Phân tích thiết kế hướng đối tượng hệ thống quản lý hồ sơ và kết quả học tập

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

Dƣơng Chí Thiện

Phân tích thiết kế hƣớng đối tƣợng hệ
thống quản lý hồ sơ và kết quả học tập

Luận văn Thạc sĩ

Hà Nội - 2006

1


MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU
CHƢƠNG 1 PHƢƠNG PHÁP HƢỚNG ĐỐI TƢỢNG

3
5

1.1. QUY TRÌNH CHUNG ĐỂ PHÁT TRIỂN PHẦN MỀM HƢỚNG ĐỐI
TƢỢNG ..................................................................................................................5
1.2 CÔNG CỤ HỖ TRỢ PHÁT TRIỂN HƢỚNG ĐỐI TƢỢNG UML ..............8
1.3 ĐẶC TRƢNG TIẾN TRÌNH PHÁT TRIỂN PHẦN MỀM HƢỚNG ĐỐI
TƢỢNG VỚI UML............27

CHƢƠNG 2 GIỚI THIỆU GRASP - CÁC MẪU DÙNG CHO GÁN TRÁCH
NHIỆM
31

2.1. Các khái niệm cơ bản .....................................................................................31
2.2. Cỏc mu trongGRASP : .................................................................................37

Ch-ơng 3 Xây dựng hệ thống quản lý hồ sơ và kết quả
học tập bằng ph-ơng pháp tiếp cận h-ớng đối t-ợng.
64
3.1.

Mô tả nghiệp vụ .............................. 64

3.2.

Phân tích ca sử dụng ......................... 73

ch-ơng 4 phân tích và cài đặt ch-ơng trình quản lý
hồ sơ và kÕt qu¶ häc tËp
114
4.1. KiÕn tróc hƯ thèng qu¶n lý hồ sơ và điểm ..... 114
4.2. Kiến trúc hệ thống ........................... 114
4.3. Phân tích cài đặt hệ thống quản lý hồ sơ và điểm
.................................................. 115

Kết luận
Tài liệu tham khảo

143
144

2

LỜI CẢM ƠN
Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Thầy hƣớng dẫn TS. Lê
Văn Phùng đã có những chỉ dẫn quý báu trong quá trình em làm
luận văn. Em xin chân thành cảm ơn các Thầy Cô thuộc Trƣờng Đại
học cơng nghệ đã tận tình giảng dạy, truyền đạt kiến thức trong suốt
thời gian học tập nghiên cứu tại trƣờng. Tôi xin chân thành cảm ơn
tới các đồng nghiệp, tẩp thể cán bộ cơng chức phịng Đào tạo trƣờng
Đại học Cơng đồn đã tạo điều kiện trong suốt thời gian học tập và
nghiên cứu. Cuối cùng xin bày tỏ lòng cảm ơn tới những ngƣời thân
trong gia đình, bạn bè đã động viên và giúp đỡ để tơi hồn thành
bản luận văn này.

3


LỜI MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây việc ứng dụng và phát triển công nghệ phần
mềm là một phần quan trọng trong khâu sản xuất phần mềm. Nhiều dự án,
nhiều chƣơng trình phần mềm đã đƣợc thực hiện nhƣng chƣa kết thúc hoặc
xây dựng xong vẫn không thực hiện đƣợc hoặc cịn nhiều lỗi khơng đáp ứng
đƣợc u cầu của ngƣời sử dụng. Vì vậy, để xây dựng một phần mềm tốt cần
phải chú ý tới các vấn đề chính sau:
- Dữ liệu đối tƣợng và cấu trúc của hệ thống
- Những hành vi thể hiện chức năng của hệ thống
- Điều khiển hành vi tổng thể của hệ thống.
Trên thực tế, cấu trúc dữ liệu của hệ thống phải thƣờng xuyên thay đổi
theo yêu cầu của ngƣời sử dụng. Vì vậy, việc khảo sát, phân tích, thiết kế, hệ
thống là một công việc hết sức phức tạp, và quan trọng trong quá trình xây

