LUẬN VĂN:TÁI KỸ NGHỆ HỆ THỐNG PHẦN MỀM pdf

1




ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ


Trần Thị Hồng Sim




TÁI KỸ NGHỆ HỆ THỐNG PHẦN MỀM







KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY

Ngành: Công Nghệ Phần Mềm



Cán bộ hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Văn Vỵ

HÀ NỘI - 2010

1


Lời cảm ơn

Lời đầu tiên, em muốn bày tỏ sự chân trọng và biết ơn sâu sắc đối với PGS.TS
Nguyễn Văn Vỵ, giảng viên bộ môn Công Nghệ Phần Mềm, khoa Công Nghệ Thông
Tin, trường Đại học Công Nghệ, Đại học Quốc Gia Hà Nội. Trong suốt quá trình học
tập và thực hiện khóa luận này, thầy đã là người trực tiếp hướng dẫn và đưa ra những
định hướng cho quá trình nghiên cứu. Chính nhờ sự tận tình chỉ bảo, dành rất nhiều
thời gian quí báu của thầy trong suốt quá trình hướng dẫn mà em đã hoàn thành nghiên
cứu khóa luận này.
Em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy giáo, cô giáo là giảng viên
trường Đại học Công Nghệ đã giảng dạy, truyền đạt kiến thức cho em trong suốt bốn
năm học tại trường. Những kiến thức mà các thầy cô đã truyền thụ làm nền tảng cho
em trong công việc sau này và là những kiến thức tiên quyết trong việc nghiên cứu và
tìm hiểu đề tài trong khóa luận.
Và cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn đến bạn bè, đồng nghiệp và đặc biệt là gia
đình, những người đã luôn ở bên động viên, giúp đỡ, tạo điều kiện tốt nhất cho tôi
trong suốt quá trình học tập và thực hiện khóa luận.

Hà Nội, tháng 5/2010
Trần Thị Hồng Sim


2

Tóm tắt nội dung

Ngày nay, công nghệ thông tin đang phát triển rất nhanh. Các hệ thống phần
cứng của máy tính đang ngày càng trở nên mạnh mẽ hơn để đáp ứng nhu cầu ngày
càng tăng của người sử dụng. Công nghệ thay đổi nhanh chóng theo từng ngày. Một hệ
thống phần mềm hôm nay có thể là hiện đại nhưng chỉ sau một thời gian ngắn nó đã
trở nên lạc hậu và không sử dụng hết được năng lực to lớn của phần cứng và không
đáp ứng đầy đủ nhu cầu sử dụng của con người. Vậy chúng ta đang gặp phải một số
lượng các hệ thống phần mềm có những đặc trưng này. Một giải pháp được đưa ra, đó
chính là tái kỹ nghệ. Vì vậy đề tài “Tái kỹ nghệ hệ thống phần mềm” được chọn làm
đề tài khóa luận của em. Để bảo trì, nâng cấp một hệ thống phần mềm lạc hậu, trong
điều kiện cho phép có thể sử dụng giải pháp tái kỹ nghệ. Tuy nhiên, tái kỹ nghệ phải đi
đôi với sự trợ giúp của những công cụ mạnh và có một quy trình thích hợp. Khóa luận
trình bày một quy trình tái kỹ nghệ phần mềm với sự trợ giúp của công cụ Rational
Rose. Bằng cách đó ta có thể nâng cấp một phần mềm cũ thành một phần mềm có khả
năng đáp ứng các yêu cầu mới đặt ra và có được kiến trúc tốt, sử dụng hiệu quả nguồn
tài nguyên hiện có, làm thuận lợi cho việc bảo trì tiếp tục sau này. Hơn thế nữa, quá
trình tái kỹ nghệ hệ thống diễn ra một cách nhanh chóng và hiệu quả, đáp ứng được
những thách thức đang đặt ra cho việc phát triển các phần mềm hiện nay
Trong khóa luận này, những nội dung sau đây sẽ được trình bày:
− Giới thiệu tổng quan về tái kỹ nghệ hệ thống phần mềm cùng và qui trình để thực
hiện tái kỹ nghệ một hệ thống phần mềm.
− Giới thiệu hai công cụ hỗ trợ cho quá trình tái kỹ nghệ trong phạm vi luận văn
này là Rational Rose Enterprise Edition 7.0 và ngôn ngữ mô hình hóa (UML).

− Sau khi đã hiểu về qui trình và cách thức thực hiện qui trình tái kỹ nghệ với các
công cụ hỗ trợ, thực hiện tái kỹ nghệ một ứng dụng nhỏ để áp dụng là chương
trình “Sổ địa chỉ”.

3

Mục lục


Lời cảm ơn 1
Tóm tắt nội dung 2
Mục lục 3
Lời nói đầu 5
Chương 1: Tổng quan về tái kỹ nghệ 7
1.1 Bảo trì hệ thống phần mềm 7
1.2 Tổng quan chung về tái kỹ nghệ 9
1.3 Qui trình chung tái kỹ nghệ phần mềm 14
1.3.1 Dịch mã nguồn 15
1.3.2 Kỹ nghệ ngược 17
1.3.2.1 Làm lại tài liệu 19
1.3.2.2 Phục hồi thiết kế 19
1.3.3 Cấu trúc lại hệ thống 20
1.3.4 Module hóa chương trình 25
1.3.5. Tái kỹ nghệ dữ liệu 26
1.4 Các công cụ sử dụng cho tái kỹ nghệ 30
1.4.1 Ngôn ngữ UML 30
1.4.2 Hệ thống phần mềm RATIONAl ROSE 33
1.4.3 Tái kỹ nghệ hệ thống với kỹ nghệ đảo ngược của Rational Rose 41
1.5 Những ưu điểm và hạn hế của tái kỹ nghệ 45
1.5.1 Các ưu điểm 45

1.5.2 Các hạn chế 45
1.6 Kết luận 46
Chương 2: Bài toán về chương trình “Sổ địa chỉ” 47
2.1 Giới thiệu chương trình sổ địa chỉ 47
1.2 Những vấn đề cần cải tiến chương trình 48
Chương 3: Tái kỹ nghệ chương trình sổ địa chỉ 50

4

3.1 Sơ đồ tiến trình thực hiện tái kỹ nghệ 50
3.2 Qui trình thực hiện tái kỹ nghệ chương trình sổ địa chỉ 50
3.2.1 Xây dựng tài liệu và mô hình thiết kế UML 51
3.2.2 Cấu trúc lại chương trình 55
3.2.3 Tái kỹ nghệ dữ liệu 58
3.2.4 Xây dựng mã nguồn 60
3.2.5 Hoàn thiện, cài đặt và sử dụng 60
3.3 Kết quả đạt được và một số đánh giá 60
3.3.1. Liên quan đến chương trình 60
3.3.2. Liên quan đến triển khai 62
3.3.3. Một số vấn đề tồn tại 62
Kết luận 63
Tài liệu tham khảo 64
Tiếng Việt 64
Tiếng Anh 64


