Chuyển đổi mô hình UML sang mô hình thực thể - mối quan hệ

TẠP CHÍ KHOA HỌC, Đại học Huế, Số 17, 2003<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> CHUYỂN ĐỔI MÔ HÌNH UML <br /> SANG MÔ HÌNH THỰC THỂ ­ MỐI QUAN HỆ<br /> Võ Đăng Huân, Trần Việt Khoa<br /> Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế<br /> <br /> <br /> 1. MỞ ĐẦU<br />  Phân tích và thiết kế  hệ thống đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình sản <br /> xuất phần mềm. Rất nhiều phương pháp phân tích và thiết kế  được đề  xuất, với  <br /> mỗi phương pháp đều có một cách tiếp cận khác nhau đối với bài toán cần giải  <br /> quyết.   Trong   những   năm   gần   đây   ngôn   ngữ   mô   hình   hóa   thống   nhất   (Unified  <br /> Modeling Language­UML) được xem là một mô hình chuẩn trong việc phân tích, <br /> thiết kế hệ thống thông tin dưới cách nhìn hướng đối tượng. Tuy có nhiều thuận lợi  <br /> trong việc phân tích và thiết kế  hệ thống nhưng trong cơ chế duy trì các đối tượng <br /> thì lại gặp khó khăn bởi các hệ  quản trị CSDL đối tượng chưa được thông dụng và  <br /> hoàn thiện, trong khi đó công nghệ  CSDL quan hệ  đã được kiểm nghiệm, có nhiều <br /> công cụ  hỗ  trợ  phát triển và quản trị các  ứng dụng CSDL quan hệ lớn. Do đó, việc  <br /> chuyển đổi từ  mô hình UML sang mô hình quan hệ  là cần thiết. Mô hình thực thể ­ <br /> mối quan hệ (entity ­ relationship) được sử  dụng rộng rãi trong lĩnh vực thiết kế  cơ <br /> sở  dữ  liệu và các lĩnh vực liên quan. Các khái niệm có cấu trúc trong sáng và đơn <br /> giản của nó cho phép người sử dụng có thể  mô hình hóa thế  giới thực một cách dễ <br /> dàng. Nó được xem là công cụ tốt nhất để biểu diễn mô hình quan hệ một cách trực <br /> quan. Xuất phát từ mô hình này, ta có thể xây dựng được mô hình cơ sở dữ liệu quan <br /> hệ tương ứng. Vì vậy, trong bài  báo này chúng tôi đề xuất phương pháp chuyển đổi <br /> biểu đồ  lớp (class diagram) ­ thành phần cốt lõi của mô hình UML ­ sang mô hình  <br /> thực thể ­ mối quan hệ.<br /> <br /> 2. PHƯƠNG PHÁP CHUYỂN ĐỔI<br /> <br /> <br /> <br /> 25<br />  Biểu đồ  lớp là thành phần cốt lõi của mô hình UML, được sử  dụng để  mô tả <br /> các lớp (class), các giao diện (interface), sự  cộng tác và các mối quan hệ  giữa các <br /> thành phần trong mô hình UML. Nó thể hiện dưới dạng đồ  thị cấu trúc tĩnh của mô <br /> hình UML. Hai thành phần chính của biểu đồ lớp là các lớp và các mối quan hệ.  <br /> <br /> 2.1. Chuyển đổi lớp<br /> Theo ngữ  nghĩa của UML, một lớp mô tả  một tập các đối tượng có cùng cấu <br /> trúc, hành vi và các quan hệ. Một đối tượng là một thể  hiện của lớp. Vì vậy trong <br /> trường hợp chúng ta chưa xem xét đến các mối quan hệ của lớp đối với các lớp khác,  <br /> một lớp sẽ  được chuyển đối thành kiểu thực thể. Các thuộc tính đơn giản (simple  <br /> attribute) của lớp được chuyển đổi thành thuộc tính