Bài giảng Mô hình hóa tương tác đối tượng

PHÂN TÍCH THIẾT KẾ HƯỚNG ðỐI TƯỢNG ehamingway@gmail.com Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 5 - 2/34 Nội dung 1. Tiến trình phát triển phần mềm theo hướng đối tượng 2. Giới thiệu Ngơn ngữ mơ hình hĩa thống nhất UML 3. Mơ hình hĩa nghiệp vụ 4. Mơ hình hĩa trường hợp sử dụng
Mơ hình hĩa tương tác đối tượng 6. Biểu đồ lớp và gĩi 7. Biểu đồ chuyển trạng thái và biểu đồ hoạt động 8. Biểu đồ kiến trúc vật lý và phát sinh mã trình 9. Mơ hình hĩa dữ liệu 10.Bài học thực nghiệm Mơ hình hĩa tương tác đối tượng Bài 5 ehamingway@gmail.com Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 5 - 4/34 Mơ hình hĩa đối tượng n Mơ hình hĩa tương tác giữa các đối tượng trong hệ thống n Hai loại biểu đồ được sử dụng để mơ hình hĩa đối tượng n Biểu đồ trình tự (Sequence diagram) n Tập trung vào mơ tả điều khiển n Biểu đồ cộng tác (Colaboration diagram) n Tập trung vào mơ tả dữ liệu n Biểu đồ trình tự và biểu đồ cộng tác đều chỉ ra cùng loại thơng tin. Gọi tên chung cho hai loại biểu đồ này là biểu đồ tương tác (Interaction diagram) n Biểu đồ tương tác chỉ ra các đối tượng tham gia vào luồng xuyên qua UC và các thơng điệp gửi giữa chúng? n Biểu đồ tương tác giúp xác định hệ thống làm việc như thế nào? n Luồng sự kiện tập trung vào cái hệ thống làm. ehamingway@gmail.com Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 5 - 5/34 ðối tượng? n Ta nhìn thấy đối tượng xung quanh ta n Bàn, ghế, quyển sách... n ðối tượng là cái gì đĩ gĩi thơng tin và hành vi n Nĩ là khái niệm biểu diễn cái cụ thể trong thế giới thực n Thí dụ Máy bay VN358 là đối tượng n Cĩ các thơng tin: Ngày bay 10 April, giờ bay 8h30, số hiệu máy bay VN358, bay từ Hà Nội n Cĩ các hành vi n Nĩ biết đĩn khách vào máy bay, biết đưa khách ra khỏi máy bay, xác định khi nào máy bay đầy khách n Thơng tin được lưu trữ bởi thuộc tính (Attribute) n Hành vi của đối tượng được gọi là thao tác (Operation) ehamingway@gmail.com Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 5 - 6/34 Lớp là gì? n Lớp (class) là cái gì đĩ cung cấp kế hoạch (blueprint) cho đối tượng n Lớp cung cấp thơng tin nào đối tượng lưu trữ và hành vi nào đối tượng cĩ n Cung cấp mẫu (template) cho đối tượng n ðịnh nghĩa lớp của UML n Là mơ tả tập đối tượng chia sẻ cùng thuộc tính, thao tác, phương pháp, quan hệ và ngữ nghĩa. n Thí dụ n ðối tượng: Sinh viên A, Sinh viên B... n Lớp: Sinh viên ehamingway@gmail.com Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 5 - 7/34 Xây dựng biểu đồ tương tác n ðể xây dựng biểu đồ tương tác ta bắt đầu từ luồng sự kiện n Xây dựng từng biểu đồ cho n luồng chính, luồng thay thế, luồng lỗi n Nếu hai luồng thay thế và luồng lỗi tương tự nhau thì gộp chúng lại n Sử dụng mẫu (Pattern) xây dựng biểu đồ tương tác để giảm thời gian n Xây dựng các mẫu cho các logíc chung: Khai thác CSDL, quản lý lỗi, giao tiếp giữa các tiến trình... n Các bước xây dựng biểu đồ tương tác n Tìm kiếm đối tượng n Tìm kiếm tác nhân n Bổ sung thơng điệp vào biểu đồ ehamingway@gmail.com Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 5 - 8/34 Tìm kiếm đối tượng n Khảo sát các danh từ trong luồng sự kiện n Tìm đối tượng trong tài liệu kịch bản n Kịch bản (Scenario) là một hiện thực của luồng sự kiện n Mỗi luồng sự kiện cĩ nhiều kịch bản n Mỗi UC cĩ thể cĩ nhiều biểu đồ tương tác n Mỗi biểu đồ được xây dựng cho một kịch bản thơng qua luồng sự kiện n Tìm đối tượng khơng được mơ tả trong luồng sự kiện n Các đối tượng cho phép tác nhân nhập và quan sát thơng tin n Các đối tượng tham gia điều khiển trình tự luồng xuyên qua UC n