5

Lời nói đầu

Ngày nay, chúng ta đang sống trong một kỉ nguyên của công nghệ thông tin. Với
sự bùng nổ của công nghệ thông tin, sự hỗ trợ của máy tính cho các hoạt động của con
người ngày càng trở nên cần thiết hơn bao giờ hết. Để đáp ứng những nhu cầu thiết
yếu này, các phần mềm phục vụ con người ngày càng phổ biến hơn, số lượng lớn hơn
và được nâng cấp để có chất lượng tốt hơn. Tuy nhiên, cùng với xu hướng phát triển
của phần mềm, các hệ thống phần cứng, các chương trình hỗ trợ cũng như các môi
trường phát triển, hay các qui trình nghiệp vụ cũng luôn đổi mới với tốc độ không
ngừng. Ngày hôm nay, một hệ thống có thể là hiện đại, tối tân nhưng đến ngày mai nó
đã trở nên lạc hậu và còn có thể không dùng được nữa. Trước sự thay đổi nhanh chóng
của các công cụ, môi trường hỗ trợ này, các phần mềm cũ có nguy cơ bị bỏ đi. Vậy
phải làm sao để giải quyết vấn đề này khi mà số lượng các phần mềm cũ ngày càng
lớn? Nhiều giải pháp được đưa ra cho việc bảo trì phần mềm.
Bảo trì phần mềm chính là một giai đoạn trong quy trình tiến hóa phần mềm. Đây
là giai đoạn có chi phí tốn kém nhất, như ta đã biết, nó chiếm đến 70% trong tổng chi
phí phát triển phần mềm. Tuy nhiên, nếu chúng ta thực hiện phát triển mới phần mềm
thì chi phí bỏ ra còn lớn hơn rất nhiều. Cho nên một yêu cầu được đặt ra là phải lựa
chọn một phương pháp bảo trì phần mềm sao cho có hiệu quả cao và giảm thiểu các
rủi ro.
Với một chương trình phần mềm đã sử dụng trong thời gian dài, nó có thể gặp
phải các vấn đề như ngôn ngữ lập trình không còn được sử dụng, thiếu các công cụ hỗ
trợ cần thiết, không đáp ứng đủ yêu cầu của người dùng v.v… Vì vậy, để có thể tiếp
tục sử dụng được hệ thống phần mềm, ta thực hiện quá trình bảo trì cần phải có biện
pháp xây dựng, cấu trúc lại những phần chương trình đã trở nên lạc hậu và không dùng
được nữa. Và một phương pháp rất phổ biến và hiệu quả của ngày nay, đó chính là tái
kỹ nghệ lại hệ thống phần mềm.
Tái kỹ nghệ là một phương pháp tiến hóa phần mềm có hiệu quả cao trong khi
chi phí bỏ ra ít hơn nhiều so với việc xây dựng mới phần mềm cũng như so với một số
phương pháp tiến hóa khác. Có được điều này bởi quy trình tái kỹ nghệ được hỗ trợ
bởi các công cụ và phương tiện mới với một quy trình khép kín khá hoàn thiện và đầy
đủ. Một số công cụ hỗ trợ cho việc tái kỹ nghệ phần mềm như ngôn ngữ mô hình hóa

6

thống nhất UML, Rational Software Architecture, Rational Rose v.v… Trong phạm vi
khóa luận tốt nghiệp này, chúng ta sẽ sử dụng hai công cụ hỗ trợ cho việc tái kỹ nghệ
là ngôn ngữ UML và Rational Software Architecture.
Cùng với việc tìm hiểu về quy trình tái kỹ nghệ, để có thể hiểu sâu hơn các bước
thực hiện của quy trình, ta sẽ thực hiện tái kỹ nghệ cho một chương trình đơn giản là:
Sổ địa chỉ.
Cụ thể khóa luận tốt nghiệp này được xây dựng gồm ba chương:
- Chương 1: Trình bày tổng quan về tái kỹ nghệ và phương pháp để tái kỹ nghệ
một hệ thống phần mềm
- Chương 2: Giới thiệu qua về chương trình “Sổ địa chỉ”
- Chương 3: Thực hiện tái kỹ nghệ chương trình “Sổ địa chỉ”, từ đó rút ra những
kết quả đánh giá cho chương trình và những hạn chế còn tồn tại trong nội dung
khóa luận.
Cuối cùng là kết luận và tài liệu tham khảo



7

Chương 1: Tổng quan về tái kỹ nghệ

Tính tái dụng là một đặc trưng quan trọng của các thành phần phần mềm chất
lượng cao. Tính tái dụng ở đây được hiểu là các thành phần của một hệ thống phần
mềm có thể sử dụng lại trong các hệ thống phần mềm khác. Một vấn đề lớn đặt ra là:
phải phát triển phần mềm như thế nào để về sau có thể sử dụng lại nhiều nhất và hiệu
quả nhất.
Nói chung, sau một thời gian sử dụng, các phần mềm cần phải được bảo trì để

đáp ứng các yêu cầu phát sinh của người sử dụng, của công nghệ mới, và sự thay đổi
của các hoạt động nghiệp vụ theo thời gian đúng theo nghĩa vòng đời của một hệ
thống phần mềm, ta lại bắt đầu các công việc: phân tích, thiết kế, cài đặt, kiểm thử ở
mức cao hơn. Như vậy, việc tái sử dụng các phần đó được xây dựng trước đây có ý
nghĩa to lớn cho việc tiết kiệm công sức, thời gian, kinh phí trong hoạt động phát
triển.
Có nhiều cách thực hiện việc bảo trì hệ thống phần mềm và cũng có nhiều công
cụ để thiết kế lại phần mềm. Mỗi công cụ thiết kế lại phần mềm đều có những ưu và
nhược điểm riêng, tuỳ theo hoàn cảnh thực tế mà ta có thể lựa chọn một công cụ sao
cho hiệu quả nhất. Dưới đây sẽ trình bày một số vấn đề về tái kỹ nghệ hệ thống phần
mềm bằng UML (Unified Modeling Language) và công cụ Rational Rose.
1.1 Bảo trì hệ thống phần mềm
Phát triển phần mềm phải trải qua nhiều giai đoạn. Các giai đoạn đó bao gồm:
phân tích yêu cầu, kiến trúc hệ thống, thiết kế, cài đặt, kiểm thử, triển khai phần mềm
và bảo trì. Bảo trì chính là giai đoạn cuối trong vòng đời phát triển phần mềm. Bảo trì
bảo đảm cho hệ thống được tiếp tục hoạt động sau khi thực hiện kiểm thử hay sau khi
đưa hệ thống vào hoạt động trong thực tế. Bảo trì phần mềm bao gồm những sửa đổi
làm hệ thống thích nghi với những yêu cầu thay đổi của người sử dụng, thay đổi dữ
liệu cho phù hợp, gỡ rối, khử bỏ và sửa chữa các sai sót mà trước đây chưa phát hiện
ra
Ngày nay, việc xây dựng, phát triển cũng như quá trình bảo trì các hệ thống phần
mềm được hỗ trợ nhiều bởi các công cụ, đó là kĩ nghệ phần mềm có máy tính trợ giúp
(CASE). Công nghệ CASE đang phát triển mạnh mẽ, bao gồm các công cụ về: lập kế
hoạch quản lý dự án, các công cụ trợ giúp phân tích và thiết kế, cài đặt hệ thống, tích

8

hợp và kiểm thử, làm bản mẫu …, Ở đây chúng ta sẽ quan tâm tới một số hoạt động
trong quá trình bảo trì phần mềm bằng một số công cụ có sẵn.
Các hoạt động trong bảo trì phần mềm bao gồm:

− Trong quá trình kiểm thử, theo dõi quá trình hoạt động của hệ thống phần mềm,
ta sẽ phát hiện ra tất cả các lỗi, các sai sót tiềm tàng trong hệ thống, tất cả các lỗi
đó sẽ được thông báo cho các chuyên gia phát triển phần mềm để họ cập nhật lại.
Tiến trình đó được gọi là bảo trì sửa chữa.
− Theo thời gian, các khía cạnh xử lý và hệ thống phần cứng thay đổi; môi trường
làm việc như hệ điều hành thay đổi; các thiết bị ngoại vi và các phần tử của hệ
thống được nâng cấp; các yêu cầu của khách hàng cho hệ thống sẽ thay đổi
Điều đó dẫn tới việc phải thay đổi hệ thống phần mềm sao cho phù hợp với các
yêu cầu thay đổi trên, quá trình đó được gọi là bảo trì thích nghi.
− Khi hệ thống phần mềm thành công và được đưa vào sử dụng, người ta nhận
được các khuyến cáo về khả năng mới, các chức năng cần được bổ sung nâng
cao Đó là quá trình nâng cấp hệ thống phần mềm cho phù hợp và tiện dụng
hơn, được gọi là bảo trì hoàn thiện.
− Hệ thống cần phải thay đổi để đảm bảo tính tin cậy, an toàn trong tương lai, tạo
cơ sở tốt hơn cho việc nâng cao chất lượng trong tương lai, tiến trình đó được gọi
là bảo trì phòng ngừa, hoạt động này được đặc trưng bởi các kĩ thuật đảo ngược
và tái kĩ nghệ.
Các công cụ bảo trì phần mềm có thể được chia theo các chức năng sau:
− Kĩ nghệ ngược với các công cụ đặc tả: nhận chương trình gốc làm đầu vào và
sinh ra các mô hình phân tích và thiết kế có cấu trúc đồ thị, các thông tin thiết kế
khác.
− Công cụ tái cấu trúc và phân tích mã: phân tích cú pháp chương trình, sinh ra đồ
thị luồng điều khiển, và sinh tự động một chương trình có cấu trúc.
− Công cụ tái kĩ nghệ hệ thống trực tuyến: dùng để thay đổi các hệ thống cơ sở dữ
liệu trực tuyến.
Bảo trì là giai đoạn cuối cùng trong tiến trình kĩ nghệ phần mềm, nó tiêu tốn rất
nhiều thời gian, công sức và kinh phí. Tái kỹ nghệ là công nghệ đặc trưng giúp cho
việc bảo trì các hệ thống phần mềm hiệu quả và nhanh chóng.

9

1.2 Tổng quan chung về tái kỹ nghệ
Bản chất của việc tái kỹ nghệ phần mềm là để cải tiến hoặc biến đổi những phần
mềm đã có để nó có thể hiểu, điều khiển hay sử dụng được bằng một cách khác. Ngày
nay, số lượng các hệ thống được xây dựng từ đầu đang giảm dần, trong khi đó các hệ
thống chúng ta được kế thừa lại ngày càng nhiều. Chức năng của các hệ thống đó vẫn
không đổi nhưng hệ thống phần cứng, các công nghệ, môi trường làm việc thì ngày
một đổi mới. Những hệ thống phần mềm được kế thừa lại đã trở nên lạc hậu, một số
cấu trúc chương trình đã không còn dùng được nữa do đó nhu cầu tái kỹ nghệ phần
mềm được tăng lên đáng kể. Việc tái kỹ nghệ phần mềm trở nên rất quan trọng trong
việc phục hồi và tái sử dụng lại những phần mềm hiện có, làm cho chi phí bảo trì phần
mềm có thể kiểm soát được và tạo ra cơ sở cho việc tiến hóa phần mềm trong tương
lai.
Thuật ngữ “Tái kỹ nghệ” nhanh chóng trở thành một từ được yêu thích đối với
những nhà quản lý và phát triển phần mềm, nhưng nó thực sự có ý nghĩa như thế nào
đối với họ? Về cơ bản thì tái kỹ nghệ là lấy các phần mềm được thừa kế hiện có mà
việc bảo trì đối với chúng là rất đắt, hoặc là những thành phần, kiến trúc của hệ thống
đã không dùng được nữa và làm lại nó bằng những công nghệ phần mềm và phần cứng
hiện thời. Vấn đề khó khăn ở đây là phải có sự hiểu biết về những hệ thống đó.
Thường thì những tài liệu phân tích yêu cầu, tài liệu thiết kế và tài liệu về mã nguồn
của chương trình không còn nữa, hoặc nếu còn thì đã quá lỗi thời. Vì vậy để hiểu các
chức năng không còn sử dụng được một cách rõ ràng là một điều khó khăn. Thường
thì hệ thống cũ vẫn bao gồm cả những chức năng không cần thiết nữa vì vậy những
chức năng này không cần đưa vào hệ thống mới.
Vậy thế nào là tái kỹ nghệ? Chikofsky và Cross đã định nghĩa tái kỹ nghệ là: “
kiểm tra, phân tích, biến đổi hệ thống phần mềm hiện thời để xây dựng lại thành một
hệ thống mới, và bổ sung thêm một số thành phần mới vào trong đó” (Chikofsky
1990). Định nghĩa này rõ ràng tập trung vào làm sáng tỏ đặc trưng của thuật ngữ, các
thay đổi của kết quả phần mềm. Arnold, đã định nghĩa một cách khác về tái kỹ nghệ
là: “bất kỳ hoạt động nào làm cải tiến sự hiểu biết về phần mềm, hoặc là hoạt động cải

tiến phần mềm và thường tăng khả năng bảo trì, khả năng sử dụng lại, khả năng tiến
hóa” (Arnold 1993).
Qui trình tái kỹ nghệ thường là sự kết hợp của nhiều qui trình khác nhau như kỹ
nghệ ngược, làm lại tài liệu, cấu trúc lại chương trình, chuyển đổi và kỹ nghệ xuôi,
dịch hệ thống sang một ngôn ngữ lập trình hiện đại hơn. Mục đích là để có cái nhìn rõ

10

hơn về chương trình hiện thời (đặc tả, thiết kế, thực thi), sau đó tái thực hiện lại để cải
thiện các chức năng, hiệu suất, sự thi hành của hệ thống. Mục tiêu là để duy trì các
chức năng hiện có và chuẩn bị cho các chức năng mới sẽ được thêm vào sau này. Sau
khi sửa đổi, các chức năng chính của phần mềm không thay đổi, và thông thường thì
cấu trúc của chương trình vẫn được giữ nguyên như cũ.
Đứng từ quan điểm kỹ thuật, tái kỹ nghệ phần mềm chỉ là giải pháp thứ hai trong
vấn đề phát triển phần mềm sau lựa chọn giải pháp phát triển mới hệ thống phần mềm.
Nguyên nhân là do cấu trúc phần mềm không được nâng cấp vì thế việc phân phối
những hệ thống có tính tập trung là một việc khó. Nó thường không thể thay đổi triệt
để ngôn ngữ lập trình hệ thống vì hệ thống cũ với ngôn ngữ lập trình thủ tục thì khó có
thể chuyển đổi sang những ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng như Java hay C++. Do
đó, những giới hạn cố hữu tồn tại trong hệ thống vẫn sẽ duy trì bởi vì chức năng của
phần mềm không được thay đổi.
Tuy nhiên, đứng từ quan điểm nghiệp vụ, tái kỹ nghệ phần mềm là con đường
duy nhất có thể đảm bảo rằng một hệ thống cũ vẫn có thể tiếp tục phục vụ. Sẽ là quá
đắt và quá rủi ro nếu như chấp nhận một cách tiếp cận khác trong việc phát triển phần
mềm. Để hiểu được những lí do cho vấn đề này, chúng ta sẽ đưa ra một đánh giá sơ bộ
về những vấn đề của hệ thống phần mềm cũ.
Số lượng mã nguồn của một hệ thống cũ là rất lớn. Năm 1990, nó được ước đoán
(Ulrich 1990) là có khoảng 120 tỉ dòng mã nguồn tồn tại. Phần lớn những hệ thống
này được viết bằng COBOL, một ngôn ngữ lập trình thích hợp nhất cho qui trình dữ
liệu nghiệp vụ, hoặc bằng FORTRAN. FORTRAN là một ngôn ngữ lập trình toán học

