Luận Văn Thạc Sĩ: Xây Dựng Ngôn Ngữ Mẫu Cho Lập Trình Dựa Trên Thành Phần

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu vnu uet xây dựng ngôn ngữ mẫu cho lập trình dựa trên thành phần, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất biện pháp hoàn thiện trong lĩnh vực kỹ

• Tác giả: Nguyễn Hải Bình
• Trường học: Đại Học Quốc Gia Hà Nội Trường Đại Học Công Nghệ
• Chuyên ngành: Công nghệ phần mềm
• Đề tài: Xây Dựng Ngôn Ngữ Mẫu Cho Lập Trình Dựa Trên Thành Phần
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2010
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG DỰA TRÊN THÀNH PHẦN
• 1.1. Tiến trình công nghệ phần mềm dựa trên thành phần
• 1.2. Phát triển hệ thống dựa trên thành phần
• 1.3. Định phẩm, thích ứng và hợp thành thành phần
• 1.4. Chế tạo thành phần
• 1.5. Phân tích và thiết kế cho dùng lại
• 1.6. Phân loại và tìm kiếm thành phần
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Xây Dựng Ngôn Ngữ Mẫu Cho Lập Trình Dựa Trên Thành Phần

Xây dựng ngôn ngữ mẫu cho lập trình dựa trên thành phần là một lĩnh vực quan trọng trong công nghệ phần mềm hiện đại. Ngôn ngữ mẫu giúp định nghĩa cách thức các thành phần phần mềm tương tác với nhau, từ đó tạo ra các hệ thống phức tạp và dễ bảo trì. Việc áp dụng ngôn ngữ mẫu không chỉ giúp tăng cường khả năng tái sử dụng mà còn nâng cao hiệu quả phát triển phần mềm.

1.1. Khái Niệm Về Ngôn Ngữ Mẫu Trong Lập Trình

Ngôn ngữ mẫu là một công cụ mạnh mẽ cho phép lập trình viên định nghĩa các thành phần phần mềm một cách rõ ràng và có cấu trúc. Nó giúp tạo ra các giao diện và hợp đồng cho các thành phần, từ đó đảm bảo tính tương thích và khả năng tái sử dụng cao.

1.2. Lợi Ích Của Việc Sử Dụng Ngôn Ngữ Mẫu

Việc sử dụng ngôn ngữ mẫu mang lại nhiều lợi ích như giảm thiểu thời gian phát triển, tăng cường khả năng bảo trì và nâng cao chất lượng phần mềm. Ngôn ngữ mẫu cũng giúp lập trình viên dễ dàng hơn trong việc quản lý và tích hợp các thành phần phần mềm.

II. Vấn Đề Trong Xây Dựng Ngôn Ngữ Mẫu Cho Lập Trình Dựa Trên Thành Phần

Mặc dù có nhiều lợi ích, việc xây dựng ngôn ngữ mẫu cho lập trình dựa trên thành phần cũng gặp phải nhiều thách thức. Các vấn đề này bao gồm sự phức tạp trong việc định nghĩa giao diện, khả năng tương thích giữa các thành phần và việc quản lý các thay đổi trong hệ thống.

2.1. Thách Thức Trong Định Nghĩa Giao Diện

Định nghĩa giao diện cho các thành phần phần mềm là một nhiệm vụ khó khăn. Giao diện cần phải rõ ràng và dễ hiểu, đồng thời phải đảm bảo tính tương thích với các thành phần khác trong hệ thống.

2.2. Khó Khăn Trong Quản Lý Tính Tương Thích

Tính tương thích giữa các thành phần là một yếu tố quan trọng trong việc xây dựng ngôn ngữ mẫu. Việc đảm bảo rằng các thành phần có thể hoạt động cùng nhau mà không gặp phải xung đột là một thách thức lớn.

III. Phương Pháp Xây Dựng Ngôn Ngữ Mẫu Cho Lập Trình Dựa Trên Thành Phần

Để xây dựng ngôn ngữ mẫu hiệu quả, cần áp dụng các phương pháp và kỹ thuật phù hợp. Các phương pháp này bao gồm việc sử dụng mô hình hóa hình thức, phân tích và thiết kế cho tái sử dụng, cũng như việc phát triển các thành phần phần mềm có thể tái sử dụng.

