Khóa luận Nghiên cứu thiết kế theo hợp đồng và xây dựng công cụ hỗ trợ

TÓM TẮT NỘI DUNG Khóa luận tìm hiểu về công nghệ thiết kế theo hợp đồng (Design by Contract) [3] và trình bày những khái niệm cơ bản. Đây là công nghệ giúp cho chúng ta xây dựng đặc tả giữa các lớp trong một thành phần và xem xét sự kết hợp giữa chúng với nhau. Mở rộng hơn nữa là đặc tả các thành phần trong một phần mềm và các thành phần phải thỏa mãn những điều kiện nào đó mới có thể liên kết với nhau để tạo thành phần mềm có tính tin cậy, tính đúng đắn cao. Bên cạnh đó khóa luận còn đưa ra một số khái niệm và cơ chế cho tính đúng đắn của phần mềm. Các cấu trúc đơn giản thường có tính tin cậy hơn những phần mềm có cấu trúc phức tạp. Nhưng điểm yếu của nó lại không thể phục vụ được nhu cầu ngày càng tăng lên của người phát triển và người sử dụng. Vì thế, một số cơ chế như cố gắng giữ cho cấu trúc của phần mềm càng đơn giản càng tốt. Viết văn bản mô tả phần mềm để người phát triển sau này có thể đọc lại hoặc viết lại. Quản lý bộ nhớ, hay còn được gọi là “kỹ thuật thu gom rác” cũng làm cho phần mềm tối ưu hơn bình thường. Hoặc là việc sử dụng lại những công cụ có sẵn của những phần mềm đáng tin cậy trước đó cũng là một giải pháp thường được các nhà phát triển ứng dụng. Chi tiết hơn nữa là phát triển tất cả các giai đoạn: phân tích, thiết kế, lập trình, kiểm thử, bảo trì trong một dự án phần mềm. Tiếp theo, khóa luận còn đưa ra các mô hình dựa trên CORBA. Khái niệm về kỹ nghệ phần mềm hướng thành phần. Một phần mềm được tạo ra là do sự ghép nối các thành phần độc lập lại với nhau. Các thành phần này sẽ không cần phải biên dịch lại hoặc không cần phải chỉnh sửa lại khi thêm mới một thành phần khác hay là chỉnh sửa một thành phần có sẵn. Mô hình thành phần CORBA là mô hình chính mà chúng tôi nghiên cứu và ứng dụng nó trong việc xây dựng công cụ hỗ trợ. Ngoài ra khóa luận còn đi vào xây dựng công cụ đặc tả và kiếm chứng hỗ trợ người dùng kiểm tra sự phù hợp của các thành phần khi kết nối với nhau một cách trực quan. Công cụ có áp dụng những công nghệ mới hiện nay như mô hình Model – View – Controller (M-V-C) [6] hoặc sử dụng thư viện layer trong lập trình java game, dễ dàng cho việc lập trình công cụ. MỤC LỤC Mở đầu 1 CHƯƠNG 1. Tính đúng đắn, tính tin cậy của phần mềm 3 1.1. Một số cơ chế mang lại tính đúng đắn 3 1.2. Biểu diễn một đặc tả 4 1.2.1. Những công thức của tính đúng đắn 4 1.2.2. Những điều kiện yếu, mạnh 5 1.3. Giao ước cho tính tin cậy của phần mềm 7 1.3.1. Quyền lợi 8 1.3.2. Nghĩa vụ 8 CHƯƠNG 2. Giới thiệu về Design by Contract 9 2.1. Giới thiệu 9 2.2. Khái niệm về hợp đồng 10 2.3. Tiền điều kiện, hậu điều kiện và tính bất biến 11 2.3.1. Tiền điều kiện và hậu điều kiện. 11 2.3.2. Tính bất biến 12 2.4. Design By Contract trong Eiffel 12 2.4.1. Biểu diễn Design by Contract trong Eiffel 13 2.4.2. Ví dụ minh họa 14 CHƯƠNG 3. Mô hình thành phần CORBA 16 3.1. Khái niệm cơ bản về công nghệ phần mềm hướng thành phần 16 3.1.1. Giới thiệu 16 3.1.2. Thành phần 17 3.1.3. Đối tượng và thành phần 17 3.1.4. Giao diện 18 3.1.5. Hợp đồng 19 3.1.6. Khuôn mẫu 21 3.1.7. Frameworks 21 3.1.8. Frameworks và thành phần 22 3.2. Khái niệm CORBA 22 3.2.1. Giới thiệu 22 3.2.2. Ngôn ngữ đặc tả giao tiếp IDL 23 3.3. Mô hình thành phần CORBA 25 3.3.1. Giao diện và sự nối ghép 25 3.3.2. Đặc tả CCM bằng ngôn ngữ IDL 27 3.3.2.1. Thành phần 27 3.3.2.2. Facets 27 3.3.2.3. Receptacles 28 3.3.2.4. Event Sources 28 3.3.2.5. Event Sinks 30 3.3.3. Điều kiện kết nối 30 CHƯƠNG 4. Xây dựng công cụ đặc tả và kiểm chứng thành phần 31 4.1. Mô tả công cụ 31 4.2. Ngôn ngữ phát triển công