Chương I: GIỚI THIỆU CHUNG I. Phương pháp phát triển phần mềm hướng đối tượng Một trong những thách thức đối với ngành công nghiệp phần mềm là làm thế nào phát triển các phần mềm với chất lượng cao, nhanh chóng và dễ bảo trì trong khi các hệ thống ngày càng lớn và phức tạp [30]. Điều đó xuất phát từ những nguyên nhân sau: - Nhu cầu của người dùng đối với phần mềm ngày một cao do sự phát triển như vũ bão của internet và do yêu cầu tin học hóa các lĩnh vực của cuộc sống. - Năng lực xử lý của phần cứng tăng nhanh (theo định luật Moore: Năng lực của máy tính tăng gấp đôi sau 18 tháng) đặt ra yêu cầu làm thế nào để các hệ thống phần mềm có thể tận dụng tiềm năng đó.
Vào những năm 70 của thế kỷ trước cuộc “khủng hoảng phần mềm” đã diễn ra và đã đặt ra cho việc phát triển phần mềm nhiều yêu cầu và thách thức [28]. Từ đó đã có nhiều nhiều lý thuyết, phương pháp luận và kỹ thuật được nghiên cứu, đề xuất và việc phát triển phần mềm dần trở thành một ngành công nghiệp. Từ sau năm 1990 phương pháp phát triển phần mềm hướng đối tượng ra đời và nhanh chóng đóng một vai trò quan trọng. Phương pháp hướng đối tượng ngày càng mạnh mẽ và trở nên phổ biến cho việc xây dựng các hệ thống phần mềm lớn và phức tạp.
Cùng với sự ra đời và phát triển của các ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng phương pháp mới này đã dần trở thành xu thế trong công nghệ phần mềm. Đặc biệt khi ngôn ngữ mô hình hóa thống nhất UML được tổ chức OMG công nhận là chuẩn công nghiệp, lúc này các công cụ CASE đã hỗ trợ hầu hết các giai đoạn phát triển phần mềm hướng đối tượng thì phương pháp hướng đối tượng đã gần như hoàn thiện và tỏ rõ ưu thế so với các phương pháp khác. -7- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Khái niệm Xây dựng hệ thống phần mềm theo phương pháp hướng đối tượng bao gồm các công việc: phân tích, thiết kế và lập trình hướng đối tượng.
Phương pháp này dựa trên 3 nguyên tắc cơ bản: tính đóng gói, tính kế thừa và đa hình. Phân tích hướng đối tượng (OOA) là hoạt động điều tra, nghiên cứu hệ thống nhằm tìm hiểu kỹ bài toán, tìm ra các đối tượng để xây dựng các module của hệ thống phần mềm, phân tách bài toán thành các phần nhỏ hơn, xây dựng mô hình logic mô tả chức năng của toàn hệ thống. Nhiệm vụ của thiết kế hướng đối tượng (OOD) là mô hình hóa các đối tượng của bài toán thành các đối tượng phần mềm, xây dựng mô hình kiến trúc và mô hình tính toán cho hệ thống. Kiến trúc trong OOD nhấn mạnh đến việc định nghĩa các đối tượng phần mềm và tương tác giữa chúng.
Lập trình hướng đối tượng (OOP) cho phép chúng ta kết hợp những tri thức bao quát về các quá trình với các khái niệm trừu tượng được sử dụng trong máy tính. Cụ thể hơn nhiệm vụ giai đoạn này là chuyển các đặc tả hệ thống đối tượng từ bản thiết kế thành chương trình mã máy bằng các công cụ và ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng. Các ưu điểm của phương pháp hướng đối tượng Các phương pháp hướng đối tượng nói chung và lập trình hướng đối tượng nói riêng cho phép chúng ta giải quyết được nhiều vấn đề gây khó khăn, trở ngại cho quá trình phát triển phần mềm. Ngoài những khía cạnh đã phân tích ở trên, những ưu điểm chính của phương pháp hướng đối tượng là: - Giúp cho nhà phát triển có tư duy ánh xạ các đối tượng bài toán vào phần mềm, nhờ đó hệ thống trở nên trong sáng dễ hiểu và gần gũi với người dùng.
- Những đối tượng được thiết kế tốt trong những hệ thống hướng đối tượng là cơ sở để kết hợp các đơn thể được sử dụng lại thành hệ lớn hơn, tạo ra những hệ thống chất lượng ở mức cao hơn. -8- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com - Lập trình hướng đối tượng, đặc biệt là kỹ thuật thừa kế cho phép loại bỏ những đoạn mã chung, làm tăng tính tái sử dụng. - Quy ước truyền thông điệp giữa các đối tượng đảm bảo cho việc mô tả các giao diện giữa các đơn thể bên trong hệ thống và các hệ thống bên ngoài trở nên dễ dàng hơn. Điều đó cũng đảm bảo cho việc phân chia công việc trong dự án có cơ sở tự nhiên và dễ hiểu hơn.
- Nguyên lý che dấu thông tin hỗ trợ cho việc xây dựng các hệ thống thông tin an toàn. Nguyên lý thiết kế dựa chính vào dữ liệu rất phù hợp với ngữ nghĩa của mô hình trong cài đặt. - Định hướng đối tượng cung cấp cho chúng ta những công cụ hỗ trợ để giải quyết được độ phức tạp của bài toán. Tiến trình thống nhất I.