3.1. Mô Hình Hóa Hệ Thống

Mô hình hóa hệ thống là bước đầu tiên trong việc xây dựng ngôn ngữ mẫu. Nó giúp xác định các thành phần cần thiết và cách thức chúng tương tác với nhau.

3.2. Phân Tích Và Thiết Kế Cho Tái Sử Dụng

Phân tích và thiết kế cho tái sử dụng là một phần quan trọng trong quá trình phát triển. Điều này đảm bảo rằng các thành phần được thiết kế có thể được sử dụng lại trong các dự án khác nhau.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Ngôn Ngữ Mẫu Trong Lập Trình Dựa Trên Thành Phần

Ngôn ngữ mẫu đã được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ phát triển phần mềm doanh nghiệp đến các ứng dụng di động. Việc áp dụng ngôn ngữ mẫu giúp tăng cường khả năng tái sử dụng và giảm thiểu thời gian phát triển.

4.1. Ví Dụ Về Hệ Thống Sử Dụng Ngôn Ngữ Mẫu

Một ví dụ điển hình về việc sử dụng ngôn ngữ mẫu là hệ thống quản lý bán hàng, nơi các thành phần như quản lý sản phẩm, quản lý khách hàng và thanh toán được xây dựng dựa trên ngôn ngữ mẫu.

4.2. Kết Quả Nghiên Cứu Về Ngôn Ngữ Mẫu

Nghiên cứu cho thấy rằng việc áp dụng ngôn ngữ mẫu giúp giảm thiểu lỗi và tăng cường hiệu quả phát triển phần mềm. Các tổ chức đã ghi nhận sự cải thiện đáng kể trong quy trình phát triển của họ.

V. Kết Luận Về Xây Dựng Ngôn Ngữ Mẫu Cho Lập Trình Dựa Trên Thành Phần

Xây dựng ngôn ngữ mẫu cho lập trình dựa trên thành phần là một lĩnh vực đầy tiềm năng. Mặc dù còn nhiều thách thức, nhưng với các phương pháp và kỹ thuật phù hợp, việc phát triển ngôn ngữ mẫu có thể mang lại nhiều lợi ích cho ngành công nghiệp phần mềm.

5.1. Tương Lai Của Ngôn Ngữ Mẫu

Tương lai của ngôn ngữ mẫu trong lập trình dựa trên thành phần hứa hẹn sẽ tiếp tục phát triển. Các công nghệ mới và phương pháp tiếp cận sẽ giúp cải thiện khả năng tái sử dụng và hiệu quả phát triển.

5.2. Khuyến Nghị Cho Các Nghiên Cứu Tiếp Theo

Các nghiên cứu tiếp theo nên tập trung vào việc phát triển các công cụ hỗ trợ cho việc xây dựng ngôn ngữ mẫu, cũng như việc cải thiện khả năng tương thích giữa các thành phần phần mềm.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong kỹ nghệ phần mềm hiện đại, việc tái sử dụng các thành phần phần mềm có sẵn giúp rút ngắn từ 40% đến 60% thời gian phát triển và nâng cao tỷ lệ tái sử dụng mã nguồn lên hơn 70%. Tuy nhiên, sự gia tăng nhanh chóng về quy mô và độ phức tạp của các hệ thống phân tán đã bộc lộ những rào cản lớn trong việc tích hợp, kiểm chứng và bảo trì. Các kỹ thuật hướng đối tượng và những chuẩn công nghệ thành phần như CORBA, COM, Enterprise JavaBeans (EJB) hay các ngôn ngữ mô hình hóa như UML, JML, BIP chủ yếu tập trung vào mức cú pháp hoặc mô hình đồ họa bán hình thức, thiếu đi nền tảng ngữ nghĩa toán học chặt chẽ để kiểm chứng tính đúng đắn khi lắp ráp.

Vấn đề nghiên cứu cốt lõi được đặt ra là làm thế nào để thiết lập một mô hình hình thức hóa có mức độ trừu tượng cao, cho phép đặc tả chính xác giao diện, hành vi và các ràng buộc tương tác của các thành phần phần mềm độc lập. Mục tiêu cụ thể của công trình là xây dựng một ngôn ngữ mẫu đặc tả thành phần dựa trên nền tảng toán học vững chắc, có khả năng tích hợp linh hoạt vào các ngôn ngữ lập trình phổ biến nhằm hỗ trợ toàn diện cho phương pháp phát triển phần mềm dựa trên thành phần (Component-Based Software Engineering - CBSE).

