LUẬN VĂN: KIỂM CHỨNG CÀI ĐẶT BIỂU ĐỒ TƯƠNG TÁC VỚI UML 2.0 pdf

Từ yêu cầu thực tế, khi mô hình UML đang là sự lựa chọn phổ biến cho mô hình hóa hệ thống phần mềm ở giai đoạn thiết kế, việc kiểm chứng các ràng buộc giữa các tương tác trong biểu đồ tr

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

Vương Văn Trường

KIỂM CHỨNG CÀI ĐẶT BIỂU ĐỒ TƯƠNG TÁC

VỚI UML 2.0

KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY Ngành: Công nghệ phần mềm

HÀ NỘI - 2010

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

Vương Văn Trường

KIỂM CHỨNG CÀI ĐẶT BIỂU ĐỒ TƯƠNG TÁC

VỚI UML 2.0

KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY

Ngành: Công nghệ phần mềm

Cán bộ hướng dẫn: TS Trương Anh Hoàng

Cán bộ đồng hướng dẫn: ThS Phạm Thị Kim Dung

HÀ NỘI - 2010

Lời cảm ơn

Trước tiên tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới TS.Trương Anh Hoàng, Bộ môn Công nghệ phần mềm, Khoa Công nghệ thông tin, Trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc Gia Hà Nôi – người đã định hướng đề tài và tận tình hướng dẫn chỉ bảo tôi trong suốt quá trình thực hiện khóa luận tốt nghiệp này

Tôi cũng xin chân thành cảm ơn ThS Phạm Thị Kim Dung, Bộ môn Công nghệ phần mềm, Khoa Công nghệ thông tin, Trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc Gia Hà Nội – Người đồng hướng dẫn và chỉ bảo tôi trong quá trình thực hiện khóa luận của này

Tôi cũng xin trân trọng cảm ơn quý thầy cô trong Khoa Công nghệ thông tin, Trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc Gia Hà Nội đã tận tình giảng dạy, truyền đạt kiến thức quý báu trong suốt bốn năm học làm nền tảng cho tôi thực hiện khóa luận tốt nghiệp này

Con xin cảm ơn cha mẹ và gia đình đã sinh ra và nuôi dạy con khôn lớn, luôn cạnh động viên và ủng hộ con trên con đường mà con đã yêu thích và lựa chọn

Cảm ơn các bạn sinh viên Khoa Công nghệ thông tin khóa 2006 – 2010 Các bạn giúp đỡ và ủng hộ tôi rất nhiều cũng như đóng góp nhiều ý kiến quý báu, qua đó, tôi hoàn thiện khóa luận tốt hơn

Mặc dù đã rất nỗ lực, cố gắng nhưng chắc hẳn khóa luận của tôi vẫn còn nhiều sót Tôi rất mong nhận được nhiều những ý kiến đánh giá, phê bình của quý thầy của các anh chị và các bạn

Một lần nữa, tôi xin chân thành cảm ơn

Hà Nội, tháng 5 năm 2010

Vương Văn Trường

Tóm tắt

Phần mềm ngày càng được xây dựng và phát triển mạnh mẽ Phần mềm được tạo ra phải đảm bảo chất lượng Kiểm chứng phần mềm là một trong những giai đoạn quan trọng trong quy trình sản xuất phần mềm Kiểm chứng động phần mềm nhằm phát hiện và tìm lỗi trong giai đoạn kiểm thử phần mềm Phương pháp lập trình hướng khía cạnh ( Aspect Oriented programming - AOP) cùng với công nghệ AspectJ ra đời tạo ra hướng phát triển mới cho kiểm chứng phần mềm, nâng cao khả năng tìm và sửa lỗi phần mềm mà không ảnh hưởng đến mã nguồn hệ thống Từ yêu cầu thực tế, khi mô hình UML đang là sự lựa chọn phổ biến cho mô hình hóa hệ thống phần mềm ở giai đoạn thiết kế, việc kiểm chứng các ràng buộc giữa các tương tác trong biểu đồ trình tự UML là rất cần thiết Cùng với yêu cầu thực tế đề ra và lựa chọn AOP là giải pháp giải quyết vấn đề, trong phạm vi khóa luận, tôi xin trình bày phương pháp sinh mã AspectJ tự động phục vụ cho việc kiểm chứng phần mềm với công cụ là plugin Create Aspect tự động sinh mã AspectJ dựa trên phương pháp này Nội dung chính của phương pháp này dựa trên các kiến thức về AOP, UML, XML, ANNOTATIONS để chuyển đổi các giao thức ràng buộc đối tượng đặc tả bời biểu đồ UML sang modun aspect phục vụ cho việc kiểm chứng Ý nghĩa thực tiễn là việc sinh ra mã aspect sẽ đan xen vào chương chình thực hiện việc kiểm chứng các ràng buộc giữa các đối tượng trong thời gian chạy