Tìm đối tượng tương ứng với khái niệm trừu tượng khi phân tích n Thí dụ Tên sách, Tên tạp chí là trừu tượng khơng tương ứng với đối tượng nào trong thế giới thực ehamingway@gmail.com Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 5 - 9/34 Tìm kiếm đối tượng n Cĩ thể hình thành các biểu đồ tương tác n Ở mức cao: để chỉ ra hệ thống giao tiếp như thế nào n Ở mức rất thấp: để chỉ ra lớp nào cần tham gia vào kịch bản n Nên xem xét các nhĩm đối tượng sau khi tìm kiếm chúng n ðối tượng thực thể (Entity) n Lưu trữ thơng tin, cĩ thể ánh xạ sang bảng, trường của CSDL n Nhiều danh từ trong luồng sự kiện thuộc loại này n Thí dụ: Chuyến bay VN358, Hành khách John, Vé số #1347A... n ðối tượng biên (Boundary) n Là đối tượng tại biên hệ thống và thế giới bên ngồi n Là các Forms, cửa sổ của ứng dụng và giao diện với các ứng dụng khác n ðối tượng điều khiển (Control) n Là các đối tượng bổ sung, khơng thực hiện chức năng nghiệp vụ nào n Nĩ điều phối các đối tượng khác và điều khiển tồn bộ luồng logíc ehamingway@gmail.com Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 5 - 10/34 Tìm kiếm tác nhân n Sau khi xác định đối tượng là tìm kiếm tác nhân cho biểu đồ tương tác n Tác nhân trong biểu đồ tương tác là sự kích hoạt từ ngồi để khởi động luồng cơng việc của luồng sự kiện n Tìm kiếm tác nhân trong luống sự kiện n Ai hay cái gì khởi xướng tiến trình? n Cĩ thể cĩ nhiều tác nhân cho một biểu đồ tương tác n Nếu tác nhân nhận hay gửi thơng điệp cho hệ thống theo kịch bản nào đĩ thì chúng phải cĩ mặt trong biểu đồ tương tác của kịch bản đĩ ehamingway@gmail.com Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 5 - 11/34 Sử dụng biểu đồ tương tác n Từ biểu đồ tương tác người thiết kế và người phát triển xác định các n lớp sẽ xây dựng n quan hệ giữa các lớp n thao tác và các trách nhiệm của lớp n Biểu đồ trình tự theo thứ tự thời gian n Giúp người sử dụng quan sát luồng logíc thơng qua kịch bản n Biểu đồ cộng tác tập trung vào tổ chức cấu trúc của các đối tượng n Giúp dễ dàng quan sát đối tượng nào giao tiếp với các đối tượng nào n Khi thay đổi đối tượng, dẽ dàng nhận thấy tác động trên các đối tượng khác? ehamingway@gmail.com Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 5 - 12/34 Xây dựng biểu đồ tương tác n Biểu đồ tương tác bao gồm các thành phần sau n ðối tượng (Objects) n Biểu đồ tương tác sử dụng tên đối tượng, tên lớp hay cả hai n Thơng điệp (Messages) n Thơng qua thơng điệp, một đối tượng hay lớp cĩ thể yêu cầu lớp hay đối tượng khác thực hiện vài chức năng cụ thể n Thí dụ: Form yêu cầu đối tượng Report tự in n Liên kết (Links) n Là hiện thực của quan hệ kết hợp giữa các đối tượng n Chú thích (Notes) và ràng buộc ehamingway@gmail.com Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 5 - 13/34 Xây dựng biểu đồ tương tác n Khi tạo lập biểu đồ tương tác cĩ nghĩa là gán trách nhiệm cho đối tượng n Gán trách nhiệm cho đối tượng nhận thơng điệp n Phải gán trách nhiệm cho đối tượng một cách phù hợp n Thí dụ khơng gán trách nhiệm nghiệp vụ cho đối tượng Form, Screen n Dựa trên các loại lớp để cân nhắc hình thành trách nhiệm cho chúng n Lớp Entity: lưu trữ thơng tin và thực hiện các chức năng nghiệp vụ n Lớp Boundary n form và windows: hiển thị và nhận thơng tin. Cĩ thể xử lý vài nghiệp vụ rất nhỏ n interfaces: trao đổi thơng tin với hệ thống khác. Xử lý vài nghiệp vụ rất nhỏ n Lớp Control: theo dõi trình tự thực hiện ehamingway@gmail.com Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 5 - 14/34 Biểu đồ trình tự n Biểu đồ trình tự là biểu đồ theo thứ tự thời gian n ðọc biểu đồ từ đỉnh xuống đáy n