và khoa học. Những ngôn ngữ này có cấu trúc chương trình rất giới hạn, và trong
trường hợp của FORTRAN, rất giới hạn trong việc hỗ trợ cấu trúc dữ liệu.
Mặc dù nhiều chương trình đã được thay thế, nhưng hầu hết trong số chúng vẫn
đang được sử dụng. Trong khi đó, từ năm 1990 đã có một sự gia tăng rất lớn trong việc
sử dụng máy tính để hỗ trợ qui trình nghiệp vụ. Do đó đến năm 2000 đã có khoảng
250 tỉ dòng mã nguồn đang tồn tại và phải được duy trì. Phần lớn trong số đó không
được viết bằng các ngôn ngữ hướng đối tượng và số nhiều trong đó vẫn được chạy trên
các máy tính lớn. Có nhiều hệ thống để tiếp tục tồn tại phải thay đổi hoàn toàn hoặc
cấu trúc lại hệ thống căn bản do đó kinh phí sẽ phải bỏ ra là một điều không tưởng
được đối với hầu hết các tổ chức. Bảo trì một hệ thống cũ ngày càng đắt tiền, vì vậy tái
kỹ nghệ lại những hệ thống này sẽ kéo dài thời gian sử dụng của chúng. Tái kỹ nghệ
một hệ thống sẽ có chi phí hiệu quả khi hệ thống đó có giá trị nghiệp vụ cao nhưng lại

11

tốn kém cho việc bảo trì. Tái kỹ nghệ cải thiện cấu trúc hệ thống, tạo ra tài liệu của hệ
thống mới và làm cho nó dễ hiểu hơn.
Vậy trong trường hợp nào chúng ta nên thực hiện tái kỹ nghệ hệ thống. Câu trả
lời là tái kỹ nghệ sẽ có hiệu quả cao nhất khi thực hiện đối với một hệ thống cũ được
kế thừa lại (legacy system). Một hệ thống cũ được kế thừa lại có thể là một phương
thức, công nghệ đã cũ, một hệ thống máy tính hay một chương trình ứng dụng lạc hậu
vẫn đang tiếp tục được sử dụng bởi các chức năng của nó vẫn đang đáp ứng những nhu
cầu của người dùng. Tuy nhiên, các hệ thống này sẽ không có hiệu quả cao do công
nghệ đã lạc hậu và các thủ tục hay các nền tảng hỗ trợ đã không còn tồn tại. Hơn thế
nữa, các hệ thống này thường không còn các tài liệu đặc tả, phân tích, các mô hình
thiết kế. Vì vậy, để có thể xây dựng lại hệ thống cần phải có sự hiểu biết sâu sắc về nó.
Do đó, tái kỹ nghệ là lựa chọn tốt nhất trong những trường hợp này.
Tái kỹ nghệ giai đoạn cũng liên kết với tái kỹ nghệ tiến trình nghiệp vụ
(Hammer, 1990). Tái kỹ nghệ tiến trình nghiệp vụ cũng liên quan với tiến trình nghiệp
vụ tái thiết kế để giảm số lượng các hoạt động dự phòng và nâng cao hiệu quả của qui

trình. Nó thường phụ thuộc vào việc giới thiệu hoặc tăng cường hỗ trợ dựa trên máy
tính cho quá trình này.



Kỹ thuật dịch xuôi




Tái kỹ nghệ phần mềm

Hình 1-01
Sự khác biệt then chốt giữa tái kỹ nghệ và phát triển một hệ thống phần mềm mới
chính là điểm xuất phát cho việc phát triển. Đối với việc phát triển một hệ thống phần
mềm mới, công việc sẽ bắt đầu với việc viết một tài liệu đặc tả cho hệ thống, trong khi
đối với tái kỹ nghệ, hệ thống cũ đã đóng vai trò như một bản đặc tả cho hệ thống mới.
Chikofsky và Cross (Chikofsky and Cross, 1990) đã đưa ra thuật ngữ “kỹ nghệ xuôi”
(forward engineering) trong tiến trình phát triển để phân biệt với tái kỹ nghệ phần
Đặc tả hệ thống

Thiết kế và thực thi
Hệ thống mới
Hệ thống phần
m
ềm hiện thời

H
ệ thống
tái kỹ nghệ

Hiểu và chuyển đổi


12

mềm. Sự khác biệt này được minh họa ở hình 1-01. Kỹ thuật dịch xuôi bắt đầu với
việc đặc tả hệ thống và bao gồm cả việc thiết kế và thực thi trong hệ thống mới. Tái kỹ
nghệ bắt đầu với một hệ thống đã tồn tại và sau đó thực hiện các qui trình phát triển để
thay thế, biến đổi một số thành phần của hệ thống dựa trên những hiểu biết về hệ thống
gốc.
















Hình 1-02: Qui trình tái kỹ nghệ
Hình 1-02 mô tả một qui trình tái kỹ nghệ có khả năng thực hiện được. Đầu vào
của qui trình là một chương trình được kế thừa và đầu ra là một phiên bản có các
module có cấu trúc rõ ràng của chính chương trình đó. Đồng thời cũng như là tái kỹ

nghệ chương trình, dữ liệu cho hệ thống cũng có thể được tái kỹ nghệ lại.
Các hoạt động trong qui trình tái kỹ nghệ là:
1 Dịch mã nguồn Chương trình được chuyển đổi từ một ngôn ngữ lập trình cũ sang
một phiên bản mới hơn hoặc chuyển sang một ngôn ngữ khác.
2 Kỹ nghệ ngược Chương trình được phân tích và lấy thông tin để làm tài liệu cho tổ
chức và các chức năng của chương trình.
3 Cải tiến cấu trúc hệ thống Cấu trúc điều khiển của chương trình được phân tích và
sửa đổi để giúp cho việc đọc và hiểu được dễ dàng hơn.
Chương
trình
nguồn
Tài liệu
chương
trình
Chương
trình
module hóa
Dữ liệu
nguồn
Chương
trình được
cấu trúc
Dữ liệu
được tái
kỹ nghệ
Dịch mã
nguồn
Kỹ nghệ
ngược
Cải tiến cấu

trúc chương
trình

Module hóa
chương
Tái kỹ nghệ
d
ữ liệu


13

4 Module hóa hệ thống Liên kết các phần của chương trình thành một nhóm với
nhau, và những thành phần riêng biệt, dư thừa được bỏ đi. Trong một vài trường
hợp, giai đoạn này có thể bao gồm cả việc biến đổi cấu trúc chương trình.
5 Tái kỹ nghệ dữ liệu Dữ liệu xử lý bởi chương trình được thay đổi để phản hồi lại
những thay đổi của chương trình.
Tái kỹ nghệ chương trình có thể không cần thiết phải đầy đủ tất cả các bước như
trong hình 2. Việc dịch mã nguồn có thể không cần thiết nếu ngôn ngữ chương trình sử
dụng để phát triển hệ thống vẫn được các trình biên dịch hiện thời hỗ trợ. Nếu các
công cụ tự động phục vụ cho quá trình tái kỹ nghệ có thể tin tưởng hoàn toàn thì
những tài liệu có được thông qua hoạt động kỹ nghệ ngược có thể không cần thiết. Tái
kỹ nghệ dữ liệu chỉ cần thiết nếu cấu trúc dữ liệu trong chương trình thay đổi trong quá
trình tái kỹ nghệ hệ thống. Tuy nhiên, tái kỹ nghệ phần mềm luôn bao gồm việc cấu
trúc lại chương trình.
Chi phí của tái kỹ nghệ hiển nhiên được quyết định bởi qui mô công việc cần
phải được tiến hành. Chi phí của các phương pháp tiếp cận đến tái kỹ nghệ được thể
hiện trong hình 1-03. Chi phí tăng từ trái qua phải, vì thế chuyển đổi mã nguồn là lựa
chọn rẻ nhất và tái kỹ nghệ chính là một phần của việc chuyển hướng cấu trúc là cái có
chi phí cao nhất.

