Baì giảng Mô hình hóa cấu trúc

Chương 7. Mô hình hóa cấu trúc 2006 1Nguyễn Trung Trực - Khoa CNTT Chương 7 Mô hình hóa cấu trúc Chương 7. Mô hình hóa cấu trúc 2006 2Nguyễn Trung Trực - Khoa CNTT Nội dung ™ Các qui tắc và hướng dẫn cách tạo các bản CRC, các sơ đồ lớp và các sơ đồ đối tượng. ™ Các quá trình tạo các bản CRC, các sơ đồ lớp và các sơ đồ đối tượng. ™ Mối liên hệ giữa các mô hình cấu trúc và các mô hình use-case. Chương 7. Mô hình hóa cấu trúc 2006 3Nguyễn Trung Trực - Khoa CNTT Giới thiệu ™ Mô hình cấu trúc hoặc mô hình ý niệm mô tả cấu trúc của dữ liệu được dùng trong các quá trình nghiệp vụ của công ty. ™ Cấu trúc dữ liệu được sử dụng trong hệ thống sẽ được biểu diễn thông qua các bản CRC, các sơ đồ lớp và các sơ đồ đối tượng. Chương 7. Mô hình hóa cấu trúc 2006 4Nguyễn Trung Trực - Khoa CNTT Mục đích của mô hình cấu trúc ™ Làm giảm các “thiếu sót ngữ nghĩa” (semantic gap) giữa thế giới thực và phần mềm. ™ Tạo từ vựng cho những người phân tích và người sử dụng. ™ Biểu diễn các vật, các ý tưởng và các khái niệm quan trọng trong lãnh vực ứng dụng. Chương 7. Mô hình hóa cấu trúc 2006 5Nguyễn Trung Trực - Khoa CNTT Đối tượng ™ Đối tượng (object) có thể biểu diễn một người, vị trí, sự kiện hoặc giao dịch. f Đối tượng cụ thể (concrete) f Đối tượng trừu tượng (abstract) ™ Đối tượng là một thực thể bao gồm dữ liệu (data) và hành vi (behavior). f Các đối tượng được phân loại thành các lớp (class). fMỗi đối tượng riêng biệt là một thể hiện (instance) của một lớp. Chương 7. Mô hình hóa cấu trúc 2006 6Nguyễn Trung Trực - Khoa CNTT Đối tượng ™ Qui ước đặt tên đối tượng f Tênđốitượng: Tênlớp f Từ đầu tiên: viết chữ thường. f Các từ kế tiếp: viết chữ hoa cho ký tự đầu tiên. Chương 7. Mô hình hóa cấu trúc 2006 7Nguyễn Trung Trực - Khoa CNTT Đối tượng myWasher: WashingMachine brandName = “Laundatorium” modelName = “Washmeister” serialNumber = “GL57774” capacity = 16 Object Name Attributes Operations An object has a specific value for every one of its class’s attributes Chương 7. Mô hình hóa cấu trúc 2006 8Nguyễn Trung Trực - Khoa CNTT Lớp ™ Lớp (class) là một tập hợp các đối tượng có cùng các thuộc tính, các tác vụ, các mối liên kết và ngữ nghĩa. ™ Tất cả các đối tượng của một lớp là các thể hiện của lớp này. ™ Lớp là các khuôn mẫu (template) để tạo các thể hiện hoặc các đối tượng. f Lớp cụ thể (concrete) f Lớp trừu tượng (abstract) ™ Qui ước đặt tên lớp f Têngói:: Tênlớp f Viết chữ hoa cho ký tự đầu tiên của mỗi từ. Chương 7. Mô hình hóa cấu trúc 2006 9Nguyễn Trung Trực - Khoa CNTT Lớp Household Appliances:: WashingMachine brandName modelName serialNumber capacity addClothes() removeClothes() addDetergent() turnOn() Class Name Attributes Operations A Class with its attributes and operations Chương 7. Mô hình hóa cấu trúc 2006 10Nguyễn Trung Trực - Khoa CNTT 1 // An actor with “name” and “stage name” attributes 2 public class Actor { 3 // Fields 4 private String name, stageName; 5 // Create a new actor with the given stage name 6 public Actor(String sn) { 7 name = “”; 8 stageName = sn; 9 } 10 // Get the name 11 public String getName() { 12 return name; 13 } 14 // Set the name 15 public void setName(String n) { 16 name = n 17 } 18 // Get the stage name 19 