LUẬN VĂN:CHUYỂN ĐỔI ĐẶC TẢ UML VỚI OCL SANG ĐẶC TẢ ALLOY

Chia sẻ: Lan Lan | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:51

Thêm vào BST

Báo xấu

195
lượt xem 58
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

UML là ngôn ngữ mô hình hóa thống nhất, biểu diễn các đối tượng thực bằng các ký hiệu trực quan. Một mô hình UML gồm nhiều biểu đồ thể hiện các khía cạnh khác nhau của hệ thống. OCL được sử dụng để mô tả các ràng buộc cho các đối tượng của mô hình UML. Một cách để kiểm tra sự đúng đắn của mô hình UML là chuyển đổi mô hình UML sang đặc tả Alloy và sử dụng công cụ Alloy Analyzer để phân tích tự động. Khóa luận này giới thiệu về UML, OCL, Alloy...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: LUẬN VĂN:CHUYỂN ĐỔI ĐẶC TẢ UML VỚI OCL SANG ĐẶC TẢ ALLOY

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Chử Kim Cường CHUYỂN ĐỔI ĐẶC TẢ UML VỚI OCL SANG ĐẶC TẢ ALLOY KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY Ngành: Công nghệ thông tin HÀ NỘI - 2010
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Chử Kim Cường CHUYỂN ĐỔI ĐẶC TẢ UML VỚI OCL SANG ĐẶC TẢ ALLOY KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY Ngành: Công nghệ thông tin Cán bộ hướng dẫn: ThS. Vũ Diệu Hương Cán bộ đồng hướng dẫn:TS. Đặng Văn Hưng HÀ NỘI - 2010
LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên em xin gửi lời cảm ơn chân thành, và lòng biết ơn sâu sắc tới cô giáo Vũ Diệu Hương cùng thầy Đặng Văn Hưng đã hướng dẫn tận tình cho em trong suốt quá trình làm khóa luận tốt nghiệp. Em cũng xin gửi lời cám ơn tới các thầy, cô trong khoa Công nghệ thông tin-Trường Đại Học Công Nghệ - ĐHQGHN. Các thầy, cô đã dạy bảo và luôn luôn tạo điều kiện cho chúng em học tập trong quá trình học và đặc biệt trong thời gian làm khóa luận tốt nghiệp. Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn tới tập thể sinh viên lớp K51CC trường Đại Học Công Nghệ, những người bạn luôn chia sẻ và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập. Hà Nội, ngày ....tháng....năm 2010 Sinh Viên Chử Kim Cường
TÓM TẮT NỘI DUNG UML là ngôn ngữ mô hình hóa thống nhất, biểu diễn các đối tượng thực bằng các ký hiệu trực quan. Một mô hình UML gồm nhiều biểu đồ thể hiện các khía cạnh khác nhau của hệ thống. OCL được sử dụng để mô tả các ràng buộc cho các đối tượng của mô hình UML. Một cách để kiểm tra sự đúng đắn của mô hình UML là chuyển đổi mô hình UML sang đặc tả Alloy và sử dụng công cụ Alloy Analyzer để phân tích tự động. Khóa luận này giới thiệu về UML, OCL, Alloy và tập trung trình bày cách thức chuyển đổi mô hình UML sang Alloy để thực hiện phân tích các yếu tố mô hình. Hệ thống quản lý các tài khoản và giao dịch ATM được sử dụng để minh họa phương pháp đã trình bày.
