 2 - 30/43

Kiến trúc hệ thống UML

Implementation View (Góc nhìn cài đặt)

Logical View (Góc nhìn logic)

End-user

Functionality

Programmers Software management

Use Case View

Process View (Góc nhìn quá trình)

System integrators Performance Scalability Throughput

Deployment View (Góc nhìn triển khai) System engineering System topology Delivery, installation Communication

Conceptual

Physical

Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 2 - 31/43

Góc nhìn Hệ thống

 Góc nhìn người sử dụng (use case).Mô tả hệ thống dưới góc nhìn của người sử dụng đầu cuối và người sở hữu  Mô tả các mục tiêu và mục đích của hệ thống  Mô tả các chức năng của hệ thống

 Góc nhìn logic- mô tả mặt tĩnh và cấu trúc của hệ thống  Góc nhìn hành vi- mô tả mặt động của hệ thoongs (tương

tác giữa các phần tử của hệ thống)

 Góc nhìn cài đặt – mô tả thực hiện giải phấp- mã chương

trình

 Góc nhìn triển khai- mô tả các phần tử vật lý của giải pháp

(bộ xử lý, thiết bị)

Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 2 - 32/43

Cần bao nhiêu khung nhìn?

 Mô hình phù hợp với ngữ cảnh phát triển hệ thống

 Không phải tất cả các mô hình đòi hỏi đầy đủ khung nhìn

 Đơn xử lý: Bỏ qua khung nhìn triển khai

 Đơn tiến trình: Bỏ qua khung nhìn tiến trình

 Chương trình rất nhỏ: Bỏ qua khung nhìn cài đặt

 Bổ sung các khung nhìn

 Data view

 Security view

Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 2 - 33/43

UML Concepts

 UML được sử dụng để:

 Hiển thị biên hệ thống và các chức năng chính của nó bằng ca sử

dụng -use cases và các tác nhân- actors

 Mô tả hiện thực use case bằng biểu đồ tương tác- interaction

diagrams

 Biểu diễn các cấu trúc tĩnh của hệ thống bằng biểu đồ lớp- class

diagrams

 Mô hình hóa hành vi đối tượng bằng state transition diagrams

 Biểu thị kiến trúc cài đặt vật lý bằng component & deployment

diagrams

 Mở rộng các chức năng bằng stereotypes

Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 2 - 34/43

Thí dụ ứng dụng UML

 Một trường đại học thực hiện tin học hóa hệ thống đăng

ký học và dạy học:  Giáo vụ (Registrar) lập chương trình giảng dạy (curriculum) cho

một học kỳ

 Sinh viên (Student) chọn 4 môn học chính và 2 môn dự bị  Khi sinh viên đăng ký học thì hệ thống thanh toán (billing system)

in hóa đơn học phí cho sinh viên

 Sinh viên có thể sử dụng hệ thống để bổ sung/loại bỏ môn học sau

khi đã đăng ký (trong khoảng thời gian cố định)

 Giáo sư (Professors) sử dụng hệ thống để xem bảng phân công

dạy học (course rosters)

 Người sử dụng hệ thống đăng ký được cấp passwords để vào máy

Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 2 - 35/43

Biểu đồ ca sử dụng

 Biểu đồ use case dùng để mô tả tập hợp các ca sử

dụng, các tác nhân và những mối quan hệ giữa chúng  Các biểu đồ này mô tả cái nhìn tĩnh về hệ thống dưới

con mắt của người sử dụng

 Các biểu đồ này rất quan trọng để nắm bắt chức năng

của hệ thống

 Biểu đồ được tạo bởi người phân tích TK hay các

chuyên gia của hệ thống

Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 2 - 36/43

Biểu đồ ca sử dụng

Request Course Roster

Student

Professor

Maintain Schedule

Billing System

Maintain Curriculum

Registrar

Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 2 - 37/43

Biểu đồ tuần tự- Sequence Diagram

 Mô tả sự trao đổi các thông điệp giữa các đối tượng

dựa theo thời gian

Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 2 - 38/43

Biểu đồ tuần tự

math 101

: Student

registration form

registration manager

math 101 section 1

1: fill in info

2: submit

3: add course(joe, math 01)

4: are you open?

5: are you open?