public void setStageName() { 20 return stageName 21 } 22 // Set the stage name 23 public void setStageName(String sn) { 24 stageName = sn 25 } 26 // Reply a summary of this actor’s attributes, as a string 27 public String toString() { 28 return “I am known as “ + getStageName() + “, but my real name is “ + getName() 29 } 30 } A sample Java class Chương 7. Mô hình hóa cấu trúc 2006 11Nguyễn Trung Trực - Khoa CNTT Lớp Element Purpose Example Class name Referring to the class elsewhere in our code. Actor, line 2 Fields Describing the information stored by this kind of object. name and stageName, line 4 Constructors Controlling initialization of the objects. Actor(), line 6 Messages Providing other objects with a way to use the objects. getName(), line 11; setName(), line 15; getStageName(), line 19; setStageName(), line 23; toString(), line 27 Operations Telling the objects how to behave. lines 12, 16, 20, 24, 28 Comments Telling programmers how to use or maintain the class (ignored by the compiler). lines starting //, e.g. lines 1, 3 Information defined by a class Chương 7. Mô hình hóa cấu trúc 2006 12Nguyễn Trung Trực - Khoa CNTT Lớp và đối tượng Class Class Student Instances Objects Maria and David of the Class Student Chương 7. Mô hình hóa cấu trúc 2006 13Nguyễn Trung Trực - Khoa CNTT Lớp và đối tượng Chương 7. Mô hình hóa cấu trúc 2006 14Nguyễn Trung Trực - Khoa CNTT Thuộc tính ™ Thuộc tính (attribute) là một đặc tính được đặt tên của một lớp, dùng để mô tả một miền trị có thể gán cho các thể hiện của thuộc tính này. ™ Các lớp che giấu dữ liệu thông qua các thuộc tính. ™ Chỉ nên đưa vào các thuộc tính quan trọng cho công việc. ™ Qui ước đặt tên thuộc tính: f Từ đầu tiên: viết chữ thường. f Các từ kế tiếp: viết chữ hoa cho ký tự đầu tiên. Chương 7. Mô hình hóa cấu trúc 2006 15Nguyễn Trung Trực - Khoa CNTT Thuộc tính WashingMachine brandName: String = ‘Laundatorium” modelName: String serialNumber: String capacity: Integer An attribute can show its types as well as a default value Chương 7. Mô hình hóa cấu trúc 2006 16Nguyễn Trung Trực - Khoa CNTT Thuộc tính ™ Các loại thuộc tính f Thuộc tính đơn (simple attribute): chứa giá trị đơn. f Thuộc tính xác định (identifier): chứa giá trị khóa duy nhất. f Thuộc tính đa trị (multivalued attribute): chứa nhiều giá trị thuộc cùng một miền trị. f Thuộc tính phức hợp (composite attribute): một nhóm gồm các thuộc tính liên quan với nhau. f Thuộc tính dẫn xuất (derived attribute) là thuộc tính được suy từ các thuốc tính khác, ký hiệu / đứng trước tên thuộc tính. Chương 7. Mô hình hóa cấu trúc 2006 17Nguyễn Trung Trực - Khoa CNTT Thuộc tính ™ Kiểu mở rộng (stereotype) là một thành phần (construct) cho phép mở rộng từ vựng của UML. ™ Các loại kiểu mở rộng trong sơ đồ lớp f Kiểu mở rộng khóa chính: >. f Kiểu mở rộng đa trị: >. Chương 7. Mô hình hóa cấu trúc 2006 18Nguyễn Trung Trực - Khoa CNTT Thuộc tính Primary key is a unique identifier; no two Student instances will have the same studentId value. The Identifier shown by the Stereotype > Chương 7. Mô hình hóa cấu trúc 2006 19Nguyễn Trung Trực - Khoa CNTT Thuộc tính Multivalued attribute can contain multiple values; a student may have several phone numbers Attribute