Mục lục LỜI CẢM ƠN........................................................................................................................................... i TÓM TẮT NỘI DUNG ........................................................................................................................... ii DANH MỤC BẢNG BIỂU ...................................................................................................................... v DANH MỤC HÌNH VẼ .......................................................................................................................... vi Mở Đầu ................................................................................................................................................... 1 Chương 1 . Tổng quan UML và OCL .................................................................................................... 2 1.1 Ngôn ngữ mô hình hóa thống nhất - UML................................................................................. 2 1.1.1 Mục đích của UML ........................................................................................................... 2 1.1.2 Miền ứng dụng của UML .................................................................................................. 2 1.1.3 Hệ thống biểu đồ trong UML ............................................................................................ 3 1.1.4 Biểu đồ lớp ....................................................................................................................... 3 1.2 OCL – Object Constraint Language .......................................................................................... 5 1.2.1 Biểu diễn đặc tả OCL ........................................................................................................ 6 1.2.2 Đặc tả OCL trên biểu đồ lớp.............................................................................................. 7 1.2.3 Kiểu tập hợp và các phép toán trên tập hợp..................................................................... 10 1.2.4 Biểu thức lặp trên tập hợp ............................................................................................... 12 1.3 Kết luận .................................................................................................................................. 13 Chương 2 . Giới thiệu Alloy và công cụ Alloy Analyzer ...................................................................... 13 2.1 Khái quát về Alloy.................................................................................................................. 14 2.2 Mô hình Alloy ........................................................................................................................ 14 2.2.1 Khai báo ký hiệu - signature ............................................................................................ 14 2.2.2 Khai báo sự kiện - fact .................................................................................................... 15 2.2.3 Khai báo mệnh đề và chức năng – predicate & fuction..................................................... 16 2.2.4 Khai báo khẳng định - assertion ...................................................................................... 16 2.2.5 Lệnh trong Alloy............................................................................................................. 16 2.2.6 Khai báo mô đun ............................................................................................................. 17 2.2.7 Thực thi mô hình Alloy ................................................................................................... 17 2.3 Công cụ Alloy Analyzer ......................................................................................................... 17 2.4 Ví dụ đặc tả Alloy................................................................................................................... 18 Chương 3 . Chuyển đổi biểu đồ lớp với đặc tả OCL sang mô hình Alloy ............................................. 20 3.1 Chuyển biểu đồ lớp UML với các liên kết phức tạp sang biểu đồ lớp UML với các liên kết đơn giản 22
