Framework và ứng dụng cho bào toán tuyển sinh trực tuyến tại các trường đại học

-i-

LỜI CẢM ƠN
Trước tiên tôi xin được bày tỏ sự trân trọng và lòng biết ơn đối với PGS.TS.
Nguyễn Văn Vỵ, giảng viên Khoa Công nghệ thông tin - Trường Đại học Công
nghệ - ĐHQGHN. Trong thời gian học và làm luận văn tốt nghiệp, thầy đã dành
nhiều thời gian quí báu và tận tình chỉ bảo, hướng dẫn tôi trong việc nghiên cứu,
thực hiện luận văn.
Tôi xin được cảm ơn các GS, TS đã giảng dạy tôi trong quá trình học tập và
làm luận văn. Các thầy đã giúp tôi hiểu thấu đáo hơn lĩnh vực mà mình nghiên cứu
để có thể vận dụng các kiến thức đó vào trong công tác của mình.
Xin cảm ơn các bạn bè, đồng nghiệp và nhất là các thành viên trong gia đình
đã tạo mọi điều kiện tốt nhất, động viên, cổ vũ tôi trong suốt quá trình học tập và
nghiên cứu để hoàn thành tốt bản luận văn tốt nghiệp này.
Học viên

Phạm Duy Học


-ii-

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan rằng, đây là công trình nghiên cứu của tôi trong đó có sự
giúp đỡ rất lớn của thầy hướng dẫn và các đồng nghiệp ở cơ quan, các bạn học viên.
Các nội dung nghiên cứu và kết quả trong đề tài này là hoàn toàn trung thực.
Trong luận văn, tôi có tham khảo đến một số tài liệu của một số tác giả đã
được liệt kê tại phần Tài liệu tham khảo ở cuối luận văn.
Thái Nguyên, ngày 10 tháng 1 năm 2013
Học viên

Phạm Duy Học

-iii-

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN....................................................................................................i
LỜI CAM ĐOAN.............................................................................................ii
MỤC LỤC........................................................................................................iii
MỞ ĐẦU...........................................................................................................1
1. Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài......................................................1
2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.............................................................2
3. Cấu trúc của luận văn................................................................................2
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ FRAMEWORK................................................4
1.1. Khái niệm về framework........................................................................4

1.1.1. Định nghĩa về framework.....................................5
1.1.2. Cấu trúc của một framework...............................6
1.1.3. Phân biệt framework với các khái niệm khác.....8
1.1.4. Các đặc điểm của framework............................10

1.2. Phân loại khung làm việc......................................................................11

1.2.1. Phân loại framework theo vùng vấn đề.............11
1.2.2. Phân loại framework theo cấu trúc nội bộ........12

1.3. Các phương pháp phát triển framework...............................................14

1.3.1. Quy trình phát triển dựa trên các kinh nghiệm
ứng dụng.......................................................................14
1.3.2. Quy trình phát triển framework dựa trên phân

tích miền vấn đề............................................................15
1.3.3. Quy trình phát triển framework sử dụng các
mẫu thiết kế...................................................................16
1.3.4. Quy trình phát triển framework chung..............16

1.4. Giới thiệu khung làm việc Higgin Trust...............................................18

1.4.1. Tổng quan về khung làm việc Higgin Trust......18
1.4.2. Các thành phần của Higgins..............................19
1.4.3. Mô hình dữ liệu của Higgins..............................23

1.5. Khung làm việc View-Model-Controler (VMC)..................................26
Chương 2: MÔ TẢ NGHIỆP VỤ, ĐẶC TẢ BÀI TOÁN TUYỂN SINH
TRỰC TUYẾN TẠI CÁC TRƯỜNG ĐẠI HỌC...........................................32
2.1. Bài toán tuyển sinh và những vấn đề đặt ra..........................................32

2.1.1. Nội dung các hoạt động tuyển sinh..................33
2.1.2. Những vấn đề đặt ra cho hoạt động tuyển sinh
.......................................................................................34


-iv-

2.2. Giải pháp cho các vấn đề tuyển sinh đặt ra..........................................35
2.3. Đặc tả nghiệp vụ của bài toán tuyển sinh trực tuyến............................36

2.3.1. Các tiến trình nghiệp vụ của hoạt động tuyển
sinh................................................................................36
2.3.2. Các tác nhân, các đối tượng và các thao tác
nghiệp vụ.......................................................................38

2.3.3. Mô hình miền lĩnh vực........................................39
2.3.4. Phân tích các ca sử dụng (Use case) cho bài
toán tuyển sinh trực tuyến tại các trường Đại học....41

Chương 4 : CHƯƠNG TRÌNH TUYỂN SINH TRỰC TUYẾN TẠI ĐẠI
HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH..........................................................67
4.1. Môi trường cài đặt................................................................................67

4.1.1. Yêu cầu cấu hình phần cứng.............................67
4.1.2. Môi trường phát triển, vận hành........................68

4.2. Giới thiệu chương trình........................................................................68

4.2.1. Các hệ con và chức năng..................................68
4.2.2. Một số giao diện chính.......................................68

4.3. Hướng dẫn sử dụng một số chức năng chính.......................................70

4.3.1. Chức năng đăng ký thi tuyển.............................70
4.3.2. Chức năng thông báo kết quả thi tuyển...........70
4.3.3. Chức năng lịch thi, địa điểm thi, tra cứu phòng
thi...................................................................................70

KẾT LUẬN.....................................................................................................71
TÀI LIỆU THAM KHẢO...............................................................................73