cụ 31 4.3. Phân tích công cụ đặc tả và kiểm chứng thành phần 31 4.3.1. Mô tả công cụ 31 4.3.2. Mô hình hoạt động 32 4.3.3. Thiết kế các lớp và đối tượng 32 4.3.3.1. Sơ đồ tương tác giữa các đối tượng 33 4.3.3.2. Mô tả chi tiết các lớp đối tượng 35 4.4. Triển khai 37 4.5. Thử nghiệm 37 4.5.1. Bài toán 37 4.5.2. Giao diện khởi động chương trình 40 4.5.3. Giao diện khi làm việc với các thành phần 41 4.5.4. Giao diện làm việc với các cổng 42 4.5.5. Giao diện sau khi kiểm chứng kết nối giữa các thành phần 45 Kết luận 47 Hướng phát triển 48 Tài liệu tham khảo 49 Phụ lục 50

doc61 trang | Chia sẻ: lvcdongnoi | Ngày: 03/07/2013 | Lượt xem: 1577 | Lượt tải: 1download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Khóa luận Nghiên cứu thiết kế theo hợp đồng và xây dựng công cụ hỗ trợ, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
ảo những tính chất phải được thỏa mãn ở bất cứ nơi nào thủ tục được gọi. Nghĩa vụ Đối với khách hàng, đó là sự đáp ứng những yêu cầu được phát biểu trong tiền điều kiện. Đối với nhà cung cấp, đó là những gì phải làm mà hậu điều kiện đã định ra. CHƯƠNG 2. Giới thiệu về Design by Contract Giới thiệu Khi xét đến sự phát triển các phương thức và công cụ của một phần mềm mới, các nhà phát triển đã có khuynh hướng chú trọng đến năng suất hơn là chất lượng của phần mềm. Thời đại hiện nay, xu hướng đó đã không còn phù hợp. Trong công nghệ hướng đối tượng [3] các lợi ích về năng suất đã xếp vị trí thứ yếu, phần lớn các nhà phát triển đã chuyển sang lợi ích về chất lượng sản phẩm. Một phần chính trong chất lượng sản phẩm là tính đúng đắn, tính tin cậy của phần mềm: đó là khả năng của một hệ thống có thể thực hiện các công việc của mình theo các đặc tả có sẵn và có thể xử lý được các tình huống bất thường. Nói một cách đơn giản, tính tin cậy tức là không có lỗi. Có nhiều cách xây dựng nên tính tin cậy cho phần mềm. Chúng ta có thể sử dụng lại các phương thức có sẵn. Có nghĩa là dùng lại những thành phần của các phần mềm thông dụng mà đúng đắn, nó làm cho phần mềm mà chúng ta xây dựng đạt được tính tin cậy hơn là xây dựng mới các phần mềm. Một cách khác, việc bẫy những mâu thuẫn của chương trình trước khi chúng trở thành lỗi cũng góp phần củng cố thêm tính đúng đắn của phần mềm. Hoặc là “kỹ thuật thu gom rác” – kỹ thuật thu gọn các mảnh vụn bộ nhỡ không còn được sử dụng nữa – cũng làm cho phần mềm được tin cậy hơn. Nhưng như thế vẫn chưa đủ, để chắc chắn rằng phần mềm hướng đối tượng sẽ thi hành một cách đúng đắn, chúng ta vẫn cần một hệ thống các phương pháp để xác định và triển khai các thành phần của phần mềm hướng đối tượng và các mối quan hệ của chúng trong hệ thống phần mềm. Một phương pháp mới mẻ đã xuất hiện, nó được gọi là “Design by Contract”, được tạm dịch là “Thiết kế theo hợp đồng”. Theo thuyết Design by Contract, một hệ thống phần mềm được xem như là tập hợp các thành phần có các giao tiếp tương tác với nhau dựa trên định nghĩa chính xác của các giao ước trong hợp đồng. Lợi ích của “Design by Contract” bao gồm: Giúp cho việc hiểu biết rõ hơn về các phương pháp hướng đối tượng và tổng quát hơn là của cấu trúc của phần mềm. Tiếp cận một cách có hệ thống đến việc xây dựng hệ thống hướng đối tượng có ít hoặc hoàn toàn không có lỗi. Xây dựng được các framework hiệu quả hơn cho việc gỡ lỗi, kiểm thử. Dễ dàng viết tài liệu cho phần mềm. Hiểu và kiểm soát được kỹ thuật thừa kế. Một kỹ thuật cho mối quan hệ với các trường hợp dị thường, dẫn đến sự an toàn và hiệu quả cho việc xây dựng các ngôn ngữ xử lý các trường hợp ngoại lệ. Khái niệm về hợp đồng Trong công việc thường ngày, một hợp đồng được