ðọc biểu đồ bằng quan sát các đối tượng và thơng điệp n Mỗi đối tượng cĩ vịng đời (Lifeline) n Bắt đầu khi hình thành đối tượng, kết thúc khi phá hủy đối tượng n Thơng điệp được vẽ giữa hai đối tượng – thể hiện đối tượng gọi hàm đối tượng khác n Thơng điệp phản thân ehamingway@gmail.com Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 5 - 15/34 Biểu đồ trình tự n Thí dụ: Luồng sự kiện Khách hàng đặt chỗ cho chuyến bay : Customer Credit Form Credit Processor : Credit System Confirmation Form Invalid Credit Form 1: SubmitCreditInfo 2: CheckCredit 3: CheckCredit 4: ReserveSite 5: GenerateConfirmationCode 6: DisplayConfirmation 7: DisplayConfirmation 8: Confirm 9: Display ehamingway@gmail.com Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 5 - 16/34 Biểu đồ trình tự n Thí dụ: Gọi điện thoại Hệ thống điện thoại 1: Nhấc máy 2: Tín hiệu sẵn sàng 3: Quay số 4: Chuơng 5: Chuơng phản hồi 6: Nhấc máy 7: Hội thoại Người gọi Người nghe ehamingway@gmail.com Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 5 - 17/34 Mơ tả đối tượng trong biểu đồ tương tác n ðặc tả đối tượng n ðặt tên n Ánh xạ sang lớp n Duy trì n ða hiện thực ehamingway@gmail.com Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 5 - 18/34 Mơ tả đối tượng trong biểu đồ tương tác n ðặt tên đối tượng n Tên đối tượng là cụ thể, tên lớp là tên khái quát n Ánh xạ đối tượng sang lớp n Mỗi đối tượng trong biểu đồ tương tác được ánh xạ sang lớp n Thí dụ, Máy bay số VN358 ánh xạ sang lớp Máy bay n Cĩ thể ánh xạ vào lớp mới hay lớp cĩ sẵn trong biểu đồ n Lựa chọn duy trì cho đối tượng n Persistent: cĩ thể lưu trữ vào CSDL hay theo khuơn dạng khác n Static: tồn tại trong bộ nhớ cho đến khi chương trình kết thúc n Transient: tồn tại trong bộ nhớ với khoảng thời gian ngắn n ða hiện thực đối tượng (Multiple Instance) n UML cĩ ký pháp dành cho đa hiện thực lớp n Thể hiện danh sách (nhân viên) trong biểu đồ n Ký pháp đồ họa đa hiện thực đối tượng trong biểu đồ cộng tác Employees : Person ehamingway@gmail.com Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 5 - 19/34 Xây dựng biểu đồ trình tự n Sau khi vẽ đối tượng trong biểu đồ, cần n vẽ liên kết các đối tượng n bổ sung thơng điệp cho chúng n ðặc tả thơng điệp n ðặt tên thơng điệp n Ánh xạ thơng điệp vào thao tác n ðặt đặc tính đồng bộ cho thơng điệp n ðặt tần số cho thơng điệp ehamingway@gmail.com Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 5 - 20/34 Xây dựng biểu đồ trình tự n ðặc tả thơng điệp n ðặt tên thơng điệp n Tên chỉ ra mục tiêu của thơng điệp n Ánh xạ thơng điệp vào thao tác n Trước khi phát sinh mã trình phải ánh xạ mọi thơng điệp thành thao tác n ðặt tần số cho thơng điệp n ðánh dấu thơng điệp sẽ được gửi đều đặn, thí dụ mỗi 30s n Hai loại n Periodic: cho biết thơng điệp được gửi đều đặn theo chu kỳ n Aperiodic: cho biết thơng điệp khơng được gửi đều đặn mà được gửi một lần hay theo thời điểm khơng đều n ðặc tả đặc tính tương tranh cho thơng điệp ehamingway@gmail.com Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 5 - 21/34 Xây dựng biểu đồ trình tự n ðặc tả thơng điệp n ðặt tên thơng điệp n Ánh xạ thơng điệp vào thao tác n ðặt tần số cho thơng điệp n ðặt đặc tính tương tranh cho thơng điệp n ðơn (Simple): Giá trị mặc định của thơng điệp, cho biết thơng điệp chạy trong đơn tiến trình n ðồng bộ (Synchronous): Client gửi thơng điệp, chờ đến khi Supplier xử lý xong thơng điệp n Cản trở (Balking / Rendez-vous): Client gửi thơng điệp, nếu Supplier khơng sẵn sàng xử lý ngay thơng điệp hủy bỏ n Hết hạn (Timeout): Client gửi thơng điệp chờ đến Supplier xử lý trong khoảng