-v-

BẢNG CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Viết tắt
CBTS

Tên đầy đủ
Cán bộ tuyển sinh

CNĐKDT

Cập nhật hồ sơ đăng ký dự thi

ĐH & CĐ

Đại học và Cao đẳng

ĐHCNQN

Đại học Công nghiệp Quảng ninh

GD&ĐT

Giáo dục và Đào tạo

HĐTS

Hội đồng tuyển sinh

HSDK

Hồ sơ đăng ký

KB

Kiểm bài, đánh phách, chia túi

KHTS

Lập kế hoạch tuyển sinh

KV1

Khu vực 1

KV2

Khu vực 2

KV2-NT

Khu vực 2 – nông thôn

KV3

Khu vực 3

LĐ

Lãnh đạo

NĐT

Nhập điểm thi

NQT

Người quan tâm

PĐT

Phòng đào tạo

QLHT

Quản lý hệ thống

QLTS

Quản lý tuyển sinh

QTHT

Người quản trị hệ thống

TBTS

Thông báo tuyển sinh

THKQ

Tổng hợp kết quả

TS

Thí sinh

XL HS

Xử lý hồ sơ đăng ký dự thi

XPT

Đánh số báo danh, phân cụm, xếp phong thi

XTS

Xét tuyển sinh, lên thông báo

API

Application Programming Interface

JMF

Java Media Framework

MVC

Model-View-Controller

PAC

Presentation-Abstraction-Controller

Ý nghĩa


-vi-

DANH SÁCH CÁC HÌNH VÀ BẢNG
Hình 1.1: Mối quan hệ giữa các thành phần khác nhau của framework...........6
Hình 1.2: Phát triển framework dựa trên kinh nghiệm ứng dụng [10]............14
Hình 1.3: Quy trình phát triển framework dựa trên phân tích miền vấn đề [10]
.........................................................................................................................15
Hình 1.4: Quy trình phát triển framework sử dụng các mẫu thiết kế [10]......16
Hình 1.5: Quy trình phát triển khung làm việc chung [10].............................17
Hình 1.6: Higgins Trust Framework...............................................................19
Hình 1.7: Kiến trúc của Higgins......................................................................19
Hình 1.8: RP Enablement................................................................................20
Hình 1.9: Kiến trúc Token Service..................................................................22
Hình 1.10: Mô hình MCV...............................................................................27
Hình 2.1: Biểu đồ hoạt động của Xác định chỉ tiêu tuyển sinh.......................37
Hình 2.2: Biểu đồ hoạt động Công bố yêu cầu thi tuyển, tiếp nhận đăng ký thi
.........................................................................................................................37
Hình 2.3: Biểu đồ hoạt động Công bố yêu cầu tuyển chọn, tiếp nhận đăng ký
.........................................................................................................................38
Hình 2.4: Biểu đồ hoạt động Công bố kết quả và gửi kết quả tuyển sinh.......38
Hình 2.5. Biểu đồ mô hình miền lĩnh vực tuyển sinh trực tuyến....................40
Hình 2.6: Mô hình ca sử dụng mức cao..........................................................43
Hình 2.8: Biểu đồ ca sử dụng gói đăng ký dự thi mức chi tiết........................43
Hình 2.9: Mô hình ca sử dụng gói xử lý hồ sơ đăng ký dự thi........................44
Hình 2.10: Mô hình gói xử lý điểm thi............................................................44

Hình 2.11: Mô hình miền gói tuyển sinh trực tuyến.......................................54
Hình 3.1: Mô hình liên kết giữa các lớp trong gói đăng ký dự thi..................55
Hình 3.2: Biểu đồ cộng tác thực thi ca sử dụng Nhập mới hồ sơ đăng ký dự thi
.........................................................................................................................56
Hình 3.3: Biểu đồ cộng tác thực thi ca sử dụng tìm kiếm hồ sơ đăng ký dự thi
.........................................................................................................................56
Hình 3.4: Biểu đồ cộng tác thực thi ca sử dụng xoá hồ sơ đăng ký dự thi......56
Hình 3.5: Biểu đồ cộng tác thực thi ca sử dụng thống kê báo cáo..................56


-vii-

Hình 3.6: Mô hình liên kết giữa các lớp cẳt dụng tách hồ sơ theo cụm thi.....57
Hình 3.7: Biểu đồ cộng tác thực thi ca sử dụng tách hồ sơ theo cụm thi........57
Hình 3.8: Biểu đồ cộng tác thực thi ca sử dụng lập danh sách phòng thi.......57
Hình 3.9: Biểu đồ cộng tác thực thi ca sử dụng in giấy báo thi......................58
Hình 3.10:Biểu đồ cộng tác thực thi ca sử dụng dồn túi.................................58
Hình 3.11: Biểu đồ cộng tác thực thi ca sử dụng cập nhật điểm.....................58
Hình 3.12: Biểu đồ cộng tác thực thi ca sử dụng tổng hợp điểm....................59
Hình 3.13: Biểu đồ tuần tự cho thực thi ca sử dụng thêm hồ sơ.....................60
Hình 3.14: Biểu đồ tuần tự cho thực thi ca sử dụng tìm kiếm hồ sơ...............60
Hình 3.15: Biểu đồ tuần tự cho thực thi ca sử dụng xoá hồ sơ.......................61
Hình 3.16: Biểu đồ tuần tự cho thực thi ca sử dụng sửa hồ sơ........................61
Hình 3.17: Biểu đồ tuần tự cho thực thi ca sử dụng tách hồ sơ theo cụm thi..62
Hình 3.18: Biểu đồ tuần tự cho thực thi ca sử dụng lập danh sách phòng thi.62
Hình 3.19: Biểu đồ tuần tự cho thực thi ca sử dụng in giấy báo thi................63
Hình 3.20: Biểu đồ tuần tự cho thực thi ca sử dụng dồn túi............................63
Hình 3.21: Biểu đồ tuần tự cho thực thi ca cập nhật điểm..............................64
Hình 3.22: Biểu đồ tuần tự cho thực thi ca tổng hợp điểm.............................64
Hình 3.23: Mô hình liên kết giữa các lớp thực thi ca sử dụng thêm hồ sơ......64