Chi phí tăng
Hình 1-03: Chi phí tái kỹ nghệ

Ngoại trừ qui mô của hoạt động tái kỹ nghệ, các yếu tố ảnh hưởng đến chi phí
của tái kỹ nghệ là:
Tổ chức lại chương
trình và dữ liệu
Tổ chức lại chương
trình tự động
Chuyển đổi mã
nguồn tự động
Tổ chức l
ại tự động với
thay đổi thủ công
Tổ chức lại cộng với
thay đổi kiến trúc

14

1 Chất lượng của phần mềm để tái kỹ nghệ. Chất lượng phần mềm và các tài liệu
liên quan (nếu có) càng thấp thì chi phí cho việc tái kỹ nghệ sẽ càng cao.
2 Công cụ hỗ trợ có sẵn cho việc tái kỹ nghệ. Hoạt động tái kỹ nghệ sẽ không có
chi phí hiệu quả nếu không có các công cụ được sử dụng trong đó. Và Công cụ

CASE là một công cụ cần thiết tất yếu cho hoạt động tái kỹ nghệ vì nó có thể tự
động trong việc chuyển đổi chương trình, và vì thế làm giảm chi phí đáng kể.
3 Phạm vi của chuyển đổi dữ liệu thiết yếu. Nếu tái kỹ nghệ phụ thuộc lớn vào khối
lượng dữ liệu được chuyển đổi, nó làm tăng đáng kể chi phí của tiến trình.
4 Tính sẵn có của đội ngũ nhân viên chuyên môn. Nếu nhân viên chịu trách nhiệm
bảo trì hệ thống không thể tham gia vào qui trình tái kỹ nghệ, điều này sẽ làm gia
tăng chi phí. Các kỹ sư tái kỹ nghệ hệ thống sẽ phải mất rất nhiều thời gian để có
thể thực sự hiểu được hệ thống.
1.3 Qui trình chung tái kỹ nghệ phần mềm















Hình 1-04: Mô hình hoạt động tái kỹ nghệ

Tái kỹ nghệ sẽ bắt đầu với mã nguồn của chương trình được kế thừa lại và kết
thúc với mã nguồn của chương trình đích. Qui trình này có thể chỉ đơn giản là việc sử
dụng một công cụ dịch mã để dịch mã nguồn từ ngôn ngữ này sang ngôn ngữ khác (từ

Khái
niệm
Yêu cầu
Thiết kế
Triển khai


Khái
niệm

Yêu cầu
Thiết kế
Triển khai
Kỹ nghệ
ngược
(Trừu
tư
ợng)

Kỹ nghệ
xuôi
(Cải tiến)
(Biến đổi)
Nghĩ lại
Đ
ặc tả lại

Thiết kế
Code lại

So sánh

chất lượng
chức năng
Hệ thống đích
Hệ thống ban đầu

15

FORTRAN sang C ) hay từ hệ điều hành này sang hệ điều hành khác (từ Linux sang
Window). Mặt khác, công việc tái kỹ nghệ cũng có thể rất phức tạp: sử dụng mã nguồn
chương trình đã có để xây dựng lại thiết kế, xác định các yêu cầu của hệ thống đó sau
đó so sánh chúng với yêu cầu hiện tại, từ đó loại bỏ đi những cái không còn khả năng
ứng dụng nữa, tổ chức và thiết kế lại hệ thống (sử dụng thiết kế hướng đối tượng), và
cuối cùng là xây dựng mã cho hệ thống mới. Chúng ta có thể hình dung rõ hơn về mô
hình chung của hoạt động tái kỹ nghệ phần mềm qua hình 1-04.
Có thể đưa ra một công thức cho quá trình tái kỹ nghệ dựa trên hình 1-04 như
sau:
Tái kỹ nghệ = kỹ nghệ ngược + biến đổi + kỹ nghệ xuôi
Phải chú ý rằng, đôi khi tái kỹ nghệ và kỹ nghệ ngược được xem như là hai mặt
hoàn toàn khác nhau. Nhưng trong thực tế thì kỹ nghệ ngược được xem như là một
phần của qui trình tái kỹ nghệ. Thành phần đầu tiên trong qui trình tái kỹ nghệ, “kỹ
nghệ ngược”, là hoạt động nhằm xác định những vấn đề trừu tượng và xây dựng lại
làm cho hệ thống trở nên dễ hiểu, dễ trình bày hơn. Mục đích chính ở đây là phải nắm
bắt được những hiểu biết về hành vi và cấu trúc của hệ thống, và có thể giao tiếp được
với những phần khác. Thành phần thứ hai, “thay đổi”, chính là những thay đổi cần
thiết cho hệ thống. Những thay đổi này được thể hiện trong hai phạm vi trực giao. Một
là những thay đổi ở chức năng và một là những thay đổi công nghệ của các thành
phần. Các thay đổi chức năng đến từ các yêu cầu phải thay đổi các qui tắc nghiệp vụ
của chương trình. Do đó, khi chúng ta sửa đổi các qui tắc nghiệp vụ sẽ dẫn đến kết quả

sửa đổi hệ thống. Còn đối với thay đổi công nghệ của hệ thống thông tin có nghĩa là tổ
chức sẽ sử dụng một ngôn ngữ lập trình, một công cụ hay một cơ sở dữ liệu mới để
thay thế cho cái cũ. Cuối cùng khi mọi vấn đề đã được hiểu thấu đáo, chúng ta sẽ sử
dụng kỹ nghệ xuôi để xây dựng hệ thống mới, với những cải tiến trong qui trình.
1.3.1 Dịch mã nguồn
Dạng đơn giản nhất của tái kỹ nghệ phần mềm là dịch mã nguồn từ ngôn ngữ này
sang một ngôn ngữ khác bằng các công cụ dịch tự động. Do đó cấu trúc của chương
trình hoàn toàn không thay đổi. Ngôn ngữ đích có thể là một phiên bản mới hơn của
ngôn ngữ gốc (ví dụ từ COBOL-74 sang COBOL-85) hoặc là một ngôn ngữ hoàn toàn
khác (ví dụ từ FORTRAN sang C).
Cần phải chuyển đổi mã nguồn vì những lý do sau đây:

16

1 Nền phần cứng được cập nhật. Các tổ chức có thể sẽ muốn thay đổi nền phần cứng
tiêu chuẩn của họ. Trong khi đó các trình biên dịch của ngôn ngữ hiện thời lại
không được hỗ trợ trên phần cứng mới đó.
2 Thiếu nhân viên có kỹ năng. Có thể sẽ thiếu nhân viên bảo trì lành nghề cho ngôn
ngữ hiện tại. Hơn nữa, đây lại là một chương trình được viết bằng một ngôn ngữ
không theo tiêu chuẩn chuẩn và hiện tại đã không còn được sử dụng.
3 Những thay đổi chính sách tổ chức. Một tổ chức hoàn toàn có thể quyết định những
tiêu chuẩn cho ngôn ngữ lập trình của họ để có thể giảm đến mức tối thiểu chi phí
cho phần mềm. Tuy nhiên việc bảo trì các phiên bản cũ của các trình biên dịch đó
lại trở nên rất đắt.
4 Thiếu những sự trợ giúp phần mềm. Các nhà cung cấp các trình biên dịch đã từ bỏ
việc kinh doanh hoặc đã ngừng hỗ trợ cho sản phẩm của họ.

