Phân tích thiết kế hướng đối tượng bằng UML

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Ngày nay, Công nghệ thông tin đã và đang đóng vai trò quan trọng trong đời sống kinh tế xã hội của nhiều quốc gia trên thế giới, hệ thống tin học phát triển nhanh chóng và ngày càng trở nên phức tạp. Viêc phát triển các hệ thống phần mềm ngày càng trở nên phức tạp không chỉ về quy mô và phạm vi ứng dụng mà còn cả sự thay đổi về nội dung. Nếu trước đây, các hệ thống phần mềm sử dụng giao diện dòng lệnh từ các xâu kí tự thì ngày nay đã được thay thế bằng giao diện đồ hoạ xu thế sự kiện: Kiến trúc hệ thống đa tầng khách/chủ, cơ sở dữ liệu(CSDL) phân tán, Internet phát triển mạnh mẽ... làm cho các hệ thống phần mềm càng trở nên phức tạp hơn. Vấn đề đặt ra là việc xây dựng hệ thống phần mềm hiện nay, khó khăn lớn nhất không phải là tốc độ thực hiện chương trình, kinh phí hay cái gì khác mà là độ phức tạp. Vì thế hướng giải quyết là làm giảm bớt độ phức tạp của hệ thống phần mềm. Các phương pháp tiếp cận khác nhau đều có thể giải quyết vấn đề này nhưng ở các mức độ khác nhau. Hiện nay, có hai cách tiếp cận phổ biến là tiếp cận hướng chức năng (truyền thống) và tiếp cận hướng đối tượng. Cách tiếp cận hướng chức năng cho phép xây dựng phần mềm là thực hiện dãy tương tác chia nhỏ và hợp nhất. Chia nhỏ để hiểu rõ vấn đề và hợp nhất để xây dựng hệ thống. Các chức năng của hệ thống được nhân diện sau đó lại được tách thành các chức năng con. Tiến trình này được lặp đi lặp lại đến khi được các thành phần đơn giản đến mức chúng được biểu diễn trực tiếp bằng các hàm hay thủ tục của ngôn ngữ lập trình.[1] Kiến trúc phần mềm được cài đặt theo cách tiếp cận hướng chức năng sẽ phản ánh các chức năng hệ thống. Tiếp cận hướng chức năng và cơ chế phân cấp chỉ cho lại kết quả mong muốn khi các chức năng được nhận biết đầy đủ và không được thay đổi theo thời gian. Tuy nhiên trong thực tế phát triển phần mềm luôn là tiến trình động, CSDL động không bao giờ kết thúc hoàn toàn và luôn có những thay đổi, nâng cấp. Sửa đổi hay mở rộng hệ thống quá nhiều làm cho chương trình khác xa so với ban đầu. Phương pháp này thuận tiện cho việc thiết kế CSDL nhưng chỉ được diễn tả bằng một tập hợp các chức năng rời rạc, nên chỉ thích hợp cho sự phân tích bước đầu hoặc cho các hệ thống đơn giản. Sản phẩm hình thành từ giải pháp này khó bảo trì. Mọi chức năng đều chia sẻ khối lượng dữ liệu lớn, các chức năng phải hiểu rõ dữ liệu được lưu trữ thế nào, khi thay đổi cấu trúc dữ liệu kéo theo thay đổi mọi hàm liên quan.Mặt khác tiệm cận này không hỗ trợ lập trình bằng ngôn ngữ hướng đối tượng như C++, JAVA…Do đó cần phải có một phương pháp mới có khả năng làm chủ được độ phức tạp, giúp quản lý được chất lượng, độ tin cậy phần mềm ngay cả khi cấu trúc bị tách ra hay tiến hoá. Và phương pháp được mong đợi để giải quyết vấn đề trên là phương pháp tiếp cận hướng đối tượng. Chức năng chính Chức năng con 1 Chức năng con 2 Chức năng con 1.1 Chức năng con 1.2 Chức năng con 2.1 Chức năng con 2.2 Hình 1. Cách tiếp cận hướng đối tượng. Phương pháp phát triển phần mềm hướng đối tượng tuy là một phương pháp mới trong những năm gần đây nhưng đã chứng tỏ được ưu thế khi lập trình các hệ thống phức tạp, đem lại những thành quả to lớn. Các nhà phát triển phần mềm nhận thấy rằng phát triển phần mềm hướng đối tượng mang lại một phần mềm thương mại có chất lượng cao với độ tin cậy cao, dễ mở rộng và dễ sử dụng lại, chạy trơn tru, phù hợp với yêu cầu của người dùng và đặc biệt là khả năng phát triển cao. Phát triển phần mềm hướng đối tượng là cách xây dựng các modul hoặc các đối tượng có thể thay thế, hiệu chỉnh và sử dụng lại dễ dàng. Hướng phát triển này coi thế giới thực là một hệ thống các đối tượng. Mô tả các đối tượng của thế giới thực bằng một tập rời rạc các đối tượng bao gói cả