Hình 3.24: Mô hình liên kết giữa các lớp thực thi CSD tách hồ sơ theo cụm
thi.....................................................................................................................65
Hình 4.0: Giao diện trang chủ.........................................................................69
Hình 4.1: Giao diện trang đăng ký tuyển sinh trực tuyến...............................69
Hình 4.2: Giao diện trang thông tin thí sinh....................................................70


-viii-


-1-

MỞ ĐẦU
1. Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài
Ngày nay, một trong những vấn đề quan trọng của ngành công nghệ phần
mềm là vấn đề sử dụng lại. Ngay từ thời kỳ đầu tiên, người ta đã cố gắng sử dụng
lại phần mềm bằng cách xây dựng trước thư viện các thành phần phần mềm. Trong
các thư viện này chứa các hàm và thủ tục thường hay được sử dụng trong các ứng
dụng phần mềm. Tuy nhiên, cách sử dụng lại này tương đối thụ động, vì chỉ có thể
sử dụng lại các đoạn mã có sẵn nên phạm vi ứng dụng bị hạn chế. Khi phát triển
phần mềm hướng đối tượng ra đời, nó mở ra một phạm vi rộng rãi cho việc sử dụng
lại: Đó là ý tưởng sử dụng lại các thiết kế và các khung làm việc dành cho một lớp
các bài toán xác định. Một mẫu thiết kế (Patterns) là một mô tả có tên về một cặp
vấn đề và giải pháp, nó có thể được áp dụng trong những hoàn cảnh khác nhau.
Mẫu thiết kế đã làm cho việc sử dụng lại trở lên phổ biến và rộng rãi cho những ai
thực hiện phát triển phần mềm hướng đối tượng. Tuy nhiên, các mẫu thiết kế
thường khó sử dụng vì có mức độ trừu tượng hóa cao. Một hướng sử dụng lại thuận
lợi hơn là các khung làm việc (framework). Giống với các mẫu thiết kế, các khung
làm việc dành cho những lớp bài toán xác định nên dễ sử dụng hơn.
Phần lớn chi phí và các hoạt động liên tục trong phát triển phần mềm là tái tìm

kiếm và tái tạo tạo lại các thành phần cốt lõi. Đặc biệt do tính không đồng nhất của
các phần cứng, cùng với sự đa dạng của hệ điều hành và nền tảng truyền thông làm
cho khó khăn để xây dựng được chính xác các ứng dụng với mỗi điều kiện cụ thể.
Vì thế cần xây dưng các phần mêm sao cho dễ dàng thích nghi, thay đổi, hiệu quả
và ít tốn kém từ các khoản đầu tư.
Mô hình khung làm việc hướng đối tượng là công nghệ hướng đến làm giảm
chi phí, thời gian và nâng cao chất lượng của phần mềm bằng cách sử dụng lai. Sử
dụng khung làm việc là tái sử dụng “phần cốt lõi” của một lớp bài toán đã được xây
dựng sẵn, sau đó sửa đổi, làm thích nghi nó và bổ sung những thành phần còn thiếu
để được một ứng dụng đầy đủ cho bài toán cụ thể thuộc về lớp bài toán đã cho.


-2-

Khung làm việc dựa trên phân tích thiết kế hướng đối tượng và sử dụng tối đa
các mẫu có khả năng thích nghi cao khi tính đến các tình huống có thể xẩy ra của
lớp các bài toán cụ thể sẽ gặp. Nhờ vậy mà ta có thể giải quyết được nhiều bài toán
thực tế thuộc lớp một cách nhanh chóng và hiệu quả. Ngày nay tuyển sinh là công
việc thường xuyên và quan trọng của nhiều trường đại học và cao đẳng. Trong điều
kiên quản lý đào tạo có nhiều thay đổi, nhà trường cần thích ứng với các yêu cầu
quản lý như vậy đang nảy sinh và cần có hình thức tuyển sinh thích hợp trong điều
kiện canh tranh. Vì vậy đề tài “Framework và ứng dụng cho bài toán tuyển sinh
trực tuyến tại các trường Đại học” đã được tôi chọn làm đề tài luận văn tốt nghiệp
của mình.

2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Trong luận văn, sau khi đã trình bày tổng quan về “khung làm việc” hướng
đối tượng, dựa trên ý tưởng chung và một số khung làm việc cụ thể để phát triển
một ứng dụng trên nền web cho bài toán “Tuyển sinh trực tuyến tại các trường Đại
học”. Trong điều kiện quy chế đào tạo của Việt Nam luôn có nhiều thay đổi, việc sử

dụng khung làm việc cho ứng dụng này cho phép ta bảo trì và thay đổi hệ thống
phần mềm nhanh chóng với chi phí có thể chấp nhận được là rất phù hợp với điều
kiện hiện nay. Vì thời gian và khuôn khổ hạn chế của luận văn, luận văn sẽ không
đi sâu trình bày một cách chi tiết các bước về mặt kỹ thuật phân tích hướng đối
tượng, vì như vậy sẽ rất dài và không đủ thời gian, mà chỉ mô tả nội dung chính và
đưa ra kết quả thực hiện của mỗi bước và kết quả cuối cùng.

3. Cấu trúc của luận văn
Cấu trúc của luận văn bao gồm các phần sau:

− Mở đầu: Giới thiệu cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài.
− Chương 1: Giới thiệu tổng quan về khung làm việc, bao gồm các khái niệm,
đặc điểm và phân loại khung làm việc hướng đối tượng. Giới thiệu một số
khung làm việc được sử dụng cho việc giải quyết bài toán đặt. Chương cũng
nêu ra một số phương pháp để phát triển một khung làm việc hay gặp.


-3-

− Chương 2: Bài toán quản lý tuyển sinh trực tuyến tại các trường Đại học:
chương này đưa ra mô tả những vấn đề đang đặt ra của bài toán quản lý tuyển
sinh trực tuyến, cho phép ta nhận biết cấu trúc tổng thể của bài toán tuyển
sinh. Mô tả mô hình nghiệp vụ và đặc tả bài toán theo hướng đối tượng làm cơ
sở để ứng dụng khung làm việc.