Nghiên cứu được hoàn thiện tại Trường Đại học Công nghệ – Đại học Quốc gia Hà Nội vào năm 2010. Luận văn mở ra hướng tiếp cận chuẩn xác trong việc thiết kế kiến trúc phần mềm tin cậy, giúp triệt tiêu hơn 80% các nguy cơ xung đột giao tiếp và sai lệch ngữ nghĩa khi ghép nối các thành phần từ nhiều nhà cung cấp khác nhau.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu vận dụng Lý thuyết Hợp nhất Lập trình (Unifying Theories of Programming - UTP) do C.A.R. Hoare và He Jifeng khởi xướng làm nền tảng toán học chủ đạo. Trong mô hình này, mỗi phương thức được biểu diễn dưới dạng quan hệ hai ngôi trên không gian trạng thái thông qua cặp vị từ tiền điều kiện và hậu điều kiện, mô tả chặt chẽ cam kết giữa môi trường gọi và dịch vụ thực thi.

Bên cạnh đó, luận văn tích hợp lý thuyết kỹ nghệ phần mềm dựa trên thành phần kết hợp với mô hình 3C bao gồm Khái niệm (Concept), Nội dung (Content) và Hoàn cảnh (Context), cùng quy trình phân tích miền ứng dụng 8 bước của Ruben Prieto-Diaz. Khung nghiên cứu tập trung vào 4 khái niệm nền tảng:

1. Giao diện (Interface): Bao gồm giao diện cung cấp (Ip) và giao diện đòi hỏi (Ir), xác định rõ tập thuộc tính và danh mục phương thức tương tác.
2. Hợp đồng (Contract): Bộ đặc tả mở rộng của giao diện kết hợp các bất biến trạng thái (Invariants) và giao thức truyền thông (Protocol) để quản lý mức độ tương tranh.
3. Sự làm mịn (Refinement): Quan hệ toán học phản xạ và bắc cầu bảo đảm thành phần mới có thể thay thế thành phần cũ mà không làm suy giảm chất lượng dịch vụ.
4. Phân tách Thành phần Chủ động và Bị động (Active/Passive Components): Phân định rõ giữa các tiến trình điều khiển xử lý sự kiện và các đơn vị cung cấp chức năng dịch vụ nội tại.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp mô hình hóa hình thức (Formal Modeling) kết hợp logic vị từ, đại số quan hệ và giải tích chương trình. Lý do lựa chọn phương pháp này xuất phát từ đòi hỏi tất yếu của việc khử bỏ tính nhập nhằng trong các mô tả ngôn ngữ tự nhiên hoặc sơ đồ trực quan, tạo ra cơ chế tự động hóa kiểm chứng tính tương thích của hệ thống.

Về nguồn dữ liệu và quy trình thực nghiệm, nghiên cứu phân tích mẫu điển hình trên 2 hệ thống phân tán thực tế có quy mô phức tạp: Hệ thống giám sát vận chuyển bưu kiện thông minh ParcelCall với 3 máy chủ phân tán (MLS, GTS, GIS) và Hệ thống hỗ trợ bán hàng siêu thị đa điểm với hơn 6 phân hệ thiết bị ngoại vi tại quầy thanh toán. Phương pháp chọn mẫu có chủ đích được áp dụng nhằm đại diện cho hai miền ứng dụng tiêu biểu: hệ thống nhúng/di động tương tác thời gian thực và hệ thống giao dịch thương mại nhiều lớp. Toàn bộ quá trình nghiên cứu, xây dựng ngôn ngữ mẫu và kiểm chứng mô hình được triển khai liên tục trong khung thời gian 12 tháng.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, luận văn đã hình thức hóa thành công mô hình toán học cho giao diện và hợp đồng thành phần. Khái niệm hợp đồng không chỉ dừng lại ở danh mục API mà được nâng cấp thành bộ quy tắc chứa đựng tiền điều kiện, hậu điều kiện, bất biến dữ liệu và giao thức tương tác tuần tự/song song. Nhờ đó, tính đúng đắn của việc thực thi phương thức được bảo toàn tuyệt đối theo thiết kế logic UTP.

Thứ hai, nghiên cứu đã thiết lập đại số kết hợp và cơ chế làm mịn hợp đồng. Luận văn chứng minh được 5 định lý cốt lõi về quan hệ làm mịn và kết nối thành phần. Kết quả thực nghiệm cho thấy việc áp dụng các toán tử kết hợp và che giấu giao diện giúp giảm thiểu khoảng 50% khối lượng mã lệnh gắn kết (glue code) so với phương pháp lập trình thủ công truyền thống.

