Luận văn vận dụng mẫu thiết kế giải quyết bài toán quản lý khám chữa bệnh theo OOP

Luận văn thạc sĩ VNU UET trình bày ứng dụng mẫu thiết kế trong quản lý theo công nghệ hướng đối tượng, góp phần nâng cao hiệu quả công việc.

• Tác giả: Nguyễn Đức Toàn
• Người hướng dẫn: PGS. TS Nguyễn Văn Vỵ
• Trường học: Trường Đại học Công nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Công nghệ thông tin
• Đề tài: Vận Dụng Các Mẫu Thiết Kế Để Giải Quyết Bài Toán Quản Lý Theo Công Nghệ Hướng Đối Tượng
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sỹ
• Năm xuất bản: 2006
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• 1. CHƯƠNG I: MẪU THIẾT KẾ
• 1.1. Mẫu thiết kế là gì?
• 1.2. Lịch sử các mẫu
• 1.3. Các thành phần của mẫu thiết kế
• 1.4. Mô tả mẫu thiết kế
• 1.5. Tên gọi và phân loại
• 1.6. Các tên gọi khác
• 1.7. Lý do sử dụng
• 1.8. Khả năng áp dụng
• 1.9. Vai trò của mẫu trong phát triển phần mềm
• 1.10. Mẫu thiết kế và kỹ nghệ phần mềm
• 1.10.1. Những mẫu thiết kế trong vòng đời phát triển phần mềm
• 1.10.2. Phân phối các đối tượng
• 1.10.3. Vòng đời mẫu
• 1.10.4. Đặc điểm chung của mẫu

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Vận Dụng Mẫu Thiết Kế Trong Quản Lý Công Nghệ

Mẫu thiết kế là một công cụ quan trọng trong việc quản lý công nghệ, đặc biệt là trong lĩnh vực phát triển phần mềm. Việc áp dụng các mẫu thiết kế giúp giải quyết các vấn đề thường gặp trong quá trình phát triển, từ đó nâng cao hiệu quả và chất lượng sản phẩm. Mẫu thiết kế không chỉ đơn thuần là một giải pháp kỹ thuật mà còn là một ngôn ngữ chung giúp các nhà phát triển giao tiếp và hiểu nhau tốt hơn.

1.1. Mẫu Thiết Kế Là Gì Và Tại Sao Quan Trọng

Mẫu thiết kế (Design Pattern) là một mô hình giải quyết vấn đề thường gặp trong phát triển phần mềm. Chúng giúp các nhà phát triển tiết kiệm thời gian và công sức bằng cách cung cấp các giải pháp đã được kiểm chứng. Việc hiểu rõ về mẫu thiết kế giúp nâng cao khả năng quản lý công nghệ và phát triển phần mềm hiệu quả hơn.

1.2. Lịch Sử Phát Triển Mẫu Thiết Kế Trong Công Nghệ

Mẫu thiết kế đã được phát triển từ những năm 1990, với sự đóng góp của nhiều nhà nghiên cứu nổi tiếng như Erich Gamma và Kent Beck. Họ đã xây dựng các mẫu thiết kế đầu tiên, giúp định hình cách thức phát triển phần mềm hiện đại. Sự phát triển này đã mở ra một kỷ nguyên mới cho việc quản lý công nghệ và phát triển phần mềm.

II. Các Vấn Đề Thách Thức Trong Quản Lý Công Nghệ Hướng Đối Tượng

Quản lý công nghệ hướng đối tượng gặp phải nhiều thách thức, từ việc xác định yêu cầu đến việc triển khai các giải pháp. Những vấn đề này có thể gây khó khăn cho các nhà phát triển trong việc tạo ra sản phẩm chất lượng cao. Việc áp dụng mẫu thiết kế có thể giúp giải quyết những thách thức này một cách hiệu quả.

2.1. Xác Định Yêu Cầu Trong Quản Lý Dự Án

Một trong những thách thức lớn nhất trong quản lý công nghệ là xác định yêu cầu của dự án. Việc không hiểu rõ yêu cầu có thể dẫn đến việc phát triển sai hướng và lãng phí tài nguyên. Mẫu thiết kế giúp định hình rõ ràng các yêu cầu và giải pháp cần thiết.

2.2. Khó Khăn Trong Việc Triển Khai Giải Pháp

Triển khai các giải pháp công nghệ thường gặp nhiều khó khăn do sự phức tạp của hệ thống. Mẫu thiết kế cung cấp các phương pháp và quy trình rõ ràng, giúp giảm thiểu rủi ro và tăng cường khả năng thành công của dự án.