− Chương 3: Triển khai ứng dụng khung làm việc cho bài toán tuyển sinh trực
tuyến. Xác định các đối tượng, tìm ra các lớp cho thiết kế lớp đối tượng và
ứng dụng khung làm việc để làm phù hợp với bài toán này.

− Chương 4: Cài đặt và thử nghiệm bài toán tuyển sinh trực tuyến

Lựa chọn môi trường va ngôn ngữ cài đặt, chuyển thiết kế thành chương trình
và chạy thử nghiệm với các dữ liệu thực

− Kết luận: Nêu ra những kết quả đã thực hiện trong luận văn và hướng phát
triển tiếp tục nâng cấp và mở rộng ứng dụng đề tài vào thực tiễn trong tương
lai.


-4-

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ FRAMEWORK
Trong một vài thập niên gần đây, việc sử dụng lại phần mềm đã và đang là
một vấn đề quan trọng cho các tổ chức phát triển phần mềm. Đầu tiên, phần mềm
được sử dụng lại dưới hình thức là các thư viện hàm API hay các thư viện lớp. Tiếp
theo, các nhà phát triển nhận thấy không chỉ cần sử dụng lại các đoạn mã mà còn
cần phải sử dụng lại cả các thiết kế của phần mềm. Do vậy, đã xuất hiện khái niệm
về mẫu thiết kế (design pattern) và khung làm việc (framework). Các mô tả chi tiết
về mẫu thiết kế sẽ được trình bầy trong một chủ đề khác. Nội dung của phần này
của luận văn sẽ chỉ trình bầy về khung làm việc và phạm vi ứng dụng của nó.

1.1. Khái niệm về framework
Thiết kế phần mềm là loại công việc khó và việc thiết kế phần mềm để có thể
sử dụng lại còn khó khăn hơn rất nhiều. Một khung làm việc định hướng đối tượng
là một loại cấu trúc phần mềm có thể sử dụng lại bao gồm cả thiết kế và code. Khái
niệm khung làm việc được mong đợi sẽ làm tăng tính hiệu quả trong quá trình phát
triển phần mềm của các kỹ sư phần mềm.
Khung làm việc hướng đối tượng là gì? Tồn tại rất nhiều định nghĩa khác nhau
và giống nhau về khung làm việc trong đó định nghĩa cua Johnson và Foote [10] là
định nghĩa được biết đến nhiều nhất
“Một khung làm việc là một bộ các lớp mà nó là biểu hiện của một thiết kế

trừu tượng các giải pháp cho một lớp các vấn đề liên quan”.
Một định nghĩa tương tự cũng đã được Johnson đưa ra năm 1991 [10]:
“Một khung làm việc là một bộ nổi bật các lớp cộng tác bao gồm cả các mẫu
tỷ lệ nhỏ và cơ chế lớn mà nó thực hiện các yêu cầu chung và thiết kế trong phạm vi
một miền ứng dụng cụ thể” .
Dựa trên các định nghĩa, chúng ta có thể giải thích một cách đầy đủ hơn ý
nghĩa khung làm việc định hướng đối tượng như dưới đây.


-5-

1.1.1. Định nghĩa về framework
Thuật ngữ framework hướng đối tượng có thể được định nghĩa theo nhiều
cách. Một framework được định nghĩa như là một phần của thiết kế và thực hiện,
cho một ứng dụng trong một lĩnh vực. Điều này cho thấy: một framework không
phải là một hệ thống hoàn chỉnh. Hệ thống này có thể được điều chỉnh lại để tạo ra
các ứng dụng hoàn chỉnh. Các framework nói chung được sử dụng và được phát
triển khi cần phát triển một vài ứng dụng tương tự. Một framework là phần chung
giữa các ứng dụng này. Do vậy, một framework giảm công sức cần thiết để xây
dựng các ứng dụng.
Phần lớn các định nghĩa đều nhất trí rằng, một framework là một kiến trúc
phần mềm có thể sử dụng lại, bao gồm cả thiết kế và mã thực hiện được. Tuy nhiên,
lại không có định nghĩa nào được thống nhất chung về framework và các thành
phần hợp thành của nó.
Sau đây là một số các định nghĩa khác nhau hoặc tương tự nhau về framework
được nêu ra:
“Một framework ràng buộc các lựa chọn chính xác về sự phân chia trạng thái
và luồng điều khiển, người dùng hoàn thiện hoặc mở rộng framework để tạo ra một
ứng dụng thực tế”
“Một framework là một tập các lớp mà bao gồm một thiết kế trừu tượng cho

các giải pháp của một hoặc các vấn đề liên quan”
“Một framework là một tập các đối tượng mà cộng tác với nhau để tạo ra một
tập các đáp ứng cho một ứng dụng hoặc một vùng hệ thống con”
“Một framework là một tập các ký hiệu của các lớp cộng tác mà đạt được cả
các mẫu phạm vi nhỏ và các cơ chế chủ yếu để thực hiện các yêu cầu chung và thiết
kế trong một phạm vi ứng dụng cụ thể”
“Một tập các lớp cộng tác với nhau mà tạo ra một thiết kế có thể sử dụng lại
cho một lớp cụ thể của phần mềm. Một framework cung cấp các hướng dẫn có tính
kiến trúc bằng cách phân chia thiết kế thành các lớp trừu tượng và định nghĩa các


-6-

đáp ứng và sự cộng tác của chúng. Một nhà phát triển tùy biến framework thành
một ứng dụng cụ thể bằng cách tạo ra các lớp con và tạo ra các phiên bản của các
lớp framework”
Như vậy, một framework bao gồm một tập các lớp mà các thể hiện của chúng
cộng tác với nhau, được dự định để mở rộng, sử dụng lại cho các ứng dụng cụ thể
của một lĩnh vực. Một họ các vấn đề liên quan, cho phép tổng hợp trong một
framework. Hơn nữa, các framework được biểu diễn thành một ngôn ngữ lập trình,
như vậy nó cung cấp cho việc sử dụng lại cả mã thực hiện và thiết kế.