dữ liệu và chức năng của nó. Phương pháp phát triển phần mềm truyền thống chủ yếu tập trung vào chức năng của hệ thống - Hệ thống làm được những gì? Còn phát triển theo hướng đối tượng thì tập trung vào đối tượng, cả thông tin và hành vi, chúng kết hợp giữa dữ liệu và chức năng. Cho khả năng xây dựng hệ thống mềm dẻo. Phương pháp tiệm cận hướng đối tượng cho khả năng xây dựng phần mềm để mô tả các lĩnh vực, vấn đề tốt hơn phương pháp truyền thống. Các hệ thống tạo ra sẽ dễ dàng tương thích với việc thay đổi các yêu cầu , dễ dàng bảo trì hơn, dễ dàng nâng cấp và khả năng sử dụng lại mã lệnh cao hơn. Cho phép chúng ta tạo ra các modul chức năng. Với phương pháp này , chúng ta quan tâm đến việc hệ thống làm được gì chứ không phải hệ thống làm như thế nào. Có nhiều lý do để lựa chọn phương pháp hướng đối tượng, vì ngoài những ưu điểm trên nó còn có một số đặc điểm sau: Xoá bỏ ranh giới giữa các pha trong phát triển phần mềm: Phát triển phần mềm theo phương pháp truyền thống đối với mỗi bước của tiến trình phát triển phần mềm nó đòi hỏi các kiểu và các phương pháp khác nhau. Việc chuyển từ pha này sang pha khác là một sự chuyển tiếp phức tạp giữa các mô hình gần như khác nhau hoàn toàn. Sự chuyển giao đó không những làm chậm tiến trình phát triển phần mềm mà còn làm tăng cỡ của dự án và lỗi trong việc chuyển từ ngôn ngữ này sang ngôn ngữ khác cũng phát sinh nhiều hơn. Tiếp cận hướng đối tượng sử dụng cùng một ngôn ngữ trong phân tích, thiết kế, lập trình và thiết kế cơ sở dữ liệu làm cho hệ thống rõ rang, rành mạch hơn. Khuyến khích các kỹ thuật lập trình tốt: Một lớp trong hệ thống lập trình hướng đối tượng mô tả rõ rang giao diện. Các phương thức và thuộc tính trong một lớp liên hệ chặt chẽ với nhau. Một hệ thống được thiết kế tốt, các lớp sẽ được gộp lại thành hệ thống con, nhưng vẫn giữ được tính độc lập, sự thay đổi của lớp này không ảnh hưởng đến lớp khác. Tăng cường khả năng sử dụng lại: Vì các đối tượng được mô tả trực tiếp ngoài lĩnh vực vấn đề thế giới thực nên có thể sử dụng lại. Mỗi đối tượng có thể tồn tại độc lập hoặc trong sự liên kết với một số với số ít các lớp khác. Ngoài ra phương pháp hướng đối tượng còn có tính kế thừa, cho phép các lớp xây dựng trong mỗi lớp khác do đó chỉ những phần khác nhau và những phần cải tiến được thiết kế và mã hoá. Tất cả các chức năng được xây dựng trước đó vẫn được giữ lại và sử dụng lại mà không cần thay đổi. Đối với thế giới công nghệ hướng đối tượng đã triển khai ứng dụng rộng rãi. Tuy nhiên, ở Việt Nam thì vẫn còn mới. Gần đây, một số cơ quan đã ứng dụng phương pháp mới này vào thiết kế phần mềm nhưng vẫn còn hạn chế. Mục đích nghiên cứu và nội dung thực hiện. 2.1 Mục đích nghiên cứu Tìm hiểu một số quy trình trong phân tích thiết kế hướng đối tượng sử dụng UML Áp dụng quy trình phân tích thiết kế hướng đối tượng vào bài toán ứng dụng “Phân tích thiết kế hệ thống quản lý cửa vào ra “ Nội dung thực hiện Tìm hiểu ngôn ngữ UML và sử dụng phần mềm Rational Rose để mô hình hoá hệ thống. Tìm hiểu một số quy trình trong phân tích thiết kế hướng đối tượng. Trình bày một số quy trình phân tích thiết kế hướng đối tượng sử dụng UML vào hệ thống quản lý cửa vào ra. Phương pháp nghiên cứu Chủ yếu nghiên cứu phương pháp luận, nghiên cứu thử nghiệm ứng dụng công nghệ. Giới hạn đề tài Cấu trúc đồ án: Chưong 1. Mở đầu Chương này trình bày những ưu điểm của phương pháp phát triển phần mềm hướng đối tượng so với phương pháp hướng chức năng truyền thống và lý do lựa chọn phương pháp hướng đối tượng trong phát triển phần mềm. Ngoài ra, còn trình bày mục đích nghiên cứ, nội dung và phương pháp nghiên cứu, giới hạn đề tài. Chương 2. Quy trình phát triển phần mềm hướng đối tượng sử dụng UML. Chương này giới thiệu về ngôn ngữ mô hình hoá thống nhất UML, giới thiệu tiến trình phát triển phần