Bài giảng Phân tích và thiết kế hướng đối tượng - Bài 1: Phương pháp hướng đối tượng và quá trình phát triển hệ thống phần mềm

PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG 
OBJECT ORIENTED ANALYSIS AND DESIGN 
DR. DAO NAM ANH 
Bài giảng 1: 
Phương pháp hướng đối tượng và 
quá trình phát triển hệ thống phần mềm 
1 
RESOURCE - REFERENCE 
1. Ian Sommerville, Software Engineering, Ninth Edition, 2011 
2. Bernd Bruegge & Allen H. Dutoit. Object-Oriented 
Software Engineering: Using UML, Patterns, and Java, 
Third Edition, Prentice Hall, 2010 
3. Russell C. Bjork, ATM Simulation Links, Gordon College 
4. Hans-Erik Eriksson, Magnus Penker, Brian Lyons, David 
Fado, UML 2 Toolkit, John Wiley & Sons Inc, 2003 
5. Dương Kiều Hoa – Tôn Thất Hoà An, Phân tích và thiết kế 
Hệ thống thông tin với UML, 2006 
6. Đào Nam Anh, Giáo Trình Phân Tích Và Thiết Kế Hướng 
Đối Tượng, Đại học Điện lực, 2013 
2 
CONTENT – NỘI DUNG 
Phương pháp hướng đối tượng và quá trình phát 
triển hệ thống phần mềm 
1. Giới thiệu về hệ thống phần mềm 
2. Sự phát triển hệ thống 
3. Các cách tiếp cận trong phát triển phần mềm 
4. Quá trình phát triển phần mềm hợp nhất 
3 
Công nghệ phần mềm 
1. Công việc lập mô hình (modeling) 
Giải quyết sự phức tạp thông qua các mô hình, bằng cách 
tập trung vào các chi tiết có liên quan tại một thời điểm và 
bỏ qua tất cả chi tiết khác. 
2. Việc giải quyết vấn đề (problem-solving) 
Các mô hình được sử dụng để tìm ra một giải pháp có thể 
chấp nhận được. 
3. Việc thu thập kiến thức (knowledge acquisition) 
Trong khi lập mô hình cho các ứng dụng và lĩnh vực liên 
quan, kỹ sư phần mềm thu thập dữ liệu, tổ chức thành thông 
tin, và tổng hợp thành kiến thức. 
4. Hoạt động hướng hợp lý (rationale-driven) 
Khi thu thập kiến ​​thức và đưa ra các quyết định về hệ thống, 
kỹ sư phần mềm cũng cần phải hiểu bối cảnh thực hiện các 
quyết định, lý do đằng sau những quyết định này. 
4 
Lập mô hình 
 Mô hình là kết quả của sự trừu tượng, nhằm miêu tả 
các thành phần cốt yếu của một vấn đề hay một cấu trúc 
phức tạp, qua việc lọc bớt các chi tiết không quan trọng 
và làm cho vấn đề dễ hiểu hơn. 
 Lập mô hình rất có ích với các hệ thống quá lớn, phức 
tạp, hoặc quá đắt để có thể trực tiếp trải nghiệm. Lập mô 
hình cũng cho phép ta hình dung và hiểu hệ thống, cho 
dù nó không còn tồn tại hoặc mới chỉ là ý tưởng. 
 Trong dự án có các khách hàng, chuyên gia của lĩnh vực 
liên quan, phân tích viên, người thiết kế. Mô hình hoá 
giúp mọi người trong dự án trao đổi, hiểu hệ thống. Các 
mô hình giúp hiểu các yêu cầu của hệ thống tốt hơn, tạo 
các thiết kế rõ ràng hơn và xây dựng các hệ thống có khả 
năng dễ bảo trì hơn. 
5 
Mô hình lĩnh vực ứng dụng 
 Mô tả những khía cạnh của hệ thống thực tế 
có liên quan đến các vấn đề đang được xem 
xét. 
 Kỹ sư phần mềm cần phải hiểu môi trường 
trong đó hệ thống hoạt động. 