1.1.2. Cấu trúc của một framework
Một framework hướng đối tượng bao gồm các 5 thành phần sau:
• Các tài liệu thiết kế
• Các giao diện
• Các lớp trừu tượng
• Các thành phần
• Các lớp
Mối quan hệ giữa các thành phần khác nhau trong một framework được mô tả

như hình vẽ sau:

Các tài liệu
thiết kế
phản ánh khai

Các giao diện

triển khai

triển khai

Các lớp trừu tượng
thừa kế

Các thành phần
là 1 phần

Các lớp
Hình 1.1: Mối quan hệ giữa các thành phần khác nhau của framework


-7-

Các thành phần của một framework bao gồm:
Các tài liệu thiết kế: thiết kế của một framework có thể bao gồm các lược đồ
lớp, viết bằng văn bản hoặc chí ít là một ý tưởng trong đầu của nhà phát triển.
Các giao diện: các giao diện mô tả sự đáp ứng với bên ngoài của các lớp. Các
giao diện có thể được sử dụng để mô hình hóa các vai trò khác nhau trong hệ thống,
ví dụ như các vai trò trong một mẫu thiết kế. Một vai trò đại diện cho một nhóm các

phương pháp trong giao diện mà liên quan tới các phương pháp do các phần khác
thực hiện.
Các lớp trừu tượng: một lớp trừu tượng là một sự thực hiện chưa đầy đủ của
một hoặc nhiều giao diện. Nó có thể được sử dụng để định nghĩa cách ứng xử của
một số các thành phần thực hiện một nhóm các giao diện.
Các thành phần: Giống như các lớp, các thành phần có thể được tích hợp với
các lớp khác. Trong hình vẽ, có một mũi tên “là một phần của” giữa các lớp và các
thành phần. Nếu bản thân các lớp có một API được định nghĩa đầy đủ thì tập kết
quả của các lớp sẽ được biểu hiện như là một tổ hợp các thành phần. Một thành
phần được định nghĩa như sau: “Một thành phần phần mềm là một đơn vị kết cấu
với các giao diện được ghi rõ theo hợp đồng và các phụ thuộc ngữ cảnh rõ ràng.
Một thành phần phần mềm có thể được triển khai độc lập và được tổ hợp bằng các
hãng thứ ba”
Các lớp: Mức thấp nhất của một framework là các lớp. Các lớp chỉ khác với
các thành phần là trong thực tế, các API được công khai của nó không được đưa ra
trong các giao diện của một framework. Một cách điển hình là các lớp được các
thành phần sử dụng để đại diện cho chức năng. Ví dụ một người dùng framework
thường không nhìn thấy các lớp này trừ khi anh ta làm việc với các thành phần.
Cách thức làm việc của một framework như sau:
Một framework làm việc bằng cách cung cấp một đặc tả rõ ràng của các tương
tác được mong đợi giữa các thành phần. Ví dụ, một thành phần có thể trông chờ


-8-

những gì từ các thành phần khác và cái gì nên được cung cấp tới chúng? Một
framework định nghĩa các dịch vụ lựa chọn, và cung cấp một giải thích cho việc
định nghĩa thành phần nào là một thành phần cung cấp. Như thế, một thành phần sẽ
có khả năng được mở rộng rất lớn và các thành phần mới có thể tương tác mạnh mẽ
với những cái đã có. Chúng cộng tác với các chi tiết, khía cạnh cụ thể của các vấn

đề được cân nhắc bởi framework. Các thành phần ứng dụng có thể còn chứng minh
cho tính tương thích với các vấn đề khác, như ngữ nghĩa của dữ liệu mà chúng
chuyển qua. Các bộ phận phụ thuộc có thể được giới thiệu như là các thành phần
của framework. Sự thi hành các thành phần này có thể cùng framework xác định
một dịch vụ và cung cấp các dịch vụ này cho các thành phần khác.

1.1.3. Phân biệt framework với các khái niệm khác
Một mẫu thiết kế khác với một framework ở ba điểm. Thứ nhất, một mẫu thiết
kế là trừu tượng hơn một framework, bởi vì một framework được bao gồm cả mã,
trong khi đó chỉ các mẫu thiết kế mới cần được mã hóa. Các mẫu thiết kế thậm chí
chỉ mô tả mục đích, việc cân bằng các yếu tố khác để đạt được sự kết hợp tốt nhất
và các kết quả của một thiết kế. Trong trường hợp này có nghĩa là nó chưa thể là
một thành phần của một framework. Thứ hai, các mẫu thiết kế là những kiến trúc
nhỏ hơn so với các framework. Do vậy, một framework có thể chứa một số các mẫu
thiết kế, nhưng điều ngược lại là không thể. Do vậy, các mẫu thiết kế không có ảnh
hưởng lớn tới kiến trúc của ứng dụng. Cuối cùng, các framework được chuyên môn
hóa hơn so với các mẫu thiết kế. Các framework luôn luôn liên quan đến một miền
ứng dụng cụ thể, trong khi đó các mẫu thiết kế là chung và có thể được ứng dụng
trong bất kỳ miền ứng dụng nào.
Các ngôn ngữ mẫu khác với framework theo cách mà một ngôn ngữ mẫu miêu
tả: làm như thế nào để tạo ra một thiết kế. Trong khi đó, một framework hướng đối
tượng là một thiết kế. Các ngôn ngữ mẫu bổ sung cho một framework, do chúng có
thể hướng dẫn các kỹ sư phần mềm sử dụng framework như thế nào, và mô tả tại
sao nó lại được thiết kế như vậy.


-9-

Một ứng dụng hướng đối tượng khác với một framework ở chỗ, một ứng dụng
mô tả một chương trình thực hiện phức tạp mà thỏa mãn các yêu cầu cụ thể đặt ra.