Hình 1-05: Qui trình dịch mã nguồn
Hình 1-05 mô tả qui trình dịch mã nguồn. Có thể không cần hiểu hoạt động chi
tiết của phần mềm hoặc sửa đổi cấu trúc của hệ thống. Những phân tích liên quan có
thể tập trung vào ngôn ngữ lập trình và có thể coi nó tương đương như cấu trúc điều
khiển của chương trình.
Dịch mã nguồn sẽ chỉ thực sự kinh tế nếu như việc dịch tự động sẵn sàng cho
việc dịch một số lượng lớn bản dịch. Nó có thể là một chương trình được viết đặc biệt,
một công cụ được mua để chuyển đổi từ ngôn ngữ này sang ngôn ngữ khác hoặc một
mô hình hệ thống thích hợp. Trong trường hợp thứ hai, cần phải xây dựng tập hợp
những hướng dẫn làm thế nào để chuyển đổi từ sự trình bày này sang sự trình bày
Hệ thống được
tái kỹ nghệ
Hệ thống được
tái kỹ nghệ
Hệ thống tái
kỹ nghệ
Xác định sự khác
biệt của mã nguồn

Thiết kế tài
liệu chuyển đổi

Dịch m
ã

tự động
Dịch m
ã
thủ công

17

khác. Các mẫu tham số trong ngôn ngữ gốc phải được xác định và liên kết với các mẫu
tương đương trong ngôn ngữ đích.
Trong nhiều trường hợp, việc dịch tự động hoàn toàn là điều không thể. Cấu trúc
trong ngôn ngữ nguồn có thể không tương đương với ngôn ngữ đích. Có thể mã nguồn
được nhúng vào các lệnh điều kiện trong trình biên dịch mà trong ngôn ngữ đích
không được hỗ trợ. Trong những trường hợp này, chúng ta phải thực hiện những thay
đổi một cách thủ công để điều chỉnh và cải tiến hệ thống tạo ra.
1.3.2 Kỹ nghệ ngược
Kỹ nghệ ngược là qui trình phân tích phần mềm với mục đích để phục hồi những
đặc tả và thiết kế của phần mềm đó. Kỹ nghệ ngược không làm thay đổi hệ thống hoặc
tạo ra một hệ thống mới, nó chỉ là quá trình kiểm tra mà không thay đổi chức năng
tổng thể của chương trình. Trong qui trình kỹ nghệ ngược, mã nguồn của chương trình
chính là đầu vào. Tuy nhiên, đôi khi ngay cả mã nguồn cũng không còn thì qui trình kỹ
nghệ ngược phải bắt đầu với mã thực thi của chương trình.
Nhiều người cho rằng, tái kỹ nghệ và kỹ nghệ ngược là những tên gọi khác nhau
của cùng một quá trình, nhưng trong thực tế kỹ nghệ ngược không phải là tái kỹ nghệ.
Mục đích của kỹ nghệ ngược là để thu được thiết kế hoặc đặc tả của hệ thống từ mã
nguồn của nó. Trong khi đó, mục đích của tái kỹ nghệ là để tạo ra một hệ thống mới có
khả năng bảo trì cao xuất phát từ một hệ thống cũ. Như vậy, kỹ nghệ ngược là một quá
trình giúp cho nhà phát triển có những cái nhình rõ ràng hơn về hệ thống, và nó chính
là một phần của qui trình tái kỹ nghệ. Những ảnh hưởng của quá trình này sẽ ảnh
hưởng tới thành công của dự án tái kỹ nghệ.
Kỹ nghệ ngược thường được sử dụng trong qui trình tái kỹ nghệ phần mềm để

khôi phục lại thiết kế và những đặc tả của chương trình, từ đó giúp cho các kỹ sư tái kỹ
nghệ có thể hiểu rõ hơn trước khi bắt tay vào việc tổ chức lại cấu trúc của chương
trình. Tuy nhiên, kỹ nghệ ngược không nhất thiết phải luôn có trong qui trình tái kỹ
nghệ.
1. Thiết kế và đặc tả của một hệ thống đang tồn tại có thể được kỹ nghệ ngược, vì
vậy chúng có thể được sử dụng như một đầu vào, và chính là đặc tả yêu cầu của
hệ thống thay thế.
2. Ngoài ra, việc thiết kế và đặc tả có thể được kỹ nghệ ngược, do đó nó luôn sẵn
sàng cho việc bảo trì chương trình. Với những thông tin bổ sung, chúng ta có thể
không cần thiết phải kỹ nghệ lại mã nguồn của hệ thống.

18

Hình 1-06: Mô hình qui trình kỹ nghệ ngược
Qui trình kỹ nghệ ngược được chỉ ra trong hình 1-06, bắt đầu bằng việc lấy ra các
thông tin về yêu cầu và thiết kế chi tiết từ mã nguồn của chương trình và các tài liệu
còn tồn tại (nếu có). Sau qui trình, chúng ta sẽ thu được một tài liệu yêu cầu và một
bản thiết kế trừu tượng ở mức độ cao được thể hiện bằng biểu đồ luồng dữ liệu và
luồng điều khiển.
Như vậy, hai công việc quan trọng trong kỹ nghệ ngược chính là: làm lại tài liệu
và phục hồi thiết kế.
Lấy thông tin
về chức năng
và c
ấu trúc

Lấy đặc tả ban
đầu và thay đổi

Xem lại yêu
cầu
Tạo ra tài
li
ệu

Lấy thông tin
về luồng dữ
liệu và luồng
đi
ều khiển

Xem lại thiết
kế
Tạo ra tài
li
ệu

Thông tin
chương trình
Thông tin
yêu cầu
Thông tin
yêu cầu
chi tiết
Thông tin
yêu cầu
được phục
hồi
Tài liệu
mới
Thông tin
thiết kế
Thông tin
thiết kế
mức cao
Tài liệu
m
ới