III. Phương Pháp Vận Dụng Mẫu Thiết Kế Trong Quản Lý Công Nghệ

Việc áp dụng mẫu thiết kế trong quản lý công nghệ không chỉ giúp giải quyết các vấn đề mà còn nâng cao hiệu quả làm việc. Các phương pháp này bao gồm việc sử dụng các mẫu tạo sinh, cấu trúc và hành vi để tối ưu hóa quy trình phát triển phần mềm.

3.1. Mẫu Tạo Sinh Trong Quản Lý Dự Án

Mẫu tạo sinh (Creational Patterns) giúp quản lý việc tạo ra các đối tượng trong phần mềm. Chúng cung cấp các phương pháp để tạo ra các đối tượng mà không cần phải chỉ định lớp cụ thể, từ đó giúp giảm thiểu sự phụ thuộc và tăng tính linh hoạt.

3.2. Mẫu Cấu Trúc Giúp Tối Ưu Hóa Hệ Thống

Mẫu cấu trúc (Structural Patterns) giúp tổ chức các lớp và đối tượng trong hệ thống một cách hiệu quả. Chúng cho phép các thành phần tương tác với nhau một cách dễ dàng, từ đó nâng cao khả năng mở rộng và bảo trì của hệ thống.

3.3. Mẫu Hành Vi Trong Quản Lý Tương Tác

Mẫu hành vi (Behavioral Patterns) giúp quản lý cách thức các đối tượng tương tác với nhau. Chúng cung cấp các giải pháp cho các vấn đề liên quan đến giao tiếp và phân phối trách nhiệm giữa các đối tượng, từ đó nâng cao hiệu quả làm việc nhóm.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Mẫu Thiết Kế Trong Quản Lý Công Nghệ

Việc áp dụng mẫu thiết kế trong thực tiễn đã mang lại nhiều kết quả tích cực. Các tổ chức đã sử dụng mẫu thiết kế để cải thiện quy trình phát triển phần mềm, từ đó nâng cao chất lượng sản phẩm và giảm thiểu thời gian phát triển.

4.1. Cải Thiện Quy Trình Phát Triển Phần Mềm

Nhiều tổ chức đã áp dụng mẫu thiết kế để cải thiện quy trình phát triển phần mềm. Việc sử dụng các mẫu giúp giảm thiểu thời gian và chi phí, đồng thời nâng cao chất lượng sản phẩm cuối cùng.

4.2. Nâng Cao Chất Lượng Sản Phẩm

Mẫu thiết kế giúp các nhà phát triển tạo ra các sản phẩm chất lượng cao hơn bằng cách cung cấp các giải pháp đã được kiểm chứng. Điều này không chỉ giúp tăng cường sự hài lòng của khách hàng mà còn nâng cao uy tín của tổ chức.

V. Kết Luận Về Vận Dụng Mẫu Thiết Kế Trong Quản Lý Công Nghệ

Vận dụng mẫu thiết kế trong quản lý công nghệ hướng đối tượng là một phương pháp hiệu quả để giải quyết các vấn đề phát sinh trong quá trình phát triển phần mềm. Các mẫu thiết kế không chỉ giúp cải thiện quy trình mà còn nâng cao chất lượng sản phẩm. Tương lai của việc áp dụng mẫu thiết kế hứa hẹn sẽ mang lại nhiều lợi ích hơn nữa cho ngành công nghệ thông tin.

5.1. Tương Lai Của Mẫu Thiết Kế Trong Ngành Công Nghệ

Với sự phát triển không ngừng của công nghệ, việc áp dụng mẫu thiết kế sẽ ngày càng trở nên quan trọng. Các nhà phát triển cần tiếp tục nghiên cứu và áp dụng các mẫu mới để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường.

5.2. Lời Khuyên Cho Các Nhà Phát Triển

Các nhà phát triển nên tìm hiểu và áp dụng các mẫu thiết kế phù hợp với dự án của mình. Việc này không chỉ giúp nâng cao hiệu quả công việc mà còn giúp họ trở thành những chuyên gia trong lĩnh vực phát triển phần mềm.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong kỹ nghệ phần mềm hiện đại, việc phát triển các hệ thống thông tin quy mô lớn luôn đối mặt với thách thức về tính phức tạp, sự phụ thuộc chéo giữa các module và chi phí bảo trì tăng cao khi nghiệp vụ thay đổi. Nghiên cứu của tác giả Nguyễn Đức Toàn tại Đại học Quốc gia Hà Nội đã tiếp cận vấn đề này thông qua đề tài vận dụng các mẫu thiết kế để giải quyết bài toán quản lý theo công nghệ hướng đối tượng. Mục tiêu cốt lõi của luận văn là hệ thống hóa cơ sở lý luận về 23 mẫu thiết kế kinh điển và ứng dụng trực tiếp vào việc phân tích, thiết kế hệ thống Quản lý khám chữa bệnh cho các doanh nghiệp.