mềm RUP và giới thiệu công cụ hỗ trợ quá trình phân tích, thiết kế hướng đối tượng Rational Rose. Chương 3. Giới thiệu bài toán Mô tả nội dung bài toán đặt ra, xác định các yêu cầu. Chương 4. Mô hình ca sử dụng Đi sâu vào việc xác định và mô tả chi tiết ca sử dụng của hệ thống, các tác nhân tham gia vào các ca sử dụng này và xây dựng mô hình ca sử dụng của hệ thống. Chương 5. Mô hình phân tích. Phân tích chi tiết các hoạt động trong các ca sử dụng, xây dựng các lớp, phân tích và mối quan hệ giữa chúng. Chương 6. Mô hình thiết kế. Mô tả tương tác giữa các đối tượng khi thực hiện các ca sử dụng bằng các biểu đồ tuần tự đối tượng, xác định các lớp, các phương thức, thuộc tính của lớp và mô hình hoá dữ liệu. CHƯƠNG 2. QUY TRÌNH PHÁI TRIỂN PHẦN MỀM HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG SỬ DỤNG UML Giới thiệu ngôn ngữ mô hình hoá thống nhất UML (Unified Modeling Language) UML là ngôn ngữ mô hình hợp nhất, nó được hiểu như một ngôn ngữ thống nhất những xu hướng và hình thái của cuộc cách mạng tri thức trong lĩnh vực công nghệ thông tin. Nó là một phương tiện giúp cho các tổ chức có thể nhận thức một cách tốt nhất lợi thế cạnh tranh thông qua việc nắm bắt, truyền đạt, trao đổi và nâng cao tri thức trong lĩnh vực công nghệ phần mềm. Chính xác hơn UML là ngôn ngữ mô hình hoá chuẩn để thiết kế phần mềm hướng đối tượng, được dùng để đặc tả, trực quan hoá, xây dựng và làm tài liệu cho các hệ thống phần mềm[2] . UML là ngôn ngữ đồ hoạ với các tập quy tắc và ngữ nghĩa. Các quy tắc và ngữ nghĩa của một mô hình được thể hiện bằng tiếng anh gọi là Ngôn ngữ rang buộc đối tượng (OCL – Object Constraint Language). OCL là ngôn ngữ đặc tả sử dụng logic đơn giản để đặc tả các đặc tính của hệ thống. Mục đích của UML Mô hình hoá các hệ thống và sử dụng các khái niệm hướng đối tượng một cách thống nhất. Cho phép đặc tả, hỗ trợ đặc tả tường minh mối quan hệ giữa các khái niệm trong hệ thống, đồng thời mô tả được mọi trạng thái hoạt động (tĩnh và động ) của hệ thống. Hỗ trợ khả năng sử dụng lại và kế thừa ở phạm vi rộng để xây dựng những hệ thống phức tạp và nhạy cảm như : hệ thống tự động, hệ thống thời gian thực. Tạo ra ngôn ngữ mô hình hoá sử dụng được cho cả người và máy tính. Công dụng của UML UML là ngôn ngữ chuẩn để viết kế hoạch chi tiết phần mềm. Vạch ra cho hệ thống những chức năng chính của nó sử dụng các mô hình tình huống sử dụng và các tác nhân. Minh hoạ các use case bằng các biểu đồ tương tác (interaction diagram) Mô tả cấu trúc tĩnh của một hệ thống sử dụng các biểu đồ lớp (class diagram). Mô hình hoá trạng thái của đối tượng bằng các biểu đồ chuyển tiếp trạng thái. Minh hoạ cấu trúc thi hành vật lý bằng các biểu đồ thành phần và triển khai Mở rộng chức năng bằng các mầu cung cấp sẵn (stereotype) Các đặc trưng và khả năng của UML UML là ngôn ngữ mô hình đồ hoạ Ngôn ngữ cung cấp bảng từ vựng và tập các quy tắc để kết hợp các từ trong bảng từ vựng để giao tiếp. Ngôn ngữ mô hình là ngôn ngữ có từ vựng và quy tắc tập trung vào các biểu diễn về mặt vật lý và khái niệm của hệ thống. UML là ngôn ngữ chuẩn công nghiệp để lập kế hoạch chi tiết phần mềm. Ngôn ngữ phải cho phép biểu diễn nhiều khung nhìn (views) khác nhau của kiến trúc hệ thống trong suốt quá trình phát triển phần mềm. Từ vựng và quy tắc ngôn ngữ UML cho ta cách thức xây dựng mô hình và đọc mô hình, nhưng không cho biết mô hình nào cần phải được lập và khi nào lập chúng mà phải dựa vào quy trình phát triển phần mềm. Các biểu diễn mô hình trong UML là các biểu diễn bằng đồ hoạ. UML là ngôn ngữ đặc tả có cấu trúc Đặc tả là xây dựng mô hình chính xác, rõ rang, không nhập nhằng, hoàn thiện và đầy đủ những điểm mấu chốt của vấn đề. UML hướng tới đặc tả thiết kế, phân tích và quyết định cài đặt trong quá trình phát triển và triển khai hệ thống phần mềm. UML là