Framework đạt được các tính năng của một ứng dụng nhưng nó không thể thi hành
được bởi vì nó không bao gồm các tương tác trong trường hợp ứng dụng cụ thể.
Các framework khác với các thư viện lớp ở chỗ: chúng nhắm tới các miền ứng
dụng cụ thể. Trong khi đó, các thư viện lớp cung cấp cho người sử dụng các sự thực
hiện trước của thuật toán. Các thư viện lớp là thụ động, người sử dụng gọi đến các
phương pháp trong thư viện lớp để thực hiện một số hoạt động. Trong khi đó các
framework định nghĩa khung khổ cho một ứng dụng thực tế và quản lý các luồng
điều khiển trong ứng dụng. Các framework có thể khác so với thư viện lớp, nhưng
chúng có thể sử dụng các thư viện lớp đã có sẵn để thực hiện các thuật toán chung
và các cấu trúc dữ liệu.
Các thành phần phần mềm ban đầu đã được dự định là các thành phần chức
năng riêng lẻ mà có thể được đầu tư từ nhà cung cấp và tích hợp vào trong các ứng
dụng. Các framework dường như là những thành phần mà có thể được đầu tư từ nhà
cung cấp và nhiều hơn một framework có thể được sử dụng trong một ứng dụng.
Tuy nhiên, một điểm khác dễ nhận thấy giữa chúng là các framework cung cấp một
bộ rộng hơn các dịch vụ so với các thành phần phần mềm. Chúng có khả năng tùy
biến nhiều hơn, có các giao diện phức tạp hơn và điều quan trọng hơn là chúng thực
sự định nghĩa cho một họ ứng dụng hoặc một diện rộng của các ứng dụng. Do vậy,
các framework là khó học hơn đối với các nhà phát triển, nhưng một khi đã hiểu
được hết framework thì sẽ có được sự linh động cao hơn và với một framework
được thiết kế tốt thì có thể giảm được các nỗ lực cần bỏ ra để xây dựng một ứng
dụng đã được tùy biến một cách đáng kể.
Trong khi các framework và các thành phần là các kỹ thuật khác nhau, chúng
nên được xem và được sử dụng như các kỹ thuật cộng tác với nhau. Với các
framework có thể sử dụng các thành phần và các ứng dụng được phát triển sử dụng
các framework thậm chí có thể tiện dụng hơn các thành phần. Ví dụ, một ứng dụng
Visual C++ được tạo với MFC framework, thậm chí có thể sử dụng các thành phần


-10-

ActiveX trong giao diện của nó giống như việc trao đổi với các thành phần ActiveX
được đóng gói trong MFC framework. Một ví dụ khác cho sự phụ thuộc lẫn nhau
giữa các framework và thành phần là việc sử dụng các framework để tạo các thành
phần mới, ví dụ, framework Active Template Library (ATL) của Microsoft được sử
dụng rộng rãi trong việc tạo các thành phần ActiveX.

1.1.4. Các đặc điểm của framework
Một framework hướng đối tượng có bốn đặc điểm chính sau :
• Khả năng môđun hóa
• Khả năng sử dụng lại
• Khả năng mở rộng
• Sự đổi chiều của điều khiển
Về đặc điểm thứ nhất, các framework tăng cường khả năng môđun hóa bằng
cách đóng gói các chi tiết thực hiện không chắc chắn đằng sau các giao diện chắc
chắn. Khả năng này giúp cho việc tăng cường chất lượng của phần mềm bằng cách
cục bộ hóa các tác động của những thay đổi về kiến trúc và sự thực hiện. Sự cục bộ
hóa này giảm các nỗ lực được yêu cầu để hiểu và duy trì phần mềm hiện có.
Mặt khác, các giao diện chắc chắn được cung cấp bởi các framework còn tăng
cường khả năng sử dụng lại bằng cách định nghĩa các thành phần chung mà có thể
được áp dụng để tạo ra các ứng dụng mới. Khả năng sử dụng lại của framework
tăng cường kiến thức của miền ứng dụng và các nỗ lực của các nhà phát triển có
kinh nghiệm để tránh việc tạo và làm lại các giải pháp chung cho các yêu cầu của
ứng dụng lặp lại và cũng như các thách thức tiến hành trong thiết kế phần mềm.
Việc sử dụng lại các thành phần thiết kế có thể là một sự cải tiến đáng kể trong sản
xuất chương trình, cũng như tốt cho việc nâng cao chất lượng, tính hiệu quả, độ tin
cậy và tính sẵn sàng của phần mềm.
Về khả năng mở rộng, một framework tăng cường khả năng mở rộng bằng
cách cung cấp các điểm nóng tường minh cho phép các ứng dụng mở rộng các giao

-11-

diện chắc chắn và cách ứng xử của vùng ứng dụng với các thay đổi được yêu cầu
cho các trường hợp của ứng dụng trong một ngữ cảnh cụ thể. Khả năng mở rộng
của framework là cần thiết để đảm bảo các sự điều chỉnh có tính thời gian của các
dịch vụ và tính năng ứng dụng mới.
Cuối cùng, đặc điểm của kiến trúc cho thời gian chạy của một framework là sự
đổi chiều của điều khiển, thường được gọi là “Nguyên tắc Hollywood”- Đừng gọi
cho chúng tôi, chúng tôi sẽ gọi cho bạn. Kiến trúc này cho phép ứng dụng hợp với
các quy tắc tiêu chuẩn nhờ việc điều chỉnh từng bước các xử lý thông qua các đối
tượng quản lý sự kiện mà được tham chiếu đến do cơ chế gửi kích họat ngược trở
lại của framework. Khi các sự kiện xảy ra, framework gửi lại kích hoạt bằng cách
chỉ dẫn phương pháp móc nối trên các đối tượng quản lý sự kiện đã được đăng ký
trước để thực hiện việc xử lý ứng dụng cụ thể dựa trên các sự kiện. Việc đổi chiều
điều khiển này cho phép framework định nghĩa một tập các phương pháp ứng dụng
cụ thể để đáp ứng với các sự kiện ở bên ngoài.