6: add (joe)

7: add (joe)

Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 2 - 39/43

Biểu đồ tương tác- Collaboration Diagram

 Mô tả sự trao đổi các thông điệp giữa các đối tượng

dựa theo cấu trúc quan hệ giữa chúng

Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 2 - 40/43

Biểu đồ tương tác- Collaboration Diagram

course form : CourseForm

1: set course info 2: process

3: add course

: Registrar

theManager : CurriculumManager

aCourse : Course

4: new course

Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 2 - 41/43

Biểu đồ lớp

 Mô tả tập hợp các lớp và các tương tác giữa chúng  Các biểu đồ lớp mô tả cấu trúc tĩnh của hệ thống  Tạo bởi: analysts, designers, and implementers

Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 2 - 42/43

Biểu đồ lớp- Class Diagram

ScheduleAlgorithm

RegistrationForm

0..*

RegistrationManager

1

addStudent(Course, StudentInfo)

Course

1

name numberCredits

0..*

Student

open() addStudent(StudentInfo)

major

1

3..10

Professor

4

1..* CourseOffering

tenureStatus

location

1

0..4

open() addStudent(StudentInfo)

Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 2 - 43/43

Biểu đồ đối tượng- Object Diagram

 Mô tả tập hợp các đối tượng và quan hệ giữa chúng  Các biểu đồ này mô tả cùng các thông tin như biểu đồ lớp nhưng dưới cách nhìn của các thể hiện lớp  Developed by analysts, designers, and implementers

Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 2 - 44/43

Biểu đồ trạng thái: State Transition Diagram

 Biểu diễn máy trạng thái- chuyển tiếp sự kiện và

hoạt động

 Những biểu đồ này mô tả cái nhìn động về hệ

thống

 Các biểu đồ này dùng để hiểu rõ hành vi của hệ

thống

Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 2 - 45/43

Biểu đồ trạng thái: State Transition Diagram

Add student [count < 10]

Add Student / Set count = 0

Initialization do: Initialize course

Open entry: Register student exit: Increment count

Cancel

Cancel

[count = 10]

Canceled do: Notify registered students

Cancel

Closed do: Finalize course

Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 2 - 46/43

Biểu đồ hoạt đông -Activity Diagram

 Mô tả luồng thông tin

từ 1 hoạt động này đến 1 họat động khác

 Mô tả cài nhìn động về

hệ thống

Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 2 - 47

Biểu đồ thành phần - Component Diagram

 Chỉ ra tổ chức và sự phụ thuộc giữa các thành phần của

hệ thống

 Các biểu đồ Thành phần mô tả cái nhìn tĩnh về sự cài

đặt của hệ thống

 Developed by architects and programmers

Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 2 - 48

Biểu đồ thành phần - Component Diagram

Register.exe

Billing.exe

Billing System

People.dll

User

Course.dll

Course

Professor

Student

Course

Course Offering

Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 2 - 49

Biểu đồ triển khai- Deployment Diagram

 Mô tả các nút và các thành phần của hệ thống tại

thời điểm thực thi

 Developed by architects, networking engineers, and

system engineers

Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 2 - 50

Biểu đồ triển khai- Deployment Diagram

Registration

Database

Library

Main Building

Dorm

Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 2 - 51

Biểu đồ triển khai-Deployment Diagram

Client

Dynamic HTML, JavaScript, Java plug-ins, source code enhancements

Java, C, C++, JavaScript, CGI

Server

Application Server

Java, C, C++, JavaBeans, CORBA, DCOM

Native languages

Fulfillment System

Financial System

Inventory System

RDBMS Server

Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 2 - 52

Góc nhìn và biểu đồ

Logical View (Góc nhìn logic)

Implementation View (Góc nhìn cài đặt)

BD gói, thành phần

Biểu đồ lớp, bd đối tượng

Use Case View - Biểu đồ ca sử dụng

Deployment View (Góc nhìn triển khai)

Process View (Góc nhìn hành vi)

BD trạng thái, hoạt động, tuần tự, cộng tác Performance Scalability Throughput

BD triển khai System topology Delivery, installation Communication

Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 2 - 53

Tóm tắt

 Các vấn đề đã nghiên cứu

 Khái niệm mô hình, mô hình hóa trực quan  Khái quát về Ngôn ngữ mô hình hóa thống nhất  Thí dụ sử dụng các biểu đồ của UML

Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 2 - 54/43