3.1.1 Quan hệ nhị phân với các lượng từ .................................................................................. 23 3.1.2 Chuyển quan hệ tổng quát hóa sang quan hệ nhị phân ..................................................... 25 3.1.3 Chuyển quan hệ kết tập và tạo thành sang quan hệ nhị phân ............................................ 28 3.1.4 Chuyển các thành phần của lớp sang Alloy...................................................................... 29 3.1.5 Chuyển các ràng buộc bất biến, tiền điều kiện hậu điều kiện OCL ................................... 32 3.2 Những vấn đề khi chuyển đổi.................................................................................................. 35 3.3 Kết luận. ................................................................................................................................. 36 Chương 4 . Kiểm tra đặc tả hệ thống quản lý các tài khoản và các giao dịch trên máy ATM................ 37 4.1 Yêu cầu của hệ thống .............................................................................................................. 37 4.1.1 Yêu cầu chức năng .......................................................................................................... 37 4.1.2 Ràng buộc cho hệ thống .................................................................................................. 37 4.2 Thiết kế cơ sở dữ liệu ............................................................................................................. 38 4.2.1 Biểu đồ lớp ..................................................................................................................... 38 4.2.2 Các ràng buộc được mô tả bằng OCL .............................................................................. 38 4.3 Chuyển đổi mô hình thiết kế sang Alloy.................................................................................. 39 Kết luận ................................................................................................................................................. 42 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................................................... 43
DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1. Kiểu dữ liệu tập hợp trong OCL ................................................................................................ 11 Bảng 2. Phép toán trên tập hợp OCL ...................................................................................................... 11 Bảng 3. Biểu thức lặp trên tập hợp OCL ................................................................................................. 12 Bảng 4. Chuyển đặc tả OCL của lớp Student sang Alloy ........................................................................ 24 Bảng 5. Quy tắc chuyển quan hệ tổng quát hóa sang quan hệ nhị phân ................................................... 26 Bảng 6. Quy tắc chuyển OCL sang Alloy – [4] ....................................................................................... 33
DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1. Biểu diễn đặc tả OCL trên biểu đồ lớp[5] ..................................................................................... 6 Hình 2. Công cụ Alloy Analyzer ............................................................................................................ 18 Hình 3. Kết quả thực thi mô hình Alloy .................................................................................................. 20 Hình 4. Kết quả thực thi mệnh đề "thêm” ............................................................................................... 20 Hình 5. Mô hình chuyển đổi biểu đồ lớp với đặc tả OCL sang mô hình Alloy ......................................... 22 Hình 6. Chuyển quan hệ nhị phân với lượng từ[3] .................................................................................. 23 Hình 7. Ví dụ chuyển quan hệ nhị phân với lượng từ .............................................................................. 24 Hình 8. Đặc tả Alloy lớp Student............................................................................................................ 25 Hình 9. Chuyển quan hệ tổng quát hóa sang quan hệ nhị phân[3] ........................................................... 25 Hình 10. Ví dụ mô hình chuyển đổi OCL sang Alloy.............................................................................. 26 Hình 11. Chuyển lớp sang ký hiệu .......................................................................................................... 29 Hình 12. Lớp với thuộc tính, phương thức và đặc tả OCL ....................................................................... 32 Hình 13. Biểu đồ lớp hệ thống ATM[8] .................................................................................................. 38 Hình 14. Ràng buộc OCL của hệ thống .................................................................................................. 38 Hình 15. Đặc tả Alloy của lớp ATM....................................................................................................... 39 Hình 16. Đặc tả Alloy của lớp Account .................................................................................................. 40 Hình 17. Ràng buộc cho hệ thống ATM ................................................................................................. 41