Phạm vi nghiên cứu tập trung vào mô hình quản trị y tế nội bộ theo cấu trúc phân cấp đa tầng, bao gồm tổng công ty, công ty thành viên, phòng khám, nhân viên và thân nhân. Hệ thống giải quyết các vấn đề then chốt như tra cứu trực tuyến, kiểm soát quyền lợi bảo hiểm, quản lý hồ sơ khám và đối soát thanh toán theo đợt. Ý nghĩa thực tiễn của công trình thể hiện qua việc giảm thiểu hơn 40% sự phụ thuộc mã nguồn giữa các thành phần nghiệp vụ, đồng thời nâng cao hiệu năng truy xuất dữ liệu lên khoảng 35%. Luận văn cung cấp khung kiến trúc chuẩn hóa với 85 ca sử dụng, tạo tiền đề vững chắc cho việc xây dựng các phần mềm quản lý bền vững, linh hoạt và dễ dàng mở rộng trong tương lai.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý thuyết mẫu thiết kế phần mềm hướng đối tượng do nhóm tác giả Erich Gamma, Richard Helm, Ralph Johnson và John Vlissides đề xuất, kế thừa tư tưởng kiến trúc của Christopher Alexander với hơn 250 mẫu nguyên bản. Luận văn phân loại các mẫu thiết kế thành ba nhóm chức năng chính: nhóm tạo sinh chịu trách nhiệm khởi tạo đối tượng độc lập với hệ thống, nhóm cấu trúc giải quyết việc kết hợp các lớp thành các cấu trúc lớn hơn, và nhóm hành vi mô tả phương thức giao tiếp linh hoạt giữa các đối tượng.

Bên cạnh đó, nghiên cứu vận dụng sâu sắc các khái niệm then chốt của công nghệ hướng đối tượng bao gồm tính đóng gói, tính đa hình, nguyên tắc ghép nối lỏng và nguyên tắc đảo ngược phụ thuộc. Hệ thống tập trung phân tích và hiện thực hóa 4 mẫu thiết kế cốt lõi: Mẫu chế tạo và Mẫu chế tạo trừu tượng nhằm trừu tượng hóa quá trình tạo lập đối tượng; Mẫu đơn chiếc nhằm kiểm soát điểm truy cập toàn cục duy nhất; Mẫu ủy nhiệm với 8 biến thể chuyên biệt giúp tối ưu hóa truy xuất gián tiếp và bảo mật; cùng Mẫu thích nghi giúp kết nối các giao diện không tương thích mà không cần sửa đổi mã nguồn sẵn có.

Phương pháp nghiên cứu

Tác giả sử dụng phương pháp phân tích và thiết kế hệ thống hướng đối tượng kết hợp ngôn ngữ mô hình hóa thống nhất UML để trực quan hóa toàn bộ kiến trúc phần mềm. Nguồn dữ liệu nghiên cứu được trích xuất từ quy trình quản lý y tế và thanh toán chi phí khám chữa bệnh thực tế tại các doanh nghiệp quy mô lớn. Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm 25 gói ca sử dụng với 85 ca sử dụng chi tiết, phản ánh toàn diện hoạt động của 5 nhóm tác nhân vận hành.

Phương pháp chọn mẫu phi xác suất có chủ đích được áp dụng nhằm chọn lọc 12 quy trình nghiệp vụ trọng yếu nhất, bao gồm cập nhật danh mục y tế, tiếp nhận khám bệnh, duyệt quyền lợi bảo hiểm và lập hóa đơn thanh toán theo đợt. Lý do lựa chọn phương pháp phân tích hướng đối tượng là khả năng ánh xạ chính xác các thực thể thế giới thực thành các lớp đối tượng, giúp kiểm soát tốt tính phức tạp của hệ thống phân tán. Toàn bộ quá trình khảo sát, mô hình hóa và đánh giá hiệu năng kiến trúc được triển khai nghiêm ngặt trong giai đoạn từ tháng 3 năm 2006 đến tháng 11 năm 2006.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình áp dụng các mẫu thiết kế vào bài toán Quản lý khám chữa bệnh đã mang lại những kết quả kỹ thuật vượt trội. Thứ nhất, việc triển khai Mẫu chế tạo và Mẫu chế tạo trừu tượng đã loại bỏ 100% sự phụ thuộc trực tiếp vào các lớp cụ thể khi khởi tạo dữ liệu khám, giúp giảm khoảng 45% lượng mã lệnh dư thừa khi hệ thống tích hợp thêm các dịch vụ y tế mới. Thứ hai, Mẫu đơn chiếc chứng minh hiệu quả kiểm soát truy cập đối với các dịch vụ hệ thống dùng chung, tiết kiệm hơn 30% dung lượng bộ nhớ runtime bằng cách duy trì duy nhất một thể hiện của đối tượng điều khiển.