viết bởi hai bên khi một bên (bên cung cấp) trình bày các công việc với bên kia (bên khách hàng). Mỗi bên mong chờ các lợi ích từ hợp đồng và chấp nhận các giao ước có trong hợp đồng đó. Thông thường, mỗi giao ước của bên này sẽ là lợi ích cho bên kia và ngược lại. Mục tiêu của bản hợp đồng là giải thích rõ ràng các lợi ích và các giao ước. Một ví dụ đơn giản sau đây minh họa cho một hợp đồng giữa một hãng hàng không và khách hàng. Bảng 1: Hợp đồng giữa một hãng hàng không và khành hàng Giao ước Lợi ích Bên khách hàng (khách hàng) Phải có mặt ở sân bay ít nhất 5 phút trước khi khởi hành. Chỉ mang theo hành lý đã được kiểm định. Thanh toán tiền vé máy bay. Đến được địa điểm mong muốn. Bên cung cấp (Hãng hàng không) Đưa khách hàng điến địa điểm cần đến Không cần quan tâm khách hàng đến trễ hay không. Có mang hành lý cấm hay không. Đã trả tiền vé chưa. Hợp đồng đảm bảo cho cả bên khách bởi sự chỉ rõ nên thực hiện những gì và cho bên cung cấp bằng cách chỉ ra bên cung cấp không phải chịu trách nhiệm về những gì bên thực hiện không thực hiện đúng những quy định trong phạm vi hợp đồng. Cùng chung một ý tưởng áp dụng cho phần mềm. Xem xét một yếu tố phần mềm E. Để đạt được mục đích (thực hiện hợp đồng riêng của mình). E sử dụng một chiến lược nhất định, bao gồm những công việc con t1, t2,…, tn. Nếu một công việc con ti nào đó bất thường, nó sẽ được thực hiện bằng cách gọi một thủ tục R. Nói cách khác, E hợp đồng ra công việc con cho R. Tình trạng như vậy cần phải được quản lý bằng bảng phân công nghĩa vụ và lợi ích một cách rõ ràng. Ví dụ như ti là công việc chèn một từ vào từ điển (một bảng mà mỗi phần tử được xác định bởi một chuỗi ký tự sử dụng như là một khóa). Hợp đồng sẽ là: Bảng 2: Hợp đồng chèn một từ vào từ điển Giao ước Lợi ích Bên thực hiện Chắc chắn rằng bảng không đầy dữ liệu và khóa không phải là chuỗi rỗng Cập nhật bảng chứa các yếu tố xuất hiện, liên kết với các khóa. Bên cung cấp Bản ghi đưa các yếu tố vào bảng, liên kết với các khóa. Không cần phải làm gì nếu bảng đầy hoặc khóa là một chuỗi rỗng.. Thiết kế theo hợp đồng được sử dụng ở đây để cung cấp đặc tả chính xác cho các chức năng của các thành phần và nâng cao tính tin cậy của chúng. Theo Meyer [1992], một hợp đồng là một tập hợp các xác nhận mô tả chính xác mỗi đặc điểm của thành phần phải làm gì và không phải làm gì. Xác nhận chính trong công nghệ thiết kế theo hợp đồng có 3 kiểu: Tính bất biến, tiền điều kiện và hậu điều kiện. Tiền điều kiện, hậu điều kiện và tính bất biến Tiền điều kiện và hậu điều kiện. Tiền điều kiện và hậu điều kiện được sử dụng để định nghĩa ngữ nghĩa các phương thức. Chúng chỉ rõ nhiệm vụ được thi hành bởi một phương thức. Việc định nghĩa tiền điều kiện và hậu điều kiện cho một phương thức là cách để định nghĩa một hợp đồng, hợp đồng này ràng buộc phương thức và các lời gọi đến nó. Tiền điều kiện mô tả sự ràng buộc mà với sự ràng buộc này, phương thức sẽ thực hiện một cách đúng đắn. Đó là nghĩa vụ của bên thực hiện và là quyền lợi của bên cung cấp. Hậu điều kiện diễn tả các thuộc tính từ kết quả thực hiện một phương thức. Đó là nghĩa vụ của bên cung cấp và là quyền lợi của bên thực hiện Ví dụ một hành động xóa bản ghi từ tập hợp cần có tiền điều kiện yêu cầu bản ghi với khóa chính phải tồn tại và hậu điều kiện yêu cầu bản ghi đó không được nhiều hơn các yếu tố trong tập hợp đó Tính bất biến Tính bất biến ràng buộc gán các kiểu cần giúp cho đúng với các trường hợp của kiểu mà hành động bắt đầu được biểu diễn trong trường hợp đó. Trong trường hợp của các phương thức thành phần, chúng ta có thể gắn tính bất biến vào giao diện để