Bài giảng Các phương pháp phân tích và thiết kế hệ thống hiện đại - Chương 2: Mô hình hóa hệ thống và ngôn ngữ UML

03/05/2018

Chương 2.

MÔ HÌNH HÓA HỆ THỐNG VÀ

NGÔN NGỮ UML

TS. Vũ Chí Cường - 2018

Nội dung

¢ Mô hình hóa hệ thống

• Khái niệm

• Mục đích

• Mô hình hóa hệ thống phần mềm

¢ Ngôn ngữ UML

• Lịch sử phát triển

• Các phần tử của UML

Các phương pháp phân tích và thiết kế hệ thống hiện đại

1

03/05/2018

Mô hình hóa hệ thống

¢ Khái niệm

• Mô hình là một dạng trừu tượng hóa của một hệ

thống thực.

• Mô hình là một hình ảnh (một biểu diễn) của một

hệ thống thực, được diễn tả:

¢ Ở một mức độ trừu tượng hóa nào đó

¢ Theo một quan điểm (hay một góc nhìn) nào đó

¢ Bởi một hình thức diễn tả hiểu được (văn bản, phương

trình, bảng, đồ thị,…) nào đó

• Mô hình hóa là việc dùng mô hình để nhận thức và

diễn tả một hệ thống

• Quá trình phân tích và thiết kế hệ thống là quá

trình mô hình hóa hệ thống đó

Các phương pháp phân tích và thiết kế hệ thống hiện đại

Mô hình hóa hệ thống

¢ Mục đích

• Giúp hiểu và thực hiện được sự trừu tượng

hóa, tổng quát hóa các khái niệm cơ sở nhằm

giảm thiểu độ phức tạp của hệ thống

• Giúp quan sát được hệ thống như nó vốn có và

nó phải có

• Giúp đặc tả được cấu trúc và hành vi của hệ

thống

• Giúp tạo khuôn mẫu và hướng dẫn cách xây

dựng, thử nghiệm, mô phỏng, thực hiện, hoàn

thiện theo mô hình

• Là cơ sở để trao đổi

Các phương pháp phân tích và thiết kế hệ thống hiện đại

2

03/05/2018

Mô hình hóa hệ thống

¢ Mô hình hóa hệ thống phần mềm

• Mô hình hóa hướng chức năng (từ 1970, với

Youndon, Constantine, DeMacro,...) lấy chức

năng làm đơn vị phân rã hệ thống

• Mô hình hóa hướng đối tượng (từ 1990, với

Booch, Rumbaugh, Jacobson, Yourdon,...) lấy

đối tượng làm đơn vị phân rã hệ thống.

Các phương pháp phân tích và thiết kế hệ thống hiện đại

Ngôn ngữ UML

¢ Lịch sử phát triển

¢ Các khái niệm cơ bản của UML

• Các góc nhìn

• Các biểu đồ

Các phương pháp phân tích và thiết kế hệ thống hiện đại

3

03/05/2018

Lịch sử phát triển

Các phương pháp phân tích và thiết kế hệ thống hiện đại

Lịch sử phát triển

Các phương pháp phân tích và thiết kế hệ thống hiện đại

4

03/05/2018

Các khái niệm cơ bản trong UML

¢ Các đối tượng

¢ Các góc nhìn

¢ Các biểu đồ

Các phương pháp phân tích và thiết kế hệ thống hiện đại

Các đối tượng

¢ Đối tượng là một khái niệm, một sự trừu

tượng hóa hay một sự vật có nghĩa trong

bài toán đang khảo sát

¢ Đặc trưng của mô hình đối tượng

• Sự trừu tượng

• Sự đóng gói

• Tính modun

• Tính phân cấp (kế thừa)

• Tính đồng thời

Các phương pháp phân tích và thiết kế hệ thống hiện đại

5

03/05/2018

Các đối tượng

¢ Đối tượng là một khái niệm, một sự trừu

tượng hóa hay một sự vật có nghĩa trong

bài toán đang khảo sát

¢ Đặc trưng của mô hình đối tượng

• Sự trừu tượng

• Sự đóng gói

• Tính modun

• Tính phân cấp (kế thừa)

• Tính đồng thời

Các phương pháp phân tích và thiết kế hệ thống hiện đại

Các đối tượng

¢ Đối tượng là một khái niệm, một sự trừu

tượng hóa hay một sự vật có nghĩa trong

bài toán đang khảo sát

¢ Đặc trưng của mô hình đối tượng

• Sự trừu tượng

• Sự đóng gói

• Tính modun

• Tính phân cấp (kế thừa)