của kiểu thực thể (trong bài báo  <br /> này chúng tôi chưa xét đến việc chuyển đổi các thao tác của lớp). Trong UML, mỗi  <br /> thể  hiện của một lớp được phân biệt bởi định danh đối tượng (object identifier). <br /> Trong mô hình thực thể ­ mối quan hệ, mỗi thực thể phân biệt với các thực thể khác  <br /> bằng giá trị của thuộc tính khóa. Do vậy, ta bổ sung vào kiểu thực thể một thuộc tính <br /> định danh (Identity) đóng vai trò là thuộc tính khóa của kiểu thực thể.<br />  <br /> Nhanvie Ngaysinh<br /> n<br /> Nhanvien Ten<br /> ten<br /> ngaysin<br /> h<br /> ID_nhanvi<br /> tuoi() en<br /> thamnie<br /> n() Hình 1: Chuyển đổi  một lớp thành một kiểu thực thể<br /> <br /> <br /> Đối với các thuộc tính phức được biểu diễn trong biểu đồ  lớp thông qua quan <br /> hệ kết hợp (association) và quan hệ kết tập (aggregation) việc chuyển đổi chúng sẽ <br /> được xem xét ở phần tiếp theo.<br /> 2.2.  Chuyển đổi các quan hệ<br /> Quan hệ  là  kết nối ngữ  nghĩa giữa các lớp, nó cho phép một lớp biết về  các  <br /> thuộc tính, thao tác và quan hệ  của các lớp khác. Các quan hệ  được thể  hiện trên <br /> biểu đồ  lớp. Giữa các lớp có các kiểu quan hệ  chính sau: kết hợp (association), kết  <br /> tập (aggreation), tổng quát hóa (genaralization) và hiện thực (instantiation). Sau đây ta <br /> xem xét các kiểu quan hệ ở biểu đồ lớp và phương pháp chuyển đổi chúng sang mô  <br /> hình thực thể ­ mối quan hệ.<br /> 26<br />  2.2.1. Chuyển đổi quan hệ kết hợp(association)<br /> a) Chuyển đổi các quan hệ kết hợp trong trường hợp tổng quát: Quan hệ <br /> kết hợp là mối quan hệ  cấu trúc chỉ  ra các đối tượng của một lớp có liên quan đến  <br /> các đối tượng của lớp khác. Khi có quan hệ  kết hợp mỗi lớp có thể  gởi thông điệp  <br /> đến lớp khác trong biểu đồ tương tác. Quan kết hợp có thể một chiều hay hai chiều.  <br /> Một quan hệ kết hợp hai chiều đòi hỏi các đối tượng phụ thuộc lẫn nhau, trong khi  <br /> quan hệ  quan hệ  một chiều đòi hỏi sự  phụ  thuộc một chiều. Cả  quan hệ  kết hợp  <br /> một và hai chiều đều được chuyển đổi thành các quan hệ  trong mô hình thực thể  ­  <br /> mối quan hệ. Cơ số (multiplicity) của quan hệ kết hợp có thể là “một ­ một”, “một ­ <br /> nhiều” hay “nhiều ­ nhiều” Tuỳ thuộc vào cơ  số   của quan hệ kết hợp mà quan hệ <br /> tương  ứng  ở  mô hình thực thể  ­ mối quan hệ có thể  là “một ­ một”, “một ­ nhiều”  <br /> hay “nhiều ­ nhiều”. Mô hình thực thể ­ mối quan hệ cũng hỗ trợ các mối quan hệ đa <br /> nguyên (n­ary) nên mối quan hệ  kết hợp đa nguyên trong biểu đồ  lớp được chuyển <br /> thành quan hệ đa nguyên trong mô hình thực thể ­ mối quan hệ.