Mục lục

Chương 1 Mở đầu 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Nội dung bài toán 2

1.3 Tổng quan phương pháp “kiểm chứng cài đặt biểu đồ tương tác với UML 2.0” 2

1.4 Cấu trúc khóa luận 4

Chương 2 Annotaions , Aspects và UML 2.0 5

2.1 Annotations 5

2.1.1 Khái niệm annotaions 5

2.1.2 Ưu điểm của annotations 5

2.1.3 Cấu trúc annotaions 6

2.1.4 Target annotions 6

2.2 Aspect 7

2.2.1 Lập trình hướng khía cạnh AOP 7

2.2.2 AspectJ 9

2.3 UML 2.0 10

2.3.1 khai niệm về UML 10

2.3.2 Biểu đồ trình tự UML 11

2.4 Xây dựng máy trạng thái từ biểu đồ trình tự 16

2.4.1 Cấu trúc dữ liệu mô tả biểu đồ trình tự 16

2.4.2 Xây dựng máy trạng thái(FSM) 18

2.5 Tổng kết chương 19

Chương 3 Xây dựng cộng cụ tự động sinh Aspect từ máy trạng thái 20

3.1 Biểu đồ trình tự và các đoạn gộp 20

3.2 Sinh Aspect từ biêu đồ trình tự 21

3.3 Kết luận 23

Chương 4 Thực nghiệm 24

4.1 Xây dựng công cụ 24

4.2 Kiểm chứng một số giao thức thực tế 27

4.2.1 Kiểm chứng biểu đồ truy cập thông tin cơ bản của một máy ATM 27

4.2.2 Kiểm chứng biểu đồ loop 32

4.2.3 Kiểm chứng biểu đồ tổng quát 36

4.3 Kết luận 44

Chương 5 Kết luận 45 Phụ lục 47 Phụ lục A : Tài liệu XMI mô tả biểu đồ trình tự 47

Danh mục các ký hiệu, từ viết tắt

AOP Aspect-Oriented Programming

FSM Finie State Machine

OOP Object Oriented Programming

XML eXtensible Markup Language

XMI XML Metadata Interchange

UML Unified Modeling language

Hiện nay, phần mềm được coi là sản phẩm chính của công nghệ thông tin, quá trình làm phần mềm thông thường được trải qua quy trình nghiêm ngặt Quy trình này được chia ra làm nhiều giai đoạn : thu thập yêu cầu, phân tích, thiết kế, xây dựng, kiểm tra., triển khai và bảo trì phần mềm Đối với phần mềm, việc đảm bảo chất lưng của phần mềm là vô cùng quan trọng Do đó, vấn đề đặt ra là phải kiểm tra, xác định

và sửa được các lỗi phát sinh trong quá trình sản xuất phần mềm, đó là công việc của giai đoạn kiểm tra Việc phát hiện lỗi phần mềm càng muộn thì gây hậu quả càng lớn, tốn nhiều thời gian và công sức sửa lỗi, thậm chí có thể phải xây dựng lại toàn bộ hệ thống từ đầu, có khi gây thất bại cho toàn dự án phần mềm Chính vì vậy các phương pháp phát hiện lỗi sớm để giảm thiểu công sức để sửa chúng ra đời Để phát hiện hiện những lỗi phần mềm, phần mềm phải được kiểm chứng(Verification) và thẩm định(Valication)[5] Kiểm chứng phần mềm là kiểm tra xem phần mếm có thiết kế đúng và thực thi đúng như đặc tả không yêu cầu không Thẩm định phần mềm là giai đoạn có sự hỗ trợ của khách hàng nhằm kiểm tra xem phần mềm có đáp ứng được yêu cầu của họ không