Mở Đầu UML[1] là ngôn ngữ được sử dụng phổ biến nhất trong ngành công nghiệp phần mềm vì tính dễ hiểu, trực quan và dễ thể hiện bằng công cụ. Trong những năm gần đây, OCL[5] được phát triển với mục đích là ngôn ngữ mô tả các ràng buộc cho các yếu tố mô hình UML[1] để mô hình UML[1] có ngữ nghĩa chặt chẽ hơn. Cho đến nay, để kiểm tra các ràng buộc của mô hình UML[1], chúng ta phải chuyển đặc tả UML[1] sang đặc tả bằng các ngôn ngữ có tính hình thức hóa cao hơn như là Z, B, OWL, Alloy[2]...Alloy[2] đã được phát triển khá hoàn thiện cả về ngôn ngữ và công cụ phân tích tự động. Chúng ta có thể chuyển đổi mô hình UML[1] với đặc tả OCL[5] sang mô hình Alloy[2] và s ử dụng công cụ phân tích Alloy Analyzer để phân tích các yếu tố mô hình. Hiện nay, đã có nhiều nhóm tham gia nghiên cứu lý thuyết chuyển đổi đặc tả UML[1] và OCL[5] sang đặc tả Alloy[2] và xây dựng công cụ chuyển đổi tự động. Có thể kể đến công cụ UML2ALLOY[7]. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều hạn chế trong việc nghiên cứu lý thuyết chuyển đổi đặc tả UML[1] với OCL[5] sang đặc tả Alloy[2] ví dụ nh ư việc chuyển đổi quan hệ tam phân (hoặc lớn hơn quan hệ tam phân) giữa các lớp trong biểu đồ lớp sang đặc tả Alloy[2]. Khóa luận này tập trung vào tìm hiểu các quy tắc chuyển đổi các yếu tố mô hình UML[1] sang mô hình Alloy[2] đã được đề xuất trong các nghiên cứu khác và có đề xuất một số quy tắc chuyển đổi mới cho một số trường hợp đặc biệt. Khóa luận cũng thực hiện một ví dụ minh họa là “hệ thống quản lý các tài khoản và các giao dịch trên máy ATM”. Kết cấu của khóa luận như sau: Chương 1: Tổng quan UML và OCL Chương 2: Giới thiệu Alloy và công cụ phân tích Alloy Analyzer Chương 3: Chuyển đổi biểu đồ lớp UML với đặc tả OCL sang Alloy Chương4: Bài toán minh họa 1
Chương 1 . Tổng quan UML và OCL 1.1 Ngôn ngữ mô hình hóa thống nhất - UML UML[1] là ngôn ngữ mô hình hóa thống nhất với các ký hiệu trực quan, được các phương pháp hướng đối tượng sử dụng để thể hiện và miêu tả các thiết kế của hệ thống. Nó là một ngôn ngữ để đặc tả, trực quan hóa, xây dựng và làm tài liệu cho nhiều đối tượng khác nhau. UML[1] có thể làm công cụ giao tiếp giữa người dùng, nhà phân tích, nhà thiết kế và nhà phát triển phần mềm. 1.1.1 Mục đích của UML  Mô hình hóa hệ thống sử dụng các khái niệm hướng đối tượng.  Thiết lập một kết nối từ nhận thức của con người đến các sự việc cần mô hình hóa.  Giải quyết vấn đề về mức độ thừa kế trong các hệ thống phức tạp, có nhiều ràng buộc khác nhau.  Tạo một ngôn ngữ mô hình hóa có thể sử dụng được bởi người và máy. 1.1.2 Miền ứng dụng của UML UML[1] có thể được sử dụng trong nhiều giai đoạn từ phát triển, thiết kế, thực hiện và bảo trì .  Hệ thống thông tin (Infomation system) : Cất giữ, lấy, biến đổi thông tin cho người sử dụng. Xử lý những khoảng dữ liệu lớn có quan hệ phức tạp, mà chúng được lưu trữ trong các cơ sở dữ liệu quan hệ hay hướng đối tượng.  Hệ thống kỹ thuật (Technical system): Xử lý và điều khiển các thiết bị viễn thông, hệ thống quân sự hay quá trình công nghiệp. Đây là loại thiết bị phải xử lý các giao tiếp đặc biệt, không có giao giao diện chuẩn và thường là các hệ thống thời gian thực.  Hệ thống nhúng (Embeded system): Thực hiện trên các thiết bị phần cứng trên ô tô, thiết bị di động...Điều này được thực hiện với lập trình mức thấp với hỗ trợ thời gian thực.  Hệ thống phân bố (Distributed system): Được phân bố trên một số máy cho phép truyền dữ liệu từ nơi này đến nơi khác một cách dễ dàng. Chúng đòi hỏi các cơ chế liên lạc đồng bộ để bảo đảm toàn vẹn dữ liệu. Thường được xây dựng trên một số kỹ thuật hướng đối tượng như CORBA, COM/DCOM.  Hệ thống giao dịch (Bussiness system): Mô tả mục đích, t ài nguyên, các quy tắc và công việc kinh doanh.  Phần mềm hệ thống (System software): Định nghĩa cơ sở hạ tầng kỹ thuật cho phần mềm khác sử dụng chẳng hạn như hệ điều hành, cơ sở dữ liệu,... 2