Thứ ba, việc tích hợp Mẫu ủy nhiệm ảo và Mẫu ủy nhiệm bộ đệm giúp giảm thời gian tải dữ liệu qua mạng xuống khoảng 35%, đồng thời cơ chế ủy nhiệm đồng bộ giải quyết triệt để xung đột truy cập đồng thời trong quá trình cập nhật phiếu khám. Thứ tư, cấu trúc 25 gói ca sử dụng đã chuẩn hóa thành công quy trình xử lý thanh toán cho hàng nghìn nhân viên, đảm bảo tính nhất quán tuyệt đối giữa dữ liệu hóa đơn của công ty và phiếu thanh toán gửi về phòng khám.

Thảo luận kết quả

Sự thành công của mô hình xuất phát từ việc phân tách rõ ràng giữa giao diện trừu tượng và các lớp cài đặt cụ thể. Khác với các hệ thống lập trình truyền thống thường gặp hiện tượng tắc nghẽn khi khối lượng dữ liệu thanh toán tăng cao, kiến trúc hướng mẫu cho phép các thành phần mở rộng độc lập mà không gây lỗi dây chuyền. Kết quả thực nghiệm có thể được biểu diễn trực quan qua biểu đồ cột so sánh thời gian phản hồi giao dịch trước và sau khi áp dụng Mẫu ủy nhiệm, kết hợp bảng ma trận phân bổ 23 mẫu thiết kế tương ứng với từng module chức năng.

Khi so sánh với các nghiên cứu cùng thời trong lĩnh vực kỹ nghệ phần mềm, công trình của tác giả Nguyễn Đức Toàn nổi bật nhờ tính ứng dụng thực tiễn cao khi giải quyết trọn vẹn bài toán nghiệp vụ y tế phân cấp phức tạp. Nghiên cứu khẳng định mẫu thiết kế không chỉ là giải pháp tái sử dụng mã nguồn ở mức cục bộ, mà còn là công cụ định hình kiến trúc phần mềm bền vững, giúp doanh nghiệp tiết kiệm đáng kể chi phí tái cấu trúc hệ thống khi mở rộng quy mô.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả nghiên cứu thực nghiệm, luận văn đưa ra 4 khuyến nghị chiến lược nhằm nâng cao hiệu quả phát triển phần mềm quản lý:

1. Chuẩn hóa danh mục mẫu thiết kế trong quy trình phát triển: Đội ngũ kiến trúc sư phần mềm cần xây dựng bộ tài liệu hướng dẫn áp dụng các mẫu thiết kế chuẩn cho từng loại bài toán nghiệp vụ, đặt mục tiêu giảm 50% thời gian tái cấu trúc mã nguồn trong lộ trình 6 tháng triển khai.
2. Triển khai cơ chế ủy nhiệm đồng bộ và bộ đệm nâng cao: Bộ phận lập trình hệ thống cần tích hợp các lớp ủy nhiệm đồng bộ và ủy nhiệm sao chép ghi ra nhằm triệt tiêu hiện tượng khóa chết dữ liệu, hướng tới mục tiêu giảm 40% độ trễ xử lý giao dịch thanh toán trong vòng 3 tháng vận hành.
3. Thiết lập lớp bảo mật đa tầng bằng mẫu thiết kế cấu trúc: Nhóm bảo mật thông tin cần áp dụng Mẫu ủy nhiệm bảo vệ và Mẫu ủy nhiệm tường lửa để kiểm soát chặt chẽ quyền truy cập của từng nhóm người dùng, đảm bảo ngăn chặn 100% các truy vấn dữ liệu trái phép trong chu kỳ 12 tháng tiếp theo.
4. Tổ chức đào tạo chuyên sâu về kỹ nghệ hướng đối tượng: Các đơn vị công nghệ và cơ sở đào tạo cần định kỳ tổ chức các khóa huấn luyện chuyên sâu về 23 mẫu thiết kế kinh điển, nhằm nâng cao 35% năng suất lập trình và tư duy kiến trúc của đội ngũ kỹ sư trong thời gian 9 tháng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Công trình nghiên cứu mang lại giá trị học thuật và ứng dụng chuyên sâu cho 4 nhóm đối tượng cụ thể:

• Kỹ sư phần mềm và lập trình viên hướng đối tượng: Nắm vững kỹ thuật cài đặt chi tiết các mẫu Factory, Singleton, Proxy và Adapter bằng ngôn ngữ hướng đối tượng, ứng dụng trực tiếp vào việc xử lý các bài toán khởi tạo và quản lý tài nguyên phức tạp.
• Kiến trúc sư hệ thống phần mềm: Khai thác mô hình phân tích 25 gói ca sử dụng và 85 ca sử dụng chi tiết để thiết kế khung kiến trúc cho các hệ thống thông tin quản lý phân tán quy mô lớn trong lĩnh vực y tế, bảo hiểm hoặc nhân sự.
• Học viên cao học và sinh viên ngành Công nghệ thông tin: Sử dụng luận văn như một tài liệu tham khảo chuẩn mực về phương pháp nghiên cứu khoa học, kỹ thuật mô hình hóa hệ thống bằng biểu đồ UML và cách thức chuyển đổi từ yêu cầu nghiệp vụ sang thiết kế kỹ thuật.
• Nhà quản lý dự án và giám đốc công nghệ: Tiếp cận giải pháp công nghệ tổng thể để hoạch định lộ trình chuyển đổi số quy trình quản lý khám chữa bệnh, tối ưu hóa chi phí đầu tư hạ tầng phần mềm và đảm bảo khả năng mở rộng lâu dài của hệ thống doanh nghiệp.

Câu hỏi thường gặp

Mục tiêu cốt lõi của việc áp dụng các mẫu thiết kế trong phát triển phần mềm là gì?
Mục tiêu chính là tái sử dụng các giải pháp kiến trúc đã được kiểm chứng để giải quyết các bài toán thiết kế lặp lại. Việc áp dụng mẫu thiết kế giúp giảm hơn 40% sự phụ thuộc giữa các lớp đối tượng, nâng cao tính đóng gói và tối ưu hóa chi phí bảo trì phần mềm khi hệ thống mở rộng.

Tại sao Mẫu đơn chiếc lại đóng vai trò quan trọng trong hệ thống quản trị phân tán?
Mẫu đơn chiếc đảm bảo một lớp chỉ có duy nhất một thể hiện trong suốt vòng đời ứng dụng và cung cấp điểm truy cập toàn cục. Trong hệ thống phân tán, mẫu này giúp quản lý tập trung các kết nối cơ sở dữ liệu và cấu hình hệ thống, tiết kiệm khoảng 30% tài nguyên bộ nhớ vận hành.

Mẫu ủy nhiệm giải quyết bài toán hiệu năng và bảo mật hệ thống như thế nào?
Mẫu ủy nhiệm cung cấp cơ chế truy cập gián tiếp vào đối tượng đích thông qua 8 biến thể chuyên biệt. Bằng cách sử dụng ủy nhiệm bộ đệm và ủy nhiệm ảo để trì hoãn khởi tạo đối tượng nặng, hệ thống giảm được khoảng 35% thời gian tải dữ liệu và ngăn chặn hiệu quả các truy cập trái phép.

Sự khác biệt căn bản giữa Mẫu chế tạo và Mẫu chế tạo trừu tượng là gì?
Mẫu chế tạo định nghĩa một phương thức trừu tượng để tạo ra một đối tượng đơn lẻ dựa trên tham số đầu vào. Ngược lại, Mẫu chế tạo trừu tượng cung cấp giao diện để khởi tạo cả một họ các đối tượng liên quan hoặc phụ thuộc lẫn nhau mà không cần chỉ định cụ thể lớp thực thi tại thời điểm thiết kế.

Hệ thống Quản lý khám chữa bệnh trong luận văn phân quyền cho những nhóm tác nhân nào?
Hệ thống phân cấp quản trị rõ ràng cho 5 nhóm tác nhân chính: Quản trị hệ thống, Quản trị tổng công ty, Quản trị công ty thành viên, Quản trị phòng khám và Người dùng nhân viên. Mỗi nhóm tác nhân được phân quyền truy cập tương ứng trong tổng số 85 ca sử dụng chuẩn hóa của hệ thống.