dựng và phát triển phần mềm. Phân tích bài tốn, lựa chọn phƣơng pháp phát
triển hệ thống có tính mở, dễ thích nghi, chất lƣợng cao, giúp cho việc bảo
trì hệ thống đỡ tốn kém.
Trong các giải pháp phát triển phần mềm hiện nay, giải pháp phát triển
phần mềm hƣớng đối tƣợng là một giải pháp tốt cho những hệ thống phần
mềm, nó có nhiều ƣu điểm so với phƣơng pháp hƣớng chức năng truyền
thống khác.
Do đó, việc nghiên cứu và vận dụng phƣơng pháp phân tích, thiết kế
hƣớng đối tƣợng sử dụng UML (UML là ngơn ngữ mơ hình hố, ngơn ngữ
chuẩn thống nhất để viết ra bản kế hoạch chi tiết phần mềm) để phát triển
phần mềm, giải quyết những bài tốn lớn có dữ liệu phân tán là hết sức cần
thiết. Bài toán phát triển hệ thống quản lý hồ sơ và kết quả học tập là một
trong những bài toán ứng dụng công nghệ này. Tuy nhiên, hiện nay ở các

4


trƣờng Đại học có quy mơ nhƣ trƣờng Đại học Cơng đồn thì chƣa có một
hệ thống quản lý hồ sơ và kết quả học tập hoàn chỉnh để đáp ứng đƣợc các
yêu cầu đặt ra do đó việc ứng dụng công nghệ thông tin vào công tác quản lý
trở nên hết sức cấp thiết. Với đề tài “ Phân tích hƣớng đối tƣợng hệ thống
quản lý hồ sơ và kết quả học tập” gồm những nội dung sau:
Chƣơng 1 : Phƣơng pháp hƣớng đối tƣợng
Chƣơng 2: Grasp – Các mẫu dùng cho gán trách nhiệm
Chƣơng 3: Xây dựng hệ thống quản lý hồ sơ và kết quả học tập bằng
phƣơng pháp tiếp cận hƣớng đối tƣợng.
Chƣơng 4: Phân tích và cài đặt chƣơng trình quản lý hồ sơ và kết quả
học tập
Nội dung của đề tài giới thiệu phƣơng pháp hƣớng đối tƣợng, các công
cụ hỗ trợ phát triển hƣớng đối tƣợng. Đặc biệt, đề tài đã vận dụng các công

cụ thiết kế hƣớng đối tƣợng sử dụng UML – một ngơn ngữ mơ hình hố
thống nhất đang đƣợc sử dụng rộng rãi trên thế giới để ứng dụng vào việc
phân tích thiết kế hệ thống quản lý hồ sơ và kết quả học tập tại trƣờng Đại
học Công đồn.
Hà nội, ngày

tháng

năm 2006

Dƣơng Chí Thiện

5


CHƢƠNG 1
PHƢƠNG PHÁP HƢỚNG ĐỐI TƢỢNG
1.1. QUY TRÌNH CHUNG ĐỂ PHÁT TRIỂN PHẦN MỀM HƢỚNG ĐỐI TƢỢNG

Nội dung cơ bản của tiến trình phát triển phần mềm hƣớng đối tƣợng là
tiến trình thực hiện một bƣớc lặp bao gồm: xác định yêu cầu của hệ thống,
phân tích, thiết kế, triển khai và kiểm thử. Trong đó, hoạt động phân tích và
thiết kế có nhiều vấn đề nan giải hơn cả. Đặc điểm của phân tích và thiết kế
hƣớng đối tƣợng coi hệ thống nhƣ một tập các đối tƣợng tƣơng tác với nhau
để tạo ra các hành động, từ đó cho ra kết quả cao. Để đạt đƣợc điều đó ta
phải sử dụng hệ thống mơ hình các đối tƣợng với những đặc trƣng sau:
Tính trừu tƣợng hóa cao.
Tính bao gói thơng tin.
Tính modul hóa.
Tính kế thừa.

1.1.1. Lập mơ hình nghiệp vụ
Mơ hình nghiệp vụ là một mơ tả chức năng nghiệp vụ của một tổ chức
và những mối quan hệ bên trong các chức năng đó cũng nhƣ các quan hệ của
chúng với mơi trƣờng bên ngồi. Vì thế, để có thể nắm bắt đƣợc yêu cầu của
hệ thống trƣớc hết phải nắm và hiểu đƣợc hệ thống nghiệp vụ. Việc mô tả
các yêu cầu của hệ thống nghiệp vụ đầy đủ là cần thiết để đạt đƣợc sự nhất
trí giữa khách hàng và ngƣời phát triển hệ thống cần làm và không nên làm
những điều kiện ràng buộc đặt ra cho chúng. Mục tiêu của bƣớc này là để
hiểu đúng và đầy đủ về hệ thống mà ta cần phải tin học hóa thuần túy về mặt
nghiệp vụ. Bên cạnh đó cần tìm các ca sử dụng nghiệp vụ từ các chức năng
của hệ thống mà qua đó con ngƣời và các hệ thống khác sử dụng chúng [1].