<br /> Sinhvien ID_sinh<br /> Sinhvien vien<br /> <br /> <br /> * (1,1)<br /> <br /> hoc<br /> 1 tai<br /> <br /> Khoa (1,n)<br /> <br /> Khoa ID_khoa<br /> <br /> <br /> Hình 2: Chuyển quan hệ kết hợp “một ­ nhiều” sang mô hình thực thể ­ mối quan hệ<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> b)   Chuyển   đổi   các   quan   hệ   kết   hợp   có   lớp   kết   hợp:   Lớp   kết   hợp <br /> (association class) là lớp được gắn vào một quan hệ nhằm bổ sung thông tin cho quan  <br /> hệ đó. Lớp kết hợp không liên quan đến bất kỳ đầu cuối nào của quan hệ mà chỉ liên  <br /> quan đến bản thân của quan hệ  đó. Một lớp kết hợp cũng có các thuộc tính và các <br /> thao tác như  các lớp thông thường khác. Quan hệ  kết hợp có lớp kết hợp được <br /> 27<br /> chuyển đổi thành một quan hệ  có các thuộc tính (là các thuộc tính của lớp kết hợp)  <br /> trong mô hình thực thể  ­ mối quan hệ. Trong ví dụ   ở  hình 2, một người có thể  làm <br /> việc ở nhiều công ty và một công ty có nhiều nhân viên. Lớp kết hợp Congviec chỉ ra <br /> rằng một công ty và một người sẽ xác định công việc mà người đó làm trong công ty.  <br /> Lớp này có thuộc tính luong. Do đó, khi chuyển đổi thành quan hệ Congviec trong mô <br /> hình thực thể­ mối quan hệ quan hệ này cũng có thuộc tính là luong.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 28<br />  Congty<br /> ID_Cong<br /> ty<br /> <br /> (1,<br /> Congty n)<br /> thu<br /> e<br /> <br /> thue *<br /> Congviec Cong luo<br /> viec ng<br /> luong<br /> congt * (1,n)<br /> ac congt<br /> Nguoi ac<br /> Nguoi<br /> ID_Nguo<br /> i<br /> <br /> <br /> Hình 3: Chuyển  quan hệ kết hợp có lớp kết hợp sang mô hình thực thể ­ mối quan hệ<br /> <br /> <br /> <br /> c) Chuyển đổi quan hệ kết tập (Aggregation)<br /> Kết tập là một dạng đặc biệt của quan hệ kết hợp. Nó chỉ ra mối quan hệ “toàn <br /> thể (whole) và bộ phận (part)” giữa các lớp. Trong đó một lớp biểu diễn cái lớn hơn <br /> (tổng thể) còn lớp kia biểu diễn cái nhỏ  hơn (bộ  phận). Kết tập biểu diễn quan hệ <br /> “has­a”, có nghĩa rằng một đối tượng của lớp tổng thể có nhiều đối tượng của lớp <br /> thành phần. Có hai loại quan hệ kết tập. Nếu toàn thể  và bộ  phận được hình thành <br /> và hủy bỏ vào thời điểm khác nhau ta có quan hệ  kết tập tham chiếu. Nếu toàn thể <br /> và bộ phận được hình thành và hủy bỏ vào cùng thời điểm ta có quan hệ kết tập hợp  <br /> thành. <br /> Kết tập chỉ rõ sự tồn tại của các bộ phận là phụ thuộc vào toàn thể.  Nó được  <br /> chuyển đổi sang mô hình thực thể ­ mối quan hệ dưới dạng quan hệ “một ­ nhiều”.  <br /> Ví dụ ở hình 4 chỉ ra mối quan hệ kết tập giữa hai lớp Nha và Tuong. Một ngôi nhà  <br /> được cấu tạo nên bởi nhiều bức tường. Mối quan hệ  kết tập này đã được chuyển <br /> sang mối quan “một ­ nhiều” tương ứng ở mô hình thực thể ­ mối quan hệ.