Thông tin

thiết kế
được phục
h
ồi


19

1.3.2.1 Làm lại tài liệu
Vì các chương trình để tái kỹ nghệ thường không còn tài liệu, thiết kế v.v…, vì
vậy việc làm lại tài liệu là một nhiệm vụ cần thiết trong quá trình tái kỹ nghệ.
Chikofsky đã định nghĩa quá trình làm lại tài liệu là tạo ra hoặc sửa đổi lại tài liệu hiện
thời (nếu có) sang một cách miêu tả có ngữ nghĩa tương đương với mức trừu tượng
tương đối. Và kết quả của việc làm này là ta thu được một cái nhìn đan xen nhau về hệ
thống (ví dụ như luồng điều khiển, cấu trúc điều khiển, luồng dữ liệu). Làm lại tài liệu
là một hình thức đơn giản nhất và là giai đoạn khởi đầu của kỹ nghệ ngược. Và nhiều
người cho rằng việc làm lại tài liệu không gây ra thay đổi trong hệ thống.
Làm lại tài liệu mã nguồn là sự biến đổi từ mã nguồn (cộng với những hiểu biết
về chương trình và các tài liệu khác) sang một tài liệu mã nguồn mới hoặc nâng cấp tài
liệu mã nguồn. Thông thường, những tài liệu này sẽ ở dạng văn bản (ví dụ như là
những ghi chú trong chương trình), nhưng nó cũng có thể là những tài liệu bằng đồ
họa. Việc cải tiến phần mềm bằng cách nâng cấp tài liệu (những chú thích, thiết kế,
đặc tả được nhúng trong chương trình) là một trong những kỹ thuật tái kỹ nghệ cũ.
Làm lại tài liệu là một hoạt động quan trọng bởi việc bảo trì thường phải dựa vào
những chú thích được viết trong chương trình và coi đó là cơ sở để có thể hiểu được
những đoạn mã trong chương trình hoạt động như thế nào. Với việc làm lại tài liệu,
những kĩ sư bảo trì sẽ có cái nhìn toàn diện và đầy đủ hơn về hệ thống và hoạt động
của nó. Ngày nay, việc làm lại tài liệu không phải chỉ thủ công mà đã có rất nhiều
công cụ, hỗ trợ cho con người rất nhiều trong việc xây dựng lại tài liệu. Một số công
cụ phổ biến như là “máy in chât lượng” là một chương trình có thể hiển thị một danh

sách các mã trong dạng cải tiến, hay như máy tạo biểu đồ có thể tạo ra các biểu đồ trực
tiếp từ mã, phản ánh các luồng mã và cấu trúc mã, hoặc là máy phát danh sách tham
chiếu chéo. Một mục tiêu chính của những công cụ này là giúp cho con người có thể
dễ dàng hình dung được mối quan hệ giữa các thành phần của chương trình, từ đó có
thể thấy phương hướng rõ ràng để thực hiện công việc.
1.3.2.2 Phục hồi thiết kế
Sau bước làm lại tài liệu, việc phục hồi lại thiết kế của chương trình là một việc
làm cần thiết. Phục hồi thiết kế là một tập hợp các kỹ thuật đảo ngược trong đó chúng
ta phải xây dựng lại thiết kế cho chương trình dựa trên việc trực tiếp kiểm tra hệ thống
đó. Ngoài ra, chúng ta phải thu thập thêm các thông tin, kiến thức bên ngoài của hệ
thống, các nguyên nhân trích xuất không rõ ràng của hệ thống, từ đó giúp cho hệ thống
có khả năng quan sát tổng quát hơn, với mức độ trừu tượng cao hơn.

20

Việc bảo trì phần mềm và thu hoạch những thành phần tái sử dụng lại từ phần
mềm đó, cả hai đều cần đến phân tích việc tái cấu trúc lại thiết kế của hệ thống. Nhưng
thật không may, mã nguồn của chương trình thường không chứa nhiều các thông tin về
thiết kế trong giai đoạn đầu. Qua mã nguồn, ta chỉ có thể cấu trúc lại các thông tin cơ
bản nhất. Do vậy, các nguồn thông tin bổ sung, do cả con người hay tự động đều cần
thiết. Hơn thế nữa, vì qui mô của một phần mềm để tái kỹ nghệ thường rất lớn (có đến
hàng trăm dòng mã hoặc nhiều hơn nữa) cho nên việc phân tích cũng rất cần những hỗ
trợ tự động để có thể hiểu được qui trình.
Phục hồi lại thiết kế là tạo lại thiết kế ở mức độ trừu tượng từ việc kết hợp mã
chương trình, các tài liệu thiết kế của chương trình hiện tại (nếu có), kinh nghiệm của
con người và các hiểu biết chung về hệ thống chương trình.
Các thiết kế trừu tượng được phục hồi phải bao gồm các thành phần cơ bản của
kỹ nghệ phần mềm như là đặc tả hình thức, phân tích module, trừu tượng hóa dữ liệu,
luồng dữ liệu và ngôn ngữ đặc tả chương trình. Ngoài ra chúng ta phải bổ sung thêm
những thông tin như miền vấn đề ngôn ngữ, cách biểu diễn ứng dụng trong môi trường

của chương trình. Tóm lại, phục hồi thiết kế phải sao chép lại toàn bộ các thông tin cần
thiết để một người có thể hiểu đầy đủ về chương trình như chương trình làm cái gì,
làm như thế nào, tại sao nó lại hoạt động như thế v.v… Vì vậy, việc tập trung vào
phục hồi các thông tin xa rộng trong thiết kế cần thiết hơn là tìm ra những đại diện
hoặc mã của việc kỹ nghệ phần mềm thông thường.
Phục hồi thiết kế diễn ra trong một chuỗi các hoạt động từ phát triển phần mềm
đến bảo trì. Các nhà phát triển phần mềm mới dành rất nhiều thời gian để cố gắng hiểu
cấu trúc của hệ thống và các thành phần của hệ thống. Việc bảo trì phần mềm dành
nhiều thời gian nghiên cứu cấu trúc của một hệ thống để hiểu được bản chất và hiệu
quả khi thay đổi yêu cầu. Trong mỗi trường hợp, nhà phân tích đều đang tham gia
phục hồi thiết kế. Vì vậy, phục hồi thiết kế là một phần chung, đôi khi là một phần ẩn
của các hoạt động rải rác trong suốt chu trình sống phần mềm.
1.3.3 Cấu trúc lại hệ thống
Cấu trúc lại hệ thống là một giai đoạn quan trọng và rất cần thiết trong qui trình
tái kỹ nghệ. Cấu trúc lại hệ thống không chỉ đơn thuần là xây dựng lại cấu trúc cho hệ
thống cũ, mà chúng ta phải thực hiện cải tiến lại hệ thống cũ, tạo ra một hệ thống mới
phù hợp với môi trường hiện tại, cung cấp đầy đủ các tính năng mà hiện tại hệ thống
được đòi hỏi. Do nhu cầu ngày nay, các hệ thống cần sử dụng bộ nhớ lớn, do đó phải

21

có sự tối ưu hóa việc sử dụng bộ nhớ chương trình. Cộng với việc có nhiều người lập
trình thiếu hiểu biết về kỹ nghệ phần mềm dẫn đến hệ thống có cấu trúc không tốt. Cấu
trúc điều khiển chương trình có thể sẽ khó hiểu do chương trình có nhiều nhánh rẽ
không sử dụng các câu lệnh điều kiện và logic điều khiển chương trình không được
tốt. Cũng có thể do chương trình thường xuyên phải bảo trì đã làm xuống cấp cấu trúc
của hệ thống. Chúng ta có thể thay đổi để chương trình có thể thực hiện những đoạn
mã mà bình thường chúng không hoạt động, tuy nhiên điều này chỉ được phát hiện khi
sau khi đã có sự phân tích tổng thể. Các lập trình viên bảo trì thường không dám loại
bỏ mã trong trường hợp nó có thể được truy cập gián tiếp.