Mục đính chính của kiểm chứng phần mềm là làm giảm thiểu số lỗi mà phần mềm có thể gặp đến mức thấp nhất có thể chấp nhận được Chính vì vậy, nó có vai trò

vô cùng quan trọng trong toàn bộ quy trình phát triển phần mềm cũng như trong ngành phát triển phần mềm hiện nay Nó thu hút được mối quan tâm của nhiều nhà nghiên cứu

2

Giai đoạn kiểm thử có mục đích kiểm tra tính đúng đắn của sản phầm phần mềm, kiểm tra xem có đáp ứng được nhu cầu bài toán đặt ra không Trong thực tế, các thao tác kiểm thử đơn vị thông thường dựa vào một tập các ca kiểm thử đầu vào và các đầu ra tương ứng Do vậy, chỉ kiểm tra được tính đúng sai của đầu vào và đầu ra của chương trình, không kiểm tra được quá trình hoạt động cuả chương trình có theo đúng đặc tả ban đầu hay không Việc không kiểm hợp chúng thành chương trình lớn

1.2 Nội dung bài toán

Kiểm chứng phần mềm là một phần vô cùng quan trọng trong quá trình phát triển phần mềm Vì vậy có rất nhiều phương pháp kiểm chứng phần mềm được xây dựng như giả lập hay kiểm chứng mô hình Trong giới hạn khóa luận này, tôi muốn đề cập đến phương pháp kiểm chứng phần mền dựa trên phương pháp lập trình hướng khía cạnh(AOP) Cụ thể trong phạm vi bài toán là kiểm chứng đặc tả hoạt động của các đối tượng trong Java và kiểm tra các tác tử trong thời gian chạy

Trong cách tiếp cận này, một ứng dụng hướng đối tượng được đặc tả bằng mô hình UML và được cài đặt bằng ngôn ngữ Java: Sau khi Aspect được sinh ra, chúng sẽ được đan xen vào mã Java để kiểm tra trong thời gian chạy Bài toán có nhiệm vụ tạ ra các Aspect từ biều đồ tuần tự , và dùng AspectJ để đan các Aspect này vào khung chương trình chính Khi chạy chương trình, các Aspect này sẽ tự động kiểm tra các đặc tả giao thức và đưa ra các thông báo lỗi nếu có bất kỳ sự vi phạm nào

Nhiệm vụ chính của bài toán là xây dựng phương pháp tạo ra các đoạn mã Aspect để

kiểm chứng và xây dựng công cụ Plugin Protocol Verification Generator tự động

sinh ra Aspect kiểm chứng đặc tả giao thức bằng biểu đồ tuần tự UML

1.3 Tổng quan phương pháp “kiểm chứng cài đặt biểu đồ tương tác với UML 2.0”

Trong khóa luận “KIỂM CHỨNG ĐẶC TẢ UML CHO TÁC TỬ PHẦM MỀM”[2] đã trình bày phương pháp kiểm chứng đặc tả UML cho tác tử phần mềm, khóa luận đã đưa ra phương pháp pháp phân tích và kiểm chứng cho một số giao thức (AB)n và [A*B]n Nhưng trong khóa luận đó, chưa giải quyết được một số vấn đề như:

- Mới chỉ dừng ở kiểm tra một số giao thức đơn giản

- Chỉ có thể kiểm tra cho các biểu đồ thường, hoặc biểu đồ theo Agent UML Đối với, các giao thức được mô tả bằng UML 2 trở lên thì công cụ không thể thực hiện được

- Tài liệu XMI đầu vào của công cụ đã được thu gọn chỉ chứa các thành phần cần thiết

Phát triển từ khóa luận trên, tôi đã giải quyết được các vấn đề trên Aspect được sinh ra trực tiếp gắn vào project cùng tên với file xmi Giao thức được kiểm chứng đa dạng Được thiết kế theo UML 2.0, Các điều kiện lặp, lựa chọn sử dụng mô tả đoạn gộp như đoạn gộp alt, loop Aspect sinh ra có thể đảm bảo sự kiểm tra cho một phương thức được người dùng đánh dấu