1.2. Phân loại khung làm việc
Framework hướng đối tượng có thể được phân loại theo nhiều chiều khác
nhau, trong đó những chiều quan trọng nhất là vùng vấn đề mà framework trỏ tới,
cấu trúc bên trong của framework và việc nó dự định sử dụng như thế nào.
Với cách phân loại thứ nhất, người ta chia các khung làm việc thành các
khung làm việc ứng dụng, khung làm việc miền ứng dụng và khung làm việc trợ
giúp.
Với phân loại theo cách thức dự định sử dụng, các khung làm việc chia thành
các khung làm việc hộp đen, các khung làm việc hộp trắng và các khung làm việc
hộp xám.

1.2.1. Phân loại framework theo vùng vấn đề

Việc phân loại theo vùng vấn đề chia các framework ba loại là các khung làm
việc ứng dụng, các khung làm việc miền ứng dụng và các khung làm việc hỗ trợ.


-12-

Một khung làm việc ứng dụng là một tập của các thành phần với một thiết kế
ứng dụng có thể được sử dụng lại. Điều này có nghĩa rằng, người dùng không
những nhận được một tập con mã chức năng mà còn bắt đầu với cả một thiết kế về
cách mà chúng làm việc như thế nào. Điều này cũng có nghĩa là, một framework
ứng dụng có thể cung cấp nhiều tính năng hơn các thư viện hàm, vì về cơ bản các
thư viện hàm là không phụ thuộc vào nhau.
Loại thứ hai là phân loại khung làm việc theo vùng vấn đề của một miền ứng
dụng. Các framework này đạt được kiến thức và sự tinh thông trong một vùng vấn
đề cụ thể.
Loại cuối cùng theo cách phân loại này là các khung làm việc hỗ trợ. Các
framework hỗ trợ là các framework mà phục vụ cho các dịch vụ mức thấp của hệ
thống như các trình điều khiển cho các thiết bị và bộ điều khiển truy nhập tệp. Nhà
phát triển ứng dụng sử dụng các framework hỗ trợ trực tiếp hoặc sử dụng các sự
điều chỉnh được tạo ra bởi các trình cung cấp của hệ thống. Các framework hỗ trợ
có thể được tùy biến, ví dụ khi phát triển một hệ thống mới hoặc trình điều khiển
thiết bị mới.

1.2.2. Phân loại framework theo cấu trúc nội bộ
Nếu như cấu trúc nội tại của framework được miêu tả thì nó có thể làm cho
việc hiểu cách ứng xử của framework dễ dàng hơn. Cấu trúc nội tại của một
framework liên quan tới các khái niệm về các kiến trúc phần mềm. Những kiến trúc
này được gọi là “các khung làm việc kiến trúc”, do chúng được thiết kế theo cách để
đạt được cấu trúc vững chắc của một kiến trúc phần mềm hướng đối tượng. Nguyên
tắc tổng thể cho cấu trúc nội tại của một framework được mô tả qua đặc trưng kiến

trúc của nó. Các framework có tính kiến trúc đã được mô tả là:
Layered (kiến trúc phân tầng), giúp cho cấu trúc các ứng dụng có thể được
phân rã thành các nhóm của các công việc con với mức trừu tượng khác nhau định
vị ở tầng khác nhau.
Pipes and Filters (kiến trúc ống và bộ lọc), có thể được dùng để cấu trúc các
ứng dụng có thể được chia thành một vài các công việc con hoàn toàn độc lập, được
thực hiện theo trình tự nối tiếp hoặc song song đã được xác định một cách rõ ràng.


-13-

Model-View-Controller (kiến trúc MVC), định nghĩa một kiến trúc cho các
ứng dụng có tính tương tác, chia tách giữa giao diện của ứng dụng với các chức
năng chủ yếu của nó: mô hình xử lý và dữ liệu.
Presentation-Abstraction-Controller (kiến trúc trình diễn-Trừu tượng-Điều
khiển), kiến trúc này là thích hợp để cấu trúc các hệ thống phần mềm mà có tính
tương tác cao với người sử dụng, cho phép những điều khiển và trình diễn của các
mô hình trừu tượng của hệ thống có thể được tạo bên ngoài các chức năng con và
độc lập với mỗi cái khác.
Reflective (kiến trúc phản ánh), có khả năng áp dụng cho các ứng dụng mà cần
phải cân nhắc về một sự thích nghi trong tương lai do sự thay đổi môi trường, công
nghệ và các yêu cầu khác, mà không cần phải thay đổi về kiến trúc và cách thực
hiện của nó.
Microkernel là phù hợp cho các hệ thống phần mềm cần cung cấp các khung
nhìn khác nhau dựa trên các chức năng của chúng và phải thích nghi với các yêu
cầu của hệ thống. Ví dụ của microkernel của các hệ điều hành.
Blackboard (kiến trúc bảng đen), giúp để cấu trúc các ứng dụng phức tạp mà
liên quan tới một vài hệ thống con chuyên biệt cho các lĩnh vực khác nhau. Các hệ
thống con này phải hợp tác để xây dựng các giải pháp cho việc giải quyết các vấn
đề.

Broker (kiến trúc môi giới), cấu trúc các hệ thống phần mềm phân tán, trong
đó các thành phần tương tác khác nhau giao tiếp với nhau khi vận hành thông qua
truyền thông như trong một mô hình chủ khách.
Việc sử dụng các kiến trúc này như là một nguyên tắc thiết kế chủ yếu cho
một framework. Điều đó có nghĩa là, các kiến trúc này là các ứng cử viên tốt cho
việc ứng dụng các mẫu thiết kế hướng đối tượng cũng như cho việc phát triển
framework.