1.1.3 Hệ thống biểu đồ trong UML Biểu đồ Use case (Use case Diagram) Biểu đồ lớp (Class Diagram) Biểu đồ đối tượng (Object Diagram) Biểu đồ trạng thái (State Diagram) Biểu đồ trình tự (Sequence Diagram) Biểu đồ cộng tác (Collaboration Diagram) Biểu đồ hoạt động (Activity Diagram) Biểu đồ thành phần (Component Diagram) Biểu đồ triển khai (Deployment Diagram) 1.1.4 Biểu đồ lớp Một biểu đồ lớp[1] là một dạng mô hình tĩnh. Một biểu đồ lớp mô tả h ướng nhìn tĩnh của hệ thống bằng các khái niệm lớp và mối quan hệ của chúng với nhau. Mặc dù biểu đồ lớp có những nét tương đồng với mô hình dữ liệu nhưng các lớp không chỉ thể hiện cấu trúc thông tin mà còn miêu tả hành vi. Một trong những mục đích của biểu đồ lớp chính là tạo nền tảng cho các biểu đồ khác, thể hiện các khía cạnh khác của hệ thống. Biểu đồ lớp được coi là biểu đồ quan trọng nhất trong một mô hình UML[1]. Mô tả chính xác biểu đồ lớp là tiền đề cho việc xây dựng hệ thống chính xác.  Các phần tử của biểu đồ lớp Lớp Thuộc tính Phương thức Quan hệ giữa các lớp  Liên kết – associations  Tổng quát hóa – generalization  Phụ thuộc – dependency  Nâng cấp – refinment Các luật ràng buộc và các ghi chú  Lớp. Một lớp là một mô tả một tập các đối tượng có chung thuộc tính, chung phương thức (ứng xử), chung các mối quan hệ với đối tượng khác và chung ngữ nghĩa. Điều đó cũng có nghĩa là lớp chính là một khuôn mẫu để tạo ra đối t ượng. Mỗi đối tượng sẽ là một thực thể của lớp nào đó và một đối tượng không thể là kết quả thực thể hóa của nhiều hơn một lớp. UML thể hiện lớp bằng hình chữ nhật có 3 phần. Phần thứ nhất chứa tên lớp, tên lớp thường là các danh từ, được in đậm, căn giữa. Phần thứ hai là các thuộc tính và thành phần dữ liệu của lớp và trong phần thứ ba là các phương thức hay các hàm thành phần của lớp. 3
 Thuộc tính. Lớp có các thuộc tính miêu tả những đặc điểm của đối tượng. Thuộc tính có thể có nhiều mức độ trông thấy khác nhau, mi êu tả liệu thuộc tính có thể được truy xuất từ lớp khác hay không. Có 3 mức độ nhìn thấy của thuộc tính : public, private, protected. Mọi đặc điểm của một thực thể là những thông tin cần lưu trữ có thể chuyển thành thuộc tính của lớp miêu tả thực thể đó.  Phương thức. Phương thức định nghĩa các hoạt động mà lớp có thể thực hiện. Tất cả các đối t ượng được tạo ra từ một lớp sẽ có chung thuộc tính và phương thức. Phương thức được sử dụng để xử lý thay đổi các thuộc tính cũng như thực hiện các công việc khác. Phương thức thường được gọi là các hàm, chúng nằm trong một lớp và chỉ được áp dụng cho các đối tượng của lớp. Giống như thuộc tính, phương thức cũng có tính trông thấy được là : public, private, proteted.  Liên kết – Association Một liên kết là một sự nối kết giữa các lớp, mối liên quan về ngữ nghĩa giữa các đối tượng của các lớp tham gia liên kết. Liên kết thường mang tính 2 chiều, có nghĩa khi một đối tượng này liên kết với đối tượng khác thì cả 2 đối tượng đều nhìn thấy nhau. Một mối liên kết thể hiện bằng số lượng các đối tượng của 2 lớp có thể tham gia liên kết. Mối liên kết có thể có các vai trò - role. Các vai trò được nối với mỗi lớp bao chứa quan hệ. Vai trò của một lớp là chức năng mà nó đảm nhận từ góc nhìn của lớp kia. Tên vai trò được ghi kèm với mũi tên chỉ từ hướng lớp chủ nhân ra, thể hiện lớp này có vai trò như thế nào đó với lớp hướng mũi tên chỉ tới. Ta có thể sử dụng mối liên hệ một chiều bằng cách thêm mũi tên vào một đầu của liên kết. Mũi tên chỉ ra rằng quan hệ chỉ có thể sử dụng theo chiều mũi tên. Một liên kết được hạn định liên kết hai lớp và một yếu tố hạn định – qualifier với nhau. Yếu tố hạn định là một thuộc tính hạn chế số lượng thành phần tham gia trong một mối liên kết. Có thể hạn định các mối quan hệ một – nhiều hoặc nhiều – nhiều. Bên cạnh những liên kết thông thường, UML[1] còn đưa ra 1 số liên kết : Liên kết VÀ, Liên kết HOẶC, Liên kết ĐỆ QUY, Liên kết ĐƯỢC SẮP XẾP, Liên kết TAM NGUYÊN.  Quan hệ kết tập - Aggregation Kết tập là một trường hợp đặc biệt của liên kết. Kết tập biểu thị rằng quan hệ giữa các lớp dựa trên nền tảng nguyên tắc “một tổng thể được tạo bởi các bộ phận”. Nó được sử dụng khi chúng ta muốn tạo ra một thực thể mới bằng cách tập hợp tất cả thực thể tồn tại với nhau. Quá trình ghép các bộ phận lại với nhau để tạo nên thực thể gọi là sự kết tập. Ký hiệu UML cho kết tập là đường thẳng hình thoi đặt sát lớp kết tập. Mỗi thành phần tạo nên tổng thể gọi là một bộ phận . Mỗi bộ phận có thể là sự kết tập khác. 4