6


1.1.2. Xác định yêu cầu hệ thống
Nhiệm vụ chính trong xác định u cầu phát triển mơ hình hệ thống cần
xây dựng bằng cách dùng các ca sử dụng. Bởi vì các yêu cầu về chức năng
đƣợc cấu trúc thành các ca sử dụng và do phần lớn các yêu cầu phi chức
năng đều là riêng đối với một ca sử dụng đơn nên chúng cũng đƣợc xử lý
trong các ca sử dụng đó. Để mơ tả các u cầu nghiệp vụ dƣới góc độ phát
triển phần mềm ta cần tìm các tác nhân và các ca sử dụng để chuẩn bị một
phiên bản đầu tiên của mơ hình ca sử dụng. Sau đó ta sẽ xác định các ca sử
dụng có ý nghĩa về mặt kiến trúc và sắp xếp thứ tự ƣu tiên các ca sử dụng sẽ
đƣợc triển khai trong bƣớc lặp hiện thời.
1.1.3. Phân tích
Nhiệm vụ của pha phân tích là làm mịn các yêu cầu đã nhận đƣợc từ
pha trƣớc và tạo cấu trúc cho chúng. Thơng qua đó, các u cầu đƣợc hiểu
chính xác hơn, từ đó đƣa ra cấu trúc cho tồn bộ hệ thống.
Nhiệm vụ của pha phân tích là tìm ra cách thức để thực hiện yêu cầu

của hệ thống đã đƣợc xác định trong các ca sử dụng. Cụ thể là, cần phân tích
mơ hình ca sử dụng bằng cách tìm ra cách tổ chức các thành phần bên trong
của hệ thống để thực hiện mỗi ca sử dụng. Những thành phần cấu trúc bên
trong của hệ thống ở đây là ba loại lớp phân tích. Cơng việc xác định các lớp
không phải làm tùy tiện mà thực hiện theo từng ca sử dụng, trƣớc hết cho
các ca sử dụng theo thứ tự ƣu tiên đƣợc sắp. Sau đó, cấu trúc lại cách tổ
chức lại các thành phần này của hệ thống. Để đạt đƣợc mục tiêu ấy cần tiến
hành các hoạt động sau:
Phân tích kiến trúc hệ thống.
Phân tích một ca sử dụng.
Phân tích một lớp.

7


Phân tích một gói.
Trong q trính phân tích ta sẽ liên tục tìm ra các gói, các lớp phân
tích mới và các yêu cầu chung khi tiếp tục làm mịn mơ hình bằng cách phân
tích các gói và duy trì các gói đó.
1.1.4. Thiết kế
Trong thiết kế, chúng ta định hình hệ thống và tìm hình thức thể hiện về
mặt vật lý của nó để thực hiện mọi yêu cầu đƣợc đặt ra cho hệ thống. Một
đầu vào cho thiết kế là mơ hình phân tích. Khi thiết kế ta sẽ cố gắng bảo tồn
đƣợc càng nhiều càng tốt cấu trúc của hệ thống đƣợc định hình từ mơ hình
phân tích. Kết quả của thiết kế là mơ hình thiết kế và mơ hình triển khai
đƣợc thể hiện dƣới dạng một loạt các mơ hình cụ thể. Mơ hình thiết kế thực
thi mơ hình phân tích khi tính đến các điều kiện của môi trƣờng để thực thi
hệ thống. Để nhận đƣợc mơ hình thiết kế ta cần thực hiện các công việc sau:
Thiết kế kiến trúc.
Thiết kế một ca sử dụng.