 Với hệ thống điều khiển giao thông đường 
sắt, kỹ sư phần mềm cần biết các thủ tục báo 
hiệu tàu. 
 Với hệ thống giao dịch ngân hàng, kỹ sư 
phần mềm cần phải biết các quy tắc giao 
dịch ngân hàng. 
6 
Mô hình lĩnh vực các giải pháp 
 Kỹ sư phần mềm cần phải hiểu những hệ 
thống họ sẽ xây dựng, để đánh giá được 
các giải pháp khác nhau và lựa chọn giải 
pháp. 
 Hầu hết các hệ thống quá phức tạp để có 
thể hiểu được hết, và hầu hết các hệ thống 
quá đắt để xây dựng. 
 Với những thách thức này, kỹ sư phần 
mềm tìm hiểu và mô tả các khía cạnh 
quan trọng của những hệ thống thay thế. 
7 
Phương pháp hướng đối tượng kết 
hợp việc mô hình 
 Lĩnh vực ứng dụng được mô hình hóa 
bằng một tập các đối tượng và các liên 
kết. Sau đó sử dụng mô hình này để mô tả 
các hoạt động của hệ thống. 
 Lĩnh vực giải pháp cũng được mô hình 
hóa bằng các đối tượng. 
8 
Giải quyết vấn đề 
Công nghệ chính là một hoạt động giải 
quyết vấn đề (problem solving) 
1. Phát biểu vấn đề, 
2. Phân tích vấn đề, 
3. Tìm kiếm các giải pháp, 
4. Quyết định giải pháp thích hợp, 
5. Đặc tả giải pháp. 
9 
Giải quyết vấn đề 
 Phát triển phần mềm hướng đối tượng 
thường có 6 hoạt động: 
1. Lấy yêu cầu, 
2. Phân tích, 
3. Thiết kế hệ thống, 
4. Thiết kế đối tượng, 
5. Lập trình, và 
6. Kiểm thử. 
10 
Thu thập Kiến thức 
 Sai lầm phổ biến khi cho rằng việc thu 
thập kiến thức (knowledge acquisition) là 
một tiến trình tuần tự. Thực tế đó là một 
tiến trình không tuần tự. 
 Việc bổ sung một đoạn mới của thông tin 
có thể làm mất hiệu lực tất cả các 
kiến ​​thức đã có từ trước. 
11 
Thu thập Kiến thức 
 Tránh sự tuần tự của mô hình thác nước 
 Mô hình phát triển dựa trên rủi ro (risk-
based development) 
 Mô hình phát triển dựa trên sự cố (issue-
based development) 12 
Sự hợp lý 
 Phát triển phần mềm hay gặp các hệ thống 
thay đổi liên tục. Thay đổi hệ thống có thể 
là việc khách hàng áp dụng thêm công 
nghệ mới. 
 Việc bổ sung kiến ​​thức này được gọi là sự 
hợp lý (rationale) của hệ thống. 
13 
Sự phát triển hệ thống 
 Trong quá trình phát triển hệ thống có sự 
tham gia của nhiều người với các vai trò 
khác nhau. 
 Quá trình phát triển được diễn ra trong 
một chu kỳ. 
14 
Vai trò 
 Chu trình phát triển phần mềm (Software 
Development Life Cycle - SDLC) cần sự 
cộng tác của nhiều người với các nhiệm 
vụ và lợi ích khác nhau: nhà phân tích 
(Analyst), thiết kế viên (Designer), người 
phát triển (Developer) và người dùng 
(User). 
 Những người tham gia vào dự án như vậy 
được xếp vào các vai trò (role) để thể hiện 
các nhiệm vụ của mình trong dự án. 
15 
Vai trò 
 Nhà phân tích (Analyst) 
 Thiết kế viên (Designer) 
 Nhà phân tích (Analyst) 
 Thiết kế viên (Designer) 
 Người dùng (User) 
16 
Giai đoạn của Chu trình phát 
triển phần mềm 
 Tập hợp yêu cầu (Requirement capture) 
 Phân tích yêu cầu (Analysis) 
 Thiết kế hệ thống (System design) 
 Thiết kế đối tượng (Object design) 
 Thực hiện, triển khai (Implementation) 
 Kiểm thử (Testing) 
17 
Giai đoạn của Chu trình phát 
triển phần mềm 
Tập hợp yêu cầu 
 Khách hàng và các nhà phát triển xác định mục 
đích của hệ thống. 