Hình 1-07 mô tả một điều khiển logic phức tạp trong việc xây dựng một chương
trình đơn giản nhưng để hiểu được cấu trúc của nó thì lại rất phức tạp. Chương trình
được viết bằng một ngôn ngữ tương tự như FORTRAN và nó thường dùng để viết các
chương trình thuộc loại này. Tuy nhiên ở đây, chương trình không phải gây khó hiểu
bởi những tên biến phức tạp. Trong ví dụ là một bộ điều khiển cho hệ thống làm nóng.
Một bảng điều khiển được thiết lập để chuyển đổi giữa các trạng thái bật, tắt và kiểm
soát. Nếu hệ thống được kiểm soát thì sau đó nó sẽ được bật và tắt tùy thuộc vào thiết
lập của bộ đếm thời gian và bộ điều nhiệt. Nếu hệ thống làm nóng được bật, bộ chuyển
đổi của lò sưởi sẽ chuyển thành tắt và ngược lại.
Start: Get (Time-on, Time-off, Time, Setting, Temp, Switch)
if Switch = off goto off
if Switch = on goto on
goto Cntrld
off: if Heating-status = on goto Sw-off
goto loop
on: if Heating-status = off goto Sw-on
goto loop
Cntrld: if Time = Time-on goto on
if Time = Time-off goto off
if Time < Time-on goto Start
if Time > Time-off goto Start
if Temp > Setting then goto off
if Temp < Setting then goto on
Sw-off: Heating-status := off

22

goto Switch
Sw-on: Heating-status := on
Switch:Switch-heating

loop: goto Start
Hình 1-07 - Một chương trình điều khiển với logic phức tạp
Thông thường, các chương trình có cấu trúc logic phức tạp như thế này là do quá
trình phát triển hoặc cũng có thể do chúng được sửa đổi trong thời gian bảo trì. Người
ta phải thêm vào các điều kiện và các mối liên kết giữa các hành động của chương
trình mà không làm thay đổi cấu trúc điều khiển hiện thời. Trong một phạm vi hẹp thì
đây là một giải pháp nhanh hơn và có ít rủi ro hơn vì nó giảm khả năng xuất hiện các
lỗi trong hệ thống. Tuy nhiên, về lâu dài nó sẽ không còn phù hợp nữa vì người ta sẽ
không thể hiểu được các mã chương trình. Khi người lập trình cố gắng tránh sao chép
mã sẽ có khả năng phát sinh ra những cấu trúc mã phức tạp. Với những chương trình
bị hạn chế bởi giới hạn bộ nhớ thì đôi khi việc tránh sao chép mã là cần thiết.
Hình 1-08 là một đoạn mã của cùng hệ thống điều khiển trên nhưng đã được viết
lại bằng cách sử dụng các câu lệnh điều khiển cấu trúc. Đoạn mã này sẽ được đọc tuần
tự từ trên xuống dưới, vì vậy nó dễ hiểu hơn nhiều. Ba vị trí chuyển đổi là bật, tắt và
điều khiển được xác định rõ ràng và được liên kết với các mã liên quan của chúng.
loop
Câu lệnh Get tìm giá trị cho các biến được đưa ra từ môi trường của hệ
thống.
Get (Time-on, Time-off, Time, Setting, Temp, Switch);
case Switch of
when On => if Heating-status = off then
Switch-heating ; Heating-status := on ;
end if ;
when Off => if Heating-status = on then
Switch-heating ; Heating-status := off ;
end if;
when Controlled =>
if Time >= Time-on and Time < = Time-off then
if Temp > Setting and Heating-status = on then
Switch-heating; Heating-status = off;

23

elsif Temp < Setting and Heating-status = off then
Switch-heating; Heating-status := on ;
end if;
end if ;
end case ;
end loop ;
Hình 1-08 – Một chương trình điều khiển có cấu trúc
Cũng giống như điều khiển không có cấu trúc, những điều kiện phức tạp cũng có
thể được đơn giản hóa như một phần trong qui trình tái cấu trúc một chương trình.
Hình 1-09 thể hiện một câu lệnh điều kiện nếu bao gồm cả câu lệnh logic “not” thì có
thể sẽ giúp chúng ta dễ hiểu cấu trúc của đoạn mã hơn.
điều kiện phức tạp
if not (A > B and (C < D or not ( E > F) ) )
điều kiện đơn giản
if A <= B and (C>= D or E > F)
Hình 1-09 – đơn giản hóa điều kiện
Bohm và Jacopini (Bohm và Jacopini, 1966) đã chứng minh rằng, bất kỳ chương
trình nào cũng có thể được viết lại thành các dạng đơn giản bằng cách sử dụng những
câu lệnh điều kiện if – else , vòng lặp while, và những câu lệnh vô điều kiện như goto
sẽ không cần thiết trong chương trình. Định lý này là cơ sở cho việc tái cấu trúc
chương trình tự động. Hình 1-10 cho thấy các giai đoạn trong việc cấu trúc lại một
chương trình bằng phương pháp tự động. Qua lần biến đổi đầu tiên, chương trình sẽ
được chuyển đổi thành một đồ thị có hướng, tiếp theo đó nó sẽ được chuyển đổi thành
một chương trình mới có cấu trúc tương đương với chương trình cũ nhưng không có
câu lệnh goto nào được sinh ra.
Các đồ thị có hướng được tạo ra là một đồ thị các luồng chương trình trong đó
chỉ ra cách thức điều khiển di chuyển thông qua các chương trình. Đơn giản hoá và

chuyển đổi kỹ thuật có thể được áp dụng cho đồ thị này mà không thay đổi ngữ nghĩa
của nó. Phải phát hiện và loại bỏ các đoạn mã không cần thiết trong hoạt động của
chương trình. Một khi hoàn thành việc đơn giản hóa cấu trúc chương trình, chúng ta đã
tạo ra được một chương trình mới. Các vòng lặp while và các câu lệnh điều kiện đơn
giản được thay thế cho việc điều khiển chương trình dựa trên các câu lệnh goto.

24

Chương trình mới có thể vẫn giữ ngôn ngữ gốc hoặc được chuyển sang một ngôn ngữ
mới (như FORTRAN có thể được chuyển đổi sang C).
Tái cấu trúc chương trình tự động sẽ gặp các vấn đề sau:
− Mất ghi chú. Nếu chương trình có các dòng ghi chú trong đó, nó sẽ luôn bị mất đi
trong quá trình tái cấu trúc.
− Mất tài liệu. Tương tự, tài liệu của chương trình cũng sẽ bị mất đi. Tuy nhiên,
trong nhiều trường hợp, sau quá trình tái cấu trúc, cả các ghi chú và tài liệu của
chương trình đều trở nên lạc hậu. Bởi vậy đây không phải là một nhân tố quan
trọng.
− Nặng về nhu cầu tính toán. Các thuật toán nhúng trong các công cụ tái cấu trúc
rất phức tạp. Thậm chí ngay cả với các phần cứng nhanh và hiện đại cũng phải
mất một thời gian dài để hoàn thành qui trình tái cấu trúc cho các chương trình
lớn.

Hình 1-10: Cấu trúc chương trình tự động
Nếu chương trình phụ thuộc vào dữ liệu trong đó các thành phần gắn kết chặt chẽ
với nhau thông qua việc chia sẻ cấu trúc dữ liệu, việc cấu trúc lại mã không đưa đến
cải tiến sự hiểu biết một cách đáng kể. Do vậy, việc module hóa chương trình có thể
cần thiết. Nếu chương trình được viết bằng một hệ ngôn ngữ không chuẩn, các công cụ
tái cấu trúc tiêu chuẩn có thể không hoạt động đúng đắn và sự can thiệp thủ công có ý
nghĩa vô cùng cần thiết.
Chương trình để
cấu trúc lại
Trình diễn biểu
đồ
Chương trình đã
được cấu trúc lại
Công cụ phân
tích và xây dựng
bi
ểu đồ

Công cụ sinh
chương trình