thời gian nhất định n Dị bộ (Asynchronous): Client gửi thơng điệp khơng chờ để Supplier xử lý xong mà tiếp tục làm cơng việc khác n Lời gọi thủ tục (Procedure Call): Client gửi thơng điệp đến Supplier, chờ đến khi mọi trình tự lặp của các thơng điệp được xử lý xong (mũi tên đặc) n Trở về (Return): Mơ tả trở về từ lời gọi thủ tục (mũi tên nét đứt) ehamingway@gmail.com Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 5 - 22/34 Xây dựng biểu đồ trình tự Client Supplier 1: Simple Message Client Supplier 1: Sychronous Message Client Supplier 1: Balking Message Client Supplier 1: Timeout Message Client Supplier 1: Asynchronous Message Client Supplier 1: Procedure Call 2: Return Message Client Supplier 1: Procedure CallCác loại đồng bộ thơng điệp trong biểu đồ trình tự ehamingway@gmail.com Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 5 - 23/34 Lifeline trong biểu đồ trình tự n Từ phiên bản Rose 2001A trở đi cĩ khả năng n Biểu diễn đối tượng vào thời điểm nĩ được tạo lập ra n ðánh dấu kết thúc lifeline nơi nĩ bị phá hủy Object1 Object2 Object3 Object4 1: Perform function 2: Instantiate 3: Perform some processing 4: Destroy 5: Perform some more processing ehamingway@gmail.com Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 5 - 24/34 Scripts trong biểu đồ trình tự n 1996 Buschman bổ sung scripts cho biểu đồ trình tự của UML n Diễn tả chú thích làm rõ các thơng điệp n Diễn tả điều kiện logíc trong biểu đồ n Biểu diễn tổng quát của scripts Object A Object B 1: *[X] Message * - Ký hiệu lặp [] – Ký hiệu điều kiện lặp ehamingway@gmail.com Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 5 - 25/34 Scripts trong biểu đồ trình tự : Customer Credit Form Credit Processor : Credit System Confirmation Form Invalid Credit Form 1: SubmitCreditInfo 2: CheckCredit 3: CheckCredit 4: ReserveSite 5: GenerateConfirmationCode 6: DisplayConfirmation 7: DisplayConfirmation 8: Confirm 9: Display If credit is OK Otherwise ehamingway@gmail.com Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 5 - 26/34 Biểu đồ cộng tác n Tương tự biểu đồ trình tự, biểu đồ cộng tác (Collaboration diagram) chỉ ra luồng thực hiện trong kịch bản của UC n Biểu đồ cộng tác tập trung vào n quan hệ giữa các đối tượng n cấu trúc tổ chức của các đối tượng n luồng dữ liệu trong kịch bản n Tương đối khĩ quan sát trình tự các thơng điệp trong biểu đồ cộng tác n Do vậy, các dự án thường hay xây dựng cả hai loại biểu đồ này n Trong Rose: Cĩ thể tự động chuyển đổi qua lại giữa biểu đồ trình tự và biểu đồ cộng tác (nhấn phím F5) ehamingway@gmail.com Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 5 - 27/34 Thí dụ biểu đồ cộng tác n Thí dụ: Luồng sự kiện Khách hàng đặt chỗ cho chuyến bay : Customer Credit Form Credit Processor : Credit System Confirmation Form Invalid Credit Form 4: ReserveSite 5: GenerateConfirmationCode 1: SubmitCreditInfo 2: CheckCredit 3: CheckCredit 6: DisplayConfirmation 9: Display 7: DisplayConfirmation 8: Confirm ehamingway@gmail.com Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 5 - 28/34 Thí dụ biểu đồ cộng tác n Cả biểu đồ trình tự và biểu đồ cộng tác đều mơ tả luồng điều khiển trong kịch bản n Khác biệt giữa biểu đồ trình tự và biểu đồ cộng tác n biểu đồ cộng tác mơ tả luồng dữ liệu n biểu đồ trình tự khơng mơ tả luồng dữ liệu n Luồng dữ liệu được sử dụng để mơ tả thơng tin trả lại khi một đối tượng gửi thơng điệp đến đối tượng kia n Khơng nên bổ sung mọi luồng dữ liệu bào biểu đồ vì nĩ sẽ làm rối n Sử dụng nĩ khi thấy cần thiết Object1 Object2 1: Perform function Data flow