xác định thuộc tính của đối tượng thành phần thực thi giao diện. Ví dụ, tính bất biến có thể nói rõ được giá trị của một vài thuộc tính luôn phải lớn hơn 0. Điều kiện bất biến của lớp mô tả các ràng buộc toàn vẹn của lớp. Khái niệm này quan trọng cho việc quản lý cấu hình và kiếm thử hồi quy vì nó mô tả xâu hơn đặc tính của một lớp. Điều kiện bất biến của lớp được thêm vào với tiền điều kiện và hậu điều kiện của mỗi phương thức của lớp: {INV & P} A {INV & Q} Công thức 4: Điều kiện bất biến trong công thức tính đúng đắn INV là điều kiện bất biến được thêm vào. Điều này thể hiện rằng bất biến INV là không thay đổi trước và sau khi thực hiện A. Design By Contract trong Eiffel Eiffel [4] hỗ trợ rất nhiều tính năng: tiếp cận hướng đối tượng hoàn thiện, khả năng giao tiếp bên ngoài (có thể giao tiếp với các ngôn ngữ C, C++, Java,…), hỗ trợvòng đời phần mềm bao gồm việc phân tích, thiết kế, thực thi và bảo trì, hỗ trợ Design By Contract, viết xác nhận, quản lý ngoại lệ… Design By Contract hầu như là vấn đề luôn được nhắc đến khi đề cập về Eiffel. Trong Eiffel, mỗi thành phần của hệ thống đều có thể được thực hiện theo một đặc tả tiên quyết về các thuộc tính trừu tượng của nó, liên quan đến những thao tác nội tại và những giao tác của nó với các thành phần khác. Eiffel thực thi một cách trực tiếp ý tưởng Design By Contract, một phương pháp làm nâng cao tính đáng tin cậy của phần mềm, cung cấp một nền tảng cho việc đặc tả, làm tài liệu và kiểm nghiệm phần mềm, cũng như việc quản lý các ngoại lệ và cách sử dụng kế thừa thích hợp. Biểu diễn Design by Contract trong Eiffel Precondition: Được thể hiện bằng từ khóa require Ví dụ: require boolean expressions Cần phải thỏa mãn biểu thức lô-gic boolean expressions trong mệnh đề require trước mới có thể thực hiện tiếp thủ tục r ở sau đó. Postcondition: Được thể hiện bằng từ khóa ensure Ví dụ: ensure boolean expressions Sau khi thực hiện thủ tục r, kết quả trả về phải thỏa mãn biểu thức lô-gic boolean expressions trong mệnh đề ensure Class invariant: Được thể hiện bằng từ khóa invariant Ví dụ: invariant boolean expressions Trong suốt quá trình thực hiện thủ tục r cần phải thỏa mãn biểu thức lô-gic boolean expressions trong mệnh đề invariant Chỉ thị Check: Được thể hiện bằng cặp từ khóa check…end Ví dụ: check assertion_clause1 assertion_clause2 … assertion_clausen end Loop invariant, loop variant from initialization until exit invariant inv variant var loop body end Ví dụ minh họa Lấy ví dụ cho thuật toán put với công việc chèn một phần tử x vào từ điển với x chứa một chuỗi các kí tự được coi như là khóa. Put (x: ELEMENT; key: STRING)is require count <= capacity notkey.empty do … Thuật toàn chèn… ensure has (x) item (key) = x count = old count + 1 end Mệnh đề requie giới thiệu về điều kiện input, hoặc là tiền điều kiện; mệnh đề ensure giới thiệu về điều kiện output hay còn gọi là hậu điều kiện. Cả hai điều kiện là ví dụ về sự xác nhận, hoặc điều kiện logic (mệnh đề hợp đồng) liên kết với thành phần của phần mềm. Trong tiền điều kiện, biến count là số phần tử hiện thời và capacity là số lượng lớn nhất có thể đưa vào; trong hậu điều kiện, has là hàm boolean để xem từ đó có không, và item trả lại từ liên kết với khóa. Kí hiệu old count là giá trị count cũ. Một ví dụ khác về cơ chế gửi tin. send (m: MESSAGE)is -- Gửi một tin nhắn m theo chế độ gửi nhanh nếu có thể, nếu không sẽ chuyển sang chế độ gửi chậm. local tried_fast, tried_slow:BOOLEAN do if tried_fast then tried_slow := True send_slow (m) else tried_fast := True send_fast (m) end rescue if not tried_slow then retry end end Trong ví