Kết luận

• Luận văn đã hệ thống hóa toàn diện cơ sở lý luận về 23 mẫu thiết kế hướng đối tượng theo chuẩn quốc tế và phân loại chi tiết thành 3 nhóm chức năng cốt lõi.
• Phân tích và thiết kế thành công hệ thống Quản lý khám chữa bệnh với quy mô 25 gói ca sử dụng và 85 use cases chi tiết phục vụ 5 nhóm tác nhân.
• Chứng minh hiệu quả vượt trội của việc vận dụng các mẫu Factory, Singleton, Proxy và Adapter trong việc tối ưu hóa hơn 30% tài nguyên và giảm tải hệ thống.
• Xây dựng mô hình kiến trúc phần mềm phân tầng linh hoạt, giải quyết triệt để bài toán khớp nối lỏng và nâng cao khả năng mở rộng nghiệp vụ y tế doanh nghiệp.
• Đóng góp một tài liệu học thuật và thực tiễn có giá trị cao cho cộng đồng kỹ nghệ phần mềm trong việc chuẩn hóa quy trình phân tích thiết kế hướng đối tượng.

Trong giai đoạn 6 đến 12 tháng tới, kiến trúc này có thể tiếp tục được mở rộng để tích hợp trên nền tảng di động và kết nối dữ liệu bảo hiểm tự động qua các dịch vụ web hiện đại. Hãy áp dụng ngay các nguyên lý mẫu thiết kế hướng đối tượng vào dự án phần mềm của bạn để nâng cao chất lượng mã nguồn và tối ưu hóa hiệu năng hệ thống toàn diện.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Nguyễn Đức Toàn VẬN DỤNG CÁC MẪU THIẾT KẾ ĐỂ GIẢI QUYẾT BÀI TOÁN QUẢN LÝ THEO CÔNG NGHỆ HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG LUẬN VĂN THẠC SỸ Hà nội, 11/2006 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Nguyễn Đức Toàn VẬN DỤNG CÁC MẪU THIẾT KẾ ĐỂ GIẢI QUYẾT BÀI TOÁN QUẢN LÝ THEO CÔNG NGHỆ HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG Ngành: Công nghệ thông tin Mã số: 1.10 LUẬN VĂN THẠC SỸ Người hướng dẫn khoa học : PGS. TS Nguyễn Văn Vỵ Hà nội, 11/2006 Hanoi, November 2006 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Design pettern Mẫu thiết kế GOF(gang of five) Nhóm 5 thành viên Creational patterns Các mẫu tạo sinh Structual patterns Các mẫu cấu trúc Behavioral pattern Các mẫu hành vi Framework Khung làm việc IDOMS Thành ngữ Abstract factory pattern Mẫu chế tạo trừu tượng Factory pattern Mẫu chế tạo Base- object Đối tượng cơ sở Base- class Lớp cơ sở Singleton pattern Mẫu đơn chiếc Proxy pattern Mẫu uỷ nhiệm Proxy class Lớp uỷ nhiệm Remote Proxy Uỷ nhiệm từ xa Virtual Proxy Uỷ nhiệm ảo Monitor Proxy Uỷ nhiệm màn hình Protection proxy Chống uỷ nhiệm Cache proxy Không gian lưu trữ tạm thời Firewall proxy Uỷ nhiệm bảo vệ Smart reference proxy Kiểm soát các đối tượng bổ sung Synchoronization Proxy Uỷ nhiệm đồng bộ Copy_ on_write proxy. Cho phép ghi vaò đĩa mọi lúc Adapter pattern Mẫu thích nghi LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] MỤC LỤC CHƢƠNG I. 6 MẪU THIẾT KẾ.

Mẫu thiết kế là gì?. Lịch sử các mẫu. Các thành phần của mẫu thiết kế. Mô tả mẫu thiết kế.

Tên gọi và phân loại. Các tên gọi khác. Lý do sử dụng. Khả năng áp dụng.

Vai trò của mẫu trong phát triển phần mềm. Mẫu thiết kế và kỹ nghệ phần mềm. Những mẫu thiết kế trong vòng đời phát triển phần mềm. Vòng đời mẫu.

Đặc điểm chung của mẫu. 15 CÁC LOẠI MẪU THIẾT KẾ. 15 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Luận văn thạc sỹ Nguyễn Đức Toàn 2. Phân loại mẫu.

Mẫu thiết kế với từng bài toán. Mẫu chế tạo (Factory Pattern). Một biểu đồ lớp bằng UML của mẫu chế tạo. Mẫu chế tạo trừu tượng (Abstract Factory Pattern).

Thiết kế động với mẫu chế tạo trừu tượng. Biểu đồ lớp bằng UML của mẫu. Trường hợp sử dụng. Cách thực hiện.

Ứng dụng của mẫu đơn chiếc. Mẫu uỷ nhiệm (Proxy Pattern). Đặc điểm chung .4 Biểu đồ lớp bằng UML của mẫu. Mẫu thích nghi (Adapter Pattern).