ngôn ngữ trực quan Bằng hệ thống các kí hiệu đồ hoạ và các biểu đồ với các chú giải đi kèm, UML cho ta hình dung được hệ thống đang cần xây dựng từ nhiều góc độ khác nhau. UML là ngôn ngữ làm tài liệu UML hướng tới làm tài liệu kiến trúc hệ thống và các chi tiết của nó. UML cho khả năng biểu diễn yêu cầu, thử nghiệm, mô hình hoá các hoạt động lập kế hoạch và quản lý sản phẩm. Thông qua UC biểu đồ trường hợp sử dụng , tác nhân để biết giới hạn và các chức năng chính của hệ thống. Trong UML UC (User case) được miêu tả bằng biểu đồ logic. Sử dụng biểu đồ UC, tác nhân (Actor) có thể chia dự án thành các dự án nhỏ có thể quản lý được. Nhìn vào biểu đồ đó và các tài liệu mô tả, người phân tích có thể biết hệ thống có khả năng làm gì. Biểu diễn cấu trúc tĩnh của hệ thống bằng biểu đồ lớp. Sử dụng biểu đồ trình tự và cộng tác để thấy được trình tự và logic toàn bộ hệ thống và các thông báo giữa các đối tượng. Mô hình hoá các hành vi đối tượng bằng biểu đồ chuyển trạng thái. Phản ánh kiến trúc cài đặt vật lý bằng biểu đồ thành phần và biểu đồ triển khai. Mở rộng chức năng bằng stereotypes. Mô hình khái niệm của UML Để hiểu, đọc được UML và tạo ra một số mô hình cơ bản ta phải hình dung được mô hình khái niệm của ngôn ngữ. Muốn vậy đòi hỏi chúng ta phải nắm được ba vấn đề chính bao gồm : Các khối cơ bản để xây dựng mô hình Các quy tắc liên kết Các cơ chế chung được sử dụng cho ngôn ngữ 2.1.4.1. Các khối cơ bản xây dựng mô hình Các khối để hình thành mô hình UML gồm ba loại: Phần tử Quan hệ (relationships) Biểu đồ (diagram) Phần tử trong mô hình là căn bản, các quan hệ gắn các phần tử lại với nhau, còn biểu đồ nhóm tập hợp các phần tử. Trong UML có 4 loại phần tử mô hình đó là cấu trúc, hành vi, nhóm và chú thích. Phần tử cấu trúc Phần tử cấu trúc là các danh từ trong mô hình UML, là bộ phận tĩnh của mô hình để biểu diễn các thành phần khái niệm hay vật lý. Lớp (Class) Lớp là mô tả tập các đối tượng cùng chung thuộc tính, thao tác, quan hệ và ngữ nghĩa. Một lớp cài đặt một hay nhiều mô hình ghép nối, biểu diễn bằng hình chữ nhật có 3 phần tên, thuộc tính và thao tác. Tên lớp Thuộc tính Thao tác Open() Close() Hình 2. Lớp Giao diện (Interface) Giao diện là một tập hợp các thao tác đặc tả một dịch vụ của lớp hay thành phần. Giao diện mô tả hành vi thấy được từ ngoài của thành phần. Biểu diễn toàn bộ hay một phần hành vi của lớp và được gắn vào lớp hay thành phần thực hiện. Hình 3. Giao diện Cộng tác (Collaboration) Sự cộng tác định nghĩa một tương tác và một bộ các nguyên tắc và các phần tử khác làm việc cùng nhau để tạo ra một hành vi cộng tác lớn hơn tổng hành vi của các phần tử. Tên cộng tác Hình 5. Cộng tác Ca sử dụng (Use case) Tên Use case Ca sử dụng là tậo hợp các hành động mà hệ thống thực hiện để đạt được một kết quả cho tác nhân cụ thể. Hình 6. Ca sử dụng Lớp hoạt động (Active class) Lớp tích cực là lớp có đối tượng làm chủ một hay nhiều tiến trình hay luồng. Đối tượng của nó biểu diễn các thành phần có hành vi đang tương tranh với các thành phần khác. Kí pháp đồ hoạ giống lớp thông thường nhưng biên hình chữ nhật tô đậm. Hình 7. Lớp hoạt động Thành phần (Component) Thành phần biểu diễn vật lý mã nguồn, các tệp nhị phân trong quá trình phát triển hệ thống. File.cpp Hình 7. Thành phần Nút (Node) Máy chủ Là thể hiện thành phần vật lý, tồn tại khi chương trình chạy và biểu diễn các tài nguyên tính toán. Có thể đặt tập các thành phần trên nút và chuyển từ nút này sang nút khác. Hình 8. Nút Phần tử hành vi Phần tử hành vi là bộ phận động của mô hình UML. Là các động từ của mô hình, biểu diễn hành vi theo thời gian và không gian. Có 2 loại Tương tác (Interaction) Là hành vi bao gồm tập các thông điệp trao đổi giữa các đối tượng trong ngữ cảnh cụ thể nhằm thực hiện mục đích cụ thể. Hiển thị Hình 9. Thông điệp Máy trạng thái (State