-14-

1.3. Các phương pháp phát triển framework
Quá trình phát triển một framework phụ thuộc vào kinh nghiệm của việc tổ chức
các thành phần trong miền vấn đề mà nó chỉ ra. Tổ chức có nhiều kinh nghiệm hơn
có thể lựa chọn quy trình phát triển hiện đại hơn vì họ sẽ có ít vấn đề hơn với miền
vấn đề. Một số quy trình khả thi cho việc phát triển framework đã được đưa ra:

1.3.1. Quy trình phát triển dựa trên các kinh nghiệm ứng dụng
Hướng phát triển framework mang tính thực dụng được miêu tả [10]. Trước
hết phát triển n ứng dụng, ít nhất từ hai ứng dụng trong miền vấn đề. Khi chúng làm
việc đúng thì việc lắp lại đầu tiên trong quy trình bắt đầu như hình 3.3. Phân loại
các đặc điểm chung trong cả hai ứng dụng và kiết xuất chúng thành một

framework. Để đánh giá liệu các đặc điểm được kiết xuất ra có đúng không, phát
triển lại các ứng dụng (n) dựa trên framework đó. Điều này có lẽ khá dễ dàng nếu
các đặc tính chung được phân loại đúng. Nếu việc phát triển lại các ứng dụng không
dễ dàng thì việc viết lại framework là cần thiết và sử dụng kinh nghiệm đã có để
phát triển bản tiếp theo của framework. Đây là cách thức cho lần lặp thứ hai và tất
cả các lần lặp tiếp theo cho ở trong hình 1.2. Dựa trên phiên bản mới của

framework, các ứng dụng mới có thể được phát triển. Các kinh nghiệm đạt được
thông qua các ứng dụng mới cũng được sử dụng như là đầu vào cho việc bảo trì
framework theo tiến độ. Toàn bộ quy trình được thể hiện trong hình 1.2.

Hình 1.2: Phát triển framework dựa trên kinh nghiệm ứng dụng [10]


-15-

1.3.2. Quy trình phát triển framework dựa trên phân tích miền vấn
đề
Một hướng tiếp cận phức tạp hơn cho việc phát triển một framework là phân
tích miền vấn đề. Quy trình phát triển được chỉ ra trong hình 1.3. Hoạt động đầu
tiên đó là phân tích miền vấn đề để phân loại và hiểu các thành phần trừu tượng nổi
bật trong miền vấn đề. Phân tích tên miền đòi hỏi phân tích các ứng dụng hiện có
(đây là một nhiệm vụ khó thực hiện) và chỉ có thể nếu tổ chức có các ứng dụng
được phát triển trong miền vấn đề. Việc phân tích các ứng dụng hiện có cũng sẽ
chiếm một tỷ lệ lớn ngân sách.

Hình 1.3: Quy trình phát triển framework dựa trên phân tích miền vấn đề [10]

Sau khi các lớp trìu tượng được nhận biết, phát triển framework cùng với một
ứng dụng kiểm tra, (sử dụng mũi tên như trong hình 1.3), sau đó điều chỉnh khung
làm việc nếu cần thiết. Tiếp theo, phát triển một ứng dụng thứ hai dựa trên
framework này. Thay đổi framework nếu cần thiết và sửa đổi ứng dụng đầu tiên để
nó có thể làm việc với những thay đổi đưa ra. Hãy để framework vận hành thông
qua các hoạt động bảo trì có kế hoạch, trong khi đó tiếp tục phát triển thêm nhiều
ứng dụng dựa trên nó.

-16-

1.3.3. Quy trình phát triển framework sử dụng các mẫu thiết kế
Quy trình phát triển một framework dựa trên mẫu thiết kế thực dụng có thể
được nhận ra như chỉ rõ trong hình 1.4. Trước hết, phát triển một ứng dụng trong
miền vấn đề. Thứ hai, thiết lập và đào tạo nhân viên theo bộ chuẩn của các mẫu
thiết kế. Lấy ứng dụng và áp dụng theo hệ thống mẫu thiết kế để tạo ra framework.
Sau đó lặp lại giữa phát triển ứng dụng và framework có thể xảy ra. Đồng thời trong
quy trình này cũng tồn tại các hoạt động bảo trì framework theo kế hoạch.

Hình 1.4: Quy trình phát triển framework sử dụng các mẫu thiết kế [10]

1.3.4. Quy trình phát triển framework chung
Các yếu tố chung của quy trình phát triển framework được chỉ trong hình 1.5:
− Phân tích tên miền vấn đề. Điều này được thực hiện một cách hệ thống hoặc
thông qua phát triển một hoặc một vài ứng dụng trong miền và lớp trìu tượng
chính (key abstraction) được nhận ra.

− Phiên bản đầu tiên của framework được phát triển nhằm tận dụng các lớp trìu
tượng chính (key abstraction) được tìm thấy.

− Một hoặc có thể một vài các ứng dụng được phát triển dựa trên framework
này. Đây là hoạt động kiểm tra framework để xem liệu nó có thể tái sử dụng


-17-

được hay không, và giống như hoạt động phát triển một ứng dụng dựa trên
framework.
− Các vấn đề khi sử dụng khung làm việc trong việc tạo ra các ứng dụng đều có

và được giải quyết trong phiên bản tiếp theo của khung làm việc.

− Sau khi lặp lại chu kỳ này một số lần, khung làm việc sẽ đạt được một cấp độ
chín muồi có thể chấp nhận được và có thể được đưa ra cho nhiều người dùng
tái sử dụng trong tổ chức.

Hình 1.5: Quy trình phát triển khung làm việc chung [10]

Trong thực tế, người ta không áp dụng mỗi phương pháp một cách riêng lẻ,
mà thường kết hợp các ý tưởng của các phương pháp trên, tùy thuộc vào lớp các bài
toán cụ thể và những khả năng có được để đưa ra một cách làm phù hợp và hiệu
quả.