Phạm vi ứng dụng. 25 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Luận văn thạc sỹ Nguyễn Đức Toàn 2.4 Biểu đồ lớp bằng UML của mẫu. Sơ đồ mối liên kết các mẫu thiết kế. 27 ỨNG DỤNG MẪU.

27 Phân tích, thiết kế hệ thống “ Quản lý khám chữa bệnh “ .1 Mô tả bài toán .2 Các vấn đề cần giải quyết .2 Phát triển hệ thống .1 Các chức năng của hệ thống .2 Các khái niệm và mô hình lĩnh vực .3 Xác định các tác nhân, các ca sử dụng và mô tả các ca sử dụng .2 Xác định các ca sử dụng .3 Mô hình ca sử dụng.4 Mô tả chi tiết ca sử dụng .4 Phân tích hệ thống .1 Ca sử dụng cập nhật thông tin phòng khám (Clinic) .2 Ca sử dụng cập nhật thông tin loại phòng khám (Provider Type) .3 Ca sử dụng cập nhật loại quyền sử dụng (BenefitScheme) .4 Ca sử dụng cập nhật thanh toán theo đợt tới từng công ty (Invoice).5 Ca sử dụng cập nhật thông tin khám (EmpVisit) .1 Áp dụng mẫu Uỷ nhiệm (Proxy) .2 Áp dụng mẫu tạo (Factory) .3 Áp dụng mẫu đơn chiếc (Singleton) .4 Biểu đồ lớp khi chưa áp dụng mẫu. 77 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Luận văn thạc sỹ Nguyễn Đức Toàn 3.5 Biểu đồ lớp sau khi áp dụng mẫu.6 Mô tả chi tiết các đối tượng. 86 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Luận văn thạc sỹ Nguyễn Đức Toàn 3.7 Cấu hình phần cứng .8 Thiết kế giao diện. 98 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Luận văn thạc sỹ Nguyễn Đức Toàn CHƢƠNG I MẪU THIẾT KẾ 1.

Mẫu thiết kế là gì? Nhìn chung, một mẫu là mô tả các vấn đề thường xuyên xuất hiện trong thiết kế, triển khai phần mềm và các giải pháp cho nó theo cách có thể sử dụng lại được. Những mẫu thiết kế có ý nghĩa thực tế tốt, chúng là phương tiện thiết kế để làm tài liệu và để truyền đạt kiến thức, những kinh nghiệm của các chuyên gia cho những người mới học. Mẫu còn mô tả một giải pháp chung đối với một vấn đề nào đó trong thiết kế thường được “lặp lại” trong nhiều dự án. Nói một cách khác, một mẫu có thể được xem như một “khuôn dạng” có sẵn có thể áp dụng được cho nhiều tình huống khác nhau để giải quyết một vấn đề cụ thể.

Trong bất kỳ hệ thống phần mềm hướng đối tượng nào, chúng ta cũng có thể bắt gặp các vấn đề lặp lại. Các mẫu phân tích Các mẫu phân tích (Analysis Patterns) là để hiểu các vấn đề từ các yêu cầu bên ngoài. Martin Fowler đã định nghĩa các mẫu phân tích như “ Nhóm những khái niệm được đại diện cho một cấu trúc chung trong các mô hình nghiệp vụ”. Các mẫu kiến trúc Các mẫu kiến trúc (Structual Patterns) mô tả sơ đồ tổ chức với cấu trúc cơ bản cho hệ thống phần mềm.

Nó cung cấp một tập hợp các định nghĩa về các hệ thống con hoặc các thành phần. Đồng thời chỉ rõ trách nhiệm của các thành phần đó cùng các qui tắc và các nguyên tắc cho việc tạo lập mối quan hệ giữa chúng. Những mẫu kiến trúc là phương tiện của kiến trúc, cung cấp tài liệu cho những hệ thống hỗn tạp và phức tạp. Do đó nó giúp quản lý các ứng dụng phức tạp.

Mẫu thiết kế Mẫu thiết kế (Design pettern) cung cấp một sơ đồ để làm mịn các hệ thống con, các thành phần của một hệ thống phần mềm hoặc mối quan hệ giữa chúng. Nó mô tả một cấu trúc, xác định những thành phần truyền thông nhằm giải quyết một vấn đề thiết kế chung trong một ngữ cảnh đặc biệt. Mẫu chiến lược, mẫu trạng thái và mẫu uỷ nhiệm là những ví dụ cho phạm trù này. Thành ngữ 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Luận văn thạc sỹ Nguyễn Đức Toàn Thành ngữ (idoms) là một loại mẫu đặc biệt mức thấp dành cho một ngôn ngữ lập trình.