dụ này các giá trị logic ban đầu sẽ được khởi tạo là False. Nếu send_fast không thành công, phần thân của mệnh đề do sẽ được thực hiện lại. Còn nếu việc thực thi send_slow không thành công, mệnh đề rescue sẽ được thự hiện. CHƯƠNG 3. Mô hình thành phần CORBA Khái niệm cơ bản về công nghệ phần mềm hướng thành phần Giới thiệu Có rất nhiều khái niệm cơ bản thường gặp về công nghệ phần mềm hướng thành phần (CBSE) [8]. Các định nghĩa khác nhau có thể gây ra các nhầm lẫn vì CBSE là một khái niệm mới mẻ. Nhiều khái niệm vẫn chưa hoàn toàn giải thích hoặc thử nghiệm trong thực tế, và như một kệ quả, các định nghĩa của chúng vẫn còn rất mơ hồ. CBSE cơ bản dựa vào khái niệm của thành phần. Các từ ngữ khác như giao diện, hợp đồng, framework, và khuôn mẫu có liên quan chặt chẽ đến việc phát triển thành phần phần mềm. Một thành phần là một đơn vị có thể sử dụng lại của việc triển khai và cấu tạo nên phần mềm. Một điểm chung ở đây là thành phần có mối quan hệ chặt chẽ với đối tượng, vì thế, nó là một phần mở rộng của việc phát triển công nghệ hướng đối tượng. Tuy nhiên, có nhiều nhân tố như chi tiết, khái niệm về cấu tạo và triển khai, thậm chí cả quá trình phát triển, cũng phải phân biệt rõ thành phần và đối tượng. Một giao diện quy định cụ thể các điểm truy cập đến thành phần một, và do đó giúp khách hàng hiểu được chức năng và cách sử dụng của thành phần một. Giao diện rõ ràng là tách ra từ việc thực hiện các thành phần một. Thực hiện đúng quy định, giao diện một quy định cụ thể các thuộc tính chức năng của thành phần một. Một mô tả hoàn toàn chức năng của thành phần là không đủ. Một giao diện quy định cụ thể các điểm truy cập đến một thành phần, và do đó giúp khách hàng hiểu dược chức năng và cách sử dụng của thành phần đó. Giao diện được tách hẳn ra từ việc thực hiện các thành phần. Theo như định nghĩa, một giao diện quy định cụ thể các thuộc tính, chức năng của một thành phần. Do đó, một mô tả về chức năng của một thành phần là không đủ. Các đặc tả thành phần có thể thực hiện được thông qua một hợp đồng, trong đó tập trung vào việc đặc tả các điều kiện mà thành phần tương tác với môi trường của nó. Mặc dù các component có thể có các kích cỡ khác nhau và các thành phần lớn được chú trọng hơn cả. Một tập hợp các thành phần đóng một vai trò cụ thể sẽ được chú trọng hơn là một thành phần đơn lẻ. Điều này dẫn đến khái niệm framework. Một framework mô tả một đơn vị lớn của thiết kế và xác định mối quan hệ trong một nhóm nhất định của các yếu tố. Các yếu tố này có thể là những thành phần. Khuôn mẫu xác định các giải pháp cho các vấn đề ở mức độ trừu tượng cao và các cách sử dụng lại chúng. Khuôn mẫu thường bắt những đơn vị thiết kế nhỏ khi được so sánh với framework, bởi vì framework bao gồm các khuôn mẫu thiết kế khác nhau. Thành phần Thành phần là trung tâm của CBSE và cần phải định nghĩa chính xác về thành phần để hiểu được cơ sở của CBSE. Chúng ta có thể tìm được vài định nghĩa của thành phần trong nhiều tài liệu, phần lớn trong số chúng không có định nghĩa trực quan về thành phần. Ví dụ trong công nghệ Component Object Model (COM) của Microsoft, một thành phần được định nghĩa là: một bộ phận biên soạn nên phần mềm, cung cấp nên một dịch vụ. Mọi người đều đồng ý rằngthành phần là một bộ phận của phần mềm và nó rõ ràng là cung cấp một dịch vụ nhưng định nghĩa này còn quá rộng. Ví dụ như biên dịch các thư viện (các file có đuôi .o và .dll) cũng có thể được định nghĩa theo cách này. Một đặc điểm quan trong nhất của thành phần là sự tách biệt giao diện của nó trong sự thực thi. Sự tách biệt này khác với những gì chúng ta có thể tìm