 Kết quả của hoạt động này là tài liệu mô tả của hệ 
thống về các tác nhân (actor) và các Use Case. 
 Tác nhân đại diện cho các thực thể bên ngoài 
tương tác với hệ thống. Tác nhân bao gồm vai trò 
người dùng cuối, các máy tính khác mà hệ thống 
cần phải kết nối, và môi trường tương tác. 
 Use Case mô tả trình tự các các hành động có thể 
xảy ra giữa tác nhân và hệ thống cho một nhóm 
các chức năng. 
18 
Giai đoạn của Chu trình phát 
triển phần mềm 
Phân tích hệ thống 
 Xây dựng một mô hình của hệ thống chính xác, đầy 
đủ, phù hợp, và rõ ràng. 
 Các thiết kế viên chuyển đổi các Use Case có được từ 
bước tập hợp yêu cầu, thành một mô hình các đối 
tượng (object model) mô tả toàn bộ hệ thống. 
 Thiết kế viên có thể phát hiện ra một số điều không rõ 
ràng và thiếu nhất quán ở các Use Case, họ sẽ thảo 
luận với khách hàng để làm rõ. 
 Kết quả việc phân tích là một mô hình hệ thống 
(system model) với các diễn giải các thuộc tính, hoạt 
động, và các liên kết. 
19 
Giai đoạn của Chu trình phát 
triển phần mềm 
Thiết kế hệ thống 
 Xác định các mục tiêu thiết kế của dự án và phân 
rã hệ thống vào các hệ thống con nhỏ. 
 Lựa chọn chiến lược để xây dựng hệ thống, chẳng 
hạn như xác định môi trường của hệ thống về 
phần cứng / phần mềm, chiến lược quản lý dữ 
liệu, kiểm soát luồng thông tin, chính sách kiểm 
soát truy cập, và xử lý các điều kiện biên. 
 Kết quả của việc thiết kế hệ thống là một mô tả rõ 
ràng của từng chiến lược này, hệ thống phân rã, và 
biểu đồ triển khai thể hiện quan hệ phần cứng / 
phần mềm của hệ thống. 
20 
Giai đoạn của Chu trình phát 
triển phần mềm 
Thiết kế đối tượng 
 Thiết kế viên xác định các đối tượng trong lĩnh 
vực giải pháp. 
 Bước này khai báo các đối tượng, giao diện giữa 
các hệ thống con, cơ cấu lại mô hình đối tượng để 
đạt các mục tiêu thiết kế như khả năng mở rộng hệ 
thống hoặc dễ hiểu, và tối ưu hóa mô hình đối 
tượng để tăng tốc độ thực hiện. 
 Kết quả của các bước này là một mô hình đối 
tượng chi tiết với mô tả chính xác cho từng phần 
tử. 
21 
Giai đoạn của Chu trình phát 
triển phần mềm 
Xây dựng 
 Trong quá trình triển khai lập trình, lập 
trình viên viết mã theo mô hình lĩnh vực 
giải pháp. 
 Lập trình viên cũng có trách nhiệm viết tài 
liệu liên quan đến chương trình, chú giải 
các thủ tục (procedure) trong chương 
trình. 
22 
Giai đoạn của Chu trình phát 
triển phần mềm 
Kiểm thử 
 Để đảm bảo chương trình được viết phải thoả mãn mọi yêu 
cầu đã nêu trong các tài liệu thiết kế. 
 Người kiểm thử tìm thấy sự khác biệt giữa hệ thống và mô 
hình thiết kế của nó bằng cách chạy hệ thống với các bộ dữ 
liệu đầu vào. 