Do sự khác nhau giữa cách mô tả UML 2.0 và trước đây, nên cấu trúc để lưu giữ cũng như Aspect sinh ra cũng khác nhiều so với ở công cụ PVG Phát triển từ công

cụ PVG nhưng tôi đã thay đổi nhiều để phù hợp với đặc tả giao thức bằng UML2.0

Bài toán bắt đầu với đầu vào là một biểu đổ tuần tự UML 2.0, các biểu đồ này được tạo ra bằng công cụ Altova Umodel 2010 hoặc Altova Umodel 2010 plugin, các biểu đồ này sẽ được xuất ra dưới dạng XMI Sau đó, lấy các thông tin cần thiết về các đối tượng của biểu đồ và chuyển thành một máy trạng thái (FSM) Lập trình viên sẽ phát triển các mô-đun nghiệp vụ chính từ biểu đồ này và các biểu đồ còn lại Song

song với nó là quá trình xây dựng Aspect từ máy trạng thái Bài báo “Checking

Interface Interaction Protocols Using Aspect-Oriented Programming”[3] đã xây dựng

phương pháp kiểm chứng giao thức sử dụng AOP Dựa vào bài báo này tôi xây dựng công cụ tự động sinh Aspect với đầu vào là tài liệu XMI mô tả biểu đồ tuần tự UML

2.0 Phương pháp xây dựng công cụ Plugin Protocol Verification Generator(PPVG

của tôi gồm hai bước

 Bước 1 : Phân tích tài liệu XMI, lấy thông tin cần thiết để xây dựng máy trạng thái

 Bước 2 : Xây dựng bộ tự động sinh Aspect từ FSM : Sử dụng FSM vừa được sinh ra từ trên, duyệt từng trạng thái trong FSM, áp dụng phương pháp cài đặt Aspect trong bài báo nói trên, tôi tạo ra các join-point, pointcut và advice từ các trạng thái đó để hình thành nên mô-đun Aspect

4

1.4 Cấu trúc khóa luận

Các phần còn lại của khóa luận được cấu trúc như sau:

Chương 2 giới thiệu về annotations, AspectJ, AOP , UML 2, xây dựng máy trạng thái

Trong chương này tôi trình bày các kiến thức cơ bản sử dụng trong khóa luận của tôi

và cách xây dựng máy trạng thái cơ bản

Chương 3 xây dựng công cụ sinh Aspect từ máy trạng thái mô tả biểu đồ trình tự

5

Chương 2 Annotaions , Aspects và UML 2.0

2.1 Annotations

Có lẽ các khái niệm về Annotations hiện nay được nhiều người biết đến, vì vậy

ở đây tôi sẽ trình bày ngắn gọn các khái niệm cơ bản và đặc điểm chính của của Annotations

2.1.1 Khái niệm annotaions

Annotations1 trước tiên được hiểu là một dạng metadata Metadata là đặc tả dữ liệu cho một đối tượng, giá trị gì đó Chẳng hạn các tập tin mp3, ảnh, hoặc một bài viết

có thể có metadata định dạng XML là RSS Đặc tả dữ liệu là một tập giá trị chứa những thông tin gắn gọn, cơ bản mô tả về đối tượng nào đó Chẳng hạn, với một bài hát thì metadata có thể bao gồm: tên ca sĩ trình bày, tên nhạc sĩ, bài hát này hát trong bao lâu, Metadata không phải là "siêu dữ liệu" như một số người từng dịch từ tiếng Anh sang tiếng Việt

2.1.2 Ưu điểm của annotations

Annotations là một kỹ thuật mới đầy triển vọng, hứa hẹn mang lại nhiều lợi ích cho việc phát triển phần mềm, dưới đây là một số lợi ích của annotations

 Tường minh: Nhìn vào lớp trên bạn có thể thấy rõ mục đích

 Đơn giản

 Tránh được rất nhiều lỗi trong thời gian chạy: trong lập trình, chúng ta thường rất sợ lỗi về thời gian chạy Lỗi được báo ở khâu biên dịch thường ít nguy hiểm và được giải quyết nhanh chóng bởi lập trình viên nhưng lỗi trong thời gian chạy là những lỗi khó chịu, khó khăn, mất nhiều thời gian để tìm ra nguyên nhân Annotations là một cách để đẩy các lỗi cú pháp trong quá trình cấu hình của khâu biên dịch Nghĩa là biên dịch có thể báo nhanh cho lập trình viên một số cấu hình sai trong lúc dịch Nếu dùng các phương pháp như lời chú thích, các thuộc tính hoặc XML thì các lỗi này chỉ được báo trong thời gian chạy bởi chúng đơn thuần

là dữ liệu văn bản

 Ứng dụng chạy nhanh hơn: Việc dùng định dạng như XML chúng ta phải tốn thời gian, bộ nhớ để chuyển đổi từ XML sang các dạng đối tượng có API để dễ