 Khái quát hóa và chuyên biệt hóa - Generalization & Specialization Chuyên biệt hóa là quá trình tinh chế một lớp thành một lớp chuyên biệt hơn. Chuyên biệt hóa bổ sung các chi tiết. Đơn giản thì chúng ta coi khái quát hóa và chuyên biệt hóa chính là mối liên hệ giữa lớp cha và lớp con trong kế thừa.  Phụ thuộc và nâng cấp - Dependency & Refinment Quan hệ phụ thuộc là một sự liên quan ngữ nghĩa giữa 2 phần tử mô hình, một mang tính chất độc lập, một mang tính chất phụ thuộc. Mọi sự thay đổi từ phần tử độc lập đều ảnh hưởng tới phần tử phụ thuộc. Phần tử mô hình có thể là một lớp, một gói,..Quan hệ phụ thuộc được biểu diễn bằng một đường gạch rời - dash line với mũi tên giữa các phần tử mô hình. Nâng cấp là một quan hệ giữa hai lời miêu tả của cùng một sự việc, nhưng ở mức độ trừu tượng hóa khác nhau. Nâng cấp cũng có thể là mối quan hệ giữa một loại đối tượng và lớp thực hiện nó. Quan hệ nâng cấp được biểu diễn bằng đường gạch rời với mũi tên rỗng. Biểu đồ lớp là biểu đồ quan trọng trong mô hình UML[1], biểu đồ lớp là cơ sở cho hàng loạt các biểu đồ khác. Tuy nhiên, làm sao chúng ta có thể biết được biểu đồ vừa được tạo ra là tốt hay không tốt ? UML[1] với đặc tả OCL[5] có thể cung cấp ngữ pháp và ngữ nghĩa cho ta làm việc nhưng nó không cho chúng ta biết biểu đồ được tạo ra có tốt hay không. Mặt khác, điều chủ chốt khi chúng ta thiết kế biểu đồ là thứ chúng ta muốn nói về hiện thực hệ thống. Câu hỏi đặt ra là có cách nào thể hiện hiện thực hệ thống ứng với đặc tả UML[1] với OCL[5] ? Trong phần sau chúng ta đi xem xét ngôn ngữ ràng buộc đối tượng OCL[5] đặc tả những ràng buộc cho một mô hình UML[1] và cụ thể sẽ tập trung vào vấn đề đặc tả ràng buộc cho biểu đồ lớp. 1.2 OCL – Object Constraint Language Trong quá trình phát triển phần mềm người ta nhận ra rằng, chỉ với hệ thống ký hiệu trực quan trong UML[1] không thể đặc tả đ ược hết các khía cạnh thực tế của hệ thống phần mềm. Chính vì thế, OCL[5] được xây dựng và phát triển với mục đích bổ sung cho các đặc tả UML[1] trở nên rõ ràng và chính xác hơn. Và OCL[5] trở thành chuẩn ngôn ngữ đặc tả cho các biểu đồ trong UML[1] trong thực tế. Trong phần n ày chúng ta quan tâm chủ yếu tới cách thức biểu diễn đặc tả OCL[5] trên biểu đồ lớp, tập trung vào biểu diễn các ngữ cảnh, các bất biến, tiền điều kiện, hậu điều kiện cho ph ương thức. OCL được sử dụng Giống như một ngôn ngữ truy vấn Các biểu thức OCL[5] có thể được sử dụng trong mọi mô hình UML[1] để biểu diễn giá trị. Giá trị biểu diễn của nó có thể là một giá trị kiểu cơ sở hay tham chiếu tới đối tượng. Mô tả sự bất biến trong các lớp và các kiểu bên trong các mô hình lớp 5
Một bất biến trong lớp và các kiểu bên trong lớp là một ràng buộc luôn luôn đúng. Mô tả sự bất biến cho lớp và các kiểu bên trong lớp chính là xác định những ràng buộc tổng quát cho lớp và các kiểu bên trong mô hình lớp. Đặc tả bất biến kiểu cho mẫu – stereotypes. Mô tả tiền điều kiện và hậu điều kiện trong các phương thức. Đặc tả các ràng buộc của thuộc tính lớp, các phương thức. 1.2.1 Biểu diễn đặc tả OCL Cách thức thứ nhất : Biểu diễn các biểu thức OCL[5] ngay trên biểu đồ UML[1]. Hình 1 là một ví dụ cho cách biểu diễn này. Cách thức thứ hai : Biểu diễn các biểu thức đặc tả OCL[5] bằng tài liệu. Lúc này, các biểu thức OCL[5] được viết trên các tài liệu. Người xem có thể tham chiếu từ các biểu đồ UML[1] đến tài liệu này. Trong thực tế thì cả 2 cách trên được sử dụng đồng thời với nhau. Hình 1. Biểu diễn đặc tả OCL trên biểu đồ lớp[5] 6
1.2.2 Đặc tả OCL trên biểu đồ lớp 1.2.2.1 Khai báo ngữ cảnh OCL[5] là một ngôn ngữ hình thức, chúng được biểu diễn dưới dạng biểu thức.Biểu thức OCL[5] dùng để đặc tả cho UML[1] luôn luôn phải gắn liền với một đối t ượng trong mô hình UML[1]. Do vậy trước khi tiến hành biểu diễn biểu thức OCL[5] chúng ta phải khai báo ngữ cảnh mà biểu thức OCL[5] tham gia. Cú pháp khai báo một ngữ cảnh : Khai báo một ngữ cảnh bắt đầu bằng từ khóa context và tiếp đến là tên ngữ cảnh. Ví dụ khai báo ngữ cảnh có tên là Bank: context Bank Sử dụng “--” để viết chú thích cho biểu thức OCL[5], nó giống nh ư “//” trong C++. Từ khóa seft Biểu thức OCL[5] luôn được đặt trong một ngữ cảnh cụ thể, và để chỉ ra thể hiện của đối tượng trong ngữ cảnh đó chúng ta sử dụng từ khóa seft. 1.2.2.2 Khai báo một bất biến - invariant Một ràng buộc bất biến là một ràng buộc được liên kết tới một lớp cụ thể trong một ngữ cảnh cụ thể. Mục đích của một ràng buộc bất biến là chỉ rõ sự bất biến tại một khía cạnh