 Kiểm thử đơn vị (unit test), lập trình viên đối chiếu chương 
trình với từng đối tượng và hệ thống con trong mô hình thiết 
kế đối tượng. 
 Kiểm thử kết nối (integration test), các hệ thống con được 
tích hợp với nhau và so sánh với các mô hình thiết kế hệ 
thống. 
 Kiểm thử hệ thống (system testing), các trường hợp điển hình 
và ngoại lệ được chạy qua hệ thống và so sánh với mô hình 
yêu cầu. 
23 
Các cách tiếp cận trong phát triển 
phần mềm 
Có nhiều chiến lược và kỹ thuật để phát 
triển phần mềm: 
 Phát triển hướng chức năng, 
 Kỹ nghệ thông tin, 
 Tạo mẫu và 
 Phát triển hướng đối tượng. 
Những chiến lược này có thể được kết hợp, 
bổ sung cho nhau trong thực tế. 
24 
Các cách tiếp cận trong phát triển 
phần mềm 
Phát triển phần mềm hướng chức năng 
 Là một trong những phương pháp chính 
được áp dụng rộng rãi cho các hệ thống 
thông tin và các ứng dụng máy tính. 
 Đó là phương pháp lấy QUI TRÌNH làm 
trung tâm, được sử dụng để mô hình các 
yêu cầu nghiệp vụ cho một hệ thống 
25 
Các cách tiếp cận trong phát triển 
phần mềm 
Phát triển phần mềm hướng chức năng 
 Đó là phương pháp lấy QUI TRÌNH làm 
trung tâm, được sử dụng để mô hình các 
yêu cầu nghiệp vụ cho một hệ thống 
26  
Các cách tiếp cận trong phát triển 
phần mềm 
Phát triển phần mềm hướng chức năng 
 Phương pháp này luôn coi qui trình làm 
trung tâm, xây dựng các khối QUI TRÌNH 
(process block) cho hệ thống thông tin. 
Phương pháp này cũng xây khối DỮ 
LIỆU (data block) có tầm quan trọng thứ 
hai. 
27 
Các cách tiếp cận trong phát triển 
phần mềm 
Phát triển phần mềm hướng chức năng 
 Phương pháp phân tích cấu trúc hiện đại có 
chiến lược đơn giản. 
 Các nhà phân tích vẽ các mô hình qui trình, 
được gọi là Mô hình dòng dữ liệu (data flow 
diagrams), mô tả các qui trình cần thiết của 
một hệ thống, kèm theo các yếu tố đầu vào, 
đầu ra, và các tập tin. 
 Bởi vì những hình vẽ thể hiện các yêu cầu 
nghiệp vụ của hệ thống về mặt logic, độc lập 
với các giải pháp vật lý, nên các mô hình này 
được gọi là thiết kế logic của hệ thống. 
28 
Các cách tiếp cận trong phát triển 
phần mềm 
Phát triển phần mềm hướng đối tượng 
 Biểu diễn các đối tượng ngoài đời thực 
bằng các đối tượng trong các mô hình. 
 Chia ứng dụng thành các thành phần nhỏ 
tương đối độc lập với nhau, gọi là các đối 
tượng. 
 Sau đó ta có thể xây dựng ứng dụng bằng 
cách sắp xếp các đối tượng đó lại với 
nhau. 
29 
Các cách tiếp cận trong phát triển 
phần mềm 
Phát triển phần mềm hướng đối tượng 
 Ưu điểm: tính tái sử dụng hoặc khả năng 
điều chỉnh phù hợp các đối tượng cho việc 
sử dụng mới. 
Ta có thể tạo các đối tượng một lần và dùng 
chúng nhiều lần sau đó. 
 Vì các đối tượng đã được kiểm thử kỹ càng 
trong lần dùng trước đó, nên khả năng tái sử 
dụng đối tượng có tác dụng giảm thiểu lỗi và 
các khó khăn trong việc bảo trì, giúp tăng tốc 
độ thiết kế và phát triển phần mềm. 