<br /> <br /> <br /> 29<br />  Nha<br /> Nha ID_Dagi<br /> ac<br /> (1,<br /> 1 n)<br /> duoctao duoctao<br /> boi boi<br /> <br /> * (1,1)<br /> <br /> Tuong Tuong<br /> ID_Die<br /> m<br /> <br /> Hình 4: Chuyển quan hệ kết tập sang mô hình thực thể ­  mối quan hệ<br /> <br /> <br /> <br /> 2.2.2 . Chuyển đổi quan hệ tổng quát hóa (generalization)<br /> Trong UML tổng quát hóa là quan hệ kế thừa giữa hai lớp. Nó cho phép một lớp  <br /> con kế thừa các thuộc tính và thao tác của lớp cha. Mô hình thực thể  ­ mối quan hệ <br /> nguyên th không trực tiếp hỗ trợ các khái niệm kế thừa. Quan hệ tổng quát hóa được <br /> chuyển thành quan hệ is­a giữa 2 kiểu thực thể biểu diễn lớp con và lớp cha.<br /> Ví dụ  ở hình 5 chỉ ra mối quan hệ tổng quát hóa giữa các lớp Hinh, Dagiac, Elip,  <br /> Hinhtron. Trong đó lớp Hinh là lớp cha, 3 lớp còn lại là các lớp con. Các quan hệ kế <br /> thừa này được chuyển thành các quan hệ is­a tương ứng.<br /> <br /> Hinh<br /> <br /> <br /> <br /> Dagiac Elip Hinhtron<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hinh ID_hi<br /> nhh<br /> <br /> i i<br /> i - -<br /> - s s<br /> s<br /> Dagiac a a<br /> Elip a Hinhtron<br /> 30<br /> <br /> Hình 5: Chuyển quan hệ tổng quát hóa sang mô hình thực thể­mối quan hệ<br />  <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 31<br />         2.2.3. Chuyển đổi quan hệ hiện thực (instantiate)<br /> Là quan hệ  chỉ  ra mối liên hệ  giữa lớp tham số  (parameterized class) và lớp <br /> hiện thực (instantiated class) của nó. Lớp tham số  có các tham số  hình thức và các  <br /> tham số này dùng để tạo ra các lớp thực sự. Lớp hiện thực được tạo ra từ lớp tham  <br /> số bằng cách thay thế tham số hình thức đó bởi các giá trị. Quan hệ hiện thực cũng là  <br /> một dạng của quan hệ  kế  thừa. Do đó, quan hệ  hiện thực cũng được chuyển đổi <br /> thành quan hệ is­a trong mô hình thực thể ­ mối quan hệ. <br /> Hình 6 chỉ  ra mối quan hệ  hiện thực giữa các lớp Mang, Diemthi, Diachi. Lớp  <br /> tham số là lớp mảng có tham số hình thức là kieupt. Hai lớp Diemthi và Diachi là hai  <br /> lớp hiện thực của lớp mảng với các giá trị  tương  ứng với tham số  là diem và dchi.  <br /> Các quan hệ hiện thực được chuyển đổi sang mô hình thực thể  ­ mối quan hệ dưới  <br /> dạng các quan hệ is­a.<br /> kieup<br /> Mang<br /> t<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Diemthi<br /> <br /> <br /> <br /> <br />   Mang kie<br /> kieupt=di upt<br /> kieupt=dc<br /> em hi<br /> i i<br /> - -<br /> s s<br /> a a<br /> Diemthi Diachi<br /> <br /> <br /> <br /> Hình 6: Chuyển quan hệ hiện thực sang mô hình thực thể ­ mối quan hệ<br /> <br /> 32<br />  3. Các bước chuyển đổi<br /> Quá trình chuyển đổi từ biểu đồ lớp sang mô hình thực thể ­ mối quan hệ được  <br /> tiến hành thông qua các bước sau:<br /> 1. Với mỗi lớp trong biểu đồ  lớp, ta tạo ra một kiểu thực thể  tương  ứng. Tên <br /> của kiểu thực thể  được lấy trực tiếp từ  tên lớp. Các thuộc tính của lớp gốc được <br /> chuyển thành các thuộc tính của kiểu (tập) thực thể.  Bổ sung thuộc tính định danh  <br /> vào kiểu thực thể đóng vai trò là thuộc tính khóa. <br /> 2. Với mỗi quan hệ  kế  thừa, tạo quan hệ is­a giữa 2 kiểu thực thể tương  ứng  <br /> với lớp cha và lớp con.