Bài giảng Mô hình hóa phần mềm - Tuần 1: Tổng quan

MÔ HÌNH HOÁ PHẦN MỀM

TUẦN 1:

TỔNG QUAN

GVLT: NGUYỄN THỊ MINH TUYỀN

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

2

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

3

MỞ ĐỀ [1]

•

Giả sử: Bạn cần phát triển một hệ thống phần mềm khách hàng yêu cầu.

Thử thách đầu tiên:

•

Chỉ rõ khách hàng thật sự cần gì,

Hiểu chính xác yêu cầu của khác hàng cho hệ thống sẽ xây dựng chưa?

•

Bước đầu tiên đã quan trọng cho sự thành bại của dự án.

Câu hỏi đặt ra: Làm thế nào để giao tiếp với khách hàng?

•

Ngôn ngữ tự nhiên: không thực sự là một lựa chọn tốt (vì không chính xác và nhập

nhằng).

MÔ HÌNH HOÁ PHẦN MỀM

NGUYỄN THỊ MINH TUYỀN

4

MỞ ĐỀ [2]

•

Những gì bạn cần: Tạo một mô hình cho phần mềm bạn cần xây dựng.

Mục tiêu của mô hình:

•

Nổi rõ các khía cạnh quan trọng của phần mềm ở một dạng thức rõ ràng về khái niệm,

Đơn giản ở mức có thể nhưng đủ trừu tượng, loại bỏ các chi tiết không liên quan.

•

Ví dụ: bản vẽ xây dựng.

•

Một bản vẽ xây dựng cho một toà nhà chứa thông tin ví dụ như kế hoạch xây dựng sàn.

Các vật liệu xây dựng không được chỉ rõ tại thời điểm này vì chúng không liên quan và làm

cho kế hoạch trở nên phức tạp hơn mức cần thiết.

•

Kế hoạch cũng không chứa thông tin về thiết kế điện nước của toà nhà (sẽ sử dụng một

bản kế hoạch tách biệt, nhằm tránh biểu diễn quá nhiều thứ trong cùng một bản kế hoạch).

MÔ HÌNH HOÁ PHẦN MỀM

NGUYỄN THỊ MINH TUYỀN

5

MÔ HÌNH

•

Khái niệm của một mô hình là quan trọng không chỉ trong công nghệ thông

tin mà trong ngành khoa học khác (toán, lý, triết, kinh tế, ...).

Xuất phát từ từ latin "modulus", để chỉ một tỉ lệ trong kiến trúc, suốt thời kỳ

Phục hưng,

Từ "modello" được dùng ở Ý cho đối tượng minh hoạ nhằm mục đích trình

bày hình thức và thiết kế của một toà nhà đã có kế hoạch đến khách hàng

và làm rõ các câu hỏi liên quan đến thiết kế và kiến trúc.

•

Những thế kỷ sau đó, khái niệm "model" được sử dụng trong các ngành

khoa học khác nhau để mô tả đơn giản các sự kiện phức tạp từ thực tế.

MÔ HÌNH HOÁ PHẦN MỀM

NGUYỄN THỊ MINH TUYỀN

6

MÔ HÌNH HOÁ [1]

•

Con người có khả năng tái hiện lại thực tế bằng việc áp dụng các quá trình

nhận diện chủ quan của nó.

•

Trừu tượng hoá (abstraction) là một trong những quá trình nổi bật nhất.

Trừu tượng hoá gồm khả năng tìm kiếm điểm chung từ nhiều quan sát

khác nhau và sau đó tái hiện thực tế cùng lúc có khả năng:

•

tổng quát hoá các tính năng cụ thể của các đối tượng thật (generalization),

phân loại các đối tượng thành nhóm đồng nhất (classification) và

tổng hợp các đối tượng thành các đối tượng phức tạp hơn (aggregation)

MÔ HÌNH HOÁ PHẦN MỀM

NGUYỄN THỊ MINH TUYỀN

7

MÔ HÌNH HOÁ [2]

•

Tổng quát hoá, phân loại, tổng hợp đại diện cho các hành vi tự nhiên của

tâm trí con người và được thực hiện bởi con người trong cuộc sống hàng

ngày.

•

Trừu tượng hoá cũng được áp dụng rộng rãi trong khoa học và công nghệ

è gọi là mô hình hoá (modeling)

Ta có thể định nghĩa một mô hình bằng cách biểu diễn một phần hoặc đơn

giản hoá thực tế, nhằm hoàn thành được một tác vụ hoặc đạt được thoả

thuận về một chủ đề.

è Theo định nghĩa, mô hình không bao giờ mô tả đầy đủ thực tế.