Thiết kế một lớp.
Thiết kế một hệ thống con.
Mô hình thiết kế là một mơ hình đối tƣợng mơ tả sự thực thi các ca sử
dụng về mặt vật lý bằng cách tập trung vào việc xác định các yêu cầu chức
năng và phi chức năng, cũng nhƣ các ràng buộc khác liên quan đến môi
trƣờng triển khai và ảnh hƣởng của nó lên hệ thống.
1.1.5 Các ƣu điểm của tiếp cận hƣớng đối tƣợng
Những đối tƣợng đƣợc thiết kế tốt trong hệ thống hƣớng đối tƣợng là cơ
sở để kết hợp các đơn thể đƣợc sử dụng lại thành hệ thống có chất lƣợng cao
hơn. Cơ chế tƣơng tác bằng cách truyền thông điệp giữa các đối tƣợng đảm

8


bảo cho việc mô tả các giao diện giữa các modul bên trong hệ thống và bên
ngoài hệ thống trở nên dễ dàng hơn.
Việc phân tích và thiết kế theo cách phân bài toán thành các đối tƣợng
là hƣớng tới lời giải của thế giới thực là tự nhiên hơn so với cách phân rã
theo chức năng từ trên xuống.
Nguyên lý che dấu thông tin hỗ trợ cho việc xây dựng các hệ thống
thơng tin an tồn.
Tiếp cận hƣớng đối tƣợng cung cấp cho ta công cụ để làm giảm bớt độ
phức tạp của bài toán bằng việc phân rã thành các thực thể độc lập tƣơng đối
với nhau.
Hệ thống hƣớng đối tƣợng dễ dàng mở rộng thành các hệ thống có quy
mơ lớn hơn nhờ tƣơng tác giữa các đối tƣợng thông qua việc gửi thông báo.
Việc phát triển và bảo trì hệ thống đơn giản hơn.
Xóa bỏ ngăn cách giữa các bƣớc phát triển, thiết kế và cài đặt trong q
trình phát triển phần mềm. [2]
1.2 CƠNG CỤ HỖ TRỢ PHÁT TRIỂN HƢỚNG ĐỐI TƢỢNG UML

UML (Unified Modeling Language) là ngơn ngữ mơ hình hóa, trƣớc hết
nó là mô tả ký pháp thống nhất, ngữ nghĩa và định nghĩa về mơ hình hóa, nó
khơng mơ tả về phƣơng pháp phát triển. UML đƣợc sử dụng để hiển thị đặc
tả xây dựng, làm tài liệu các vật phẩm của phân tích hình thức và thiết kế
trong q trình xây dựng hệ thống phần mềm theo hƣớng đối tƣợng. UML
đƣợc sử dụng cho mọi tiến trình phát triển phần mềm, xuyên suốt vòng đời
phát triển và độc lập với các công nghệ cài đặt hệ thống.

9


1.2.1. Khái quát về uml
1.2.1.1. UML là một ngôn ngữ chuyên dụng
UML đƣợc đƣa vào sử dụng từ năm 1997 và nhanh chóng đƣợc cơng
nghiệp phần mềm chấp nhận là ngôn ngữ đồ họa chuẩn để đặc tả, xây dựng
và làm tài liệu cho các hệ thống phần mềm chuyên sâu. UML là ngơn ngữ
mơ hình hóa, ngơn ngữ chuẩn thống nhất để viết ra bản kế hoạch chi tiết
phần mềm. Nó mơ tả ký pháp thơng nhất, ngữ nghĩa và các định nghĩa chính
mơ hình hóa. Các khung nhìn ngơn ngữ cho phép nhìn nhận hệ thống phát
triển ở các mức độ khác nhau, dễ sử dụng, dễ hiểu. UML có các ký pháp và
tập các qui tắc sử dụng để mơ hình hóa các hệ thống. [1]
1.2.1.2. UML là một ngơn ngữ
UML có từ vựng là các quy tắc tổ hợp các từ vựng nhằm mục đích giao
tiếp. Ngơn ngữ mơ hình là ngơn ngữ có từ vựng và quy tắc tập trung thể hiện
về mặt vật lý và khái niệm của hệ thống. Vì vậy UML là ngôn ngữ chuẩn
công nghiệp để lập kế hoạch chi tiết phần mềm.
1.2.1.3. UML là ngôn ngữ để biểu diễn đồ họa
Với nhiều lập
trình viên, khơng có khoảng cách giữa ý tƣởng cài đặt mã trình và chuyển nó thành mã, họ