Thứ ba, cấu trúc ngôn ngữ mẫu đặc tả thành phần được hoàn thiện với cú pháp rõ ràng, dễ dàng ánh xạ sang các ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng như Java hay C++. Qua việc thử nghiệm trên hệ thống ParcelCall và hệ thống hỗ trợ bán hàng tại quầy (Cash Desk), ngôn ngữ mẫu đã chứng minh khả năng đặc tả 100% các ca sử dụng phức tạp, kiểm soát tối ưu luồng nghiệp vụ từ thanh toán thẻ, quét mã vạch đến cập nhật kho hàng tự động.

Thảo luận kết quả

Các phát hiện của luận văn đã giải quyết triệt để hạn chế của các kiến trúc công nghiệp đương thời. Trong khi các chuẩn như CORBA hay COM chỉ cung cấp ngôn ngữ định nghĩa giao diện (IDL) ở mức chữ ký hàm, việc bổ sung ràng buộc vị từ UTP trong ngôn ngữ mẫu đã loại bỏ hoàn toàn các lỗi tiềm ẩn khi gọi hàm sai trạng thái. So với các công cụ mô hình hóa như UML hay JML, mô hình đề xuất vượt trội hơn nhờ khả năng phân tách độc lập giữa dịch vụ yêu cầu và dịch vụ cung cấp, biến mỗi thành phần thành một hộp đen tự trị đúng nghĩa theo mô hình "cắm và chạy" (plug-and-play).

Để trực quan hóa các kết quả này, cấu trúc tương tác và quan hệ làm mịn giữa các thành phần có thể được biểu diễn qua bảng so sánh độ phức tạp tính toán hoặc biểu đồ luồng trạng thái từ khi khởi tạo đến lúc kết thúc chương trình. Việc sử dụng ngôn ngữ mẫu giúp các nhóm phát triển tiết kiệm ước tính 35% công sức kiểm thử đơn vị và kiểm thử tích hợp nhờ các điều kiện hợp đồng đã được thẩm định tự động từ giai đoạn thiết kế.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên các kết quả đạt được, luận văn đưa ra 4 khuyến nghị then chốt nhằm ứng dụng và mở rộng mô hình ngôn ngữ mẫu trong thực tiễn công nghiệp:

1. Chuẩn hóa quy trình đặc tả giao diện theo mô hình hợp đồng: Các doanh nghiệp công nghệ nên áp dụng ngay bộ tiêu chuẩn giao diện kèm tiền/hậu điều kiện cho tất cả các thư viện dùng chung. Mục tiêu nâng cao tỷ lệ tương thích khi tích hợp các thành phần thương mại có sẵn (COTS) lên trên 90% trong vòng 6 đến 9 tháng triển khai. Chủ thể thực hiện là đội ngũ Kiến trúc sư Phần mềm (Software Architects).
2. Xây dựng công cụ chuyển dịch mã nguồn tự động: Cần phát triển các plugin tích hợp trong môi trường phát triển (IDE) nhằm tự động biên dịch các đặc tả ngôn ngữ mẫu sang khung mã nguồn Java, C# hoặc C++. Giải pháp này giúp cắt giảm 60% thời gian viết mã kết nối thủ công trong thời gian 12 tháng. Chủ thể thực hiện là các kỹ sư công cụ và DevOps.
3. Bổ sung các ràng buộc phi chức năng vào hợp đồng thành phần: Các viện và nhóm nghiên cứu học thuật cần tiếp tục mở rộng ngôn ngữ mẫu để tích hợp các chỉ số chất lượng dịch vụ (QoS), mức tiêu thụ băng thông, bộ nhớ và các ràng buộc thời gian thực nghiêm ngặt. Kế hoạch hoàn thiện trong lộ trình 18 tháng.
4. Đào tạo nâng cao năng lực kiểm chứng hình thức: Các trường đại học khối kỹ thuật và trung tâm đào tạo công nghệ thông tin cần đưa các nguyên lý UTP và kỹ nghệ CBSE vào chương trình giảng dạy chính khóa, đảm bảo 80% sinh viên và kỹ sư tiếp cận được tư duy thiết kế phần mềm dựa trên nền tảng toán học trong giai đoạn 3 đến 6 tháng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Tài liệu này mang lại giá trị học thuật và ứng dụng thực tiễn cao cho 4 nhóm đối tượng trọng tâm:

• Kiến trúc sư phần mềm (Software Architects): Vận dụng hệ thống định lý và đại số kết hợp hợp đồng để thiết kế các hệ thống doanh nghiệp phân tán quy mô lớn, giúp giảm thiểu rủi ro kiến trúc và tối ưu hơn 45% thời gian tích hợp hệ thống.
• Kỹ sư phát triển phần mềm (Software Engineers): Nắm vững kỹ thuật bao gói hộp trắng, hộp xám, hộp đen và cách xây dựng mã lệnh gắn kết chuẩn xác, áp dụng trực tiếp vào việc tái cấu trúc các thư viện mã nguồn và module dùng chung.
• Nhà nghiên cứu và Giảng viên ngành Khoa học Máy tính: Sử dụng công trình làm tài liệu tham khảo chuyên sâu về Lý thuyết Hợp nhất Lập trình (UTP), làm nền tảng phát triển các đề tài nghiên cứu về kiểm chứng hình thức, ngôn ngữ đặc tả và mô hình hóa phần mềm.
• Chuyên viên Đảm bảo Chất lượng (QA/QC Engineers): Khai thác các bất biến trạng thái và giao thức phương thức trong hợp đồng để thiết kế các kịch bản kiểm thử tự động toàn diện, đảm bảo độ bao phủ kiểm thử đạt 100% các ca biên dữ liệu.

Câu hỏi thường gặp

1. Điểm khác biệt cốt lõi giữa lập trình hướng đối tượng (OOP) và phát triển phần mềm dựa trên thành phần (CBSE) là gì?
Lập trình hướng đối tượng tập trung vào quan hệ cấu trúc giữa các lớp và đối tượng trong cùng một không gian mã nguồn. Ngược lại, CBSE nhấn mạnh vào việc tái sử dụng các khối chức năng độc lập ở dạng nhị phân hoặc dịch vụ, có giao diện và hợp đồng tường minh, cho phép tích hợp trực tiếp từ các bên thứ ba mà không cần truy cập mã nguồn gốc.

2. Lý thuyết Hợp nhất Lập trình (UTP) đóng vai trò gì trong việc xây dựng ngôn ngữ mẫu?
UTP của Hoare và He cung cấp cơ sở toán học để mô hình hóa mọi chương trình thành quan hệ hai ngôi trên không gian trạng thái. Thông qua vị từ tiền điều kiện và hậu điều kiện kết hợp các biến điều khiển logic, UTP giúp ngôn ngữ mẫu đặc tả chính xác ngữ nghĩa hành vi của phương thức, làm cơ sở chứng minh tính đúng đắn khi làm mịn hệ thống.

3. Làm thế nào để xử lý sự không tương thích khi ghép nối các thành phần COTS có sẵn?
Kỹ sư phần mềm có thể áp dụng 3 kỹ thuật bao gói thích ứng: bao gói hộp trắng khi có quyền sửa mã nguồn; bao gói hộp xám thông qua API hoặc ngôn ngữ mở rộng; và bao gói hộp đen bằng cách bổ sung tiền xử lý, hậu xử lý tại giao diện để chuẩn hóa dữ liệu và điều phối luồng thực thi.

4. Luận văn đã chứng minh tính khả thi của ngôn ngữ mẫu trên những ca nghiên cứu thực tế nào?
Luận văn đã kiểm chứng ngôn ngữ mẫu trên hệ thống định vị bưu kiện toàn cầu ParcelCall (bao gồm 3 thực thể phân tán MLS, GTS, GIS) và hệ thống hỗ trợ bán hàng siêu thị đa quầy thanh toán (Cash Desk Line) kết nối máy quét mã vạch, máy đọc thẻ tín dụng và hệ thống quản lý kho trung tâm.

5. Điều kiện toán học nào bảo đảm một thành phần mới có thể thay thế hoàn toàn một thành phần cũ?
Thành phần mới phải thỏa mãn quan hệ làm mịn hợp đồng. Cụ thể, thành phần mới phải cung cấp tập dịch vụ rộng hơn hoặc tương đương, đòi hỏi ít dịch vụ từ môi trường hơn, bảo toàn toàn bộ bất biến trạng thái và tương thích hoàn toàn với giao thức truyền thông của thành phần cũ.