phoneNumber shown by the Stereotype > Chương 7. Mô hình hóa cấu trúc 2006 20Nguyễn Trung Trực - Khoa CNTT Thuộc tính Composite attributes have multiple sections (subattributes). They are treated as separate classes in conceptual data models. Attribute Address shown as a type Address Composite attribute Address shown as a Class Composite attribute Address shown as a Class Chương 7. Mô hình hóa cấu trúc 2006 21Nguyễn Trung Trực - Khoa CNTT Phương thức và thông điệp ™ Tác vụ (operation) là một hành vi của một đối tượng. f Tập trung vào các tác vụ cụ thể để giải quyết vấn đề. ™ Tác vụ được thể hiện trong các lớp là các phương thức (methods). ™ Phương thức được xác định và được yêu cầu thông qua các dấu hiệu (signature) của nó, bao gồm tên, các tham số và kiểu trả về. f Tương tự với một hàm hoặc một thủ tục. Chương 7. Mô hình hóa cấu trúc 2006 22Nguyễn Trung Trực - Khoa CNTT Phương thức và thông điệp WashingMachine brandName modelName serialNumber capacity addClothes(C: String) removeClothes(C: String) addDetergent(D: Integer) turnOn(): Boolean The signature for an operation Chương 7. Mô hình hóa cấu trúc 2006 23Nguyễn Trung Trực - Khoa CNTT Phương thức và thông điệp ™ Thông điệp (message) được gửi đến các phương thức của đối tượng. fGọi thủ tục (procedure call) từ một đối tượng này đến đối tượng khác. ™ Tính sử dụng lại (reusability) là một đặc tính sử dụng một đối tượng bằng cách gọi các phương thức. Chương 7. Mô hình hóa cấu trúc 2006 24Nguyễn Trung Trực - Khoa CNTT Phương thức và thông điệp Signature identifies and invokes the behavior Method implements the behavior An Operation with Signature and Method Written in PL/SQL Chương 7. Mô hình hóa cấu trúc 2006 25Nguyễn Trung Trực - Khoa CNTT Phương thức và thông điệp Chương 7. Mô hình hóa cấu trúc 2006 26Nguyễn Trung Trực - Khoa CNTT Tính khả kiến ™ Tính khả kiến (Visibility) được áp dụng cho các thuộc tính và các phương thức của một lớp và cho phép các lớp khác có thể sử dụng các thuộc tính và các phương thức của lớp này (phương thức giao tiếp). f Public: ký hiệu +, các lớp khác có thể sử dụng được. f Protected: ký hiệu #, chỉ các lớp có thừa kế từ lớp này sử dụng được. f Private: ký hiệu -, chỉ có lớp này sử dụng được. Chương 7. Mô hình hóa cấu trúc 2006 27Nguyễn Trung Trực - Khoa CNTT Tính khả kiến Television + brandName + modelName + changeVolume() + changeChannel() - paintImageOnScreen() … Automobile + make + modelName + accelerate() + brake() # updateMileageCount () … Chương 7. Mô hình hóa cấu trúc 2006 28Nguyễn Trung Trực - Khoa CNTT Tính tổng quát hóa ™ Lớp cha (superclass, general class, parent class) là lớp ở phía trên của cây phân cấp lớp. ™ Lớp con (subclass, specific class, child class) là lớp ở phía dưới của cây phân cấp lớp. ™ Tính tổng quát hóa (generalization) là mối liên kết giữa một lớp cha với một lớp con. ™ Lớp con có thể có thêm các thuộc tính và các phương thức riêng. Chương 7. Mô hình hóa cấu trúc 2006 29Nguyễn Trung Trực - Khoa CNTT Tính tổng quát hóa Class Hierarchy Chương 7. Mô hình hóa cấu trúc 2006 30Nguyễn Trung Trực - Khoa CNTT Tính tổng quát hóa Generalization represented by arrows from subclass to superclass Subclasses inherit all attributes and operations of superclasses An