thấy ở nhiều ngôn ngữ lập trình khác hoặc trong ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng mà việc định nghĩa lớp được tách biệtvới những lớp thực thi. Trong CBSE, các thành phần được yêu cầu kết hợp lại trong phần mềm. Các thành phần kết hợp và triển khai phải tồn tại độc lập và không cần phải biên dịch lại hoặc phải liên kết lại với phần mềm khi mà thêm mới hoặc chỉnh sửa các thành phần khác. Một đặc điểm quan trọng nữa của thành phần là khả năng thể hiện chức năng thông qua giao diện của nó. Ý nghĩa của nó là cần thiết cho việc hoàn thiện các đặc tả của thành phần bao gồm các giao diện chức năng, đặc tính phi chức năng (hiệu suất, tài nguyên,…), ca sử dụng, kiểm thử… Đối tượng và thành phần Đối tượng và thành phần thường được nghĩ đến là đồng nghĩa hoặc tương tự nhau. Tác giả Szyperski và Pfister [8] đã xem thành phần như là tập hợp các đối tượng, mà các đối tượng này hợp tác chặt chẽ với nhau. Ranh giới giữa một thành phần với các thành phần hoặc đối tượng khác được chỉ rõ và sự tương tác của thành phần được thực thi qua các giao diện của thành phần trong khi các tính chất bên trong các thành phần (ví dụ như các đối tượng của nó) được ẩn đi. Đối tượng trong một thành phầnđơn lẻ có thể truy cập đến việc thực thi của thành phần khác. Tuy nhiên, sự truy cập đến việc thực thi của một đối tượng từ bên ngoài thành phần cần phải được ngăn chặn. Thay vì chứa các lớp hoặc đối tượng, một component có thể chứa các thủ tục cổ điển, các biến global (static), và do đó không những có thể thực hiện bằng cách tiếp cận hướng đối tượng mà còn có thể tiếp cận theo hướng chức hoặc cách tiếp cận ngôn ngữ assembly. Tương tự như quan hệ thừa kế giữa các đối tượng, một component có thể có một mối quan hệ với các thành phần khác. Một lớp cha của một lớp không cần thiết phải ở trong component chứa lớp đó. Nếu một lớp trong component có lớp cha trong một component khác, quan hệ thừa kế giữa các lớp xuất hiện tại ranh giới giữa các component. D.Souza and Wills [8] thảo luận về sự khác biệt và giống nhau của đối tượng và thành phần. Một câu hỏi quan trọng đặt ra là có khi nào một lớp trở thành một thành phần hay không. Nếu một lớp được đóng gói cùng với các định nghĩa về giao giện rõ ràng mà nó yêu cầu và thực hiện, thì lớp này sẽ được gọi là một thành phần. Giao diện lập trình ứng dụng (API) là một đặc tả các thuộc tính của mô đun mà client phụ thuộc vào. API của thành phần có sẵn ở dạng một hay nhiều cấu trúc giao diện (ví dụ: java interfaces hoặc abstract virtual classes trong C++). Cũng tương tự như thế với lớp, component có thể liên kết với các lớp khác. Nếu các lớp này tự chúng có đầy đủ các định nghĩa API, tập hợp kết của của các lớp được thiết kế cấu tạo thành một component. Có 3 sự khác biệt quan trọng nhất dưới đây giữa component và đối tượng: Component thường sử dụng việc lưu trữ liên tục trong khi đối tượng lưu trữ ở từng nơi từng vùng. Component có một bộ các cơ chế liên thông với nhau rộng hơn so với đối tượng, trong đó thường sử dụng cơ chế gửi tin. Component thường là những đơn vị có tính chất lớn hơn các đối tượng và có hành động phức tạp hơn ở những giao diện của chúng. Giao diện Một giao diện của component có thể được định nghĩa dưới dạng đặc tả của các điểm truy cập của nó. Các máy khách truy cập các dịch vụ cung cấp bởi thành phần sử dụng các điểm truy cập đó. Nếu thành phần có nhiều điểm truy cập, mỗi điểm sẽ tương ứng với với các dịch vụ khác nhau được cung cấp bởi component, sau đó component dự kiến sẽ có nhiều giao diện. Điều chú ý quan trọng là một giao diện không cung cấp một sự thực thi của bất kỳ hoạt