1

http://java.sun.com/docs/books/tutorial/java/javaOO/annotations.html

6

tương tác lệnh như DOM hoặc SAX cũng là một trở ngại Dùng Annotations thì đỡ

đi được rất nhiều

Các thành phần annotations là danh sách các biến số của nó

Thông thường annotations được dùng như một chú thích cho các thành phần trong chương trình như class, biến số, phương thức, hoặc có khi là bất kỳ một dòng lệnh nào Để ghi chú cho một thành phần nào đó của chương trình thì annotations được thêm vào trước thành phần đó Định dạnh như sau :

@tên_annotations(<danh sách đối số>) Tên_thành_Phần

Ví dụ: sử dụng annotaions cho phương thức

@Override

public String toString() {

return super.toString() +"Testing annotation name: 'Override'";

Target annotations các chú thích kiểu này có đích tới là class Bao gồm các loại

 @Target(ElementType.TYPE)— Áp dụng cho bất kỳ các yếu tố nào của class

 @Target(ElementType.FIELD)—Có thể áp dụng cho các lĩnh vực và các thuộc tính

7

 @Target(ElementType.METHOD)—Có thể áp dụng cho mức độ method

 @Target(ElementType.PARAMETER)—Áp dụng cho các thông số của các methods

 @Target(ElementType.CONSTRUCTOR)— Áp dụng cho constructors

 @Target(ElementType.LOCAL_VARIABLE)—Áp dụng cho các biến địa phương

 @Target(ElementType.ANNOTATION_TYPE)—Loại hình tuyên bố là một chú thích

Ví dụ :

@Target(ElementType.METHOD)

public @interface Test_Target {

public String dosomething();

}

Annotations trên được định nghĩa ghi chú cho phương thức, với thành phần chính là dosomething() Để sử dụng annotations này thì thêm nó vào trước phương thức Ví dụ :

2.2.1 Lập trình hướng khía cạnh AOP

Vấn đề cốt lõi của AOP là cho phép chúng ta thực hiện các vấn đề riêng biệt một cách linh hoạt và kết hợp chúng lại để tạo nên hệ thống sau cùng AOP bổ sung

AOP gồm 3 bước phái triển :

 Phân tích các yêu cầu để xác định vấn đề chung và vấn đề đan nhau

 Xây dựng thể hiện từng vấn đề riêng biệt

 Tổng hợp các thể hiện

Trình biên dịch AOP thực hiện theo hai bước :

 Kết hợp các hành vi riêng lẻ

 Chuyển đổi thông tin kết quả sang dạng mã thực thi

Các ưu điểm của AOP[4]:

 Mô đun hoá những vấn đề đan nhau: AOP xác định các vấn đề một cách tách biệt hạn chế tối thiểu việc nhập nhằng mã, cho phép mô đun hoá cả vấn đề liên quan đến nhiều lớp đối tượng

 Dễ dàng phát triển hệ thống: Việc thêm chức năng mới có thể thực hiện dễ dàng bằng cách tạo Aspect mới mà không cần quan tâm đến vấn đề đan nhau Khi thêm các mô đun mới vào hệ thống, các Aspect hiện có sẽ đan kết với chúng và tạo nên

sự phát triển chặt chẽ

 Cho phép để lại quyết định thiết kế tương lai: Một thiết kế tốt phải tính đến cả yêu cầu hiện tại và tương lai, việc xác định yêu cầu tương lai là một công việc khó khăn Nếu bỏ sót những yêu cầu tương lai có thể bạn sẽ phải thay đổi hay thực hiện lại nhiều phần hệ thống Với AOP, người thiết kế hệ thống có thể để lại các quyết định thiết kế cho những yêu cầu tương lai nhờ thực hiện theo

 Tái sử dụng mã tốt hơn: Các Aspect là những mô đun riêng biệt, được kết hợp linh động – đây chính là yếu tố quan trọng để tái sử dụng mã AOP cho phép tái sử dụng mã tốt hơn OOP

9

2.2.2 AspectJ

AspectJ là một mở rộng của lập trình hướng khía cạnh AOP để giúp cho việc học và phát triển ứng dụng Java dựa trên AOP dễ dàng nhanh chóng AspectJ giúp cho việc mô-đun hóa các vấn đề quan tâm trong việc phát triển ứng dụng dễ dàng hơn như là: kiểm tra và xử lý lỗi, đồng bộ hóa, tối ưu hóa hiệu quả, theo dõi, tìm lỗi