machine) Máy trạng thái là hành vi chỉ ra trật tự các trạng thái mà đối tượng hay tương tác sẽ đi qua để đáp ứng sự kiện. Hành vi của lớp hay cộng tác của lớp có thể được xác định bằng máy trạng thái. Máy trạng thái kích hoạt nhiều phần tử, bao gồm trạng thái, chuyển tiếp từ trạng thái này sang trạng thái khác, sự kiện và các hoạt động (đáp ứng sự kiện). Chờ Hình 10. Máy trạng thái Phần tử nhóm Các đối tượng GUI Phần tử nhóm là bộ phận tổ chức của mô hình UML. Chỉ có một phần tử thuộc nhóm này đó là gói (package). Gói là một cơ chế để tổ chức các phần tử vào các nhóm. Các phần tử cấu trúc, phần tử hành vi thậm chí là cả phần tử nhóm khác nhau có thể được đặt vào trong một gói. Chỉ tồn tại vào thời điểm phát triển hệ thống chứ không tồn tại vào thời gian chạy chương trình. Hình 11. Gói Chú thích (Annotational) Phần tử chú thích là bộ phận chú giải của một mô hình UML. Là lời giải thích áp dụng để mô tả các phần tử khác trong mô hình. Hay còn gọi là lời ghi chú. Các quan hệ trong UML Quan hệ phụ thuộc (dependency) Phụ thuộc là quan hệ ngữ nghĩa giữa hai phần tử trong đó thay đổi phần tử độc lập sẽ tác động đến ngữ nghĩa của phần tử phụ thuộc. Quan hệ kết hợp (association) Kết hợp là quan hệ cấu trúc để mô tả tập liên kết (một liên kết là kết nốigiữa các đối tượng). Khi đối tượng của lớp này gửi / nhận thông điệp thì gọi chúng có quan hệ kết hợp. Khái quát hoá (generalization) Khái quát hoá là quan hệ đặc biệt hoá / khái quát hoá mà trong đó đối tượng cụ thể sẽ kế thừa các thuộc tính và phương pháp của đối tượng tổng quát hoá. Hiện thực hoá (realization) Hiện thực hoá là quan hệ ngữ nghĩa giữa giao diện và lớp (hay thành phần) hiện thực lớp. 2.1.4.2. Kiểu dữ liệu Kiểu dữ liệu không phải là phần tử mô hình trong UML. kiểu dữ liệu cơ sở là kiểu dữ liệu không có cấu trúc. Có các kiểu sau: - Boolean: kiểu đếm với true/false - Biểu thức(Expression): là xâu ký tự có cú pháp. - Tính nhiều (Multiplicity): tập không rỗng của các số nguyên dương và ký tự * . - Tên (Name): là xâu ký tự có khả năng đẩct phần tử. - Số nguyên (Integer): Là kiểu cơ bản và là phần tử của tập vô hạn các số nguyên âm và dương. - Xâu (String): là trật tự của các ký tự, được sử dụng làm tên. - Thời gian (Time): xâu ký tự biểu diễn giá trị tuyệt đối hay khoảng tương đối. - Không lý giải (Unintepreted): là cái gì đó mà ý nghĩa của nó phụ thuộc vào lĩnh vực. 2.1.4.3. Biểu đồ trong UML Biểu đồ là biểu diễn đồ hoạ tập các phần tử mô hình. Vẽ biểu đồ để biểu diễn hệ thống đang xây dựng dưới các góc độ quan sát khác nhau. UML cho khả năng xây dựng một vài kiểu biểu đồ trực quan để biểu diễn các khía cạnh khác nhau của hệ thống, bao gồm : Biểu đồ ca sử dụng (Use case diagram) Chỉ ra tương tác giữa các UC và các tác nhân. UC biểu diễn các chức năng hệ thống. Tác nhân là con ngườig hay hệ thống khác cung cấp hay thu nhận thông tin từ hệ thống đang được xây dựng. Chỉ ra tác nhân nào khởi độngUC và khi nào tác nhân nhận thông tin từ hệ thống. Biểu đồ UC chỉ ra chức năng tổng thể của hệ thống đang phát triển. VD: Biểu đồ tương tác (Interaction diagram) Biểu đồ tương tác bao gồm hai dạng là biểu đồ trình tự và cộng tác Biểu đồ trình tự (sequence) Biểu đồ trình tự chỉ ra luồng chức năng xuyên qua các UC, nó là biểu đồ mô tả tương tác giữa các đối tượng và tập trung vào mô tả trật tự các thông điệp theo thời gian. Biểu đồ trình tự là biểu đồ tương tác theo trật tự thời gian của các giao tiếp bằng thông điệp giữa các đối tượng. Biểu đồ được đọc từ đỉnh xuống đáy . Mỗi UC có nhiều luồng dữ liệu. Mỗi biểu đồ trình tự biểu diễn một luồng. Biểu đồ cộng tác (Collaboration) Biểu đồ cộng tác chỉ ra các thông tin như biểu đồ trình tự nhưng theo cách khác, nó tập trung vào tổ chức cấu trúc các đối tượng gửi và nhận thông điệp. Biểu đồ cộng tác và trình tự có thể biến đổi qua