Chương 1: Tổng quan 1.1 Mô tả vấn đề Công cụ 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 nhƣ 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.
Phƣơng pháp phát triển phần mềm đƣa ra các hạng mục cho quy trình phát triển phần mềm. Một phƣơng pháp phát triển phần mềm có thể đƣợc hỗ trợ bởi một CASE tool. Mục đích của một công cụ nhƣ vậy là bao phủ mọi thông tin mà có bất kỳ quan hệ nào với sản phẩm phần mềm. Nó cung cấp khả năng quản lý tất cả từ yêu cầu cho đến cấu trúc ứng dụng rồi các mô đun và thành phần của phần mềm cũng nhƣ quan hệ giữa chúng.
Mô hình này của sản phẩm phần mềm giúp ta hiểu đƣợc quan hệ giữa yêu cầu và kiến trúc của ứng dụng vì thế nó rất hữu dụng khi có yêu cầu thay đổi sản phẩm. Thông thƣờng các ký hiệu đồ họa đƣợc sử dụng để biểu diễn mô hình này, vì nó dễ đọc hơn đối với mọi ngƣời. Trong quá khứ ngƣời ta đã sử dụng nhiều ngôn ngữ hình tƣợng để biểu diễn một mô hình sản phẩm phần mềm. Hiện nay Ngôn ngữ Mô hình hóa Hợp nhất (UML) là ngôn ngữ hình tƣợng chuẩn cho mục đích này.
UML định nghĩa làm thế nào để mô tả một đối tƣợng phần mềm trừu tƣợng. Có nghĩa là UML độc lập với ngôn ngữ và môi trƣờng lập trình và nó có thể mô tả kiến trúc phần mềm mà ta có thể triển khai trên mọi môi trƣờng phát triển. Phát triển phần mềm dựa trên phƣơng pháp hƣớng đối tƣợng, có ƣu thế vƣợt trội so với phƣơng pháp hƣớng 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 hƣớng đối tƣợng.
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, cách thức áp dụng nó và các công cụ hỗ trợ liên quan.2 Mục tiêu 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 phƣơng pháp ứng dụng UML trong phân tích thiết kế Áp dụng UML trong phân tích thiết kế một ứng dụng hệ thông tin quản lý cụ thể: “Chương trình quản lý cấp phép xây dựng” LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trang 8 Chương 2: Ngôn ngữ mô hình hóa thống nhất UML 2.1 Khái quát UML là ngôn ngữ đồ họa dùng để hình tƣợng hóa, xác định và xây dựng các đối tƣợng của một hệ thống phần mềm. UML đã xuất hiện nhƣ là các ký hiệu sơ đồ chuẩn cho việc mô hình hóa hƣớng đối tƣợng. Nó đƣợc tạo ra bởi Rational Software và đƣợc công bố nhƣ là một chuẩn năm 1997 bởi OMG, hiện tại nó đƣợc OMG duy trì và phát triển qua nhiều phiên bản, phiên bản hiện tại mới nhất cho tới thời điểm này là phiên bản 2.0 UML là ngôn ngữ mô hình hóa đa mục đích(GPL) trái với các ngôn ngữ mô hình hóa đặc thù lĩnh vực DSLs (Domain Specific Languages) Cả UML và DSLs đều dựa trên nền tảng định nghĩa ngôn ngữ MOF, dựa trên MOF mà các sơ đồ UML không chỉ đơn thuần là các hình vẽ, một công cụ mô hình hóa tƣơng thích MOF sẽ tạo ra các sơ đồ dƣới dạng mà máy có thể đọc đƣợc, nhờ đó có thể sinh ra các phần của mã chƣơng trình từ các sơ đồ này 2.2 Các biểu đồ của UML 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 tƣơng tác thể hiện trong sơ đồ khối dƣới đây Sau đây chúng ta sẽ xem xét 7 biểu đồ chính của UML 2.1 Use Case Diagram – Biểu đồ Use Case Khái niệm tác nhân: là những ngƣời, hệ thống khác ở bên ngoài phạm vi của hệ thống mà có tƣơng 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 tƣơng tác giữa tác nhân và Use case. Nó rất quan trọng trong việc tổ chức và mô hình hóa hành vi của hệ thống LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trang 9 Một ví dụ về biểu đồ Use case trong hình 2. Trong biểu đồ này một tác nhân Salesperson đƣợc gán cho một use case Place Order. Use case này bao gồm 3 use cases Supply Customer Data, Order Product và Arrange Payment.
Supply Customer Data Order Product Arrange Payment <<include>> <<include>> <<include>> Salesperson Place Order Hình 2.1 Ví dụ về biểu đồ Use case 2.2 Class Diagram – Biểu đồ Lớp Một biểu đồ lớp chỉ ra cấu trúc tĩnh của các lớp trong hệ thống. Các lớp là đại diện cho các “vật” đƣợc xử lý trong hệ thống. Các lớp có thể quan hệ với nhau trong nhiều dạng thức: liên kết (associated - đƣợc 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 đƣợc 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).