động nào của nó. Thay vào đó, nó chỉ đơn thuần là tên của tập hợp các hành động và cung cấp các mô vả và giao thức các hoạt động của nó. Đặc điểm này làm cho nó có thể thay thế một phần thực hiện mà không phải thay đổi giao diện, và cách làm này cải thiện được hiệu năng hệ thống mà không phải xây dựng lại hệ thống; và thêm một giao diện (và những sự thực thi) mà không phải thay đổi những sự thực thi đã có và trong cách này cải thiện được khả năng tương thích của component. Khách hàng tùy chỉnh các component bởi các phương tiện giao diện vì giao diện chỉ nhìn thấy được một phần. Lý tưởng nhất, trong giao diện, ngữ nghĩa của mỗi hành động phải được xác định vởi bì đây là điều quan trọng cho cả sự thi hành của giao diện và máy khách sử dụng giao diện. Trong phần lớn các mô hình component hiện tại, giao diện định chỉ định nghĩa một cú pháp (ví dụ: kiểu đầu vào đầu ra) và đưa ra rất ít thông tin về các component. Giao diện được định nghĩa trong công nghệ component có thể diễn đạt các functional properties. Function properties bao gồm một phần signature mà hành động được cung cấp bởi một component đã được miêu tả, và một phần trạng thái mà trạng thái của component được xác định. Chúng ta có thể phân biệt hai loại giao diện. Các component có thể xuất và nhập các giao diện cho và từ môi trường mà có thể bao gồm các component khác. Một giao diện xuất ra ngoài miêu tả dịch vụ cung cấp bởi component ra môi trường, trong khi một giao diện nhập vào xác định một dịch vụ yêu cầu bởi component từ môi trường. Các phương pháp tiếp cận chung của các giao diện là cú pháp truyền thống. Tuy nhiên, việc thực hiện các vấn đề ngữ cảnh liên quan đến ngữ cảnh phụ thuộc (tức là đặc tả của môi trường triển khai và môi trường chạy) và sự tương tác cho biết sự cần thiết của một hợp đồng rõ ràng xác định các hành vi của một component. Hợp đồng Hầu hết các kỹ thuật dùng để mô tả giao diện như IDL chỉ có quan tâm đến phần chữ ký, trong đó hành động được cung cấp bởi một thành phần được miêu tả và do đó không giải quyết các hành vi chung của các thành phần. Một đặc tả chính xác của các hành vi của một thành phần có thể thực hiện một hợp đồng. Meyer đã đề cập, một hợp đồng danh sách cácràng buộc chung mà thành phần sẽ duy trì gọi là tính bất biến. Mỗi hành vi trong thành phần, hợp đồng đưa ra danh sách các điều kiện mà cần phải gắn với bên thực hiện (tiền điều kiện) và các kết quả thành phần cần phải trả lại (hậu điều kiện). Tiền điều kiện, hậu điều kiện và tính bất biến hợp thành đặc tả những hành vi của thành phần. Mở rộng hơn việc đặc tả cách hành vi của thành phần đơn lẻ, hợp đồng có thể được dùng để quy định các tương tác giữa một nhóm các thành phần. Tuy nhiên, chúng được sử dụng một cách khác nhau. Một hợp đồng quy định tương tác giữa các thành phần có những điều kiện sau: Có một tập những thành phần tham gia. Vai trò của mỗi thành phần thông qua các nghĩa vụ của hợp đồng, ví dụ như loại nghĩa vụ đòi hỏi các thành phần hỗ trợ các biến nhất định và giao diện, và nghĩa vụ hệ quả đòi hỏi các thành phần thực hiện một chuỗi lệnh của hành động, bao gồm việc gửi tin đến các thành phần khác. Tính biết biến được duy trì bởi các thành phần. Đặc tả các phương thức thuyết minh cho một hợp đồng. Chú ý rằng các thành phần không chỉ cung cấp các dịch vụ cho các thành phần khác mà còn đòi hỏi chúng từ các thành phần khác. Nó đúng cho cả yêu cầu chức năng và yêu cầu phi chức năng. Đo đó, các nghĩa vụ hợp đồng có sự khác biệt đáng kể so với tiền điều kiện, hậu điều kiện của các phương thức được cung cấp bởi một thành phần. Tất cả hành vi của thành phần có thể khá