• Tính đồng thời

Các phương pháp phân tích và thiết kế hệ thống hiện đại

6

03/05/2018

Các đối tượng

¢ Đối tượng là một khái niệm, một sự trừu

tượng hóa hay một sự vật có nghĩa trong

bài toán đang khảo sát

¢ Đặc trưng của mô hình đối tượng

• Sự trừu tượng

• Sự đóng gói

• Tính modun

• Tính phân cấp (kế thừa)

• Tính đồng thời

Các phương pháp phân tích và thiết kế hệ thống hiện đại

Các đối tượng

¢ Đối tượng là một khái niệm, một sự trừu

tượng hóa hay một sự vật có nghĩa trong

bài toán đang khảo sát

¢ Đặc trưng của mô hình đối tượng

• Sự trừu tượng

• Sự đóng gói

• Tính modun

• Tính phân cấp (kế thừa)

• Tính đồng thời

Các phương pháp phân tích và thiết kế hệ thống hiện đại

7

03/05/2018

Các đối tượng

¢ Đối tượng là một khái niệm, một sự trừu

tượng hóa hay một sự vật có nghĩa trong

bài toán đang khảo sát

¢ Đặc trưng của mô hình đối tượng

• Sự trừu tượng

• Sự đóng gói

• Tính modun

• Tính phân cấp (kế thừa)

• Tính đồng thời

Các phương pháp phân tích và thiết kế hệ thống hiện đại

Các đối tượng

¢ Đối tượng là một khái niệm, một sự trừu

tượng hóa hay một sự vật có nghĩa trong

bài toán đang khảo sát

¢ Đặc trưng của mô hình đối tượng

• Sự trừu tượng

• Sự đóng gói

• Tính modun

• Tính phân cấp (kế thừa)

• Tính đồng thời

Các phương pháp phân tích và thiết kế hệ thống hiện đại

8

03/05/2018

Các đối tượng

¢ Đối tượng là một khái niệm, một sự trừu

tượng hóa hay một sự vật có nghĩa trong

bài toán đang khảo sát

¢ Đặc trưng của mô hình đối tượng

• Sự trừu tượng

• Sự đóng gói

• Tính modun

• Tính phân cấp (kế thừa)

• Tính đồng thời

Các phương pháp phân tích và thiết kế hệ thống hiện đại

Các góc nhìn

¢ Là một các diễn tả hệ thống

¢ Các góc nhìn của UML

• Góc nhìn ca sử dụng

• Góc nhìn thiết kế/logic

• Góc nhìn tiến trình (quá trình)/tương tranh

• Góc nhìn cài đặt (thực thi)/thành phần

• Góc nhìn triển khai/bố trí

Các phương pháp phân tích và thiết kế hệ thống hiện đại

9

03/05/2018

Các góc nhìn

¢ Là một các diễn tả hệ thống

¢ Các góc nhìn của UML

• Góc nhìn ca sử dụng

¢ Là góc nhìn tử ngoài vào hệ thống

¢ Là cách nhìn của các người dùng cuối, các người phân

tích, người kiểm định

¢ Không phản ánh tổ chức bên trong của phần mềm mà

chỉ làm rõ các chức năng lớn mà hệ thống phải đáp ứng

cho người dùng

¢ Biểu đồ ca sử dụng, biểu đồ tương tác, biểu đồ trạng

thái, biểu đồ hoạt động.

• Góc nhìn thiết kế/logic

• Góc nhìn tiến trình (quá trình)/tương tranh

• Góc nhìn cài đặt (thực thi)/thành phần

• Góc nhìn triển khai/bố trí

Các phương pháp phân tích và thiết kế hệ thống hiện đại

Các góc nhìn

¢ Là một các diễn tả hệ thống

¢ Các góc nhìn của UML

• Góc nhìn ca sử dụng

• Góc nhìn thiết kế/logic

¢ Là góc nhìn vào bên trong hệ thống

¢ Là cách nhìn của những người thiết kế hệ thống

¢ Biểu đồ lớp, biểu đồ đối tượng

¢ Biểu đồ tương tác, biểu đồ trạng thái, biểu đồ hoạt

động.

• Góc nhìn tiến trình (quá trình)/tương tranh

• Góc nhìn cài đặt (thực thi)/thành phần

• Góc nhìn triển khai/bố trí

Các phương pháp phân tích và thiết kế hệ thống hiện đại

10

03/05/2018

Các góc nhìn

¢ Là một các diễn tả hệ thống

¢ Các góc nhìn của UML

• Góc nhìn ca sử dụng

• Góc nhìn thiết kế/logic

• Góc nhìn tiến trình (quá trình)/tương tranh

¢ Phản ánh các lộ trình điều khiển, các quá trình thực hiện

¢ Cho thấy sự hoạt động song hành hay đồng bộ của hệ

thống

¢ Biểu đồ lớp, biểu đồ đối tượng (lớp chủ động)

¢ Biểu đồ tương tác, biểu đồ trạng thái, biểu đồ hoạt

động.