Biểu đồ đƣợc coi là biểu đồ tĩnh theo phƣơng diện cấu trúc đƣợc miêu tả ở đây có hiệu lực tại bất kỳ thời điểm nào trong toàn bộ vòng đời hệ thống. Một hệ thống thƣờng sẽ có một loạt các biểu đồ lớp – chẳng phải bao giờ tất cả các biểu đồ lớp này cũng đƣợc nhập vào một biểu đồ lớp tổng thể duy nhất – và một lớp có thể tham gia vào nhiều biểu đồ lớp. Một ví dụ về biểu đồ lớp ở trong hình 2. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trang 10 Hình 2.2 Ví dụ về biểu đồ lớp 2.3 Statechart Diagram – Biểu đồ Trạng thái Một biểu đồ trạng thái thƣờng là một sự bổ sung cho lời miêu tả một lớp.
Nó chỉ ra tất cả các trạng thái mà đối tƣợng của lớp này có thể có, và những sự kiện (event) nào sẽ gây ra sự thay đổi trạng thái. Một sự kiện có thể xảy ra khi một đối tƣợng tự gửi thông điệp đến cho nó - ví dụ nhƣ để thông báo rằng một khoảng thời gian đƣợc xác định đã qua đi – hay là một số điều kiện nào đó đã đƣợc thỏa mãn. Một sự thay đổi trạng thái đƣợc gọi là một sự chuyển đổi trạng thái (State Transition). Một chuyển đổi trạng thái cũng có thể có một hành động liên quan, xác định điều gì phải đƣợc thực hiện khi sự chuyển đổi trạng thái này diễn ra.
Biểu đồ trạng thái không đƣợc vẽ cho tất cả các lớp, mà chỉ riêng cho những lớp có một số lƣợng các trạng thái đƣợc định nghĩa rõ ràng và hành vi của lớp bị ảnh hƣởng và thay đổi qua các trạng thái khác nhau. Biểu đồ trạng thái cũng có thể đƣợc vẽ cho hệ thống tổng thể. Một ví dụ về biểu đồ trạng thái ở hình 2. Biểu đồ này chỉ ra trạng thái của một đơn đặt hàng.
LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trang 11 [ not all items checked ] / get next item item received[ some items not in stock ] [ all items checked and / get first item Checking some items not in stock ] Waiting do/ check item [ all items checked and item received all items available ] [ all items available ] Dispatching delivered Delivered do/ initiate delivery Hình 2.3 Ví dụ về biểu đồ trạng thái 2.4 Activity Diagram – Biểu đồ hoạt động Một biểu đồ hoạt động chỉ ra một trình tự lần lƣợt của các hoạt động (activity). Biểu đồ hoạt động thƣờng đƣợc sử dụng để miêu tả các hoạt động đƣợc thực hiện trong một thủ tục, mặc dù nó cũng có thể đƣợc sử dụng để miêu tả các dòng chảy hoạt động khác, ví dụ nhƣ trong một Use case hay trong một trình tự tƣơng tác. Biểu đồ hoạt động bao gồm các trạng thái hành động, chứa đặc tả của một hoạt động cần phải đƣợc thực hiện (một hành động - action). Một trạng thái hành động sẽ qua đi khi hành động đƣợc thực hiện xong (khác với biểu đồ trạng thái: một trạng thái chỉ chuyển sang trạng thái khác sau khi đã xảy ra một sự kiện rõ ràng !).
Dòng điều khiển ở đây chạy giữa các trạng thái hành động liên kết với nhau. Biểu đồ còn có thể chỉ ra các quyết định, các điều kiện, cũng nhƣ phần thực thi song song của các trạng thái hành động. Biểu đồ ngoài ra còn có thể chứa các loại đặc tả cho các thông điệp đƣợc gửi đi hoặc đƣợc nhận về, trong tƣ cách là thành phần của hành động đƣợc thực hiện. Một ví dụ về biểu đồ hoạt động ở trong hình 2.
Biểu đồ này biểu diễn hoạt động chuẩn bị của một đồ uống. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trang 12 Find [ no coffee ] [ no cola ] Beverage [ found coffee ] [ found cola ] Put Coffee in Add Water to Get Cups Get Cans of Filter Reservoir Cola Put Filter in Machine / coffeePot.turnOn Turn on Machine Brew Coffee light goes out Pour Coffee Drink Hình 2.4 Ví dụ về biểu đồ hoạt động 2.5 Sequence Diagram – Biểu đồ Tuần tự Một biểu đồ trình tự chỉ ra một cộng tác động giữa một loạt các đối tƣợng. Khía cạnh quan trọng của biểu đồ này là chỉ ra trình tự các thông điệp (message) đƣợc gửi giữa các đối tƣợng. Nó cũng chỉ ra trình tự tƣơng tác giữa các đối tƣợng, điều sẽ xảy ra tại một thời điểm cụ thể nào đó trong trình tự thực thi của hệ thống.
Các biểu đồ trình tự chứa một loạt các đối tƣợng đƣợc biểu diễn bằng các đƣờng thẳng đứng. Trục thời gian có hƣớng từ trên xuống dƣới trong biểu đồ, và biểu đồ chỉ ra sự trao đổi thông điệp giữa các đối tƣợng khi thời gian trôi qua.