ehamingway@gmail.com Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 5 - 29/34 Kỹ thuật xây dựng biểu đồ tương tác n Xây dựng biểu đồ tương tác theo tiệm cận 2 bước [Boggs] n Bước thứ nhất tập trung vào thơng tin mức cao mà khách hàng quan tâm n Chưa ánh xạ thơng điệp vào thao tác n Chưa ánh xạ đối tượng vào lớp n Dành cho phân tích viên, khách hàng và những ai quan tâm đến luồng nghiệp vụ -> thấy được luồng logíc trong hệ thống n Bước thứ 2 bổ sung chi tiết hơn vào biểu đồ tạo ra từ bước 1 : Actor Form Object Data Object 1. Open form 2. Enter information 3. Save information 4. Create 5. Populate with information 6. Save ehamingway@gmail.com Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 5 - 30/34 Kỹ thuật xây dựng biểu đồ tương tác n Xây dựng biểu đồ tương tác theo tiệm cận 2 bước [Boggs] n Bước thứ nhất tập trung vào thơng tin mức cao n Bước thứ 2 bổ sung chi tiết hơn vào biểu đồ tạo ra từ bước 1 n Khơng hiệu quả cho khách hàng n Rất hữu ích cho người phát triển, kiểm thử và các thành viên khác... n Bổ sung vào biểu đồ đối tượng điều khiển (đối tượng quản lý): Cĩ trách nhiệm điều khiển trình tự đi qua kịch bản. n Mọi biểu đồ trình tự trong UC cĩ thể cùng chia sẻ một đối tượng điều khiển. : Actor Form Object Data ObjectControl Object 1. Open form 2. Enter information 3. Save information 4. Save 5. Create 6. Populate with information 7. Save ehamingway@gmail.com Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 5 - 31/34 Kỹ thuật xây dựng biểu đồ tương tác n Chi tiết hơn trong bước 2 n Control object khơng thực tiến trình hiện nghiệp vụ, nĩ chỉ gửi thơng điệp đến các đối tượng khác n Control object cho khả năng tách logíc nghiệp vụ khỏi logíc trình tự n Nếu logíc trình tự thay đổi thì chỉ ảnh hưởng đến đối tượng điều khiển n Cĩ thể bổ sung các đối tượng quản lý an tồn, lỗi hay kết nối CSDL n Thí dụ lưu trữ hay truy vấn thơng tin CSDL cho đối tượng John: cĩ hai khả năng n ðối tượng John biết về CSDL và tự lưu trữ n Bất lợi: khi thay đổi CSDL thì sẽ phải thay đổi rất nhiều đối tượng trong hệ thống n Lợi thế: dễ mơ hình hĩa, dễ cài đặt n ðối tượng John tách khỏi logíc CSDL -> cần đối tượng khác thực hiện lưu trữ John vào CSDL n Cần tạo ra đối tượng mới để quản lý logíc CSDL gọi là Transaction Manager n ðối tượng Transaction Manager biết lưu trữ và truy vấn thơng tin trong CSDL cho đối tượng John n Lợi ích: dễ sử dụng lại đối tượng John n Bất lợi: thời gian mơ hình hĩa ehamingway@gmail.com Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 5 - 32/34 Kỹ thuật xây dựng biểu đồ tương tác n Thí dụ biểu đồ trình tự sau bước hai : Actor Form Object Control Object John Transaction Manager 1. Open form 2. Enter information 3. Save information 4. Save 5. Create 6. Populate with information 7. Save John 8. Get information 9. Save ehamingway@gmail.com Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 5 - 33/34 Thí dụ xây dựng biểu đồ tương tác : Customer Cart Interface Cart Mgr :Cart Mgr Product Mgr Product Items White Crew Socks Cart Items 1. Add white crew socks to cart 2. Add white crew socks to cart 3. Get white crew socks 4. Find product (White crew socks) 5. Get product 6. Add white crew socks to cart 7. Add white crew socks to cart Biểu đồ trình tự cho UC “Add Item to Shopping Cart” ehamingway@gmail.com Phân tích thiết kế hướng đối tượng Bài 5 - 34/34 Tĩm tắt n Bài này đã xem xét các vấn đề sau n Các loại biểu đồ tương tác n Biểu đồ trình tự n Biểu đồ cộng tác n Tìm kiếm đối tượng, thơng điệp của luồng sự kiện trong UC n ðặc tả các phần tử mơ hình xây dựng biểu đồ tương tác n Kỹ thuật xây dựng biểu đồ trình tự