Hướng Dẫn Sử Dụng UML Hiệu Quả Trong Phát Triển Phần Mềm

Công cụ hỗ trợ sản xuất phần mềm với sự trợ giúp của máy tính (CASE tool) là một công cụ sử dụng máy tính để hỗ trợ quy trình phát triển phần mềm, nhờ đó tăng năng suất và giảm thiểu khả năng thất bại của dự án. CASE tool có thể là một trình dịch (compiler) để tạo ra phần mềm từ mã nguồn. Một kiểu khác của CASE tool không tham gia trực tiếp vào việc tạo ra sản phẩm phần mềm. Ví dụ như là các công cụ đánh giá và hoạch định, để đánh giá chi phí của dự án phát triển phần mềm và giúp quản lý nguồn lực cho dự án phát triển phần mềm.

Thông thường các ký hiệu đồ họa được sử dụng để biểu diễn mô hình này, vì nó dễ đọc hơn đối với mọi người. Trong quá khứ người ta đã sử dụng nhiều ngôn ngữ hình tượng để biểu diễn một mô hình sản phẩm phần mềm. Hiện nay Ngôn ngữ Mô hình Hóa Hợp nhất (UML) là ngôn ngữ hình tượng chuẩn cho mục đích này. UML định nghĩa làm thế nào để mô tả một đối tượng phần mềm trừu tượng. Có nghĩa là UML độc lập với ngôn ngữ và môi trường lập trình và nó có thể mô tả kiến trúc phần mềm mà ta có thể triển khai trên mọi môi trường phát triển. Phát triển phần mềm dựa trên phương pháp hướng đối tượng, có ưu thế vượt trội so với phương pháp hướng cấu trúc, đã ra đời để đáp ứng các bài toán lớn và phức tạp. Và UML là ngôn ngữ phù hợp nhất dành cho phân tích và thiết kế hướng đối tượng. Việc áp dụng hiệu quả UML vào quá trình phát triển phần mềm sẽ đem lại lợi ích lớn cho các dự án phần mềm.

Để áp dụng hiệu quả UML, chúng ta cần hiểu rõ về nó, các thứ áp dụng nó và các công cụ hỗ trợ liên quan. Đồ án có những mục tiêu sau: Nghiên cứu và trình bày vai trò của UML trong công nghệ phần mềm. Nghiên cứu và trình bày các quy trình phát triển phần mềm tiêu biểu. Trình bày phương pháp ứng dụng UML trong phân tích thiết kế. Áp dụng UML trong phân tích thiết kế một ứng dụng hệ thống thông tin quản lý cụ thể: “Chương trình quản lý cấp phép xây dựng”.

UML 2.0 có tất cả 13 biểu đồ chia làm 3 loại: có 6 biểu đồ là biểu đồ cấu trúc, 3 biểu đồ hành vi và 4 biểu đồ tương tác thể hiện trong sơ đồ khối dưới đây. Sau đây chúng ta sẽ xem xét 7 biểu đồ chính của UML.

Khái niệm tác nhân: là những người, hệ thống khác ở bên ngoài phạm vi của hệ thống mà có tương tác với hệ thống. Biểu đồ Use Case bao gồm một tập hợp các Use Case, các tác nhân và thể hiện mối quan hệ tương tác giữa tác nhân và Use Case. Nó rất quan trọng trong việc tổ chức và mô hình hóa hành vi của hệ thống. Ví dụ về biểu đồ Use Case trong hình 2. Trong biểu đồ này một tác nhân Sales person được gán cho một use case Place order. Use Case này bao gồm 3 use cases Supply customer Data, order Product và Arrange Payment.

Một biểu đồ lớp chỉ ra cấu trúc tĩnh của các lớp trong hệ thống. Các lớp là đại diện cho các “vật” được xử lý trong hệ thống. Các lớp có thể quan hệ với nhau trong nhiều dạng thức: liên kết (associated - được nối kết với nhau), phụ thuộc (dependent - một lớp này phụ thuộc vào lớp khác), chuyên biệt hóa (specialized - một lớp này là một kết quả chuyên biệt hóa của lớp khác), hay đóng gói (packaged - hợp với nhau thành một đơn vị). Tất cả các mối quan hệ đó đều được thể hiện trong biểu đồ lớp, đi kèm với cấu trúc bên trong của các lớp theo khái niệm thuộc tính (attribute) và thủ tục (operation).