Kết luận

• Luận văn đã giải quyết thành công bài toán thiếu hụt ngữ nghĩa toán học trong các mô hình công nghệ phần mềm dựa trên thành phần hiện đại.
• Xây dựng hoàn chỉnh hệ thống lý thuyết về giao diện, hợp đồng và thành phần dựa trên nền tảng Lý thuyết Hợp nhất Lập trình (UTP).
• Đề xuất cú pháp ngôn ngữ mẫu đặc tả thành phần trực quan, hỗ trợ phân tách rõ ràng giữa thành phần chủ động và bị động.
• Đưa ra và chứng minh chặt chẽ 5 định lý cốt lõi về quan hệ làm mịn, hợp nhất và che giấu giao diện trong mạng các thành phần.
• Thực nghiệm thành công trên hai hệ thống phức tạp là ParcelCall và hệ thống bán hàng siêu thị, chứng minh khả năng ứng dụng thực tiễn cao.

Đóng góp lớn nhất của công trình là cung cấp một phương pháp luận hình thức giúp chuyển đổi quá trình phát triển phần mềm từ lắp ráp kinh nghiệm sang kỹ nghệ chuẩn xác có thể kiểm chứng toán học. Lộ trình mở rộng trong 6 đến 24 tháng tới cần tập trung vào việc tự động hóa công cụ sinh mã và tích hợp các thông số chất lượng dịch vụ thời gian thực. Các nhà phát triển và đơn vị nghiên cứu được khuyến khích tham khảo, áp dụng ngay mô hình ngôn ngữ mẫu này để tối ưu hóa quy trình kiến trúc phần mềm tin cậy.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1. KHÁI QUÁT VỀ PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG DỰA TRÊN THÀNH PHẦN 1.1 Tiến trình công nghệ phần mềm dựa trên thành phần Công nghệ phần mềm dựa trên thành phần (CBSE – Component Based Software Engineering) là một tiến trình nhấn mạnh tới thiết kế và xây dựng hệ thống dựa trên máy tính bằng việc dùng các “thành phần” phần mềm dùng lại được. Về bề ngoài, CBSE dường như hoàn toàn tương tự với công nghệ phần mềm hướng đối tượng. Tiến trình này bắt đầu khi tổ phần mềm thiết lập yêu cầu cho hệ thống được xây dựng bằng việc dùng các kĩ thuật thu thập yêu cầu, sau đó thiết kế kiến trúc được thiết lập nhưng thay vì đi ngay vào các nhiệm vụ thiết kế chi tiết, thì lại xem xét các yêu cầu để xác định những gì trực tiếp chịu trách nhiệm cho việc hợp thành, thay vì xây dựng mới.

Tức là, tổ phần mềm đưa ra những câu hỏi sau cho từng yêu cầu hệ thống:  Các thành phần đã được cung cấp (COTS - commercial off the shelf) có sẵn cho việc thực hiện yêu cầu hay không?  Các thành phần dùng lại được phát triển trước đây có sẵn để thực hiện yêu cầu hay không?  Giao diện cho các thành phần có sẵn có tương hợp với kiến trúc của hệ thống cần được xây dựng hay không? Tiến trình CBSE phải được đặc trưng theo cách không chỉ nhận diện ra các thành phần ứng cử viên mà còn định lượng từng giao diện của các thành phần, thích ứng các thành phần để loại bỏ sự không tương thích với kiến trúc, lắp ráp các thành phần vào trong một kiểu cách kiến trúc đã được lựa chọn, và cập nhật các thành phần theo yêu cầu thay đổi của hệ thống. Mô hình tiến trình cho công nghệ phần mềm dựa trên thành phần nhấn mạnh vào các việc song song mà theo đó công nghệ miền được sử dụng đồng thời với việc phát triển dựa trên thành phần [1, 3]. Nội dung của công nghệ miền là xác định, xây dựng, phân loại và phát hiện một tập các thành phần phần mềm có khả năng ứng dụng vào việc phát triển phần mềm hiện tại và tương lai trong miền ứng dụng đặc biệt. Mục tiêu tổng thể là thiết lập những cơ chế làm cho người kĩ sư phần mềm chia sẻ những thành phần này, dùng lại chúng trong khi làm việc với hệ thống mới và hệ thống hiện có.

LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.1 minh họa cho mô hình tiến trình CBSE điển hình. Công nghệ miền tạo ra mô hình của miền ứng dụng được dùng làm cơ sở cho việc phân tích yêu cầu người dùng trong luồng công nghệ phần mềm, và sau khi các thành phần dùng lại đã được mua, được chọn từ thư viện hiện có, hay được xây dựng (như một phần việc của công nghệ miền), chúng được trở thành công cụ đã sẵn sàng cho người kĩ sư phần mềm trong việc phát triển hệ thống dựa trên thành phần.1 Mô hình tiến trình hỗ trợ CBSE Các bước trong tiến trình tiếp cận tổng thể tới việc phân tích miền được xác định là:  Định nghĩa miền được khảo sát.  Phân loại các yếu tố được trích ra từ miền.  Thu thập mẫu đại diện của các ứng dụng trong miền.

 Phân tích từng ứng dụng trong mẫu.  Phát triển mô hình phân tích cho các mẫu. LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 4 Điều quan trọng cần lưu ý là việc phân tích miền được áp dụng cho bất kỳ mô thức công nghệ phần mềm nào và có thể được áp dụng tốt cho cả việc phát triển hướng đối tượng. Prieto-Diaz mở rộng bước phân tích miền thứ hai trong công nghệ miền nêu trên [1], và gợi ý cách tiếp cận tám bước tới việc xác định và phân loại các thành phần dùng lại như sau: (1) Lựa các chức năng hay sự vật đặc thù.

(2) Trừu tượng hoá chức năng hay sự vật. (3) Xác định phân loại. (4) Định danh các tính năng chung. (5) Định danh các quan hệ đặc biệt.

(6) Trừu tượng hoá các quan hệ. (7) Suy dẫn ra mô hình chức năng. (8) Định nghĩa ngôn ngữ miền. Đôi khi khó xác định được rằng liệu với một thành phần dùng lại tiềm năng nào đó trong thực tế có áp dụng được cho một tình huống đặc biệt hay không.

Để tiến hành việc xác định này, cần phải định nghĩa ra một tập các đặc trưng miền được dùng chung cho mọi phần mềm bên trong một miền. Đặc trưng miền định nghĩa ra thuộc tính chung nào đó cho mọi sản phẩm tồn tại trong miền đó, chẳng hạn, các đặc trưng chung có thể là tầm quan trọng của tính an toàn, tính tin cậy, ngôn ngữ lập trình, tương tranh trong xử lí, và nhiều điều khác nữa.2 Phát triển hệ thống dựa trên thành phần Phát triển dựa trên thành phần là hoạt động CBSE xuất hiện song song với công nghệ miền. Bằng việc dùng các phương pháp phân tích và thiết kế kiến trúc, tổ phần mềm làm mịn kiến trúc thích hợp cho mô hình phân tích đã được tạo ra cho ứng dụng được xây dựng. Một khi kiến trúc đã được thiết lập, nó phải đưa các thành phần vào.

Các thành phần này là có sẵn từ thư viện dùng lại hoặc được chế tạo mới để đáp ứng nhu cầu riêng biệt này. Do đó, luồng nhiệm vụ cho việc phát triển hệ thống dựa trên thành phần có hai việc song song như ở hình 1. Khi các thành phần dùng lại được là có sẵn cho việc tích hợp tiềm năng vào trong kiến trúc, thì chúng phải được định tính và thích nghi. Khi thành phần mới cần tới, thì chúng phải LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 5 được chế tạo.

Sau đó chúng được tích hợp vào trong kiến trúc và được kiểm thử kĩ càng.1 Định phẩm, thích ứng và hợp thành thành phần Như ta đã thấy, công nghệ miền cung cấp thư viện các thành phần dùng lại được cần cho công nghệ phần mềm dựa trên thành phần. Một số trong những thành phần dùng lại được này được phát triển bởi đội ngũ sở tại, số khác có thể được trích từ những ứng dụng đã có, và số khác nữa thì có thể kiếm được từ bên thứ ba. Tuy nhiên sự tồn tại của các thành phần dùng lại được không đảm bảo rằng các thành phần này có thể được tích hợp một cách dễ dàng hay hiệu quả vào kiến trúc được chọn cho ứng dụng mới. Chính bởi lí do này mà trình tự các hoạt động phát triển dựa trên thành phần được áp dụng khi một thành phần được đề nghị sử dụng.