30 
Các cách tiếp cận trong phát triển 
phần mềm 
Phát triển phần mềm hướng đối tượng 
 Trong phương pháp phát triển phần mềm 
hướng đối tượng có khả năng kết hợp các 
đối tượng trong một nghiệp vụ tính toán 
hữu ích. Ví dụ các giao diện ứng dụng có 
thể được dựa trên các đối tượng đồ hoạ từ 
thư viện đồ họa có sẵn. 
31 
Các cách tiếp cận trong phát triển 
phần mềm 
Phân tích hướng đối tượng (Object-Oriented 
Analysis – OOA). 
 Dữ liệu và các qui trình thao tác trên dữ liệu đó 
được kết hợp hoặc đóng gói vào đối tượng. 
 Với một vấn đề, nhà phân tích cần ánh xạ các đối 
tượng hay thực thể có thực như khách hàng, người 
bán hàng, mô hình thiết kế để tạo ra được bản 
thiết kế gần cận với tình huống thực. 
 Mô hình thiết kế sẽ có các thực thể của một vấn 
đề thực và giữ nguyên các mẫu hình về cấu trúc, 
quan hệ cũng như hành vi của chúng. 
 
32 
Các cách tiếp cận trong phát triển 
phần mềm 
Thiết kế hướng đối tượng (Object Oriented Design - 
OOD) là tổ chức chương trình thành các tập hợp đối 
tượng cộng tác, mỗi đối tượng trong đó là thực thể của 
một lớp. 
 Các lớp là thành viên của một cây cấu trúc với mối 
quan hệ thừa kế. 
 Tạo thiết kế dựa trên kết quả của giai đoạn OOA, là 
những quy định phi chức năng, những yêu cầu về môi 
trường, những yêu cầu về khả năng thực thi. 
 OOD tập trung vào việc cải thiện kết quả của OOA, 
tối ưu hóa giải pháp đã được cung cấp trong khi vẫn 
đảm bảo thỏa mãn các yêu cầu đã được định trước đây 
33 
Các cách tiếp cận trong phát triển 
phần mềm 
Lập trình hướng đối tượng (Object Oriented 
Programming - OOP). 
 Thực hiện thiết kế hướng đối tượng qua việc 
sử dụng một ngôn ngữ lập trình có hỗ trợ các 
tính năng hướng đối tượng. 
 Ngôn ngữ hướng đối tượng thường được 
nhắc tới là C++ và Java. 
 Kết quả của giai đoạn này là bộ code chạy 
được, chỉ được đưa vào sử dụng sau khi đã 
trải qua nhiều vòng kiểm thử khác nhau. 
 
34 
Quá trình phát triển phần mềm 
hợp nhất 
Việc quản lý một dự án công nghệ phần mềm. 
Hoạt động quản lý tập trung vào việc lập kế hoạch dự 
án, theo dõi tình trạng dự án, theo dõi thay đổi, và điều 
phối các nguồn lực để bàn giao sản phẩm chất lượng cao 
đứng thời hạn và trong phạm vi ngân sách. 
Hoạt động quản lý bao gồm 
1. Trao đổi thông tin 
2. Quản lý hợp lý 
3. Quản lý Cấu hình Phần mềm 
4. Quản lý dự án 
5. Vòng đời phần mềm 
6. Bảo trì phần mềm 
35 
Quá trình phát triển phần mềm 
hợp nhất 
Trao đổi thông tin (Communication ) là hoạt động 
quan trọng và tốn thời gian nhất trong công nghệ 
phần mềm. 
 Hiểu lầm và thiếu thông tin thường dẫn đến lỗi và 
sự chậm trễ, tạo nên sửa chữa tốn kém về sau. 
 Trao đổi thông tin bao gồm việc trao đổi các mô 
hình và các tài liệu về hệ thống và lĩnh vực dụng 
của hệ thống, báo cáo tình trạng của các sản phẩm 
dự án, cung cấp thông tin phản hồi về chất lượng 
của các sản phẩm, thiết lập các vấn đề và đàm 
phán các vấn đề, và thông báo các quyết định. 