AspectJ được cấu thành từ join-point, pointcut, advice[7]

Jointpoints là điểm định nghĩa trong chương trình, jointpoint có thể là một lời gọi hàm, khởi tạo một lớp, khởi tạo một đối tượng Nhờ join-points mà ta có thể xác định các điểm mà chức năng cắt ngang hệ thống thêm vào Join-point có các loại chính sau :

 Join-point tại các hàm khởi tạo

 Join-point tại các điểm truy cập thuộc tính

 Join-point tại các điểm truy cập ngoại lệ

Pointcut là tập hợp các joinpont mà bạn sử dụng định nghĩa để thực thi advice Pointcut sẽ chọn một jointpoint nào đó và ngữ cảnh tại join-point đó Cú pháp của pointcut như sau :

[acess specifier] pointcut pointcut-name([args]) : pointcut-definition;

Ví dụ :

public pointcut test() : call(String Start()) || call(boolean end());

Mã được thực thi ở từng join-point được gọi advice Có nhiều loại advice: before - thực thi trước join-point, after - thực thi sau nó.Như vây, Advice là mã sẽ được thực hiện tại một joint-point mà được chọn bởi một pointcut

Advice được chia làm các loại sau :

 Before : Được thực hiện trước join-point

 Around: Được thực hiện sau join-point

 Affter : Được thực hiện sau joint-point

AspectJ 5 có nhiều điểm mở rộng hơn so với các AspectJ trước đó, một điểm nỏi bật là nó có thể sử dụng annotations trong Java 5 như một join-point Thông thường annotations trong trường hợp này được định nghĩa như một target annotations Target annotaions này có thể được định nghĩa cho lớp, phương thức hoặc một thành

pointcut test() : call(@Implement * m());

Ví dụ trên, pointcut được kích hoạt khi một phướng thức m() được ghi chú bởi annotations @Implement được gọi

2.3 UML 2.0

2.3.1 khái niệm về UML

UML (Unified Modeling Language) là một ngôn ngữ chuẩn cho việc cụ thể hóa, trực quan hóa, xây dựng và tạo tài liệu cho một hệ thống phần mềm, cũng như cho mô hình doanh nghiệp và những hệ thống khác UML miêu tả một loạt các kỹ thuật công nghệ tốt nhất đã được kiểm chứng và thành công trong nhiều hệ thống lớn

và phức tạp UML là một phần quan trọng trong việc phát triển các phần mềm hướng đối tượng và trong quy trình phát triển phần mềm UML sử dụng hầu hết các ký hiệu

đồ họa để mô tả bản thiết kế của các dự án phần mềm Sử dụng UML sẽ giúp cho các nhóm dự án có thể dễ dàng giao tiếp, khai thác những tiềm năng thiết kế, và phê chuẩn thiết kế kiến trúc của phần mềm

Những mục đích chính trong việc thiết kế của UML là:

 Cung cấp cho người dùng với một tài liệu đọc để sử dụng, có ý nghĩa như một ngôn ngữ mô hình trực quan, vì vậy họ có thể phát triển và trao đổi các mô hình có

ý nghĩa

 Cung cấp cơ chế đặc tả và khả năng mở rộng để mở rộng các khái niệm cốt lõi

 Không phụ thuộc vào ngôn ngữ lập trình cụ thể và các quy trình phát triển

 Cung cấp một cơ sở chính thức cho việc hiểu những ngôn ngữ mô hình hóa

 Gia tăng sự phát triển của thị trường các công cụ hướng đối tượng

 Hỗ trợ sự phát triển ở mức cao hơn các khái niệm như collaborations, frameworks, patterns and components

11

 Tích hợp trong thực tế tốt nhất

UML 2.0 với nhiều thay đổi trong việc mô tả các thành phần trong biểu đồ Với sự mở rộng trong mô tả các thành phần như đoạn gộp alt,opt, loop … mang lại nhiều tiện lợi cho người sử dụng Dưới đây, tôi sẽ mô tả về một số thành phần trong biểu đồ trình tự UML 2.0