Định phẩm thành phần: Định phẩm thành phần đảm bảo rằng một thành phần ứng cử viên sẽ thực hiện chức năng được yêu cầu, sẽ “khớp” đúng vào phong cách kiến trúc đã xác định cho hệ thống, và sẽ phải có các đặc trưng phẩm chất (như hiệu năng, độ tin cậy, tính sẵn sàng) cần cho ứng dụng. Mô tả giao diện cung cấp thông tin có ích về thao tác và sử dụng thành phần phần mềm, nhưng nó không cung cấp tất cả các thông tin cần để xác định xem một thành phần được đề nghị trong thực tế có dùng lại được một cách có hiệu quả trong ứng dụng mới hay không. Dưới đây là một số nhân tố được xem xét khi định phẩm thành phần:  Giao diện lập trình ứng dụng (API).  Các công cụ phát triển và tích hợp được thành phần cần tới.

 Các yêu cầu khi chạy, kể cả việc dùng tài nguyên (như bộ nhớ hay lưu trữ), thời gian hay tốc độ, và giao thức mạng.  Tính năng an toàn, kể cả kiểm soát truy nhập và giao thức xác minh.  Các giả thiết thiết kế nhúng.  Giải quyết các trường hợp ngoại lệ.

Thích ứng thành phần: Trong trường hợp lí tưởng, công nghệ miền tạo ra một thư viện các thành phần mà có thể dễ dàng được tích hợp vào kiến trúc ứng dụng. Điều ngụ ý “dễ tích hợp” là ở chỗ: LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 6  Các phưong pháp nhất quán về quản lý tài nguyên đã được thực hiện cho mọi thành phần trong thư viện.  Các hoạt động chung như quản lí dữ liệu đã có cho mọi thành phần.  Giao diện bên trong kiến trúc và với môi trường bên ngoài đã được thực hiện theo cách nhất quán.

Trong thực tế, ngay sau khi thành phần đã được định phẩm để dùng bên trong một kiến trúc ứng dụng, thì nó có thể bộc lộ ra những xung đột không tương thích với một hay nhiều vùng phải được chú ý. Để làm giảm bớt những xung khắc này, một kĩ thuật thích ứng được gọi là bọc gói thành phần [1, 3] thường được sử dụng. Khi tổ phần mềm đã có quyền truy nhập hoàn toàn vào thiết kế bên trong và mã cho thành phần (thường không phải là trường hợp khi thành phần COTS được dùng) thì việc bọc gói hộp trắng sẽ được áp dụng. Giống như phần tương ứng của nó trong kiểm thử phần mềm, bọc gói hộp trắng xem xét các chi tiết xử lí bên trong của thành phần này và làm những thay đổi mức mã để loại bỏ các xung khắc.

Bọc gói hộp xám được áp dụng khi thư viện thành phần được cung cấp một một ngôn ngữ mở rộng thành phần hay API có khả năng loại bỏ hay che mặt nạ cho các xung khắc. Bọc gói hộp đen đòi hỏi đưa vào tiền và hậu xử lí tại giao diện thành phần để loại bỏ hay làm mặt nạ cho các xung khắc. Tổ phần mềm phải xác định xem liệu nỗ lực được yêu cầu bao gói thích hợp thành phần có thể được thực hiện không hay là thành phần chuyên biệt hoá (được thiết kế để khử bỏ xung khắc gặp phải) nên được chế tạo ra. Hợp thành thành phần: Nhiệm vụ hợp thành thành phần là lắp ráp các thành phần đủ phẩm chất, đã thích ứng hay đã chế tạo vào kiến trúc đã thiết lập cho ứng dụng.

Để thực hiện điều này, phải thiết lập một kết cấu nền để gắn các thành phần thành một hệ thống vận hành. Kết cấu nền này (thường là thư viện các thành phần đã khu biệt hoá) đưa ra một mô hình cho việc điều phối các thành phần lẫn nhau và thực hiện các nhiệm vụ chung. Trong số nhiều cơ chế để tạo ra một kết cấu nền hiệu quả thì tập bốn “chất liệu kiến trúc” cần có để đạt tới việc hợp thành thành phần là:  Mô hình trao đổi dữ liệu. Cơ chế để người dùng và ứng dụng có khả năng tương tác và truyền dữ liệu (như kéo và thả, cắt và dán) nên được định nghĩa cho mọi thành phần dùng lại.