Example of Generalization Chương 7. Mô hình hóa cấu trúc 2006 31Nguyễn Trung Trực - Khoa CNTT Tính tổng quát hóa Multiple inheritance is complicated and not supported by all object-oriented programming languages. Generalization based on two characteristics Chương 7. Mô hình hóa cấu trúc 2006 32Nguyễn Trung Trực - Khoa CNTT Tính thừa kế ™ Tính thừa kế (inheritance) là một cơ chế mà lớp con trong mối liên kết tổng quát hóa có được các thuộc tính và các tác vụ của lớp cha. ™ Lớp con thừa kế tất cả các thuộc tính và các phương thức của các lớp cao hơn trong cây phân cấp lớp. Chương 7. Mô hình hóa cấu trúc 2006 33Nguyễn Trung Trực - Khoa CNTT Tính thừa kế Chương 7. Mô hình hóa cấu trúc 2006 34Nguyễn Trung Trực - Khoa CNTT Tính đa hình và kết nối động ™ Tính đa hình (polymorphism) là khả năng của các đối tượng khác nhau đáp ứng các thông điệp giống nhau theo các cách khác nhau. fMột thông điệp có thể được hiểu khác nhau tùy theo các lớp đối tượng khác nhau. f Các hành vi khác nhau đối với cùng một thông điệp. ™ Polymorphism = “having many forms”. Chương 7. Mô hình hóa cấu trúc 2006 35Nguyễn Trung Trực - Khoa CNTT Tính đa hình và kết nối động ™ Kết nối động (dynamic binding), còn được gọi là kết nối về sau (late binding) là một kết nối mà chưa định kiểu hoặc chọn một phương thức cho một đối tượng cho đến khi chạy chương trình. ™ Kết nối tĩnh (static binding) là một kết nối mà kiểu của đối tượng được xác định ở thời gian biên dịch. Chương 7. Mô hình hóa cấu trúc 2006 36Nguyễn Trung Trực - Khoa CNTT Tính đa hình và tính bao đóng Here, each type of vehicle has its own version of calcPrice() An Example of Polymorphism Chương 7. Mô hình hóa cấu trúc 2006 37Nguyễn Trung Trực - Khoa CNTT Tính đa hình và tính bao đóng Chương 7. Mô hình hóa cấu trúc 2006 38Nguyễn Trung Trực - Khoa CNTT Mối liên kết ™ Mối liên kết (relationship / association) là mối quan hệ ngữ nghĩa giữa các đối tượng của một hoặc nhiều lớp. ™ Trong UML, mối liên kết được biểu diễn bằng một đường nối giữa hai hoặc nhiều lớp (hoặc nối cùng một lớp). Chương 7. Mô hình hóa cấu trúc 2006 39Nguyễn Trung Trực - Khoa CNTT Mối liên kết Roles identify the purpose of each class in the relationship. Relationship between Classes Chương 7. Mô hình hóa cấu trúc 2006 40Nguyễn Trung Trực - Khoa CNTT Mối liên kết ™ Các loại mối liên kết fMối liên kết đơn giản (simple relationship): không có mối quan hệ chủ (ownership), không có đối tượng phụ thuộc vào đối tượng khác. fMối liên kết bao gộp (aggregation relationship): mối quan hệ bộ phận-toàn thể (part-whole relationship) mà một bộ phận có thể tồn tại độc lập với toàn thể. fMối liên kết hợp thành (composition relationship): mối liên kết bộ phận-toàn thể mà một bộ phận và toàn thể hoàn toàn phụ thuộc lẫn nhau. Chương 7. Mô hình hóa cấu trúc 2006 41Nguyễn Trung Trực - Khoa CNTT Mối liên kết Transaction and Line Items as Composition Loosely Bound Aggregation Chương 7. Mô hình hóa cấu trúc 2006 42Nguyễn Trung Trực - Khoa CNTT Mối liên kết ™ Bậc của mối liên kết (relationship degree) là số lượng các lớp tham gia đồng thời vào mối liên kết. fMối liên kết một ngôi (unary relationship) là mối liên kết giữa các đối tượng của cùng một lớp. fMối liên kết hai ngôi (binary relationship) là