36 
Quá trình phát triển phần mềm 
hợp nhất 
Quản lý cấu hình phần mềm (Software 
configuration management) là quá trình theo 
dõi và kiểm soát những thay đổi trong các sản 
phẩm. 
 Các thay đổi tràn ngập trong quá trình phát 
triển phần mềm. Yêu cầu thay đổi khi khách 
hàng cần có các tính năng mới và khi các nhà 
phát triển giúp họ hiểu rõ hơn về lĩnh vực 
ứng dụng. Môi trường phần cứng / phần 
mềm có thay đổi khi tổ chức áp dụng một 
công nghệ mới. 
37 
Quá trình phát triển phần mềm 
hợp nhất 
Quản lý cấu hình phần mềm 
 Theo dõi các thay đổi. Hệ thống được mô tả như 
là một cấu hình các phần tử độc lập. Sự tiến hóa 
của cấu hình được theo dõi như một tập hợp các 
phiên bản cấu hình. Khi có thay đổi không tốt, 
nhà phát triển có thể đặt lại hệ thống vào một cấu 
hình cũ có tình trạng ổn định trước đây. 
 Kiểm soát sự thay đổi. Mọi thay đổi cần được 
đánh giá và chấp thuận trước khi được thực hiện. 
Điều này đảm bảo cho hệ thống phát triển theo 
đúng mục tiêu dự án và hạn chế được số lượng 
các lỗi hệ thống. 
38 
Quá trình phát triển phần mềm 
hợp nhất 
Quản lý sự hợp lý 
 Hợp lý (Rationale) là sự biện minh cho quyết định. 
Với một quyết định, sự hợp lý của nó bao gồm các 
vấn đề mà nó đề cập đến, các lựa chọn thay thế mà 
các nhà phát triển xem xét 
 Sự hợp lý là các thông tin quan trọng nhất các nhà 
phát triển cần khi có thay đổi hệ thống. Nếu một tiêu 
chuẩn thay đổi, các nhà phát triển có thể đánh giá lại 
tất cả các quyết định có sự phụ thuộc vào tiêu chuẩn 
này. 
 Nếu có thêm một lựa chọn, các nhà phát triển có thể 
đánh giá lại các lựa chọn dựa vào các tiêu chí đã có. 
Nếu một quyết định cần xem xét lại, ta có thể xem lại 
các sự hợp lý để biện minh cho nó. 
39 
Quá trình phát triển phần mềm 
hợp nhất 
Quản lý dự án (Project Management) không tạo ra 
sản phẩm nào trong quá trình phát triển phần mềm. 
 Quản lý dự án bao gồm các hoạt động giám sát để 
đảm bảo tạo ra một hệ thống chất lượng cao, đúng 
thời gian và trong phạm vi ngân sách. 
 Điều này bao gồm việc quản lý kế hoạch và quản 
lý ngân sách dự án trong quá trình đàm phán với 
khách hàng, thuê các nhà phát triển và tổ chức 
thành các đội phát triển, theo dõi tình trạng của dự 
án, và can thiệp khi có sai lệch. 
40 
Quá trình phát triển phần mềm 
hợp nhất 
Vòng đời phần mềm 
 Hoạt động quản lý dự án có phần việc xây 
dựng kế hoạch phát triển theo vòng đời 
phần mềm, triển khai và kiểm soát việc 
thực hiện kế hoạch 
41 
Quá trình phát triển phần mềm 
hợp nhất 
Bảo trì phần mềm 
 là các hoạt động sau khi bàn giao các hệ 
thống cho khách hàng. 
 Bảo trì phần mềm khác biệt với các hoạt 
động phát triển khác vì nó hay có thay đổi và 
được thực hiện bởi một đội ngũ, khác với 
nhóm phát triển ban đầu. Khi các dự án công 
nghệ phần mềm có định hướng về sự thay 
đổi (change driven), sự khác biệt giữa các 
hoạt động xây dựng và các hoạt động bảo trì 
sẽ lu mờ. 
42 
DISCUSSION – CÂU HỎI 
https://sites.google.com/site/daonamanhedu/teac
hing/objectorientedanalysisanddesign 
43