<br /> 3. Với mỗi quan hệ hiện thực, tạo quan hệ is­a giữa 2 kiểu thực thể tương  ứng  <br /> với lớp tham số và lớp hiện thực.<br /> 4.  Với mỗi quan hệ  kết tập (aggregation), tạo quan hệ  “một ­ nhiều”   giữa 2  <br /> kiểu thực thể tương ứng với 2 lớp tham gia liên kết.<br /> 5. Với mỗi quan hệ  kết hợp, tạo  quan  hệ  tương  ứng giữa các kiểu thực thể <br /> biểu diễn các lớp tham gia liên kết. Nếu liên kết sở hữu lớp kết hợp ta bổ sung các  <br /> thuộc tính cho quan hệ.  <br /> <br /> 4. KẾT LUẬN<br /> <br /> Ngày nay, phần lớn các hệ  thống thông tin đều được phân tích, thiết kế  theo <br /> phương pháp hướng đối tượng và lập trình trên các ngôn ngữ  lập trình hướng đối  <br /> tượng như  Java, C++... Tuy nhiên  dữ  liệu lại thường được lưu trữ  trong các CSDL  <br /> quan hệ. Vì thế, việc chuyển đổi từ mô hình UML(mô hình phân tích thiết kế hướng  <br /> đối tượng thông dụng nhất) sang mô hình thực thể ­ mối quan hệ là một vấn đề  rất  <br /> cần thiết trong quá trình phát triển phần mềm. Từ  mô hình thực thể  ­ mối quan hệ <br /> có thể dễ dàng chuyển  sang mô hình dữ liệu quan hệ. Do  sự đơn giản của mô hình  <br /> thực thể­ mối quan hệ, một số  thành phần và ký hiệu của UML  như  các thao tác,  <br /> tầm nhìn (visibility) của các lớp và một vài chú giải gắn liền với vai trò của quan hệ <br /> được bỏ qua trong quá trình chuyển đổi. Tuy nhiên, các phần cốt lõi của biểu đồ lớp  <br /> UML  đều có thể được biểu diễn thông qua mô hình thực thể ­ mối quan hệ. <br /> <br /> TÀI LIỆU THAM KHẢO<br /> <br /> <br /> 33<br />  1. Grady   Booch,   James   Rumbaugh,   Ivar   Jacobson.   Unified  Modeling   Language, <br /> Sybex, (1997)<br /> 2. Pierre­Alain Muller. Instant UML, Wrox Press Ltd (1997)<br /> 3. Bernd Oestereich. Developing Software with UML, Addison Wesley (2000).<br /> 4. Michael Blaha, William Premerlani. Objected­Oriented Modeling and Design for  <br /> Database Applications, Prentice Hall (1998).<br /> 5. Scott W.Ambler.  Towards a UML Profile for a Relational Persistence Model,  <br /> Cambridge University Press (2000).<br /> <br /> <br /> TRANSLATING UML MODEL INTO ENTITY ­ RELATIONSHIP MODEL<br /> <br /> Vo Đang Huan, Tran Viet Khoa<br />  College of Sciences, Hue University<br /> <br /> <br /> SUMMARY<br /> Nowadays, the Unified Modeling Language (UML) becomes more and more popular  <br /> in object­oriented analysis and design. On the other hand, the Entity­Relationship model is the  <br /> most   important   and   widely   used   method   for   modeling   data   and   designing   databases.   The  <br /> purpose   of   this   paper   is   to   define   a   translation   of   a   UML   class   diagram   to   an   Entity   ­  <br /> Relationship model.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 34<br />