2.3.2 Biểu đồ trình tự UML

Một biểu đồ trình tự chỉ ra một cộng tác động giữa một loạt các đối tượng Khía cạnh quan trọng của biểu đồ này là chỉ ra trình tự các thông điệp (message) được gửi giữa các đối tượng Nó cũng chỉ ra trình tự tương tác giữa các đối tượng, 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 tượng được biểu diễn bằng các đường thẳng đứng Trục thời gian có hướng từ trên xuống dưới trong biểu đồ, và biểu đồ chỉ ra sự trao đổi thông điệp giữa các đối tượng khi thời gian trôi qua Các thông điệp được biểu diễn bằng các đường gạch ngang gắn liền với mũi tên (biểu thị thông điệp) nối liền giữa những đường thẳng đứng thể hiện đối tượng Trục thời gian cùng những lời nhận xét khác thường sẽ được đưa vào phần lề của biểu đồ Dưới đây là một ví dụ về biểu đồ tuần tự

12

Hình 2.3.2a: Quá trình đăng nhập ATM

Tiếp theo đây, tôi sẽ giới thiệu về các dạng của biểu đồ tuần tự trong UML 2.0 Uml 2.0 đã có sự thay đổi đáng kể vể cách thức biểu diễn biểu đồ tuần tự Đầu tiên là chú thích trong biểu đồ, đặt tên thành thành phần chú thích trong một khung, thành phần khung được sử dụng như một nền tảng cho UML 2.0[1] Một thành phần khung cung cấp một ranh giới cho biểu đồ, xác định vị trí và mối quan hệ của các thành phần trong biểu đồ Dưới đây, là mô tả cho khung

Hình 2.3.2b mô tả một khung cơ bản

Với biểu đồ tuần tự, có tất cả 12 loại đoạn gộp được định nghĩa:alt, opt, break, par, seq, strict, neg, critical, ignore, consider, assert, loop Nhưng trên thực tế chỉ có 4 dạng là được sử dụng chủ yếu đó là : alt,opt, loop và break Sau đây tôi sẽ trình bày về

4 loại này

2.3.2.1 Alt

Mục đích là tìm kiếm sự lựa chọn tổng thể có thể thay thế lẫn nhau giữa hai hoặc nhiều trình tự thông điệp Các sự thay thế cho phép sự mô hình hóa cổ điển (if else)“nếu thì” (ví dụ : nếu tôi mua ba thứ thì tôi được giảm giá 15 % ; hoặc tôi được giảm giá 10%)

16

Với ví dụ trên, khi kiểm tra điều kiện balance < amount là sai thì thực hiện phần phía sau của đoạn gộp break Ngược lại, nếu điều kiện là đúng thì đoạn gộp break được thực hiện khi các thông điệp trong đoạn gộp break được thực hiện hết thì các thông điệp khác bên ngoài không được thực hiện nữa

2.4 Xây dựng máy trạng thái từ biểu đồ trình tự

2.4.1 Cấu trúc dữ liệu mô tả biểu đồ trình tự

Một biểu đồ trình tự gồm nhiều thành phần, trong đó có các thành phần quan trọng như đường sống, các thông điệp được trao đổi giữa các đường sống, các đoạn gộp,… khi miêu tả biểu đồ trình tự ta mô tả như sau:

 Tên lớp trong mã nguồn chương trình tương ứng với tên một đường sống

 Các thông điệp trao đổi giữa các đường sống mô tả đầy đủ các thành phần như một phương thức trong lớp tương ứng ở mã nguồn chương trình Một phương thức

co các thành phần như tên, giá trị trả về, danh sách tham số

Hình 3.1.1 : Altova Umodel mô tả thành phần trong biểu đồ trình tự

Để xậy dựng được máy trạng thái(FSM) đầu tiên cần phải có cấu truc dữ liệu

mô tả biểu đồ trình tự Hai thành phần quan trọng cần xây dựng là đường sống và thông điệp được trao đổi giữa các đường sống

Bằng việc phân tích tài liệu XMI , các lớp mô tả thành phần đường sống và thông điệp giữa các đường sống được cài đặt Lớp LifeLine mô tả một đường sống

class Lifeline {

private String id, className, name;

private boolean isMultiObject;

- xmi.id cho biết id của đường sống

- name mô tả tên của đường sống

Đối với phương thức trao đổi giữa hai đường sống được cài đặt thông qua lớp Message Lớp này được cài đặt như sau :

public class Message implements Comparable<Message>{

private String id, name;

private String sendEventId, receiveEventId;

String className;

Lifeline from, to;

String sourceState, targetState;