lại.Biểu đồ cộng tác đối tượng được đặt trong hình chữ nhật , tác nhân là người hình cây như biểu đồ trình tự. Biểu đồ cộng tác không quan tâm đến thời gian. Các đối tượng giao tiếp với nhau thể hiện bằng đường nối Biểu đồ cộng tác chỉ ra luồng sự kiện xuyên qua kịch bản của UC. Biểu đồ này cho khả năng dễ quan sát các đối tượng nhưng khó quan sát về trình tự thông tin. Biểu đồ lớp (Class diagram) Biểu đồ lớp chỉ ra tương tác giữa các lớp trong hệ thống. Các lớp được xem như kế hoạch chi tiết của các đối tượng. Đường nối giữa các phần tử biểu đồ lớp là quan hệ giao tiếp giữa chúng. Phía trái của một số thuộc tính và thao tác có gắn biểu tượng khoá, có nghĩa rằng đó là các thuộc tính và thao tác riêng. Trong biểu đồ lớp có các loại lớp sau; - Lớp tham số: là lớp được sử dụng để tạo ra họ các lớp khác. Còn có tên là lớp mẫu (template) - Lớp hiện thực: là lớp tham số mà đối số của nó có giá trị. - Lớp tiện ích: Là tập hợp các thao tác. - Lớp tiện ích tham số: Là lớp tham số chứa tập các thao tác. Đó là mẫu để tạo lập ra lớp tiện ích. - Lớp tiện ích hiện thực: là lớp tiện ích tham số mà đối số của chúng có giá trị. - Metaclass: là lớp mà hiện thực của nó là lớp chứ không phải đối tượng. Ngoài ra trong biểu đồ lớp, Stereotype là cơ chế để phân nhóm lớp. Lớp biên (boundary class), Lớp thực thể (Entity class), Lớp điều khiển (Control class). Biểu đồ chuyển trạng thái (state transition diagram) Biểu đồ chuyển trạng thái mô tả vòng đời của đối tượng, từ khi nó được sinh ra đến khi bị phá huỷ. Biểu đồ cung cấp cách thức mô hình hoá các trạng thái khác nhau của đối tượng. Trong khi biểu đồ lớp cung cấp bức tranh tĩnh về các lớp và quan hệ thì biểu đồ chuyển trạng thái được sử dụng để mô hình hoá các hành vi động của hệ thống, chỉ ra hành vi động của đối tượng. Thông thường không tạo lập biểu đồ chuyển trạng thái cho mọi lớp mà chỉ cho các lớp phức tạp. Biểu đồ chuyển trạng thái bao gồm các thông tin về các trạng thái khác nhau của đối tượng, thể hiện các đối tượng chuyển đổi từ trạng thái này sang trạng thái khác thế nào. Biểu đồ trạng thái có điểm khởi đầu (hình tròn đen) và vài điểm kết thúc (hình tròn đen có đường bao). Các hoạt động trong biểu đồ thì được đặt trong chữ nhật góc tròn. Biểu đồ hoạt động (Activity diagram) Biểu đồ hoạt động là một dạng đặc biệt của biểu đồ trạng thái, nó chỉ ra một luồng các hoạt động diễn ra từ hoạt động này đến hoạt động khác. Biểu đồ hoạt động hướng đến khung nhìn của hệ thống. Biểu đồ thành phần (Component diagram) Biểu đồ thành phần cho ta cái nhìn vật lý của mô hình. Cho ta thấy các thành phần phần mềm trong hệ thống và quan hệ giữa chúng. Có hai loại thành phần đó là thành phần khả thực và thư viện. Biểu đồ thành phần là biểu đồ UML hiển thị các thành phần của hệ thống và phụ thuộc giữa chúng. Biểu đồ triển khai (Deployment diagram) Biểu đồ triển khai chỉ ra bố trí vật lý của mạng và các thành phần hệ thống sẽ đặt ở đâu. Thông qua biểu đồ triển khai mà người quản lý dự án, người sử dụng, kiến trúc sư và đội ngũ triển khai hiểu phân bổ vật lý của hệ thống và các hệ thống con sẽ được đặt ở đâu. Kiến trúc hệ thống trong UML Kiến trúc hệ thống phần mềm được mô tả bằng các khung nhìn . Các khung nhìn ánh xạ vào tổ chức và cấu trúc hệ thống, mỗi khung nhìn tập trung vào khía cạnh cụ thể của hệ thống. Khung nhìn ca sử dụng (UC view) Khung nhìn UC mô tả các chức năng, hành vi và nhiệm vụ của hệ thống. Khung nhìn này thể hiện mọi yêu cầu của hệ thống, do vậy khung nhìn này luôn đứng trước mọi khung nhìn khác, được sử dụng để điều khiển, thúc đẩy và thẩm định các công việc của tất cả các giai đoạn trong quá trình phát triển phần mềm. Khung nhìn thiết kế (Design view) Khung nhìn thiết kế cảu một hệ thống biểu diễn tổ chức logic các lớp và các quan hệ của chúng với nhau. Khung nhìn này mô tả cấu trúc