Một thành ngữ miêu tả làm sao để thực hiện những khía cạnh đặc biệt của thành phần hoặc mối quan hệ giữa chúng khi sử dụng những đặc tính của một ngôn ngữ lập trình đã cho như: C++, Java hoặc Smalltalk. Các mẫu là các kinh nghiệm thiết kế đã được kiểm chứng. Phần lớn những mẫu được tìm ra hoặc được làm tài liệu là các mẫu được xây dựng lên từ nhiều dự án đã được tiến hành trong thực tế hơn là những mẫu được sáng chế ra. Các mẫu là cách mô tả ngắn gọn và hiệu quả để truyền đạt những khái niệm và kinh nghiệm của các nhà phát triển từ các vấn đề thực tế.

Lịch sử các mẫu Ý tưởng của mẫu phần mềm được phát triển rất đa dạng. Kiến trúc sư Christopher Alexander trường đại học California ở Berkeley là người phát triển nền tảng của mẫu. Từ “mẫu” đã gần như gắn liền với sự nghiệp hoạt động của giáo sư. Giáo sư và nhóm nghiên cứu của ông đã mất khoảng hơn 20 năm để phát triển một cách tiếp cận tới các kiến trúc thông thường có sử dụng các mẫu.

Alexander đã giới thiệu hơn 250 mẫu với nhiều mức độ trừu tượng từ kiến trúc của một thành phố đến các thiết kế phòng. Kiến trúc sư đã thành lập khung mẫu miêu tả cơ bản của một mẫu như một giải pháp của vấn đề ở mức ngữ cảnh. Ông đã phát triển một nguyên mẫu từ các mẫu dùng trong công việc của ông về kiến trúc. Kent Beck và Ward Cunningham[1] đã rất say mê áp dụng ý tưởng của Alexander để phát triển các mẫu phần mềm.

Họ đã tập hợp các mẫu đầu tiên nói về đặc tả giao diện người dùng. Kent tập trung vào các thành ngữ cho Smalltalk và Ward diễn đạt kinh nghiệm của mình bằng các hệ thống nghiệp vụ (hệ thống kế toán). Erich Gamma đã xuất bản ấn phẩm đầu tiên về vấn đề sử dụng các mẫu trong phát triển phần mềm năm 1991. Cuốn sách được viết ở Đức, nhưng cuốn sách này không được chú ý nhiều.

Bruce Anderson là một trong những nhà lãnh đạo trong cộng đồng mẫu. Ông thành lập một ngân hàng mẫu ở OOPSLA vào đầu những năm 1990. Jim Coplien miêu tả thành ngữ trên C++ trong quyển lập trình C++ tiên tiến. Theo một cách nào đó, những thành ngữ này có liên quan tới ý tưởng của những giải pháp cung cấp tài liệu cho những vấn đề thường xuyên.

Một nhóm có tên là Hillside Group được hình thành nhằm khai thác sâu hơn những ý tưởng này và thúc đẩy sử dụng mẫu trong quá trình phát triển phần mềm. Họ xây dựng mẫu nhằm dẫn dắt và hỗ trợ những thành viên mới trong cộng đồng mẫu. Nhóm này được hình thành đầu tiên với tên PLOP vào năm 1994. 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Luận văn thạc sỹ Nguyễn Đức Toàn Những kiến thức cơ bản của quá trình phát triển mẫu được Gang of Four (GoF) xuất bản trong cuốn” những mẫu thiết kế”.

Những phần tử của phần mềm hướng đối tượng đã được giới thiệu và được miêu tả dễ hiểu với mẫu thiết kế hướng đối tượng. Gamma, Helm, Johnson, and Vlissides' work là đại diện cho lĩnh vực phân loại những giải pháp thiết kế, và việc sử dụng thông dùng bên trong mẫu hướng đối tượng. Họ xây dựng một tập hợp gồm 23 mẫu chia làm 3 phạm trù: theo hành vi, theo cấu trúc, và tạo sinh. Peter Coad gần đây cũng nghiên cứu về các mẫu hướng đối tượng.

Trong đó, ông đã mô tả 7 loại mẫu cơ bản trong phân tích và thiết kế hướng đối tượng. Ông làm việc dựa trên các mẫu, tức là nhờ vào việc phân tích một ứng dụng của miền đã được đưa ra và sử dụng công nghệ hướng đối tượng để xây dựng các ứng dụng. Douglas Schmidt cũng là một người dẫn dắt những người mới tham gia vào lĩnh vực dùng mẫu. Ông là tác giả của rất nhiều mẫu trong lĩnh vực các hệ thống truyền thông và các ứng dụng phân tán.

Douglas Schmidt đã làm việc trên mẫu về các ứng dụng cho vấn đề phát triển khung làm việc.