• Góc nhìn cài đặt (thực thi)/thành phần

• Góc nhìn triển khai/bố trí

Các phương pháp phân tích và thiết kế hệ thống hiện đại

Các góc nhìn

¢ Là một các diễn tả hệ thống

¢ Các góc nhìn của UML

• Góc nhìn ca sử dụng

• Góc nhìn thiết kế/logic

• Góc nhìn tiến trình (quá trình)/tương tranh

• Góc nhìn cài đặt (thực thi)/thành phần

¢ Là góc nhìn đối với dạng phát hành của phần mềm

¢ Bao gồm các thành phần, các tệp tương đối độc lập có

thể được lắp ghép theo nhiều cách

¢ Biểu đồ thành phần

¢ Biểu đồ tương tác, biểu đồ trạng thái, biểu đồ hoạt động

• Góc nhìn triển khai/bố trí

Các phương pháp phân tích và thiết kế hệ thống hiện đại

11

03/05/2018

Các góc nhìn

¢ Là một các diễn tả hệ thống

¢ Các góc nhìn của UML

• Góc nhìn ca sử dụng

• Góc nhìn thiết kế/logic

• Góc nhìn tiến trình (quá trình)/tương tranh

• Góc nhìn cài đặt (thực thi)/thành phần

• Góc nhìn triển khai/bố trí

¢ Là góc nhìn về topo của phần cứng mà trên đó hệ thống

vận hành

¢ Chỉ rõ sự phân bố, sự sắp đặt các phần của hệ thống vật

lý

¢ Biểu đồ bố trí

¢ Biểu đồ tương tác, biểu đồ trạng thái, biểu đồ hoạt động

Các phương pháp phân tích và thiết kế hệ thống hiện đại

Các biểu đồ

¢ Biểu đồ (diagram) là đồ thị biểu diễn đồ họa

về tập các phần tử (các từ vựng) trong mô

hình và mối quan hệ của chúng

¢ Biểu đồ thường được thể hiện như một đồ thị

liên thông với các đỉnh (là các sự vật) và các

cung (là các mối quan hệ)

¢ Sự vật

• Sự vật cấu trúc (lớp, giao diện, ca sử dụng, thành

phần, nút,...)

• Sự vật hành vi (sự tương tác, trạng thái,...)

¢ Các mối quan hệ (phụ thuộc, kết hợp, tổng

quát hóa, hiện thức họa)

Các phương pháp phân tích và thiết kế hệ thống hiện đại

12

03/05/2018

Các biểu đồ

¢ Nhóm biểu đồ về cấu trúc

• Biểu đồ lớp

• Biều đồ đối tượng

• Biểu đồ thành phần

• Biểu đồ bố trí

• Biểu đồ gói

• Biểu đồ cấu trúc đa hợp

¢ Nhóm biểu đồ hành vi

• Biểu đồ ca sử dụng

• Biểu đồ trình tự

• Biểu đồ giao tiếp

• Biểu đồ máy trạng thái

• Biểu đồ hoạt động

• Biểu đồ bao quát tương tác

• Biểu đồ thời khác

Các phương pháp phân tích và thiết kế hệ thống hiện đại

Biểu đồ lớp

¢ Ý nghĩa

• Biểu đồ lớp phô bày cấu trúc tĩnh cùa các lớp trong

hệ thống. Các lớp biểu diễn cho các sự vật mà hệ

thống quan tâm.

• Hệ thống có thể được mô tả bởi một số biểu đồ lớp

và một lớp có thể tham gia vào nhiều biểu đồ.

¢ Ký hiệu

• Tên lớp

• Thuộc tính (attributes)

• Thao tác (methord)