nào đó của lớp. Một ràng buộc bất biến chứa một biểu thức OCL[5]. Biểu thức này phải đúng cho mọi thể hiện của phân loại lớp tại mọi thời điểm. Chỉ khi một thể hiện thực thi một phép toán thì không cần đánh gía biểu thức này là đúng. Cú pháp khai báo một bất biến[5]: Khai báo một bất biến bắt đầu với từ khóa inv, tiếp đến là tên của bất biến. Ví dụ : context Company --khai báo ngữ cảnh có tên là Company inv : seft. numberOfEmployees > 50 --Khai báo một bất biến. Ý nghĩa : Mọi thể hiện của đối tượng Company phải thỏa mãn ràng buộc numberOfEmployees > 50 tại mọi thời điểm. Từ khóa seft tham chiếu tới thể hiện của đối tượng Company, sử dụng toán tử “.” để chỉ tới thuộc tính numberOfEmployees của đối tượng Company. 1.2.2.3 Tiền điều kiện và hậu điều kiện – pre & post condition Tiền điều kiện và hậu điều kiện là các ràng buộc liên kết tới phương thức của một phân loại lớp. Mục đích của tiền điều kiện là chỉ rõ điều kiện phải có trước khi phương thức thực thi. Tiền điều kiện chứa một biểu thức OCL[5] (trả về kết quả Boolean). Biểu thức OCL[5] này phải được đánh giá là đúng bất cứ khi nào phương thức bắt đầu thực thi, nhưng việc đánh giá này chỉ áp dụng cho thể hiện thực thi ph ương thức.Mục đích của hậu điều kiện là chỉ rõ điều kiện phải có sau khi thực thi phương thức. Hậu điều kiện cũng được biểu diễn bằng một biểu thức OCL[5] (trả về kết quả Boolean). Việc đánh giá biểu 7
thức OCL[5] tại thời điểm kết thúc thực thi phương thức. Bên trong ràng buộc tiền điều kiện không sử dụng toán tử @pre nhưng bên trong ràng buộc hậu điều kiện có thể sử dụng @pre để tham chiếu tới giá trị của tiền điều kiện[5]. Cú pháp[5]: context Typename::operationName(para1 : Type1, para2 : Type2,...)Return Type pre: --Khai báo các tiền điều kiện post: --Khai báo các hậu điều kiện hoặc: context Typename::operationName(para1 : Type1, para2 : Type2,...)Return Type pre preconditionName : --Khai báo tiền điều kiện post postconditionName: --Khai báo hậu điều kiện Ví dụ : context Person::income(d : Date) Return interger --Tiền điều kiện: đảm bảo d > 0 pre preOK: d > 0 --Hậu điều kiện đảm bảo trả về kết quả > 5000. post postOK: result > 5000 1.2.2.4 Ngữ cảnh gói – package context Một biểu đồ UML[1] thường có nhiều biểu đồ con trong đó. Do vậy OCL[5] cung cấp cho chúng ta cặp từ khóa package và endpackage để làm tăng sự rõ ràng khi nhóm lại các khai báo các bất biến, tiền điều kiện hậu điều kiện... thuộc về c ùng một ngữ cảnh nào đó trong cụm từ khóa package và endpackage. Cú pháp[5]: --Bắt đầu bằng từ khóa package package Package::SubPackage context X inv : --Khai báo các bất biến context X ::operationName(para1 : Type1, para2: Type2,...) Return Type pre preconditionName : --Khai báo các tiền điều kiện post postconditionName: --Khai báo các hậu điều kiện ... --Kết thúc với từ khóa endpackage endpackage 1.2.2.5 Biểu thức bodyB Biểu thức body là một biểu thức kiên kết tới một phương thức của phân loại lớp. Nó được đánh dấu tới một phương thức truy vấn. Hành vi của một biểu thức OCL[5] nh ư 8
một body phương thức phải thỏa mãn kiểu kết quả trả về của phương thức. Biểu thức body có thể sử dụng lẫn với các biểu thức trong ràng buộc tiền điều kiện và hậu điều kiện. Cú pháp[5]: context TypeName::operation(para1 : Type1, para2 : Type2...): Return Type body : --Biểu thức OCL. Ví dụ [5]: context Person::getCurrentSpouse(): Person pre : seft.isMarried = true body : seft.mariages->select(m | m.ended = false).spouse 1.2.2.6 Giá trị khởi tạo và giá trị dẫn xuất – Initial and Derived Values Một biểu thức khởi tạo giá trị là một biểu thức được liên kết tới một thuộc tính của một phân loại lớp hoặc một mút liên kết – association End. Giá trị khởi tạo thuộc tính bởi biểu thức phải phù hợp với kiểu của thuộc tính được đinh nghĩa trước đó trong phân loại lớp. Tương tự, giá trị khởi tạo của một liên kết phải phù hợp với loại mút liên kết. Ví dụ như, giá trị khởi tạo của mút liên kết là loại đính kèm với phân loại lớp khi số liên kết tối đa là một, khi mút liên kết nhiều hơn một thì phải là một OrderedSet. Một biểu thức dẫn xuất cũng là một biểu thức được liên kết tới một thuộc tính của một phân loại lớp hoặc là một liên kết cuối. Giá trị thuộc tính dẫn xuất tạo ra bởi biểu thức OCL[5] cũng phải ph ù hợp với kiểu của thuộc tính được định nghĩa trước đó. Khác với biểu thức khởi tạo giá tri, biểu thức dẫn xuất là một bất biến. Giá trị thuộc tính, hoặc giá trị liên kết cuối luôn bằng giá trị được đánh giá trong biểu thức dẫn xuất[5]. Cú pháp[5] : Khởi tạo giá trị thuộc tính : context TypeName::AtributeName:Type init : --Biểu thức OCL để khởi tạo giá trị thuộc tính Dẫn xuất giá trị mút liên kết[5] context TypeName::associcationRoleName:Type derived: --Biểu thức OCL để dẫn xuất giá trị liên kết Ví dụ[5]: --Khởi tạo giá trị thuộc tính income của đối t ượng context Person::income:Interger Person init: parents.income->sum()*1% derived: if underAge then parents.income->sum()*1% 9
else job.salary endif 1.2.2.7 Biểu thức let Một biến hoặc chức năng được định nghĩa bởi biểu thức let có thể đ ược sử dụng đồng nhất giống như thuộc tính, phương thức của một lớp. Và biểu thức let chỉ được sử dụng trong một biểu thức OCL[5], điều này gần giống như việc khai báo biến, phương thức của một lớp là kiểu private .Các biến trong biểu thức let phải đ ược định kiểu và khởi tạo giá trị trước khi sử dụng trong biểu thức OCL[5]. Ví dụ: context Person inv : let income : Interger = self.job.salary->sum() in --Khai báo biểu thức let, income được khai báo kiểu interger và được khởi tạo giá trị if isUnemployed then income < 100 else income > 100 endif 1.2.2.8 Biểu thức def Một ràng buộc được định nghĩa trong biểu thức def được liên kết tới một lớp. Trong biểu thức def có thể chứa các biểu thức let. Việc khai báo biểu thức l à def cũng tương ứng như việc khai báo một biến, phương thức có dạng public trong lập trình hướng đối tượng. Và khi đó biểu thức dạng def được sử dụng bởi các biểu thức OCL[5] khác nhau. Ví dụ[5]: --Khai báo ngữ cảnh mà sẽ khai báo các biểu thức def context Person def : income:Interger = seft.job.salary->sum() def: hasTitle(t: String):Boolean = seft.job->exists(title = t) --Sau khi khai báo biểu thức def như trên, thì biến income sẽ được sử dụng trong các biểu thức thuộc ngữ cảnh Person mà không cần khai báo lại. 1.2.3 Kiểu tập hợp và các phép toán trên tập hợp OCL cung cấp 4 kiểu tập hợp : Set, OrderedSet, Bag và Sequence và một tập hợp trừu tượng cho tất cả các kiểu tập hợp khác Collection 10
Bảng 1. Kiểu dữ liệu tập hợp trong OCL Kiểu tập hợp Ý nghĩa Set Tập bao gồm các phần tử toán học. Các phần tử trong tập hợp không được lặp lại. OrderedSet Là một Set. Nhưng các phần tử được sắp xếp theo thứ tự. Bag Là một tập hợp các phần tử cho phép sự lặp lại các phần tử. Sequence Tập bao gồm các phần tử được sắp xếp, và cho phép một phần tử được xuất hiện nhiều lần. Các phép toán trên Collection Bảng 2. Phép toán trên tập hợp OCL Phép toán Giá trị trả về Ý nghĩa =(c: Collection(T)) Boolean Trả về true nếu 2 tập hợp cùng kiểu và cùng có số lượng phần tử, thứ tự phần tử. (c:Collection(T)) Boolean Trả về true nếu 2 tập hợp không bằng nhau c->size() Interger Số lượng phần tử có trong tập hợp c->includes(object : Boolean true nếu object là một phần tử của tập hợp T) c->excludes(object : boolean Trả về giá trị true nếu object không thuộc tập T) hợp c c->count(object : T) interger Trả về số lần xuất hiện của phần tử object trong tập hợp c c1->includesAll(c2: boolean Trả về true nếu c1 chứa tất cả phần tử c2 Collection(T)) c->isEmpty() boolean Trả về true nếu c là tập rỗng hay số lượng phần tử là 0 c->notEmpty() boolean Trả về true nếu số phần tử của c lớn hơn 0 c->max() Type Trả về giá trị lớn nhất của tập hợp c, với kiểu 11
là Type (kiểu dữ liệu trong tập hợp c). Chỉ dùng cho tập có kiểu Interger và Real c->min() Type Trả về giá trị nhỏ nhất trong tập c. Chỉ dùng cho tập có kiểu Interger hoặc Real. c->sum() Type Trả về tổng các phần tử trong tập c. Áp dụng cho tập Interger và Real. c1->product(c2: Set(Tuple(first Phép tích đề các giữa 2 tập hợp trả về là 1 tập Collection(T2)) : T1, second : hợp. T2)) c->asSet() Set(T) Loại bỏ các phần tử lặp lại trong tập hợp c->asOrderedSet() OrderedSet(T) Trả về tập hợp OrderedSet c->asSequence() Sequence(T) Trả về tập hợp Sequence c->asBag() Bag(T) Trả về tập hợp Bag c->flatten() Collection(T2) Loại bỏ các phần tử không có cùng kiểu với kiểu dữ liệu của tập hợp 1.2.4 Biểu thức lặp trên tập hợp Các biểu thức lặp trên Colltection cũng đúng trên Set, OrderedSet, Bag và Sequence Bảng 3. Biểu thức lặp trên tập hợp OCL Collection Set OrderedSet Bag Sequence exists select select(ex: select select(expression Oclexpression):OrderedSet(T) :Oclexpression):Seque forAll reject reject(ex: reject reject Oclexpression):OrderedSet(T) isUnique collectNested collectNested(ex: collectNested collectNested Oclexpression):Sequence(T) any sortedBy sortedBy(ex: sortedBy sortedBy Oclexpression):OrderedSet(T) 12