//////////

}

Trong tài liệu XMI, môt thông điệp được đặc tả trong thẻ message, với một thông điệp có các thành phần chính như sau :

- xmi.id mô tả id của thông điệp

- name mô tả tên của thông điệp

- sendEventId mô tả thành phần nguồn, nơi bắt đầu thông điệp

- receiveEventId mô tả nơi đến của thông điệp

- from thông điệp được bắt nguồn từ đường sống nào

- To thông điệp kết thúc ở đường sống nào

- sourceState cho biết trạng thái bắt đầu của thông điệp

- targetState cho biết trạng thái kết thúc của thông điệp

18

2.4.2 Xây dựng máy trạng thái(FSM)

Trong biểu đồ trình tự, các thông điệp được để kế nhau, chúng mô tả thứ tự được gọi của các thông điệp Việc mô tả các thành phần của máy trạng thái phải mô tả được điều này Trong máy trạng thái, các tác nhân gây chuyển trạng thái chính là các thông điệp Do đó, máy trạng thái được sinh ra phải mô tả được thứ tự trước sau của các thông điệp Do đó, máy trạng thái được sinh ra gồm các thành phần dữ liệu sau :

 states danh sách các trạng thái của máy trạng thái

 events danh sách các thông điệp

 firstState trạng thái đầu tiên của máy trạng thái

 lastStates tập các trạng thái cuối của máy trạng thái

Thuật toán xây dựng máy trạng thái :

Bảng 2.4.2: Thuật toán xây dựng máy trạng thái[2]

2 output Máy trangjt hái được sinh ra nếu không thông báo lỗi

3 Các bước thực hiện 1 Khởi tạo fsm, states, events, firstState,

lastState

2 Đọc file XMI, lấy các thành phần cần thiết: thông điệp, trạng thái,…

3 Duyệt từng thông điệp, đưa vào events

3.1 Nếu là thông điệp cuối thì thêm trạng thái kết thúc vào lastStates

3.2 Nếu là thông điệp bắt đầu , thêm trạng thái nguồn vào firstState

3.3 Nếu là thông điệp trung gian, lưu các dữ liệu vào máy trạng thái

19

2.5 Tổng kết chương

Trong chương này, tôi đã trình bày một số khái niệm cơ bản về annotations, AspectJ, annotaions trong AspectJ, UML, biểu đồ trình tự UML 2 Đây là các nền tảng trong khóa luận của tôi Để xây dụng công cụ sinh Aspect tự động Đồng thời tôi cũng trình bày thuật toán xây dựng máy trạng thái cơ bản

Áp dụng phương pháp phân tích tài liệu XMI, các lớp mô tả khối gộp như sau

Hình 4.1 Sơ đồ biểu diễn các thành phần khối gộp

Lớp CombinedFragment chịu trách nhiệm mô tả một đoạn gộp trong biểu đồ trình tự Là một trong những thành phần quan trọng trong biểu đồ trình tự của UML2 Trong XMI một đoạn gộp được mô tả trong thành phần fragment với xmi:type="uml:CombinedFragment" Trong thành phần này, một đoạn gộp được mô tả bởi các thành phần như sau :

 Xmi.Id : cho biết id của đoạn gộp

 Name : cho biết tên của đoạn gộp

 interactionOperator : cho biết dạng của fragment là alt, loop,break hay opt …

21

Ngoài ra các thành phần xmi.id và xmi.uuid có thể giúp chúng ta tình các message thuộc vào đoạn gộp bằng cách so sánh các id của đoạn gộp với các senEvent của message.Dưới đây là mô tả về lớp CombinedFragment

public class CombinedFragment {

Lớp Alt là một lớp con của lớp CombinedFragment, khác với 3 lớp con trên, đôi với alse chúng ta cần quan tâm đến các thành phấn khác của nó Alt là một mô tả điểu kiện chọn có trên hai điều kiện, chúng ta phải mô tả được điều này.Vì lý do đó, ngoài các thành phần như lớp cha lớp Alt còn có các thành phần Dưới đây là mô tả về

Sau đó, máy trạng thái sẽ được sinh ra như phân tích ở chương 2

3.2 Sinh Aspect từ biểu đồ trình tự

Việc kiểm chứng giao thức trên nhiều lớp đối tượng trong biểu đồ trình tự có thể coi như việc gọi tuần tự các phương thức Giao thức được mô tả dưới dạng một FSM Do đó, hành vi chuyển trạng thái là đúng khi: