Bài giảng Mô hình hoá phần mềm - Tuần 1: Tổng quan - Nguyễn Thị Minh Tuyền

 • BPMN (Business Process Model and Notation)
 • WebML, HTML để phát triển web, Mathematica và MatLab cho toán học, SQL để truy 
 cập cơ sở dữ liệu, ...
MÔ HÌNH HOÁ PHẦN MỀM NGUYỄN THỊ MINH TUYỀN 15
 GENERAL-PURPOSE MODELING LANGUAGES
• Sử dụng đa mục đích, có thể áp dụng cho bất kỳ lĩnh vực hay miền nào 
 cho mục đích lập mô hình
• Ví dụ: UML, Petri-nets hoặc máy trạng thái (state machines).
MÔ HÌNH HOÁ PHẦN MỀM NGUYỄN THỊ MINH TUYỀN 16
 OCL
• Object Constraint Language
• Là một ngôn ngữ hình thức đa mục đích (dạng text) được OMG chấp nhận
 là một chuẩn.
• Ban đầu OCL (được phát triển bởi IBM) để khắc phục các nhược điểm của
 UML, được tích hợp vào UML từ năm 1997.
• OCL được dùng để bổ sung cho các metamodel với một tập hợp các quy
 tắc ở dạng text mà mỗi mô hình tương thích với metamodel đó phải tuân
 thủ.
• Là thành phần quan trong của MDE (Model-Driven Engineering)
MÔ HÌNH HOÁ PHẦN MỀM NGUYỄN THỊ MINH TUYỀN 17
 VÍ DỤ VỀ OCL
context Meeting
 inv: self.end > self.start
context Team::size:Integer
 derive: self.members->size()
context Meeting
 inv: self.oclIsTypeOf(TeamMeeting)
 implies self.participants->includesAll(self.forTeam.members)
context TeamMember::numConfMeeting():Integer
 post:
 result=meetings->select(isConfirmed)->size()
MÔ HÌNH HOÁ PHẦN MỀM NGUYỄN THỊ MINH TUYỀN 18
 MÔ HÌNH HOÁ HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG
• Là một dạng thức mô hình hoá tuân thủ mô hình hướng đối tượng.
MÔ HÌNH HOÁ PHẦN MỀM NGUYỄN THỊ MINH TUYỀN 19
 NỘI DUNG
1. Mô hình hoá
2. Ngôn ngữ mô hình hoá
3. Hướng đối tượng
4. UML
MÔ HÌNH HOÁ PHẦN MỀM NGUYỄN THỊ MINH TUYỀN 20
 LỚP
• Lớp mô tả các thuộc tính và hành vi của một tập đối tượng ở mức trừu
 tượng è phản ánh đặc tính chung của nhóm đối tượng.
• Ví dụ:
 • Lớp Nguoi có tên, địa chỉ, số CMND.
 • Lớp KhoaHoc có ID, tên, mô tả.
 • Lớp PhongHoc có tên và vị trí, ...
• Một lớp cũng định nghĩa một tập các thao tác được cho phép có thể áp
 dụng cho các instance của lớp.
• Ví dụ: Ta có thể đặt một phòng học cho một ngày nào đó, một học sinh có
 thể đăng ký một kỳ thi ...
MÔ HÌNH HOÁ PHẦN MỀM NGUYỄN THỊ MINH TUYỀN 21
 ĐỐI TƯỢNG
• Instance của một lớp.
• Một đối tượng có một trạng thái nào đó. Trạng thái được biểu diễn bởi các 
 thuộc tính.
• Ví dụ:
 • E301 là một instance của lớp PhongHoc.
MÔ HÌNH HOÁ PHẦN MỀM NGUYỄN THỊ MINH TUYỀN 22
 ĐÓNG GÓI
• Encapsulation
• Là một cơ chế bảo vệ chống lại việc truy cập trái phép vào trạng thái bên
 trong của một đối tượng thông của giao điện được định nghĩa duy nhất.
• Các mức độ visibility của các giao diện giúp ta định nghĩa các quyền truy
 cập khác nhau.
• Ví dụ: public, private, protected trong Java tương ứng cho phép
 truy cập bởi tất cả, chỉ trong phạm vi đối tượng và chỉ cho các thành viên
 của lớp, lớp con, cùng gói.
MÔ HÌNH HOÁ PHẦN MỀM NGUYỄN THỊ MINH TUYỀN 23
 THÔNG ĐIỆP (MESSAGES)
• Các đối tượng giao tiếp với nhau thông qua thông điệp.
• Một thông điệp gởi đến một đối tượng biểu diễn một yêu cầu thực thi một
 thao tác.
• Bản thân đối tượng quyết định có thực thi thao tác đó hay không và bằng
 cách nào. Thao tác chỉ được thực thi nếu người gởi có quyền gọi thao tác đó
• Trong nhiều ngôn ngữ lập trình và mô hình hoá hướng đối tượng, khái niệm
 overloading được hỗ trợ: Cho phép một thao tác được định nghĩa một cách
 khác cho các loại tham số khác nhau.
 • Ví dụ, phép toán + được cài đặt tuỳ thuộc vào toán tử là số nguyên (1+1 =2) hay nối
 chuỗi ("a"+"b" = "ab")
MÔ HÌNH HOÁ PHẦN MỀM NGUYỄN THỊ MINH TUYỀN 24
 KẾ THỪA [1] 
• Inheritance
• Là một cơ chế cho việc phát sinh lớp mới từ các lớp đã tồn tại. Một lớp con
 được sinh ra từ lớp đã có (lớp cha) kế thừa tất cả những thuộc tính và
 thao tác có thể nhìn thấy được của lớp cha.
• Một lớp con có thể:
 • Định nghĩa các thuộc tính và/hoặc thao tác mới
 • Ghi đè cài đặt của các thao tác kế thừa
 • Thêm code riêng của nó vào các thao tác được kết thừa
MÔ HÌNH HOÁ PHẦN MỀM NGUYỄN THỊ MINH TUYỀN 25
 KẾ THỪA [2] 
• Việc kế thừa cho phép tạo ra các lớp mở rộng è tạo ra cây kế thừa lớp,
 là cái cơ bản của việc phát triển hệ thống hướng đối tượng.
• Việc kế thừa có nhiều ưu điểm:
 • tái sử dụng các phần chương trình hay mô hình (vì vậy tránh dư thừa và lỗi),
 • định nghĩa nhất quán các giao diện,
 • sử dụng như một trợ giúp mô hình thông qua việc phân loại tự nhiên của các yếu tố
 xảy ra, và hỗ trợ cho việc phát triển tăng dần, ví dụ tinh chỉnh từng bước của các khái
 niệp chung thành khái niệm cụ thể.
MÔ HÌNH HOÁ PHẦN MỀM NGUYỄN THỊ MINH TUYỀN 26
 ĐA HÌNH 
• Polymorphism
• Là khả năng thích nghi theo các dạng thức khác nhau. 
• Trong quá trình thực thi một chương trình, thuộc tính đa hình có thể có các 
 tham chiếu đến các đối tượng từ các lớp khác nhau. 
 • Khi thuộc tính này được khái báo, một kiểu (ví dụ lớp Person) được gán cố định tại 
 thời gian biên dịch. 
 • Tại thời gian thực thi, thuộc tính này có thể bị ràng buộc động thành kiểu con (ví dụ 
 lớp con Employee hoặc lớp con Student).
• Một thao tác đa hình có thể được thực thi trên các đối tượng từ các lớp 
 khác nhau và có ngữ nghĩa khác nhau cho mỗi trường hợp.
MÔ HÌNH HOÁ PHẦN MỀM NGUYỄN THỊ MINH TUYỀN 27
 NỘI DUNG
1. Mô hình hoá
2. Ngôn ngữ mô hình hoá
3. Hướng đối tượng
4. UML
MÔ HÌNH HOÁ PHẦN MỀM NGUYỄN THỊ MINH TUYỀN 28
 UML
• Unified Modeling Language
• Là một ngôn ngữ mô hình hoá đồ hoạ để biểu diễn trực quan, xây dựng, 
 tài liệu hoá các phần của phần mềm.
• Cung cấp một cách chuẩn để tạo các bản thiết kế hệ thống.
• Là một tập các khái niệm, không phải là phương pháp cũng không phải là 
 quy trình.
• Phiên bản mới nhất: 2.5.1
MÔ HÌNH HOÁ PHẦN MỀM NGUYỄN THỊ MINH TUYỀN 29
 LỊCH SỬ [1]
• Khái niệm hướng đối tượng trong Công nghệ thông tin bắt nguồn từ đầu
 những năm 1960.
 • Các ý tưởng ban đầu được cài đặt trên hệ thống Sketchpad.
• Ngôn ngữ lập trình SIMULA: ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng đầu tiên,
 giới thiệu các khái niệm: classes, objects, inheritance, và dynamic binding
• Các thập kỷ sau đó: Các khái niệm trên mở ra một cuộc cách mạng trong
 việc phát triển phần mềm, cho ra đời các ngôn ngữ lập trình C++, Eiffel,
 Smalltalk: chứa nhiều khái niệm quan trọng của ngôn ngữ lập trình hiện
 đại.
MÔ HÌNH HOÁ PHẦN MỀM NGUYỄN THỊ MINH TUYỀN 30
 LỊCH SỬ [2]
• Hướng đối tượng trở thành mô hình phát triển phần mềm quan trọng nhất: 
 phản ánh trong Java, C# và ngôn ngữ mô hình hoá UML.
• Vào những năm 80: Ada hỗ trợ khái niệm package, task 
• Vào cuối 80, đầu 90: mô hình hoá có vô số ngôn ngữ khác nhau è các 
 ngôn ngữ này không tương thích với nhau.
• 1996: Để chấm dứt cuộc chiến về khái niệm, công cụ OMG (Object 
 Management Group) đã kêu gọi xây dựng đặc tả cho một chuẩn mô hình 
 hoá thống nhất.
MÔ HÌNH HOÁ PHẦN MỀM NGUYỄN THỊ MINH TUYỀN 31
 LỊCH SỬ [3]
• 1995: Grady Booch, Ivar Jacobson, và James Rumbaugh đã kết hợp các ý
 tưởng và phương pháp của họ tại hội nghị OOPSLA (Object-Oriented
 Programming, Systems, Languages, and Applications) với các mục tiêu:
 • Sử dụng các khái niệm hướng đối tượng để biểu diễn các hệ thống hoàn chỉnh hơn là
 chỉ một phần của phần mềm.
 • Thiết lập mối quan hệ rõ ràng giữa khái niệm mô hình hoá và mã nguồn chương trình
 • Xem xét các yếu tố mở rộng trong các hệ thống phức tạp và quan trọng.
 • Tạo ra ngôn ngữ mô hình hoá có thể được xử lý bằng máy móc và con người có thể
 đọc được.
 à UML 1.1 vào năm 1997
MÔ HÌNH HOÁ PHẦN MỀM NGUYỄN THỊ MINH TUYỀN 32
 CÁC PHIÊN BẢN CỦA UML
Phiên bản Ngày ra đời Mô tả
1.1 11/1997 UML 1.1 được chấp nhận bởi OMG
1.3 03/2000 Chứa một số thay dổi về UML metamodel, ngữ nghĩa, khái niệm
1.4 09/2001 Cập nhật : visibility, stereotypes, biểu đồ tương tác
1.5 03/2003 Thêm actions
2.0 08/2005 Thay đổi đáng kể: thêm nhiều biểu đồ mới ...
2.1 04/2006 Thay đổi nhỏ từ UML 2.0
2.2 02/2009 Thay đổi nhỏ từ 2.1
2.3 05/2010 Thay đổi nhỏ từ 2.2
2.4.1 08/2011 Thay đổi nhỏ, cập nhật class, package
2.5 06/2015 "minor revision" của UML 2.4.1
2.5.1 12/2017 Cập nhật từ 2.5
MÔ HÌNH HOÁ PHẦN MỀM NGUYỄN THỊ MINH TUYỀN 33
 ƯU ĐIỂM CỦA UML
• Là môt ngôn ngữ hình thức
• Ngắn gọn
• Toàn diện
• Dễ mở rộng
• Được xây dựng dựa trên kinh nghiệm
• Là một chuẩn
MÔ HÌNH HOÁ PHẦN MỀM NGUYỄN THỊ MINH TUYỀN 34
 SỬ DỤNG UML
• UML không gắn với một công cụ phát triển, ngôn ngữ lập trình hay nền
 tảng cụ thể, cũng không cung cấp một quy trình phát triển phần mềm.
• UML tách biệt ngôn ngữ mô hình hoá và phương pháp mô hình hoá.
• UML có thể được sử dụng một cách đồng nhất trong toàn bộ quy trình phát
 triển phần mềm.
• Tại tất cả các giai đoạn, các khái niệm cùng ngôn ngữ có thể được sử
 dụng cùng ký hiệu è Mô hình có thể được tinh chỉnh ở các giai đoạn.
MÔ HÌNH HOÁ PHẦN MỀM NGUYỄN THỊ MINH TUYỀN 35
• Không cần một mô hình để dịch sang ngôn ngữ mô hình hoá khác è cho 
 phép sử dụng trong tiến trình phát triển phần mềm tiến hoá. 
• UML cũng tương thích với các lĩnh vực ứng dụng khác.
• Các phần tử mô hình UML và việc sử dụng đúng đắn được đặc tả trong 
 UML metamodel.