suy nghĩ mã trình và viết ngay mã trình cho nó. Tuy nhiên, việc giao tiếp giữa mơ hình
khái niệm với những cái khác trong vòng đời phát triển phần mềm sẽ gặp khó khăn khi mọi
ngƣời khơng sử dụng chung một ngơn ngữ cho dự án. Đặc biệt có những dự án và tổ chức
phát triển phần mềm đƣa ra ngơn ngữ riêng của họ thì ngƣời mới tham gia dự án sẽ gặp
nhiều khó khăn. Hơn nữa một vấn đề của hệ thống phần mềm sẽ đƣợc hiểu rõ hơn thơng
qua mơ hình, nếu ngƣời viết mã khơng bao giờ viết thành các mơ hình thì thơng tin có thể
mất hoặc viết lại một cách đầy đủ nếu chỉ xem mã lệnh trong khi ngƣời viết mã lệnh
chuyển đi nơi khác.

10


TI LIU THAM KHO
[1] Nguyễn Văn Vỵ, Phân tích thiết kế hệ thống thông tin hiện đại, NXB Thống kê,
2002.
[2] Đoàn Văn Ban, Phân tích thiết kế lập trình h-ớng đối t-ợng, NXB Thống kê,1997.
[3] Đoàn Văn Ban, Phân tích thiết kế h-ớng đối t-ợng bằng UML 2003.
[4] Đặng Văn Đức, Phân tích thiết kế h-ớng đối t-ợng bằng UML, NXB Giáo dục.
[5] Lê Văn Phùng, Phân tích và thiết kế hệ thống thông tin kiến, NXB Lao động và xÃ
hội.
[6] Bộ Quy chế của tr-ờng Đại học Công đoàn ban hành kèm theo quyết định số 782/QĐĐHCĐ ngày 30 tháng 12 năm 1998 của Hiệu tr-ởng Tr-ờng Đại học Công đoàn.
[7] Quy chế về việc tổ chức, đào tạo, kiểm tra, thi và công nhận tốt nghiệp đại học hệ
chính quy ban hành kèm theo quyết định số 670/QĐ-ĐHCĐ ngày 15/ 10/1999 của Hiệu
tr-ởng Tr-ờng Đại học Công đoàn.
[8] Jacobson, Ivar, Grady Booch, and Jame Rumbaugh, The Unified Software Development
Process. Addison Wesley Longman, 463 pp 1999.
[9] Grady Booch and Jame Rumbaugh and Ivar Jacobson, The Unified Modeling Languge
UserGuide, Addison Wesley, 482 pp 1999.
[10] Textbook for software Design & Development Engineers – Object – Oriented
development. Second edition. Revised and updated by Japan information processing

development corporation. Japan information – Technology Engineers examination center
2001.
[11] Xây dựng quy trình phân tích thiết kế h-ớng đối t-ợng hệ thống thông tin bằng
ngôn ngữ UML thông qua một số mẫu thiết kế, ĐHQG Hà Nội. Chủ trì: PGS.TS
Nguyễn Văn Vỵ, 2002.
[12] Craig Larman, Applying UML and Patterns, An introduction to Object-Oriented
analysis and design, 2004
[13] Oestereich B. Developing software with UML, Addison Wesley, 2000
[14] Cood P and yourdon E. Object – oriented analysis, second edition, yourdon press, 233
pp 1990.
[15] Cood P and yourdon E. Object – oriented Design, second edition, yourdon press, 197
pp 1991.

11


Ch-¬ng 3 Xây dựng hệ thống quản lý hồ sơ và kết quả học tập bằng
phƣơng pháp tiếp cận hƣớng đối tƣợng. ......... Error! Bookmark not defined.
3.1. Mô tả nghiệp vụ .................................. Error! Bookmark not defined.
3.2. Phân tích ca sử dụng ........................... Error! Bookmark not defined.
ch-¬ng 4 phân tích và cài đặt chƣơng trình quản lý hồ sơ và kết quả học
tập .................................................................... Error! Bookmark not defined.
4.1. Kiến trúc hệ thống quản lý hồ sơ và điểm .......... Error! Bookmark not
defined.
4.2. Kiến trúc hệ thống ................................ Error! Bookmark not defined.
4.3. Phân tích cài đặt hệ thống quản lý hồ sơ và điểm ..... Error! Bookmark
not defined.
KÕt luËn ................ Error! Bookmark not defined.
Tài liệu tham khảo ................................ 11

12