Khái niệm về tiến trình thống nhất Một tiến trình phát triển phần mềm là một tập các hoạt động cần thiết để chuyển yêu cầu người sử dụng thành một hệ thống phần mềm đáp ứng được các yêu cầu đặt ra [6](hình 1). Tiến trình phát triển phần mềm Tiến trình thống nhất (RUP – Rational Unified Process) là tiến trình phát triển phần mềm do Rational Software phát triển và bảo trì. Đó là một khung làm việc chung mà có thể được chuyên biệt hoá cho mỗi lớp lớn của các hệ thống phần mềm, cho các lĩnh vực ứng dụng khác nhau, các kiểu tổ chức khác nhau, các cấp độ hoàn thiện khác nhau và các qui mô dự án khác nhau. -9- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tiến trình thống nhất dựa trên các thành phần, điều đó có nghĩa là hệ thống phần mềm được xây dựng dựa trên các thành phần phần mềm kết nối với nhau thông qua giao diện đã được định nghĩa trước.
Tiến trình thống nhất sử dụng ngôn ngữ mô hình hoá thống nhất UML để thiết kế các hệ thống phần mềm. RUP giúp sử dụng hiệu quả UML và trên thực tế UML là một phần tích hợp của RUP. Hiện nay RUP được rất nhiều công cụ hỗ trợ tự động trên phần lớn tiến trình. Các đặc trưng của tiến trình thống nhất RUP có 3 đặc trưng cơ bản: [6], [21]: - Ca sử dụng điều khiển tiến trình phát triển.
- RUP lấy kiến trúc làm trung tâm. - Là tiến trình lặp và tăng dần. Phần sau đây sẽ trình bày chi tiết hơn từng đặc trưng trên. Ca sử dụng điều khiển tiến trình phát triển Một hệ thống phần mềm được tạo ra là để phục vụ người dùng, thuật ngữ người dùng ở đây bao gồm cả người dùng hệ thống hay các hệ thống khác tương tác sử dụng dịch vụ hệ thống mà chúng ta xây dựng.
Một ca sử dụng (use case) là một phần chức năng hệ thống cung cấp cho người dùng để đem lại kết quả nào đó khi sử dụng nó. Các ca sử dụng dùng để nắm bắt các yêu cầu chức năng. Tập hợp tất cả các ca sử dụng lập thành mô hình ca sử dụng mô tả đầy đủ chức năng của hệ thống (hình 2). Mô hình này sẽ thay thế cho các đặc tả chức năng hệ thống bằng phương pháp truyền thống.
Một đặc tả chức năng thường trả lời câu hỏi: hệ thống được dự kiến sẽ là gì? Nhưng đối với ca sử dụng thì câu hỏi lại là: hệ thống dự kiến sẽ làm được gì cho mỗi người sử dụng? -10- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Ca sử dụng không phải chỉ là một công cụ để đặc tả các yêu cầu của hệ thống, nó còn điều khiển các tiến trình thiết kế, cài đặt và kiểm thử theo ngữ nghĩa như sau: Trước hết ca sử dụng phản ánh yêu cầu của hệ thống cần phải thực hiện để đem lại dịch vụ cho những người sử dụng và kết quả là những giá trị gia tăng mà họ nhận được. Dựa trên mô hình ca sử dụng, người phát triển tạo ra một loạt các mô hình phân tích, thiết kế và cài đặt nhằm vào việc ca sử dụng ở những mức khác nhau (từ mức khái niệm đến mức logic và phương tiện vật lý) và xem xét để sao cho mỗi mô hình này phù hợp với việc thực hiện mô hình ca sử dụng xây dựng được. Ca sử dụng điều khiển các hoạt động phát triển. Những người kiểm tra sẽ kiểm tra các cài đặt để đảm bảo rằng các thành phần của mô hình cài đặt đã được cài đặt đúng các ca sử dụng.
Do vậy, ta nói rằng ca sử dụng điều khiển quá trình phát triển, điều đó có nghĩa là quá trình phát triển tuân theo các luồng công việc được điều khiển bởi ca sử dụng. -11- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Tiến trình thống nhất lấy kiến trúc làm trung tâm Vai trò của kiến trúc hệ thống phần mềm giống như khung nền, dựa trên đó phần mềm được xây dựng và phát triển đến hoàn thiện. Khái niệm kiến trúc phần mềm chứa đựng các khía cạnh tĩnh và động có ý nghĩa nhất đối với hệ thống.
Nó được phát triển dựa theo yêu cầu của tổ chức, theo cảm nhận của người dùng và các tổ chức có - liên quan khác được phản ánh qua các ca sử dụng. Mặt khác, nó cũng chịu ảnh hưởng của rất nhiều nhân tố, chẳng hạn như môi trường nền của hệ thống, các khối xây dựng dùng lại có sẵn, các điều cân nhắc triển khai và các yêu cầu phi chức năng (như tính thể hiện, độ tin cậy. Kiến trúc là một khung nhìn thiết kế tổng thể về những đặc điểm quan trọng nhất của hệ thống và tạm bỏ qua các chi tiết. Vậy ca sử dụng và kiến trúc có quan hệ với nhau như thế nào? Mọi sản phẩm đều bao gồm chức năng và hình thức thể hiện.
Hai yếu tố này phải cân bằng với nhau để đem lại kết quả tốt nhất. Chức năng tương ứng với các ca sử dụng và hình thức thể hiện tương ứng với kiến trúc. Do đó việc lựa chọn các ca sử dụng để phát triển được định hướng theo kiến trúc và phù hợp với kiến trúc. Nói cách khác, kiến trúc phải cung cấp chỗ dựa cho việc thực hiện các ca sử dụng ngay từ khi bắt đầu tiến trình hệ thống và cả trong tương lai.
Trên thực tế, cả kiến trúc và ca sử dụng đều phát triển song song. Kiến trúc của hệ thống là thành phần quan trọng nhất, được sử dụng để quản lý các khung nhìn khác, để điều khiển phát triển hệ thống tăng dần và lặp lại trong suốt chu kỳ sống của hệ thống phần mềm. Kiến trúc là tập các quyết định về: - Tổ chức của hệ thống phần mềm.