Nghiên cứu, phát triển và ứng dụng kiến trúc hướng mô hình trong công nghệ phần mềm

Ba mục tiêu cơ bảncủa MDA là khả năng di động, tính xuyên chức năng và sự sử dụng lại thông quaviệc tách rời các mối liên quan, ví dụ như là: mô hình độc lập với thao tác tính toán,CIM

-LÂM THỊ THÚY HOA

NGHIÊN CỨU, PHÁT TRIỂN VÀ ỨNG DỤNG KIẾN TRÚC HƯỚNG MÔ HÌNH TRONG CÔNG NGHỆ PHẦN MỀM

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Hà Nội – 2009

-LÂM THỊ THÚY HOA

NGHIÊN CỨU, PHÁT TRIỂN VÀ ỨNG DỤNG KIẾN TRÚC HƯỚNG MÔ HÌNH TRONG CÔNG NGHỆ PHẦN MỀM

Ngành: Công nghệ thông tin.

Chuyên ngành: Công nghệ phần mềm.

Mã số: 60.48.10

LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS.NGÔ VĂN HIỀN

Hà Nội – 2009

Chương 1 - CÁC NGUYÊN TẮC MÔ HÌNH HÓA TRỰC QUAN VÀ CÁC

́H

2

ĐẶC TRƯNG TRONG CÔNG NGHỆ HƯỚNG ĐÔI TƯỢNG

Chương 2 - TỔNG QUAN VỀ KIẾN TRÚC HƯỚNG MÔ HÌNH (MDA –

Chương 3 - PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ HƯỚNG ĐỐI

TƯỢNG PHẦN MỀM ỨNG DỤNG THEO KIẾN TRÚC HƯỚNG MÔ

3.2.3 Biều diễn mối quan hệ giữa tác nhân và trường hợp sử dụng 26

3.3.2 Chuyển đổi các phần tử phân tích thành các phần tử thiết kế trong

Chương 4 - ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH THIẾT KẾ HƯỚNG

ĐỐI TƯỢNG THEO KIẾN TRÚC HƯỚNG MÔ HÌNH VÀO VIỆC PHÁT

4.3 Phân tích thiết kế chi tiết một trường hợp sử dụng Quản lý Hợp đồng

vay 67

Chương 5 - SO SÁNH VÀ ĐÁNH GIÁ MDA VỚI CÁC PHƯƠNG PHÁP

Viết đầy đủ Ý nghĩa viết tắt

Edition

Hình 1.1 Tổng quan các đặc trưng trong công nghệ hướng đối tượng 3

Hình 3.8 Ví dụ về quan hệ “tổng quan hóa” giữa các trường hợp sử dung ̣ 25

Hình 3.10 Ví dụ một b iểu đồ diễn tiến thểhiêṇ sư ̣tương tac giưa tac nhân và

Hình 3.14 Ví dụ một lớp biên “HopDongVayForm” 31

Hình 3.18 Ví dụ môṭmối quan hệ “liên kết” giữa hai lớp “DMKhachHang” và

Hình 3.19 Ví dụ một biểu đồ diễn tiến thểhiêṇ mối quan hê ̣giưa các lơp phân

Hình 3.20 Biểu đồ tổng quan các lớp phân tích tham gia trường hợp sử dụng

Hình 3.24 Ví dụ sự phân phối các cơ chế kiến trúc cho các lớp thiết kế 45Hình 3.25 Biểu đồ tổng quan các lớp thiết kế tham gia trường hợp sử dụng

Hình 3.28 Ví dụ một hệ thống con UI của trường hợp sử dụng “Quản lý Hợp

Hình 3.31 Biểu đồ diễn tiến thểhiêṇ mối quan hê ̣giữa các hệ thống con thiết

Hình 3.33 Ví dụ về việc chuyển đổi một lớp thực thể thiết kế thành một mô

Hình 3.34 Ví dụ một sự ánh xạ quan hệ giữa các lớp thực thể thiết kế thành

Hình 4.2 Biểu đồ tổng quan các gói nghiệp vụ của hệ thống “Quản lý tín

MỞ ĐẦU

Trong kỷ nguyên công nghệ và nền kinh tế đa chiều, phần mềm đã và đangđóng một vai trò vô cùng quan trọng trong việc định hướng phát triển cho mọidoanh nghiệp và góp phần gia tăng giá trị cạnh tranh trong cộng đồng Đối vớichính phủ, phần mềm là một trong những yếu tố cơ bản trong viêc xây dựng nềntảng phát triển kinh tế của quốc gia và cải thiện các chính sách nhằm nâng cao chấtlượng cuộc sống của người dân

Phương pháp tiếp cận Kiến trúc hướng theo mô hình (MDA: Model-DrivenArchitecture) do tổ chức OMG (Object Management Group) phát triển là một cáchtiếp cận dùng các mô hình để phát triển phần mềm ứng dụng Ba mục tiêu cơ bảncủa MDA là khả năng di động, tính xuyên chức năng và sự sử dụng lại thông quaviệc tách rời các mối liên quan, ví dụ như là: mô hình độc lập với thao tác tính toán,(CIM - Computation Independent Model), mô hình độc lập với nền công nghệ (PIM

- Platform Independent Model), mô hình cụ thể của nền công nghệ (PSM - PlatformSpecific Model), sự chuyển đổi mô hình và các mẫu của MDA v.v…

Luận văn này được thực hiện nhằm muc ̣ đichH nghiên cứu về kiến trúc hướng

mô hình, phương pháp tiếp cận theo kiến trúc hướng mô hình trong công nghiệpphát triển phần mềm và minh họa việc áp dụng lý thuyết nghiên cứu vào việc pháttriển hệ thống thực tế

Luận văn bao gồm 5 chương chính như sau:

Chương 1 Các nguyên tắc mô hình hoá trực quan và các đặc trưng trongcông nghệ hướng đối tượng

Chương 2 Tổng quan về kiến trúc hướng mô hình (MDA – Model Driven Architecture).

Chương 3. Phương pháp phân tích và thiết kế hướng đối tượng các phầnmềm ứng dụng theo kiến trúc hướng mô hình

Chương 4 Áp dụng phương pháp phân tích thiết kế hướng đối tượng theokiến trúc hướng mô hình vào việc phát triển hệ thống “Quản lý tín dụng trong ngânhàng”

Chương 5 So sánh MDA với các phương pháp khác

Chương 1 - CÁC NGUYÊN TẮC MÔ HÌNH HÓA TRỰC QUAN VÀ

CÁC ĐẶC TRƯNG TRONG CÔNG NGHỆ HƯỚNG ĐỐ

I TƯỢNG1.1 Các nguyên tắc mô hình hóa trực quan

Mô hình hoá trực quan là việc sử dụng các ngôn ngữ thiết kế có tính chất đồhoạ và các mô tả ngắn gọn để thể hiện các bản thiết kế phần mềm, ví dụ: ngôn ngữ

mô hình hoá hợp nhất UML Mô hình hóa trực quan cho phép trừu tượng hoá các hệthống ở mức cao hơn, trong khi đó vẫn duy trì được ngữ nghĩa và cấu trúc căn bảncủa hệ thống, giúp cho người đọc bản thiết kế dễ nắm bắt cấu trúc tĩnh và ứng xửđộng của hệ thống Mô hình hoá trực quan có bốn nguyên tắc cơ bản như sau:

Nguyên tắc 1: Các mô hình được tạo ra chi phối sâu sắc đến cách tiếp cận

và định hướng giải quyết một vấn đề.

Trong phát triển phần mềm, việc chọn các mô hình có thể ảnh hưởng rất lớnđến thế giới quan của người làm phần mềm Mỗi thế giới quan sẽ dẫn tới một loại

mô hình khác nhau với chi phí và lợi ích khác nhau Nếu xây dựng hệ thống theocon mắt của người thiết kế CSDL, kết quả nhận được sẽ là mô hình quan hệ thựcthể nêu ra cách xử lý trong các thủ tục lưu trữ và các trigger Nếu xây dựng hệthống thông qua con mắt của người phân tích thiết kế hướng đối tượng, kết quả đầu

ra sẽ là một hệ thống có kiến trúc xoay quanh nhiều lớp và mẫu tương tác với nhau,điều khiển các lớp đó làm việc với nhau

Các mô hình đúng sẽ làm sáng tỏ những bài toán phát triển phần mềm phứctạp, giúp cho người phát triển hệ thống không bị sa lầy vào những vấn đề không cầnthiết Một mô hình sai sẽ làm cho người phát triển dễ bị lạc hướng vì tập trung vàonhững vấn đề không liên quan

Nguyên tắc 2: Mỗi mô hình được thể hiện ở mức độ chi tiết khác nhau.

Mỗi mô hình được chọn ở các mức chi tiết khác nhau tùy thuộc vào việc ai làngười sử dụng mô hình và tại sao cần sử dụng mô hình

Ví dụ: Người sử dụng sử dụng khung nhìn trường hợp sử dụng (Use CaseView) để biết hệ thống có đáp ứng được yêu cầu nghiệp vụ của họ không, ngườiphân tích thiết kế sử dụng khung nhìn logic (Logical View) trong quá trình phântích thiết kế hệ thống, người triển khai sử dụng khung nhìn triển khai (DeploymentView) để chuẩn bị môi trường cho việc triển khai v.v

Nguyên tắc 3: Các mô hình tốt nhất là các mô hình được liên hệ trong thực tế.

Tất cả các mô hình đều là sự đơn giản hoá của thực tế Một mô hình tốt sẽphản ánh đầy đủ những đặc trưng không thể thiếu về năng lực hệ thống và khôngche lấp đi bất kỳ một chi tiết quan trọng nào Mô hình vật lý của một hệ thống cũng

có thể không được đáp ứng trên thực tế do bị hạn chế về nguồn tài nguyên và kinhphí Vì vậy, mỗi mô hình khi xây dựng cần được xem xét và đặt trong thực tế

Nguyên tắc 4: Không có một mô hình đơn lẻ nào là đầy đủ Một hệ thống tốt nhất phải được tiếp cận thông qua một tập các mô hình độc lập tương đối với nhau.

“Độc lập tương đối” có nghĩa là các mô hình có thể được xây dựng và xemxét độc lập nhau, nhưng chúng vẫn phải có mối quan hệ tương quan với nhau

Ví dụ: Để hiểu cấu trúc của một hệ thống hướng đối tượng, những ngườiphát triển phần mềm cần kết hợp xem xét trên một số khung nhìn: khung nhìntrường hợp sử dụng (Use Case View), khung nhìn logic (Logical View), khung nhìnxử lý (Process View), khung nhìn thực thi (Implementation View), khung nhìn triểnkhai (Deployment View) Mỗi khung nhìn được xây dựng từ những góc nhìn khácnhau để thể hiện cấu trúc và ứng xử của hệ thống Chúng cùng nhau tạo nên mộtbản thiết kế đầy đủ, chi tiết cho một hệ thống phần mềm

1.2 Các đặc trưng trong công nghệ hướng đối tượng

Công nghệ hướng đối tượng là một tập các nguyên tắc hướng dẫn xây dựngphần mềm với các ngôn ngữ, các cơ sở dữ liệu và các công cụ hỗ trợ cho cácnguyên tắc đó Có bốn đặc trưng cơ bản trong công nghệ hướng đối tượng như sau:

Hình 1.1 Tổng quan các đặc trưng trong công nghệ hướng đối tượng

 Đặc trưng 1: Tính trừu tượng hoá (Abstraction)

Tính trừu tượng hoá cho phép người phát triển phần mềm giải quyết những bài toán phức tạp bằng cách bỏ qua hay không chú ý đến một số khía cạnh chi tiết

của thông tin để tập trung vào các đặc trưng cốt yếu của một thực thể, các đặc trưnglàm thực thể đó nổi bật so với tất cả các thực thể khác Trừu tượng hoá phụ thuộcvào phạm vi và ngữ cảnh, những gì quan trọng trong ngữ cảnh này có thể khôngquan trọng trong một ngữ cảnh khác.

 Đặc trƣng 3: Tính mô đun hoá (Modularity)

Mô đun hoá là tính chất cho phép chia một mô đun lớn và phức tạp thànhmột tập các mô đun con và đơn giản hơn để xử lý Các bài toán này có thể đượcphân tích, thiết kế, thực thi độc lập và sau đó được tích hợp với nhau thành một hệthống lớn thông qua các giao diện của các mô đun con, để xử lý toàn bộ vấn đề

Mô đun hoá làm cho một hệ thống dễ dàng hơn trong việc thiết kế, thực thi,bảo trì và nâng cấp sau này, cũng như thuận lợi hơn cho việc tái sử dụng Các môđun của một hệ thống có thể được thực thi, gỡ bỏ, kích hoạt, vô hiệu hóa thông qua

hệ thống quản lý mô đun

 Đặc trƣng 4: Tính phân cấp (Hierarchy )

Cấu trúc chung của một hệ thống hướng đối tượng là sự phân cấp các thànhphần theo các mức độ trừu tượng hoá như phân cấp lớp, phân cấp thừa kế, phân cấpđặc tả v.v Các thành phần ở cùng một mức phân cấp thì nên tổ chức trong cùngmức trừu tượng hoá

Chương 2 - TỔNG QUAN VỀ KIẾN TRÚC HƯỚNG MÔ HÌNH (MDA

– MODEL DRIVEN ARCHITECTURE) 2.1 Tổng quan về MDA

Kiến trúc hướng mô hình (MDA) là một cách tiếp cận mô hình hoá trực quantrong suốt quá trình tìm hiểu, phân tích, thiết kế, thực thi một hệ thống phần mềm.MDA phân chia các mô hình đặc tả về hệ thống từ mức độ trừu tượng hóa cao chođến mức chi tiết và cung cấp các luật chuyển đổi cho phép chuyển đổi giữa các môhình

Các mô hình chính của MDA bao gồm:

Independent Model) thể hiện hệ thống ở mức nghiệp vụ

Model) đặc tả các chức năng hệ thống nhưng độc lập với các nền công nghệ thực thi hệthống

đặc tả các chức năng hệ thống theo một nền công nghệ cụ thể được lựa chọn để thực thi hệ thống;

Hình 2.1 trình bày một cách tổng quan về sự phân loại các mô hình chính của MDA theo trật tự từ mức độ trừu tượng hóa đến cụ thể hoá

Hình 2.1 Sự phân loại các mô hình chính trong MDA

Ví dụ: Hình 2.2 trình bày ví dụ về một quá trình phát triển phần mềm theo kiến trúc hướng mô hình

Hình 2.2 Ví dụ một

2.2 Các mô hình trong MDA

2.2.1 Mô hình độc lập với thao tác tính toán (CIM)

Mô hình độc lập với thao tác tính toán (CIM – Computation Model Model) là

sự xem xét hệ thống từ góc độ độc lập với các thao tác tính toán Mô hình CIM tậptrung vào sự đặc tả hệ thống bằng các thuật ngữ gần gũi với người làm nghiệp vụ,

và được xác định bởi sự kết hợp làm việc giữa người phân tích nghiệp vụ và nhữngngười làm nghiệp vụ sẽ sử dụng hệ thống Và chính vì vậy, mô hình CIM còn đượcgọi là mô hình phạm vi hay mô hình nghiệp vụ

Ví dụ: Hình 2.3 trình bày một ví dụ về mô hình CIM Trong mô hình nàykhông có thông tin nào chỉ ra giải pháp dựa trên thao tác tính toán

Hình 2.3 Ví dụ về CIM

2.2.2 Mô hình độc lập với nền công nghệ (PIM)

Mô hình độc lập với nền công nghệ (PIM – Platform Independent Model) tậptrung vào việc mô hình hoá các thao tác của hệ thống, nhưng ở góc độ độc lập vớicác nền công nghệ cho phép thực thi các chức năng hệ thống, tức là chưa chỉ ranhững chi tiết cần thiết để thực thi các chức năng hệ thống trên một nền công nghệ

cụ thể PIM biểu diễn phần đặc tả về hệ thống mà các đặc tả này không bị thay đổigiữa nền công nghệ này với nền công nghệ khác Các đặc tả này có thể được chuyểnthành các mô hình của hệ thống cụ thể theo những nền công nghệ khác nhau đượclựa chọn để thực thi hệ thống

Ví dụ: Hình 2.4 trình bày một ví dụ về PIM xuất phát từ ví dụ về CIM được mô

tả trên hình 2.3 Mô hình này có bao gồm các ứng xử của hệ thống đã tiến gần tới việcthực thi nhưng không gắn với một nền công nghệ nào cả

Hình 2.4 Ví dụ về PIM - dựa theo hình 2.3

2.2.3 Mô hình theo nền công nghệ cụ thể (PSM)

Mô hình theo nền công nghệ cụ thể (PSM – Platform Specific Model) đặc tả

hệ thống bằng các thông tin được xác định trong PIM kết hợp với chi tiết các kiểucủa một nền công nghệ cụ thể được lựa chọn để thực thi hệ thống, ví dụ như: nềncông nghệ NET, J2EE v…v

Hình 2.5 chỉ ra ví dụ về PSM xuất phát từ ví dụ về PIM được mô tả trên hình2.4 Trong mô hình này, PSM đã thể hiện các thông tin của PIM thông qua các thuậtngữ và cấu trúc của một công nghệ cụ thể đó là NET

Hình 2.5 Ví dụ về PSM - dựa theo hình 2.4 với công nghệ NET

2.3 Sƣ ̣chuyển đổi mô hình trong MDA

Sự chuyển đổi mô hình trong MDA là việc sử dụng một cơ chế nào đó đểbiến đổi các mô hình ở mức trừu tượng hoá cao thành các mô hình ở mức cụ thể vàchi tiết hơn dựa trên sự định nghĩa các luật chuyển đổi Đó là sự chuyển từ CIMsang PIM, từ PIM sang PSM, và từ PSM có thể chuyển thành mã chương trình cụthể thực thi hệ thống Việc chuyển đổi giữa các mô hình có thể được thực hiện quathao tác bằng tay, chuyển đổi tự động dựa vào các mẫu chuyển đổi khác nhau tuỳthuộc vào những công cụ chuyển đổi và nền công nghệ đích, hoặc kết hợp cả hai

phương thức Cho đến nay, các công cụ hỗ trợ việc chuyển đổi mô hình trong MDAtập trung chủ yếu vào giai đoạn chuyển đổi từ PIM sang PSM, chỉ có một số ítchuyển đổi từ CIM sáng PIM

2.3.1 Chuyển đổi từ CIM sang PIM

Mục đích của phần này chính là cách tiếp cận để chuyển đổi một CIM sangmột PIM trong MDA Đầu tiên sử dụng sơ đồ hoạt động UML2.x để xử lý các tác

vụ của người sử dụng Sơ đồ hoạt động này được chỉ rõ trong các yêu cầu hệ thống.Các thành phần hệ thống được suy luận từ mô hình yêu cầu Cuối cùng một bộ cácnguyên mẫu giúp các thành phần hệ thống tạo ra PIM

Hình 2.6 Mô hình chuyển từ CIM sang PIM

Elementary Business Process (EBP)

Một thực thể nghiệp vụ (EBP) được định nghĩa như một nhiệm vụ được thựchiện bởi một người, tại một địa điểm và trong một thời điểm, phục vụ một sự kiệnnào đó, làm tăng khả năng thêm hiệu quả có thể đo đếm được cho nghiệp vụ và lưulại dữ liệu ở trạng thái ổn định

Xây dựng CIM

CIM được xây dựng trên mô hình sử dụng sơ đồ hoạt động UML2.x bằngmột kỹ thuật đơn giản:

công việc từ người này tới người khác

- Mô tả mỗi EBP bằng cả hai hành động (mặt hoạt động, biến đổi) và các đối tượng cần thiết (mặt cố định)

mong muốn

ULM2.x (mỗi EBP sử dụng một Use Case)

Hình 2.7 Mô hình tình huống

Xây dựng PIM

Từ mô hình Use Case, chúng ta xác định hai thành phần khác biệt là:

- Thành phần quy trình nghiệp vụ tương ứng với quy trình xử lý

- Thành phần thực thể nghiệp vụ tương ứng với các tài nguyên và sản phẩm hay dịch vụ

- Mỗi Use Case thường được chuyển thành các thành phần quy trình rồi liên kết với các thực thể tùy thuộc vào vai trò của các thực thể trong quy trình

Thành phần quy trình là Moment-Interval Archetype

Thành phần thực thể là PPT và/hoặc Mô tả và/hoặc vai trò nguyên mẫu Archetypes

PIM được hoàn thành bởi việc chọn các thuộc tính và phương thức từ các thực thể tổng quan của từng nguyên mẫu

2.3.2 Chuyển đổi từ PIM sang PSM

2.3.2.1 Theo vết mô hình

Hình 2.8 Đánh dấu mô hìnhHình 2.8 mở rộng mô hình MDA nhằm miêu tả chi tiết một trong nhữngcách mà một chuyển đổi có thể được thực hiện

Một nền công nghệ cụ thể được lựa chọn Ánh xạ cho nền công nghệ này sẵn có vàđược chuẩn bị Ánh xạ này bao gồm một bộ thiết bị đánh dấu Các dấu được sửdụng nhằm đánh dấu các yếu tố mô hình để hướng dẫn cho quá trình biến đổi môhình Việc sử dụng ánh xạ sẽ làm cho PIM đánh dấu được biến đổi xa hơn nhằm tạo

ra PSM

2.3.2.2. Quá trình biến đổi siêu mô hình – Metamodel

Hình 2.9 Quá trình biến đổi Metalmodel

Hình 2.9 mở rộng các mô hình MDA để diễn tả thêm chi tiết của một trongnhững cách mà một chuyển đổi có thể được thực hiện.

Mô hình được chuẩn bị bằng cách sử dụng một ngôn ngữ độc lập với nềncông nghệ được xác định bởi một metamodel Một nền công nghệ cụ thể được lựachọn Đặc tả mô hình chuyển đổi nền tảng này hiện có sẵn hoặc được chuẩn bị Sựchuyển đổi đặc tả này dưới dạng ánh xạ giữa các metamodel Ánh xạ chỉ dẫn sựchuyển đổi của PIM tạo ra PSM

2.3.2.3 Quá trình biến đổi mô hình

Hình 2.10 Quá trình biến đổi mô hình

Mô hình được chuẩn bị bằng cách sử dụng các kiểu độc lập nền công nghệtrong mô hình Các kiểu có thể là phần của một khung phần mềm Các yếu tố trongPIM là các kiểu phụ của dạng độc lập nền công nghệ Một nền công nghệ cụ thểđược lựa chọn Dạng biến đổi đặc tả nền công nghệ này sẵn có hoặc được chuẩn bịsẵn Sự biến đổi này là ánh xạ giữa các kiểu độc lập nền tảng và các kiểu phụ thuộcnền tảng Các yếu tố trong PSM là kiểu phụ của các kiểu đặc tả nền tảng

Cách tiếp cận này khắc hẳn với ánh xạ metamodel chủ yếu bằng các kiểu đặc

tả trong một mô hình mà được sử dụng cho ánh xạ, thay thế cho các khái niệm đặc

tả bởi mô hình metamodel

2.3.2.4. Ứng dụng mẫu

Mở rộng các phương pháp tiếp cận ánh xạ siêu mô hình và mô hình bao gồmcác mẫu cùng với các kiểu hay các khái niệm ngôn ngữ mô hình

Hình 2.11 Ứng dụng mẫuNgoài các kiểu độc lập nền tảng, mô hình chung có thể cung cấp các mẫu Cảhai kiểu và mẫu này có thể được ánh xạ tới các mẫu và các kiểu đặc tả nền tảng.

Phương pháp tiếp cận ánh xạ mô hình metamodel có thể sử dụng các mẫu cùng một cách

Hình 2.12 Một cách khác để sử dụng các mẫuHình 1.12 chỉ ra một cách khác để sử dụng các mẫu: khi các tên của nền tảng

cụ thể đánh dấu, có nghĩa là, tên của các mẫu thiết kế quy định cho một nền tảng

2.3.2.5 Mô hình kết hợp

Có một số cách tiếp cận MDA dựa vào các mô hình kết hợp

Hình 2.13 Mô hình kết hợpHình 2.13 mở rộng mô hình MDA theo một cách khác nhằm miêu tả chi tiết một trong những cách chuyển đổi khác có thể được thực hiện

2.3.2.6. Thông tin bổ sung

Ngoài những PIM và các nền tảng cụ thể đánh dấu, thông tin bổ sung có thể được cung cấp để hướng dẫn việc chuyển đổi

Thông tin bổ sung sẽ thường xuyên dựa trên các kiến thức thực tế của nhà thiết kế

Hình 2.14 Bổ sung thông tin để chuyển sang PSMHình vẽ mở rộng mẫu MDA đơn giản nhằm chỉ ra cách sử dụng của thông tin bổ sung

Hình 2.15 Sử dụng thông tin bổ sung trong kỹ thuật biến đổi cụ thểHình 2.15 mở rộng thêm mẫu MDA nhằm chỉ ra cách sử dụng thông tin bổsung trong kỹ thuật biến đổi cụ thể.

Trong quá trình chuẩn bị mô hình PIM, ngoài việc sử dụng các tên mẫu cósẵn thì các thông tin khác có thể được thêm vào để tạo ra PIM đánh dấu Ngoài cácmẫu ra, các thông tin thêm cũng có thể được sử dụng khi PIM đánh dấu được biếnđổi thêm nhằm tạo ra PSM

2.3.3 Chuyển đổi mô hình trong một hệ thống phức tạp

Đối với những hệ thống phức tạp, mỗi mô hình của MDA có thể được tinhchỉnh nhiều lần trước khi chuyển sang loại mô hình khác

Ví dụ: Hình 2.16 mô tả quá trình chuyển đổi các mô hình trong một hệ thốngphức tạp: mô hình CIM được tinh chỉnh nhiều lần trước khi chuyển sang mô hìnhPIM, mô hình PIM được tinh chỉnh nhiều lần trước khi chuyển sang mô hình PSM

và mô hình PSM cũng được tinh chỉnh nhiều lần trước khi chuyển sang code thựcthi

Hình 2.16 Ví dụ về quy trình MDA cho một hệ thống phức tạp

Chương 3 - PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG PHẦN MỀM ỨNG DỤNG THEO KIẾN TRÚC HƯỚNG

MÔ HÌNH 3.1 Phân tích kiến trúc hệ thống

Phân tích kiến trúc hệ thống là việc xem xét lựa chọn một cách tổ chức cấutrúc cơ bản cho việc phát triển một hệ thống phần mềm dựa trên các mẫu kiến trúc.Mỗi mẫu kiến trúc cung cấp một tập các gói được định nghĩa trước, chỉ rõ cácnhiệm vụ của các gói đó, và bao gồm các luật và các nguyên tắc thiết lập quan hệgiữa các gói

Một số mẫu kiến trúc như sau:

các mức trừu tượng hóa khác nhau Các tầng giới hạn trong phạm vi từ các tầng ứngdụng cụ thể ở trên đến các tầng thực thi hoặc nền công nghệ cụ thể ở dưới

 Mẫu Mô hình - Hiển thị - Điều khiển (Model - View - Controller): Trong mẫu này một ứng dụng được phân chia thành 3 phần:

- Mô hình thể hiện các luật nghiệp vụ và dữ liệu cơ bản,

- Phần hiển thị thể hiện các thông tin được trình diễn cho người sử dụng,

- Và các điều khiển xử lý thông tin đầu vào từ người sử dụng

 Mẫu ống dẫn và bộ lọc (Pipes and Filters): Trong mẫu này dữ liệu được xử lýthành các luồng qua ống dẫn từ bộ lọc này đến bộ lọc khác Ống dẫn (Pippe) ở đây giốngnhư hàng đợi, thông tin được xử lý trên cơ sở vào trước, ra trước

(first-in, first-out)

Mỗi mẫu kiến trúc đưa ra các đặc trưng nhất định cho hệ thống, các đặc trưng

về sự trình bày, về tiến trình xử lý và sự phân phối các thành phần trong kiến trúc.Tùy vào đặc trưng của mỗi hệ thống phần mềm mà người phân tích kiến trúc có thểsử dụng một mẫu kiến trúc hoặc kết hợp nhiều mẫu kiến trúc cho hệ thống

Dựa trên đặc điểm của MDA là đi từ mô hình ở mức trừu tượng hóa cao đến

mô hình cụ thể hóa (được trình bày ở chương 2) và dựa trên đặc điểm của các mẫukiến trúc, kiến trúc tầng là loại kiến trúc hệ thống phù hợp nhất cho phương phápphân tích và thiết kế hệ thống theo MDA

3.1.1 Xác định các tầng kiến trúc của hệ thống

Xác định các tầng kiến trúc của hệ thống là đưa ra cách tổ chức các phần tử

mô hình hoá trong giai đoạn phân tích thiết kế hệ thống Việc xác định các tầng kiếntrúc được thực hiện theo cách nhóm các chức năng cùng loại: các chức năng cụ thểcủa ứng dụng được đặt ở tầng trên, các chức năng mở rộng phạm vi ứng dụng đặt ởcác tầng giữa, chức năng cho môi trường triển khai đặt ở tầng dưới

Hình 3.1 trình bày một mô hình kiến trúc tầng kinh điển của hệ thống baogồm 4 tầng cơ bản: tầng ứng dụng, tầng nghiệp vụ, tầng giữa và tầng phần mềm hệthống

3.3.1.2)

 Tầng giữa (Middleware): cung cấp các hệ thống con cho các tầng tiện ích vàcác dịch vụ độc lập với nền công nghệ thực hiện phân chia các đối tượng tính toán trongmôi trường khác thể

thực sự như các hệ điều hành, các giao diện để xác định phần cứng, các thiết bị ngoại viv.v

Một kiến trúc được phân tầng hợp lý sẽ thể hiện rõ các phần tử thiết kế (các lớp, các gói, các hệ thống con); các thành phần ở tầng trên chỉ sử dụng dịch vụ của

các tầng dưới (không có chiều ngược lại); các thành phần không sử dụng các dịch

vụ của tầng khác nếu có thể sử dụng dịch vụ của tầng ngay dưới nó

Ví dụ: Hình 3.2 trình bày ví dụ một kiến trúc hệ thống bao gồm các gói đượctạo sẵn ra để chứa các phần tử mô hình hóa được xác định trong quá phân tích và thiết

kế một hệ thống phần mềm

Hình 3.2 Ví dụ về một kết quả xác định các tầng kiến trúcTrong ví dụ này kiến trúc hệ thống được phân chia dựa trên kiến trúc kinhđiển gồm 4 tầng cơ bản:

 Tầng ứng dụng (tầng 4 và 5): tầng ứng dụng được chia nhỏ thành hai tầng con

là tầng 4 và tầng 5 Tầng 5 chứa các code ứng dụng tùy biến dựa trên code ứng dụng củatầng 4

 Tầng nghiệp vụ (tầng 3): bao gồm các gói được tạo ra để chứa các trừu tượng hóa chính, các lớp

 Tầng giữa (tầng 2): bao gồm các gói được tạo ra để chứa các cơ chế, các dịch

thể cho một lớp hoặc thành phần liên quan đến nghiệp vụ; hoặc tương ứng với sựthực thi tương đồng giữa các lớp và/ hoặc các thành phần Các cơ chế kiến trúc cóthể được thực thi như một khung dựng sẵn (Framework).

Các cơ chế kiến trúc bao gồm:

 Cơ chế phân tích: là cơ chế kiến trúc ở mức khái niệm

 Cơ chế thiết kế: là cơ chế ở mức cụ thể hơn của cơ chế phân tích Trong cơchế này, một số các chi tiết của môi trường thực thi được giả định, nhưng không ràngbuộc bởi một sự thực thi cụ thể như cơ chế thực thi (ví dụ: giả định môi trường làRDBMS hoặc OODBMS)

 Cơ chế thực thi: là cơ chế xác định chính xác việc thực thi cơ chế thiết kế Cơchế thực thi phụ thuộc vào một nền công nghệ cụ thể, ngôn ngữ cài đặt, nhà cung cấphoặc một số nhân tố khác (ví dụ: nền công nghệ cụ thể là NET hoặc J2EE)

Ví dụ một số cơ chế kiến trúc:

 Cơ chế bền vững (Persistence): là cơ chế cho cơ sở dữ liệu, bao gồm các đặc

tả sau:

vững

định và được lấy như thế nào

- Tần suất truy cập (ví dụ: cho việc tạo/ xoá, sửa, đọc): các đối tượng

ít thay đổi hay được thay đổi và cập nhật thường xuyên

- Tính tin cậy: các đối tượng có thể tồn tại trong quá trình xử lý, bộ xử

 Cơ chế bảo mật (Security): là cơ chế việc cho các trường hợp sử dụng, bao gồm các đặc tả sau:

- Độ mịn thông tin người sử dụng: người sử dụng, các vai trò (role) hoặc các nhóm

căn cứ trên dữ liệu và trên các thuật toán căn cứ trên dữ liệu và người sử dụng

 Cơ chế phân phối (Distribution): cơ chế cho các lớp điều khiển, bao gồm các đặc tả sau:

Ví dụ:Hình 3.3 trình bày một ví dụ về mối liên hệ giữa các cơ chế kiến trúc:

từ cơ chế phân tích qua cơ chế thiết kế và đến cơ chế thực thi

Hình 3.3 Ví dụ về mối liên hệ giữa các cơ chế kiến trúcDựa trên đặc điểm của các cơ chế phân tích, thiết kế và thực thi người ta cóthể đưa ra các mẫu phân tích thiết kế nhằm đưa ra giải pháp chung cho các vấn đềchung trong phát triển phần mềm

3.1.3 Sự tham chiếu các tầng kiến trúc với MDA

Dựa vào đặc điểm của MDA (trình bày ở chương 2) và đặc điểm của cáctầng kiến trúc (trình bày ở mục 3.1.1), cũng như tối ưu việc tổ chức các phần tử môhình hoá, kiến trúc hướng mô hình có thể tham chiếu với các tầng kiến trúc hệthống như sau:

Mô hình độc lập với thao tác tính toán (CIM) bao gồm: Tầng ứng dụng vàmột phần tầng nghiệp vụ (Ví dụ: các thông tin của thực thể)

Mô hình độc lập với nền công nghệ (PIM) bao gồm: Tầng nghiệp vụ (ví dụ:thực thể, hệ thống con và các giao diện của chúng) và một phần tầng giữa (ví dụ: cơchế truy xuất CSDL)

Mô hình cụ thể của nền công nghệ (PSM) bao gồm: một phần tầng giữa (vídụ: các cơ chế cụ thể theo nền công nghệ sử dụng) và tầng phần mềm hệ thống

3.2 Xác định nội dung của mô hình CIM

Mô hình CIM chủ yếu tập trung vào mối quan hệ giữa hệ thống với môitrường xung quanh nó (sự tương tác giữa các tác nhân và hệ thống được phát triển),

mô tả các tình huống hệ thống sẽ được sử dụng nhưng chưa định nghĩa chi tiết vềcấu trúc tĩnh bên trong của hệ thống

3.2.1 Xác định các trừu tƣợng hóa chính

Các trừu tượng hoá chính là các đối tượng then chốt và đặc điểm chung củacác đối tượng mà hệ thống cần nắm bắt được Việc xác định các trừu tượng hoáchính thực hiện dựa vào phạm vi hiểu biết, các yêu cầu, định nghĩa các thuật ngữ,

và đặc biệt là mô hình đối tượng nghiệp vụ

Giai đoạn xác định các trừu tượng hóa chính chưa phát triển hoàn thiện môhình lớp mà chỉ định nghĩa các đối tượng chính và các mối quan hệ cơ bản giữachúng để làm cơ sở cho quá trình phân tích

Ví dụ: Hình 3.4 trình bày ví dụ các trừu tượng hóa chính là

“DMKhachHang”, “HopDongVay” và mối quan hệ giữa chúng

Hình 3.4 Ví dụ về các trừu tượng hóa chính

3.2.2 Xác định các tác nhân và các trường hơp ̣ sử dung ̣

Trong giai đoạn phân tích các trường hợp sử dụng, người phân tích hệ thống

sẽ tập trung vào việc tìm hiểu vấn đề, tìm hiểu yêu cầu nghiệp vụ để có cái nhìntổng quan về hệ thống, xác định các chức năng chính hệ thống cần đáp ứng chongười sử dụng nhưng chưa đi chi tiết vào việc hệ thống thực hiện các chức năng đónhư thế nào

Các tác nhân không phải là một phần của hệ thống Tác nhân bao gồm các hệthống bên ngoài hoặc con người có sự tương tác trực tiếp với hệ thống được pháttriển

Một tác nhân có thể chỉ cung cấp thông tin cho hệ thống, chỉ lấy thông tin từ

hệ thống, hoặc vừa lấy thông tin từ hệ thống vừa cung cấp thông tin cho hệ thống

Ví dụ: Hình 3.5 ký hiệu một tác nhân “Người quản lý hợp đồng vay” của hệthống

Hình 3.5 Ví dụ một tác nhân “Người quản lý hợp đồng vay”

 Xác định các trường hợp sử dụng (Use Case) của hệ thống

Các ứng xử nghiệp vụ của hệ thống sẽ được chuyển thành các trường hợp sửdụng của hệ thống Một trường hợp sử dụng là tổ hợp các chức năng của hệ thống

mà những chức năng đó có thể được thực hiện trên cùng nhóm thực thể Tùy theomức độ phức tạp và độ lớn của chức năng mà người ta có thể chia ra các loại trườnghợp sử dụng:

- Từ 4 đến 7 chức năng: trường hợp sử dụng có độ phức tạp trung bình

- Nếu có nhiều hơn 15 chức năng: trường hợp sử dụng này nên được tách thành các trường hợp sử dụng nhỏ hơn

Ví dụ: Hình 3.6 ký hiệu một trường hợp sử dụng “Quản lý Hợp đồng vay”

Hình 3.6 Ví dụ một trường hợp sử dụng “Quản lý Hợp đồng vay”

thống

Tác nhân luôn có mối quan hệ truyền đạt với các trường hợp sử dụng liên quan Dưới đây là một số các quan hệ giữa tác nhân và hệ thống:

 Quan hệ sử dụng (Include):

Nếu một số trường hợp sử dụng cùng có chung một số chức năng thì cácchức năng chung đó nên được tách ra một trường hợp sử dụng con và các trườnghợp chính sẽ sử dụng trường hợp sử dụng con đó

Ví dụ: Hình 3.7 trình bày ví dụ về quan hệ “sử dụng” giữa các trường hợp sửdụng Trong Hệ thống “Quản lý Tín dụng trong ngân hàng”, hai trường hợp sử dụng

“Quản lý Hợp đồng vay” và “Quản lý danh mục” đều bắt đầu việc đăng nhập hệthống Vì vậy chức năng “Đăng nhập hệ thống” được tách ra thành một trường hợpsử dụng con chung cho hai trường hợp sử dụng “Quản lý Hợp đồng vay” và “Quản

lý danh mục” sử dung ̣

Hình 3.7 Ví dụ về quan hệ “sử dụng” giữa các trường hợp sử dụng

Một trường hợp sử dụng thừa kế từ một trường hợp sử dụng khác có nghĩa

là trường hợp sử dụng đó có đầy đủ các chức năng của trường hợp sử dụng đượcthừa kế, và ngoài ra có thể có thêm các chức năng khác

Ví dụ: Hình 3.8 trình bày một ví dụ trường hợp sử dụng “Quản lý tín dụng”đươc ̣ tổng quan hóa từ hai trường hơp ̣ sử dung ̣ “Quản lý Hợp đồng vay” và“Quản lýKhế ước”

Hình 3.8 Ví dụ về quan hệ “tổng quan hóa” giữa các trường hơp ̣ sử dung ̣

sử dụng

Ví dụ: Hình 3.9 trình bày một ví dụ về quan hệ “mở rộng” giữa các trườnghợp sử dụng Trong hệ thống “Quản lý Tín dụng trong ngân hàng”, người sửdụng có thể chọn chức năng lập báo cáo thống kê về các hợp đồng vay theomột số tiêu chí tùy chọn như: theo chi nhánh cho vay, theo khoảng thời gianphát vay, theo sản phẩm vay, theo loại tiền Vì vậy trường hợp sử dụng

“Thống kê hợp đồng vay theo chi nhánh”, “Thống kê hợp đồng vay theokhoảng thời gian phát vay”, “Thống kê hợp đồng vay theo sản phẩm vay”,

“Thống kê hợp đồng vay theo loại tiền” là các trường hợp sử dụng mở rộngcủa trường hợp sử dụng “Báo cáo thống kê về Hợp đồng vay”

Hình 3.9 Ví dụ về quan hệ “mở rộng” giữa các trường hợp sử dụng

3.2.3 Biều diễn mối quan hệ giữa tác nhân và trường hợp sử dụng

Sau khi đã nắm được chi tiết nghiệp vụ hệ thống, người phân tích hệ thốngcần biểu diễn các ứng xử tương tác qua lại giữa tác nhân và các trường hợp sử dụngcủa hệ thống thông qua các biểu đồ tương tác như: biểu đồ diễn tiến (cho các dòng

sự kiện chính) và biểu đồ hoạt động (cho các dòng sự kiện rẽ nhánh) Các biểu đồnày nhằm làm rõ các tác động của tác nhân vào hệ thống và các hoạt động hệ thốngthực hiện đáp trả lại tác nhân

Ví dụ: Hình 3.10 trình bày ví dụ một biểu đồ diêñ tiến thể hiện dòng sự kiện chính sự tương tác giữa tác nhân “ Người quản lý tín dụng” và trường hợp sử dụng

“Quản lý Hợp đồng vay” trong chức năng “Tạo mới một Hợp đồng vay”

Hình 3.10 Ví dụ một biểu đồ diêñ tiến thểhiêṇ sư ̣tương tác giữa tác nhân

và trường hơp ̣ sử dung ̣ trong chức năng “Taọ mới môṭHợp đồng vay”

Ví dụ: Hình 3.11 trình bày ví dụ môṭ biểu đồ hoạt động thể hiện dòng sự kiện rẽnhánh “Nhập trùng mã hợp đồng vay” trong chức năng “Tạo mới một Hợp đồngvay” của trường hợp sử dụng “Quản lý Hợp đồng vay”

Hình 3.11 Ví dụ một biểu đồ hoạt động thể hiện dòng sự kiện rẽ nhánh

“Nhập trùng mã hợp đồng vay”

3.2.4 Bổ sung mô tả cho trường hợp sử dụng

Mô tả của mỗi trường hợp sử dụng thường không đủ để tìm ra các lớp phântích và các đối tượng của chúng Hệ thống được mô tả như một “hộp đen”, mới xácđịnh được đầu vào, đầu ra mà chưa thể hiện bên trong hệ thống hoạt động như thếnào, thực hiện những ứng xử gì để có thông tin đáp lại các hành động của tác nhân

Trong giai đoạn này, các ứng xử bên trong “hộp đen” cần được làm rõ, tức làngười phân tích cần mô tả cụ thể những ứng xử bên trong mà hệ thống cần thựchiện và tiến hành cung cấp thông tin chi tiết đến mức tối đa có thể để làm rõ thêmnghiệp vụ của hệ thống

Ví dụ : Hình 3.12 mô phỏng viêc ̣ bổsung thông tin chi tiết cho chức năng

“Xem danh sách các Hợp đồng vay” trong trường hợp sử dụng “Quản lý Hợp đồng vay”

Hình 3.12 Ví dụ về việc bổ sung thông tin cho trường hợp sử dụng

3.3 Chuyển đổi mô hình CIM sang mô hình PIM

3.3.1 Chuyển đổi các thành phần của mô hình CIM thành các phần tử

phân tích trong mô hình PIM

Mục đích bước này là với mỗi thực thi trường hợp sử dụng, người phân tích

hệ thống sẽ tìm tất cả các lớp phân tích bao gồm: lớp biên, lớp điều khiển, lớp thựcthể từ ứng xử của trường hợp sử dụng và phân phối các ứng xử cho các lớp

3.3.1.1 Các luật chuyển đổi

 Mỗi cặp tác nhân/ trường hợp sử dụng sẽ có một hoặc nhiều lớp biên

(Boundary Class) (đươc ̣ đinḥ nghiã chi tiết ở mục 3.3.1.2)

 Mỗi trường hợp sử dụng sẽ được chuyển đổi thành một lớp điều khiển (ControlClass) (đươc ̣ đinḥ nghiaŸ chi tiết ở mục 3.3.1.2) Lớp này sẽ chứa tất cả các thao tác nghiệp

vụ của hệ thống

 Các thông tin được xử lý bởi lớp điều khiển trong một trường hợp sử dụngđược quản lý và lưu trữ trong một hoặc nhiều lớp thực thể (Entity Class) (đươc ̣ đinḥnghiã chi tiết ở mục 3.3.1.2)

 Ứng xử của mỗi trường hợp sử dụng được thể hiện qua biểu đồ diễn tiến

(Sequence Diagram) có các tác nhân và các lớp phân tích tham gia

3.3.1.2. Xác định các lớp phân tích của trường hợp sử dụng

Xác định các lớp phân tích là việc xác định các lớp có khả năng thực hiệncác ứng xử được mô tả trong trường hợp sử dụng Các lớp phân tích bao gồm: cáclớp biên, các lớp điều khiển, các lớp thực thể

Hình 3.13 Tổng quan về các lớp phân tích

Một lớp biên mô hình hoá sự tương tác giữa tác nhân với hệ thống Sự tươngtác bao gồm việc chuyển đổi và biên dịch các sự kiện và tập trung vào các thao tác

và sự kiện phát sinh trong hệ thống

Hệ thống được phát triển thường có 3 loại lớp biên như sau:

- Các lớp giao diện người sử dụng (User Interface Class): là trung gian giao tiếp giữa người sử dụng hệ thống và hệ thống được phát triển

- Các lớp giao diện hệ thống (System Interface Class): là trung gian giao tiếpgiữa hệ thống được phát triển với các hệ thống khác, và có nhiệm vụ quản lý các đốithoại với hệ thống bên ngoài

- Các lớp giao diện điều khiển (Device Interface Class): cung cấp giao diện

để nhận biết và điều khiển các thiết bị ngoại vi

Ví dụ: Hình 3.14 trình bày ví dụ một lớp biên “HopDongVayForm” là trunggian giao tiếp giữa tác nhân “Người quản lý tín dụng” với trường hợp sửdụng “Quản lý Hợp đồng vay”.

Hình 3.14 Ví dụ một lớp biên “HopDongVayForm”

Lớp điều khiển thể hiện các hoạt động của hệ thống, quản lý các tác vụ vàcác luồng điều khiển chính và rẽ nhánh của hệ thống, mô hình hóa các ứng xử điềukhiển cụ thể cho một hoặc nhiều trường hợp sử dụng

Khi hệ thống thi hành trường hợp sử dụng, một đối tượng điều khiển đượctạo ra và chúng mất đi khi trường hợp sử dụng tương ứng với chúng đã được thihành

Các lớp điều khiển cung cấp các ứng xử:

- Định nghĩa các logic điều khiển (sắp xếp thứ tự giữa các sự kiện) và các giao dịch trong một trường hợp sử dụng

- Sử dụng hoặc bố trí các thông tin của các lớp thực thể có liên quan, và do

đó cần kết hợp ứng xử của các lớp thực thể đó

- Không thực thi theo một cách như nhau ở mỗi thời điểm được kích hoạt

Ví dụ: Hình 3.15 trình bày ví dụ một lớp điều khiển “HopDongVayControl” cung cấp các ứng xử của trường hợp sử dụng “Quản lý HopDongVay”