tĩnh của các lớp, các đối tượng và sự liên kết của chúng thể hiện mối liên kết động thông qua trao đổi các thông điệp và được thể hiện trong các biểu đồ lớp, biểu đồ đối tượng, biểu đồ tương tác. Khung nhìn thiết kế tập trung vào cấu trúc của hệ thống, từ đó nhận biết được các bộ phận cơ bản cấu thành hệ thống và thể hiện mọi quá trình trao đổi, xử lý thông tin cơ bản trong hệ thống. Khung nhìn cài đặt (Implemetation view) Khung nhìn cài đặt hay còn gọi là khung nhìn thành phần, khung nhìn thực hiện bao gồm các thành phần và các file được sử dụng để kết hợp và đưa ra các hệ thống vật lý. Khung nhìn thành phần bao gồm thành phần, biểu đồ thành phần và gói trong đó một vài thành phần là thư viện còn một số khác là mã trình khả thực (.exe) và thư viện (.dll). Người quan tâm đến khung nhìn này là người có trách nhiệm quản lý mã trình, dịch chương trình và triển khai ứng dụng. Khung nhìn triển khai (Employment view) Khung nhìn này tập trung vào phân bổ vật lý của tài nguyên và phân bổ nhiệm vụ giữa các tài nguyên. Liên quan đến triển khai vật lý của hệ thống, khác với kiến trúc logic. Khung nhìn tiến trình (Process view) Biểu diễn phân tách các luồng thực hiện chương trình, đồng bộ giữa các luồng, phân bổ các đối tượng và lớp cho các luồng thực hiện khác nhau. Khung nhìn triến trình tập trung vào các nhiệm vụ tương tranh với nhau như thế nào trong hệ thống đa nhiệm. Trong biểu đồ của Rose không có khung nhìn này. Giới thiệu tiến trình RUP (Rational Unified Process) RUP là gì? RUP là quy trình công nghệ phần mềm được phát triển bởi hang Rational. RUP hỗ trợ các hoạt động giữa các nhóm, phân chia công việc cho từng thành viên trong nhóm, trong từng giai đoạn khác nhau của quá trình phát triển phần mềm. RUP sử dụng hệ thống ký hiệu trực quan của UML và cũng được phát triển song song với UML. Một tiến trình là tập hợp có thứ tự các bước nhằm đạt được một mục đích có nghĩa là chuyển giao sản phẩm phần mềm phù hợp với yêu cầu nghiệp vụ một cách hiệu quả. UML là một tiến trình độc lập, có thể sử dụng kết hợp với một số tiến trình kỹ nghệ phần mềm. RUP là một cách tiếp cận hướng đối tượng phù hợp với UML. Mục đích của RUP là cho phép tạo ra sản phẩm phần mềm tốt nhất phù hợp với yêu cầu của người sử dụng với nguồn tài chính và kế hoạch có thể dự tính trước. RUP thâu tóm một số áp dụng phát triển phần mềm tốt nhất hiện nay theo hình thức có thể làm thích hợp cho một phạm vi rộng các dự án và các tổ chức. Về phía quản lý, RUP cung cấp một cách tiếp cận có quy tắc về cách phân công công việc và gán trách nhiệm trong một tổ chức phát triển phần mềm. Đặc điểm của RUP RUP là một quy trình công nghệ phần mềm hoàn chỉnh, hỗ trợ tăng năng suất làm việc theo nhóm. RUP là một tiến trình lặp. Đối với các hệ thống đơn giản, việc xác định toàn bộ vấn đề, thiết kế toàn bộ giải pháp, xây dựng phần mềm và kiểm thử sản phẩm cuối cùng có thể đươc thực hiện một cách đầy đủ. Tuy nhiên, đối với các hệ thống phức tạp thì việc tiếp cận trực tiếp để phát triển hệ thống là rất khó thực hiện. Hệ thống được xây dựng dựa vào cách tiếp cận lặp thông qua các chu kỳ là rất linh hoạt. Ngoài ra nó cũng cho phép nhận và giải quyết rủi ro sớm hơn trước và là một tiến trình có thể tuỳ biến. RUP có khả năng tạo, duy trì và quản lý các loại mô hình. Các hoạt động của RUP tập trung vào việc tạo ra và bảo trì các mô hình hơn là các tài liệu trên giấy để cực tiểu hoá sự kết hợp việc tạo ra và bảo trì các tài liệu và đồng thời làm cực đại hoá nội dung các thông tin liên quan. Các mô hình, đặc biệt là các mô hình được đặc tả bằng UML, nó cung cấp sự biểu diễn giàu ngữ nghĩa cho các phần mềm đang phát triển. Việc phát triển phần mềm thro RUP là lấy kiến trúc hệ thống làm trung tâm. Quá trình tập trung vào sự phát triển trước và dựa trên một kiến trúc phần mềm. Các hoạt động