MÔ HÌNH HOÁ PHẦN MỀM NGUYỄN THỊ MINH TUYỀN 36
 CÁC BIỂU ĐỒ UML
• Trong UML, một mô hình được biểu diễn ở dạng đồ hoạ dưới hình thức
 các biểu đồ/sơ đồ (diagram)
• Một biểu đồ cung cấp một góc nhìn về một phần thực tế được mô tả bởi
 mô hình.
• UML cung cấp 14 loại biểu đồ khác nhau mô tả cấu trúc hoặc hành vi của
 hệ thống.
MÔ HÌNH HOÁ PHẦN MỀM NGUYỄN THỊ MINH TUYỀN 37
MÔ HÌNH HOÁ PHẦN MỀM NGUYỄN THỊ MINH TUYỀN 38
 MỘT VÍ DỤ VỀ BIỂU ĐỒ UML
MÔ HÌNH HOÁ PHẦN MỀM NGUYỄN THỊ MINH TUYỀN 39
 NOTE
MÔ HÌNH HOÁ PHẦN MỀM NGUYỄN THỊ MINH TUYỀN 40
 STRUCTURE DIAGRAMS
• 7 loại biểu đồ để mô hình hoá cấu trúc của một hệ thống từ các góc nhìn 
 khác nhau.
 • Class Diagram
 • Object Diagram
 • Package Diagram 
 • Component Diagram 
 • Composition Structure Diagram 
 • Deployment Diagram 
 • Profile Diagram 
MÔ HÌNH HOÁ PHẦN MỀM NGUYỄN THỊ MINH TUYỀN 41
 CLASS DIAGRAM
• Khái niệm về biểu đồ lớp bắt nguồn từ việc mô hình
 hoá dữ liệu khái niệm và phát triển phần mềm
 hướng đối tượng.
• Các khái niệm này được dùng để đặc tả cấu trúc dữ
 liệu và cấu trúc đối tượng của một hệ thống.
• Dựa vào các khái niệm: class, generalization,
 association
MÔ HÌNH HOÁ PHẦN MỀM NGUYỄN THỊ MINH TUYỀN 42
 OBJECT DIAGRAM 
• Dựa vào các định nghĩa của biểu đồ lớp có liên quan, biểu đồ đối tượng 
 chỉ ra "snapshot" cụ thể của trạng thái hệ thống tại thời gian thực thi cụ 
 thể.
MÔ HÌNH HOÁ PHẦN MỀM NGUYỄN THỊ MINH TUYỀN 43
 PACKAGE DIAGRAM 
• Gom nhóm các biểu đồ hoặc các phần tử mô hình theo thuộc tính chung, 
 ví dụ như sự gắn kết về chức năng.
• Thường được tích hợp trong các biểu đồ khác hơn là thể hiện ở một biểu 
 đồ riêng lẻ
MÔ HÌNH HOÁ PHẦN MỀM NGUYỄN THỊ MINH TUYỀN 44
 COMPONENT DIAGRAM 
• Một component là một đơn vị độc lập, thực thi được, cung
 cấp cho các component khác các dịch vụ hoặc sử dụng dịch
 vụ từ các component khác.
• UML không có quy định chặt chẽ nào về sự tách biệt giữa
 khái niệm hướng đối tượng và hướng component.
• Khi đặc tả một component, ta có thể mô hình hoá hai góc
 nhìn một cách rõ ràng:
 • góc nhìn từ bên ngoài (black box view) : biểu diễn đặc tả của
 component
 • Góc nhìn từ bên trong (white box view): định nghĩa việc cài đặt của
 component
MÔ HÌNH HOÁ PHẦN MỀM NGUYỄN THỊ MINH TUYỀN 45
 COMPOSITION STRUCTURE DIAGRAM
• Cho phép phân rã có phân cấp các thành phần của hệ thống.
• Sử dụng biểu đồ này để mô tả cấu trúc bên trong của các lớp và các thành
 phần ở mức chi tiết.
à Cho phép ta đạt được mức độ chi tiết cao hơn biểu đồ lớp vì việc mô hình
hoá nằm trong bối cảnh cụ thể.
MÔ HÌNH HOÁ PHẦN MỀM NGUYỄN THỊ MINH TUYỀN 46
 DEPLOYMENT DIAGRAM
• Cấu trúc liên kết phần cứng được sử dụng và hệ thống thời gian thực thi 
 được biểu diễn bằng biểu đồ triển khai.
• Phần cứng bao gồm các đơn vị xử lý dưới dạng các node và mối quan hệ 
 giao tiếp giữa các node. Hệ thống thời gian thực thi chứa các "artifact" 
 được triển khai tới các node.
MÔ HÌNH HOÁ PHẦN MỀM NGUYỄN THỊ MINH TUYỀN 47
 PROFILE DIAGRAM
• Sử dụng profiles, ta có thể mở rộng UML để giới thiệu các khái niệm miền 
 cụ thể.
MÔ HÌNH HOÁ PHẦN MỀM NGUYỄN THỊ MINH TUYỀN 48
 BEHAVIOR DIAGRAMS
• Cung cấp cơ sở hạ tầng cho phép ta định nghĩa hành vi ở mức chi tiết.
• Đề cập đến kết quả trực tiếp của một hành động của ít nhất một đối tượng.
• Ảnh hưởng đến cách mà các trạng thái của đối tượng thay đổi theo thời
 gian.
• Hành vi có thể được đặc tả thông qua các hành động của một đối tượng
 đơn lẻ hoặc kết quả từ việc tương tác giữa các đối tượng.
MÔ HÌNH HOÁ PHẦN MỀM NGUYỄN THỊ MINH TUYỀN 49
 USE CASE DIAGRAM
• Cho phép định nghĩa các yêu cầu của một hệ thống cần phải thực hiện.
• Biểu đồ mô tả người sử dụng nào sử dụng chức năng nào của hệ thống
 mà không cần đặc tả chi tiết việc cài đặt.
• Các đơn vị của chức năng mà hệ thống cung cấp cho người dùng được
 gọi là các use case
MÔ HÌNH HOÁ PHẦN MỀM NGUYỄN THỊ MINH TUYỀN 50
 STATE MACHINE DIAGRAM
• Trong vòng đời của mình, đối tượng đi qua một tập các trạng thái.
• Mô tả hành vi được phép của một đối tượng ở dạng thức các trạng thái có
 thể có và việc chuyển tiếp giữa các trạng thái được kích hoạt bởi các sự
 kiện khác nhau.
MÔ HÌNH HOÁ PHẦN MỀM NGUYỄN THỊ MINH TUYỀN 51
 ACTIVITY DIAGRAM
• Được sử dụng để mô hình hoá các tiến trình: cả tiến trình nghiệp vụ và các
 tiến trình phần mềm.
• Cung cấp các cơ chế điều khiển luồng cũng như cơ chế dòng dữ liệu để
 điều hướng các hành động sinh ra một hoạt động, đó là một tiến trình.
MÔ HÌNH HOÁ PHẦN MỀM NGUYỄN THỊ MINH TUYỀN 52
 SEQUENCE DIAGRAM
• Mô tả các tương tác giữa các đối tượng để thực hiện một tác vụ cụ thể.
• Tập trung vào trình tự theo thời gian của các thông điệp được trao đổi giữa
 các đối tác tương tác với nhau.
• Các cấu trúc khác nhau để điều khiển thứ tự thời gian của thông điệp cũng
 như khái niệm cho việc mô-đun hoá cho phép ta mô hình hoá các tương
 tác phức tạp.
MÔ HÌNH HOÁ PHẦN MỀM NGUYỄN THỊ MINH TUYỀN 53
 COMMUNICATION DIAGRAM 
• Tương tự như biểu đồ tuần tự, mô tả việc giao tiếp giữa các đối tượng
 khác nhau.
• Trọng tâm là quan hệ giao tiếp giữa các đối tác tương tác với nhau hơn là
 dựa vào thứ tự thời gian của việc trao đổi thông điệp.
• Biểu đồ này chỉ rõ ai tương tác với ai.
MÔ HÌNH HOÁ PHẦN MỀM NGUYỄN THỊ MINH TUYỀN 54
 TIMING DIAGRAM
• Chỉ rõ những thay đổi trạng thái của các đối tác tương tác có thể xảy ra do 
 các sự kiện về thời gian hoặc kết quả của việc trao đổi thông điệp.
MÔ HÌNH HOÁ PHẦN MỀM NGUYỄN THỊ MINH TUYỀN 55
 INTERACTION OVERVIEW DIAGRAM 
• Mô hình hoá việc kết nối giữa các tiến trình tương tác khác nhau bằng việc thiết lập các
 biểu đồ tương tác riêng lẻ (biểu đồ tuần tự, biểu đồ giao tiếp, biểu đồ thời gian, ...) trong
 chuỗi thời gian và nguyên nhân.
• Nó cũng đặc tả các điều kiện trong đó các tiến trình tương tác được phép thực hiện.
• Để mô hình hoá dòng điều khiển, các khái niệm từ biểu đồ hoạt động được sử dụng.
MÔ HÌNH HOÁ PHẦN MỀM NGUYỄN THỊ MINH TUYỀN 56