• Phạm vi truy cập (

¢ Các mối quan hệ

¢ Ví dụ

Các phương pháp phân tích và thiết kế hệ thống hiện đại

13

03/05/2018

Biểu đồ lớp

¢ Ý nghĩa

¢ Ký hiệu

¢ Các mối quan hệ

• Quan hệ liên kết

• Quan hệ khái quát

• Quan hệ kết tập

• Quan hệ hợp thành

• Quan hệ phụ thuộc

• Quan hệ thực thi

¢ Ví dụ

Các phương pháp phân tích và thiết kế hệ thống hiện đại

Biểu đồ lớp

¢ Ý nghĩa

¢ Ký hiệu

¢ Các mối quan hệ

• Quan hệ liên kết

• Quan hệ khái quát

• Quan hệ kết tập

• Quan hệ hợp thành

• Quan hệ phụ thuộc

• Quan hệ thực thi

¢ Ví dụ

Các phương pháp phân tích và thiết kế hệ thống hiện đại

14

03/05/2018

Biểu đồ lớp

¢ Ý nghĩa

¢ Ký hiệu

¢ Các mối quan hệ

• Quan hệ liên kết

• Quan hệ khái quát

• Quan hệ kết tập

• Quan hệ hợp thành

• Quan hệ phụ thuộc

• Quan hệ thực thi

¢ Ví dụ

Các phương pháp phân tích và thiết kế hệ thống hiện đại

Biểu đồ lớp

¢ Ý nghĩa

¢ Ký hiệu

¢ Các mối quan hệ

• Quan hệ liên kết

• Quan hệ khái quát

• Quan hệ kết tập

• Quan hệ hợp thành

• Quan hệ phụ thuộc

• Quan hệ thực thi

¢ Ví dụ

Các phương pháp phân tích và thiết kế hệ thống hiện đại

15

03/05/2018

Biểu đồ lớp

¢ Ý nghĩa

¢ Ký hiệu

¢ Các mối quan hệ

• Quan hệ liên kết

• Quan hệ khái quát

• Quan hệ kết tập

• Quan hệ hợp thành

• Quan hệ phụ thuộc

• Quan hệ thực thi

¢ Ví dụ

Các phương pháp phân tích và thiết kế hệ thống hiện đại

Biểu đồ lớp

¢ Ý nghĩa

¢ Ký hiệu

¢ Các mối quan hệ

• Quan hệ liên kết

• Quan hệ khái quát

• Quan hệ kết tập

• Quan hệ hợp thành

• Quan hệ phụ thuộc

• Quan hệ thực thi

¢ Ví dụ

Các phương pháp phân tích và thiết kế hệ thống hiện đại

16

03/05/2018

Ví dụ

Các phương pháp phân tích và thiết kế hệ thống hiện đại

Ví dụ

Các phương pháp phân tích và thiết kế hệ thống hiện đại

17

03/05/2018

Biểu đồ đối tượng

¢ Ý nghĩa

• Thể hiện các đối tượng cụ thể thay cho các lớp,

cho thấy các đối tượng đang tồn tại và hoạt

động

¢ Ký hiệu

• Sử dụng các ký hiệu của biểu đồ lớp

• Tên của đối tượng được gạch dưới và mọi liên

kết cụ thể đều được vẽ

¢ Ví dụ

Các phương pháp phân tích và thiết kế hệ thống hiện đại

Ví dụ

Các phương pháp phân tích và thiết kế hệ thống hiện đại

18

03/05/2018

Biểu đồ thành phần

¢ Ý nghĩa

• Trình bày cấu trúc vật lý của hệ thống dưới dạng các thành

phần, cùng với các mối liên quan phụ thuộc giữa chúng.

• Một thành phần có thể là thành phần mã nguồn, thành

phần mã nhị phân, hoặc thành phần exe.

• Mỗi thành phần tương ứng với một hay nhiều lớp, giao diện

hay hợp tác trong biểu đổ lớp.

• Biểu đồ thành phần được dùng để trình bày góc nhìn thực

thi của hệ thống.

¢ Ký hiệu

• Thành phần (components)

• Giao tiếp

• Mối quan hệ phụ thuộc

• Gói

¢ Ví dụ

Các phương pháp phân tích và thiết kế hệ thống hiện đại

Vi dụ

Các phương pháp phân tích và thiết kế hệ thống hiện đại

19

03/05/2018

Biểu đồ bố trí

¢ Ý nghĩa

• Biểu đồ triển khai (deployment diagram)

• Trình bày kiến trúc vật lý của phần cứng và

phần mềm của hệ thống. Cho thấy các máy

tính và thiết bị (các nút), cùng vói các kết nối

giữa chúng.

• Các thành phần thực hiện được (exe) được

phân bổ vào các nút, cho thấy các đơn vị phần

mềm được thực hiện trên các nút nào.

¢ Ký hiệu

• Các nodes: hình hộp ba chiều

Các phương pháp phân tích và thiết kế hệ thống hiện đại

Ví dụ

Các phương pháp phân tích và thiết kế hệ thống hiện đại

20

Bài giảng Các phương pháp phân tích và thiết kế hệ thống hiện đại - Chương 2: Mô hình hóa hệ thống và ngôn ngữ UML - Vũ Chí Cường