trong RUP được điều khiển bởi ca sử dụng. RUP đặt sự quan tâm đặc biệt tới việc xây dựng các hệ thống dựa trên sự hiểu biết về hệ thống được chuyển giao sẽ hoạt động như thế nào. Các kí hiệu cảu ca sử dụng và các kịch bản được sử dụng để định ra luồng tiến trình từ việc nắm bắt yêu cầu đến việc kiểm thử và để cung cấp các đường đi có thể lần vết thông qua sự phát triển đến hệ thống được chuyển giao. RUP có hướng sử dụng ngôn ngữ UML, hỗ trợ các kỹ thuật hướng đối tượng. Mỗi mô hình đều hướng đối tượng. Các mô hình RUP dựa trên các khái niệm của các đối tượng, các lớp và mối quan hệ giữa chúng và chúng sử dụng UML như là những ký hiệu chung. RUP được hỗ trợ bởi nhiều công cụ phát triển phần mềm. Và là một quy trình có thể cấu hình được. Mặc dù không có một quá trình đơn nào là thích hợp cho tất cả các tổ chức phát triển phần mềm, nhưng RUP có thể và có thể được chia theo quy mô để phù hợp với các yêu cầu của dự án trong phạm vi từ các đội phát triển phần mềm nhỏ đến các tổ chức phát triển phần mềm lớn. RUP được xây dựng trên một kiến trúc tiến trình đơn giản và rõ rang, kiến trúc này mang đến sự tương đồng thông qua các tiến trình và chúng có thể thay đổi để thích nghi với các tình huống khác nhau. RUP có chứa hướng dẫn về cách định hình các tiến trình cho phù hợp với nhu cầu của một tổ chức. Vòng đời phát triển phần mềm theo RUP Vòng đời phát triển phần mềm theo RUP được mô tả như sau: RUP được tổ chức theo 2 chiều hay 2 trục: trục hoành và trục tung. - Trục hoành: Tổ chức theo thời gian phát triển dự án, thể hiện khía cạnh động của quy trình. Chu kì, các pha, các quá trình lặp và các cột mốc. - Trục tung: Tổ chức theo nội dung công việc, thể hiện khía cạnh tĩnh của quy trình. RUP xác định sáu luồng công việc chính: Mô hình hoá nghiệp vụ Mục đích cảu luồng công việc này là phát triển một mô hình nghiệp vụ. Ý tưởng là đem lại hiểu biết tốt hơn về toàn bộ quá trình nghiệp vụ sao cho ứng dụng phần mềm có thể đáp ứng những quá trình nghiệp vụ này một cách chính xác hơn. Mô hình hoá nghiệp vụ thích hợp nhất trong tình huống mà ở đó hệ thống cần quản lý một lượng lớn thông tin và một nhóm lớn những người liên quan sử dụng nó. Mô hình ca sử dụng nghiệp vụ và mô hình đối tượng nghiệp vụ thông thường được tạo ra như là một phần của luồng công việc mô hình hoá nghiệp vụ. Các yêu cầu Mục đích của luồng công việc này là phát triển sự hiểu biết đầy đủ về các yêu cầu. Ý định là đạt được sự nhất trí với khách hàng cũng như cung cấp các hướng dẫn cho những người phát triển. Mô hình ca sử dụng có thể được tạo ra như một phần của luồng công việc này. Một bản mẫu giao diện người dùng cũng có thể được tạo ra. Phân tích và thiết kế Các yêu cầu thu được trong luồng công việc được phân tích và được chuyển thành bản thiết kế. Một kiến trúc được phát triển để hướng dẵn nỗ lực phát triển còn lại. Mô hình phân tích và thiết kế cũng sẽ được tạo ra. Thực hiện Trong luồng công việc này, bản thiết kế được chuyển sang mã trình thực hiện. Một chiến lược phân hệ thống thành các hệ thống con được phát triển. Kết quả cuối cùng là một tập các thành phần tạo nên sản phẩm được thực hiện và sẽ được kiểm thử. Kiểm thử Là quá trình kiểm tra lại toàn bộ hệ thống xem các yêu cầu đã được đáp ứng chưa, các thành phần đã làm việc như mong đợi chưa, tìm ra các thiếu sót vẫn còn trong sản phẩm. Kết quả chính thức của luồng công việc này là mô hình kiểm thử và những lỗi được phát hiện trong quá trình kiểm thử. Triển khai Luồng công việc này tạo rẩn phẩm sẵn sàng hoạt động cho người sửu dụng cuối cùn. Các công việc trong bước này bao gồm việc đóng gói phần mềm, cài đặt, đào tạo người sử dụng, phân phối sản phẩm. Ngoài sáu luồng chính trên, RUP còn hỗ trợ 3 luồng công việc: quản lý cấu hình và những thay đổi, quản lý dự án và môi trường. Chiều còn lại của RUP là ._.