MÔ HÌNH HOÁ PHẦN MỀM

NGUYỄN THỊ MINH TUYỀN

8

VAI TRÒ VÀ MỤC ĐÍCH [1]

•

Các mô hình đã và đang có tầm quan trọng trung tâm trong nhiều bối cảnh

khoa học: vật lý, hoá học, triết học,...

Mô hình thể hiện ít nhất hai vai trò bằng cách áp dụng trừu tượng hoá:

•

Tính năng giảm nhẹ: các mô hình chỉ phản ánh sự chọn lựa của các thuộc tính gốc, vì

vậy tập trung vào các khía cạnh quan tâm

•

Tính năng ánh xạ: mô hình dựa vào các cá thể gốc, được lấy làm mẫu thử nghiệm

của một loại cá nhân và được trừu tượng hoá và tổng quát hoá thành mô hình.

•

Mục đích của mô hình:

•

descriptive purposes, prescriptive purposes

hoặc để định nghĩa cách hệ thống được cài đặt

MÔ HÌNH HOÁ PHẦN MỀM

NGUYỄN THỊ MINH TUYỀN

9

VAI TRÒ VÀ MỤC ĐÍCH [2]

•

Everything is a model, since nothing can be processed by the human

mind without being “modeled” .

Các mô hình quan trọng trọng các lĩnh vực kỹ thuật, như cơ học, kỹ thuật

dân dụng, khoa học máy tính và kỹ thuật máy tính.

Trong quy trình sản xuất: mô hình cho phép chúng tôi kiểm tra, xác minh,

viết tài liệu và thảo luận các thuộc tính của sản phẩm trước khi chúng

được sản xuất thực sự.

•

Trong nhiều trường hợp: mô hình còn được sử dụng để trực tiếp tự động

hoá việc sản xuất hàng hóa.

MÔ HÌNH HOÁ PHẦN MỀM

NGUYỄN THỊ MINH TUYỀN

10

MÔ HÌNH HOÁ ĐỂ PHÁT TRIỂN PHẦN MỀM

•

Sự cần thiết phải dựa vào mô hình để phát triển phần mềm dựa trên bốn

sự kiện:

•

Sản phẩm phần mềm ngày càng phức tạp è cần thảo luận ở các mức trừu tượng

khác nhau

Phần mềm ngày càng phổ biến, và nhu cầu về phần mềm mới hoặc sự phát triển của

phần mềm không ngừng tăng.

Thị trường việc làm liên tục thiếu hụt các kỹ năng phát triển phần mềm phù hợp với

yêu cầu công việc.

Việc phát triển phần mềm cần tương tác với tác nhân bên ngoài (không có kiến thức

về IT).

MÔ HÌNH HOÁ PHẦN MỀM

NGUYỄN THỊ MINH TUYỀN

11

SỬ DỤNG MÔ HÌNH

•

Bản phát thảo

•

Mô hình được sử dụng cho các mục đích giao tiếp, như một góc nhìn về hệ thống

Bản thiết kế

•

Mô hình cung cấp đặc tả chi tiết và đầy đủ về hệ thống

Chương trình

•

Mô hình được sử dụng để phát triển hệ thống thay vì sự dụng mã nguồn.

Trong quá trình phát triển phần mềm, ta có thể sử dụng những mô hình

trên theo nhiều cách khác nhau.

MÔ HÌNH HOÁ PHẦN MỀM

NGUYỄN THỊ MINH TUYỀN

12

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

13

NGÔN NGỮ MÔ HÌNH HOÁ

•

Modeling language

Là công cụ cho phép định nghĩa một biểu diễn cụ thể của một mô hình khái niệm.

Có thể ở dạng text (ví dụ, một ngôn ngữ lập trình như Java) hoặc biểu diễn đồ hoạ (ví dụ, một ngôn

ngữ cung cấp các ký hiệu cho bóng bán dẫn, điốt ...) hoặc cả hai.

•

Được phân thành hai lớp

•

Domain-Specific Languages (DSLs)

General-Purpose Modeling Languages (GPMLs, GMLs, or GPLs)

MÔ HÌNH HOÁ PHẦN MỀM

NGUYỄN THỊ MINH TUYỀN

14

DOMAIN-SPECIFIC LANGUAGES

•

Là ngôn ngữ được thiết kế/phát triển được đưa ra để giải quyết nhu cầu

của một miền ứng dụng cụ thể.

Đặc biệt hữu ích vì chúng được điều chỉnh theo yêu cầu của miền, cả về

ngữ nghĩa và khả năng diễn đạt và về ký hiệu và cú pháp.

Một số ví dụ về DSL:

•

VHDL language (VHSIC Hardware Description Language) là ngôn ngữ đặc tả để mô

tả các thành phần phần cứng điện tử.

•

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

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