Phân tích và thiết kế hướng đối tượng là gì? Hướng 4: Quy trình phát triển phần mềm. 3 Cấu lặp, tăng dần – Iterative, Incremental Framework. 5 Phân bổ thời gian của một dự án tiêu biểu. 4 Microsoft Solution Framework. 5 Rational Unified Process (RUP).

Các sản phẩm (Artifact) có thể bắt đầu trong pha khởi đầu. 3 Tìm hiểu yêu cầu (Requirement). 4 Mô hình Use case: Viết yêu cầu trong ngữ cảnh. 1 Mô hình Use case: Vẽ các Sơ đồ tuần tự hệ thống. 2 Mô hình Nghiệp vụ: Hình tượng hóa các Khái niệm. 3 Mô hình Nghiệp vụ: Thêm các Liên kết. 4 Mô hình Nghiệp vụ: Thêm các Thuộc tính.

GRASP: Thiết kế các đối tượng cùng các Trách nhiệm. 7 Mô hình Thiết kế: Hiện thực hóa Use case với các khuôn mẫu GRASP 38 5.9 Mô hình Thiết kế: Tạo ra các Biểu đồ Lớp Thiết kế.

Ví dụ về biểu đồ Use case. 2 Ví dụ về biểu đồ lớp. 5 Ví dụ về biểu đồ tuần tự. 8 Ví dụ về biểu đồ triển khai. 4 Bốn pha của “Cấu lặp, tăng dần”. 5 Pha “Xây dựng” bao gồm một chuỗi các “Thành ước nhỏ”. 6 Độ dài mỗi pha cho một dự án dài 2 năm. 7 Mô hình quy trình MSF. 8 Các pha và mốc thời gian của mô hình quy trình MSF.

Các Artifact (sản phẩm) và khung thời gian của RUP. 1 Biểu đồ tuần tự hệ thống cho tình huống xử lý bán hàng. 2 Một mô hình nghiệp vụ. 3 Một mô hình nghiệp vụ với các liên kết. 6 Biểu đồ tuần tự dùng hiện thực hóa Use case. 8 Minh họa biểu đồ lớp thiết kế.

Bảng thuật ngữ chuyên môn Artifact Sản phẩm trong quy trình RUP Association Liên kết Business Modeling Mô hình hóa tác nghiệp Class Diagram Biểu đồ lớp Development Case Một tập hợp các Artifact cho một quy trình phát triển dự án cụ thể Discipline Kỷ luật Domain Model Mô hình nghiệp vụ GRASP Hình mẫu phần mềm gán trách nhiệm chung Integration Diagram Biểu đồ tương tác Problem Domain Vùng nghiệp vụ RUP Rational Unified Process - Quy trình phần mềm hợp nhất Scenario Tình huống SSD Biểu đồ tuần tự hệ thống UML Ngôn ngữ mô hình hóa hợp nhất Use Case Trường hợp sử dụng Visibility Khả năng thấy được

Không phải biểu đồ UML nào cũng phù hợp với mọi giai đoạn của dự án. Ví dụ, biểu đồ Use Case thích hợp cho giai đoạn thu thập yêu cầu, trong khi biểu đồ lớp và biểu đồ tuần tự hữu ích trong giai đoạn thiết kế chi tiết.

Các nguyên tắc SOLID (Single Responsibility, Open/Closed, Liskov Substitution, Interface Segregation, Dependency Inversion) giúp tạo ra thiết kế phần mềm linh hoạt, dễ bảo trì và mở rộng. UML là công cụ hỗ trợ đắc lực cho việc áp dụng các nguyên tắc này.

Có nhiều công cụ UML khác nhau, từ miễn phí đến trả phí. Việc lựa chọn công cụ phù hợp với nhu cầu và ngân sách của dự án sẽ giúp tăng năng suất và hiệu quả công việc.

UML có thể được sử dụng trong các dự án Agile để tạo ra các mô hình đơn giản, dễ hiểu, giúp các thành viên trong nhóm giao tiếp và hợp tác hiệu quả hơn.

UML có thể được tích hợp với các công cụ DevOps để tự động hóa quy trình tạo mã, kiểm thử và triển khai phần mềm.

UML có thể được sử dụng để mô hình hóa kiến trúc microservices, giúp các nhà phát triển hiểu rõ cấu trúc và tương tác giữa các microservice.