mối liên kết giữa các đối tượng của hai lớp lớp khác nhau. fMối liên kết ba ngôi (ternary relationship) là mối liên kết giữa các đối tượng của ba lớp khác nhau. Chương 7. Mô hình hóa cấu trúc 2006 43Nguyễn Trung Trực - Khoa CNTT Mối liên kết Unary Relationship Binary Relationship Chương 7. Mô hình hóa cấu trúc 2006 44Nguyễn Trung Trực - Khoa CNTT Mối liên kết Ternary Relationship Chương 7. Mô hình hóa cấu trúc 2006 45Nguyễn Trung Trực - Khoa CNTT Mối liên kết ™ Lượng số của mối liên kết (relationship cardinality / multiplicity) là số lượng đối tượng của lớp A có thể hoặc phải liên kết với mỗi đối tượng của lớp B. f Lượng số nhỏ nhất (minimum cardinality) là số lượng nhỏ nhất các đối tượng của lớp A liên kết với mỗi đối tượng của lớp B. f Lượng số lớn nhất (maximum cardinality) là số lượng lớn nhất các đối tượng của lớp A liên kết với mỗi đối tượng của lớp B. ™ Các loại lượng số fOne – to – one fOne – to – many fMany – to – many Chương 7. Mô hình hóa cấu trúc 2006 46Nguyễn Trung Trực - Khoa CNTT Mối liên kết Husband Wife is married to ►1 1 one–to–one Teacher Student teaches ►1 * one–to–many Bank Teller Customer serves ►1 1..* House Chimney has ►1 0,1 one–to–one or more one–to–zero or one Full Time Student Credit Hour takes ►1 12..18 one–to–12 through 18 Tricycle Wheel has ►1 3 one–to–three Egg Box Egg holds ►1 12,24 one–to–12 or 24 Chương 7. Mô hình hóa cấu trúc 2006 47Nguyễn Trung Trực - Khoa CNTT Mối liên kết Roles make it clearer to see which should be on the one side and which should be on the many side of the relationship. Use of Roles to illustrate Cardinality in a 1:M Unary Relationship Chương 7. Mô hình hóa cấu trúc 2006 48Nguyễn Trung Trực - Khoa CNTT Mối liên kết Cardinality in a Ternary Relationship Chương 7. Mô hình hóa cấu trúc 2006 49Nguyễn Trung Trực - Khoa CNTT Lớp kết hợp ™ Lớp kết hợp (associative class) là một lớp đặc biệt biểu diễn mối liên kết giữa các lớp và chứa các thuộc tính của mối liên kết. ™ Lớp kết hợp được biểu diễn bởi một lớp nối với một mối liên kết bằng một đường thẳng nét đứt. ™ Lớp kết hợp có thể có mối liên kết với các lớp khác. Chương 7. Mô hình hóa cấu trúc 2006 50Nguyễn Trung Trực - Khoa CNTT Lớp kết hợp A Certificate represents a relationship between an employee and a course, and has an attribute pertaining to that relationship Example of an Associative Class Chương 7. Mô hình hóa cấu trúc 2006 51Nguyễn Trung Trực - Khoa CNTT Lớp kết hợp Sometimes associative classes have their own relationships with other classes. Relationship between an Associative Class and a Class Chương 7. Mô hình hóa cấu trúc 2006 52Nguyễn Trung Trực - Khoa CNTT Các sơ đồ cấu trúc ™ Các sơ đồ cấu trúc f Sơ đồ lớp (class diagram) f Sơ đồ đối tượng (object diagram) f Sơ đồ gói (package diagram) f Sơ đồ triển khai (deployment diagram) f Sơ đồ thành phần (component diagram) f Các sơ đồ cấu trúc phức hợp (composite structure diagram) Chương 7. Mô hình hóa cấu trúc 2006 53Nguyễn Trung Trực - Khoa CNTT Các sơ đồ cấu trúc ™ Sơ đồ lớp f class diagram f Cho thấy mối liên kết giữa các lớp. Chương 7. Mô hình hóa cấu trúc 2006 54Nguyễn Trung Trực - Khoa CNTT Các sơ đồ cấu trúc Class Diagram Chương 7. Mô hình hóa cấu trúc 2006 55Nguyễn Trung Trực - Khoa CNTT Các sơ đồ cấu trúc ™ Sơ đồ đối tượng f object diagram f Cho thấy mối liên kết giữa các đối tượng. Chương 7. Mô hình hóa cấu trúc 2006 56Nguyễn Trung Trực - Khoa CNTT Các sơ đồ cấu trúc Object Diagram Chương 7. Mô hình hóa cấu trúc 2006 57Nguyễn Trung Trực - Khoa CNTT Các sơ đồ cấu trúc ™ Sơ đồ gói f package diagram fGom nhóm các phần tử của UML với nhau để tạo ra các cấu trúc ở mức cao hơn. Chương 7. Mô hình hóa cấu trúc 2006 58Nguyễn Trung Trực - Khoa CNTT Các sơ đồ cấu trúc Package Diagram of Dependency Relationships Among Layers Chương 7. Mô hình hóa cấu trúc 2006 59Nguyễn Trung Trực - Khoa CNTT Các sơ đồ cấu trúc Package Diagram of Appointment System Chương 7. Mô hình hóa cấu trúc 2006 60Nguyễn Trung Trực - Khoa CNTT Các sơ đồ cấu trúc ™ Sơ đồ triển khai f deployment diagram f Cho thấy kiến trúc vật lý và các thành phần phần mềm của hệ thống. ™ Sơ đồ thành phần f component diagram f Cho thấy mối liên kết vật lý giữa các thành phần phần mềm. ™ Sơ đồ cấu trúc phức hợp f composite structure diagram f Cho thấy cấy trúc bên trong của một lớp. Chương 7. Mô hình hóa cấu trúc 2006 61Nguyễn Trung Trực - Khoa CNTT Các sơ đồ cấu trúc Three Versions of Appointment System Deployment Diagram. Chương 7. Mô hình hóa cấu trúc 2006 62Nguyễn Trung Trực - Khoa CNTT Các sơ đồ cấu trúc Simple Internet Architecture Chương 7. Mô hình hóa cấu trúc 2006 63Nguyễn Trung Trực - Khoa CNTT Trách nhiệm và sự cộng tác ™ Trách nhiệm f responsibility f Trách nhiệm là sự mô tả về những gì mà một lớp phải thực hiện. f Trách nhiệm được thể hiện bằng các tác vụ của lớp. f Ví dụ: trách nhiệm của máy giặt là nạp vào đồ dơ và cho ra đồ sạch. Chương 7. Mô hình hóa cấu trúc 2006 64Nguyễn Trung Trực - Khoa CNTT Trách nhiệm và sự cộng tác WashingMachine > brandName modelName serialNumber > capacity > addClothes() removeClothes() addDetergent() > turnOn() Chương 7. Mô hình hóa cấu trúc 2006 65Nguyễn Trung Trực - Khoa CNTT Trách nhiệm và sự cộng tác ™ Sự cộng tác f collaboration f Các đối tượng làm việc chung với nhau để phục vụ một yêu cầu. Chương 7. Mô hình hóa cấu trúc 2006 66Nguyễn Trung Trực - Khoa CNTT Thẻ CRC CRC – Class-Responsibility-Collaboration Chương 7. Mô hình hóa cấu trúc 2006 67Nguyễn Trung Trực - Khoa CNTT Thẻ CRC CRC – Class-Responsibility-Collaboration Chương 7. Mô hình hóa cấu trúc 2006 68Nguyễn Trung Trực - Khoa CNTT Các tác vụ khác ™ Tác vụ Constructor f Tạo đối tượng. ™ Truy vấn f Tạo thông tin về nghiệp vụ. ™ Cập nhật f Thay đổi các giá trị của một số hoặc tất cả các thuộc tính. Chương 7. Mô hình hóa cấu trúc 2006 69Nguyễn Trung Trực - Khoa CNTT Đơn giản hóa sơ đồ lớp ™ Cơ chế khung nhìn (view mechanism) cho thấy tập con thông tin. ™ Các gói cho thấy các kết hợp của các lớp (hoặc các phần tử trong UML). Chương 7. Mô hình hóa cấu trúc 2006 70Nguyễn Trung Trực - Khoa CNTT Xác định đối tượng ™ Phân tích văn bản của đặc tả use-case. f Các danh từ gợi ý các lớp. f Các động từ gợi ý các tác vụ. ™ Tạo bản phác thảo ban đầu. ™ Danh sách đối tượng chung. ™ Các sự kiện (incident). ™ Các vai trò (role). Chương 7. Mô hình hóa cấu trúc 2006 71Nguyễn Trung Trực - Khoa CNTT Các kiểu mẫu (pattern) ™ Một nhóm bao gồm các lớp có ích mà chúng xuất hiện trong các trường hợp khác