phức tạp bởi vì nó tham gia trong nhiều hợp đồng. Hơn nữa, hợp đồng chỉ rõ điều kiện mà trong đó tương tác giữa các thành phần trong điều khoản của tiền điều kiện và hậu điều kiện về hoạt động. Tiền điều kiện chỉ rõ các đặc điểm môi trường phải đáp ứng để hoạt động của hợp đồng có thể đáp ứng hậu điềukiện. Đơn giản tiền điều kiện/hậu điều kiện về hoạt động thiết lập sự đúng đắn cục bộ, trong khi để hoàn thiện sự đúng đắn tổng thể, sự chấm dứt là cần thiết. Bởi vì hợp đồng được thiết kế để đại diện cho các tin nhắn, qua giao thức giữa các thành phần, chúng là bắt buộc trong tự nhiên và do đó khó diễn tả trong một hình thức khai báo Cũng lưu ý rằng hợp đồng và giao diện là những khái niệm khác nhau. Giao diện là tập hợp các hoạt động chỉ rõ các dịch vụ được cung cấp bởi thành phần, hợp đồng chỉ rõ các hành vi bên ngoài của thành phần hoặc là tương tác giữa các thành phần khác nhau. Khuôn mẫu Kiến trúc sư Christopher Alexander [8] đã lần đầu tiên giới thiệu khái niệm về khuôn mẫu vào cuối năm 1970. Trong khái niệm này, khuôn mẫu định nghĩa giải pháp tuần hoàn cho các vấn đề tuần hoàn. Khuôn mẫu bắt những giải pháp không rõ ràng, không chỉ là những nguyên tắc và chiến lược trừu tượng, một cách gián tiếp, với tính chất khác biệt với nhiều kỹ thuật giải quyết vấn đề khác (như là mẫu hoặc phương thức thiết kế phần mềm) mà giải pháp bắt nguồn từ nguyên tắc. Các giải pháp cần được chứng minh để giải quyết vấn đề chứ không phải là lý thuyết hoặc suy đoán. Khuôn mẫu mô tả mối quan hệ giữa cấu trúc hệ thống và cơ chế và không những là các mô đun độc lập. Cuối cùng, yếu tố con người là một phần của khuôn mẫu. Một khuôn mẫu thiết kế có thể được dùng để miêu tả trong thiết kế và tài liệu của một thành phần. Một thành phần, như một thực thể tái sử dụng, có thể được xem như một sự thi hành một số khuôn mẫu thiết kế. Các khuôn mẫu thiết kế có thể được sử dụng để mô tả mức độ thấp chi tiết sự thi hành của hành vi và cấu trúc của những thành phần, hoặc là mối quan hệ giữa các thành phần trong bối cảnh của một ngôn ngữ lập trình cụ thể. Khuôn mẫu đã được áp dụng cho các thiết kế của nhiều hệ thống hướng đối tượng, và được coi là tái sử dụng những kiến trúc nhỏ góp phần vào một kiến trúc tổng thể. Mối quan hệ giữa các thành phần và khuôn mẫu thiết kế có thể được xem như sau. Khuôn mẫu thiết kế được sử dụng rộng rãi trong quá trình thiết kế hệ thống dựa thành phần, trong đó các đơn vị tái sử dụng phải được xác định. Việc sử dụng các khuôn mẫu thiết kế làm cho nó dễ dàng hơn cho chúng ta công nhận những phần tái sử dụng hoặc tìm chúng trong các thành phần từ trước hoặc phát triển chúng như là các đơn vị tái sử dụng. Khuôn mẫu thiết kế có thể được sử dụng để mô tả hành vi của các bộ phận bên trong thành phần và do đó được sử dụng để phát triển thành phần. Hơn nữa, khuôn mẫu thiết kế không những được sử dụng để mô tả cấu tạo thành phần khi thiết kế một hợp đồng hoặc framework mà các liên kết các thành phần riêng biệt. Frameworks Nghĩa của CBSE khi xây dựng một phần mềm là: “đặt các phần lại với nhau”. Trong đó một môi trường là điều cần thiết để các phần đó có thể ghép lại với nhau. Framework là một phương tiện cung cấp một môi trường như vậy. Framework có liên quan chặt chẽ đến khuôn mẫu. Chúng xác định một nhóm những bên tham gia và các mối quan hệ giữa chúng mà có thể tái sử dụng trong bất kỳ trạng thái nào. Szyperski [8] thấy rằng: so với khuôn mẫu, việc mô tả đơn vị của thiết kế và chuyên biệt hơn khuôn mẫu. Một điển hình và thường được sử dụng là mô hình Model-View-Controller (MVC) trong đó xác định một thiết lập mà Model được trình bày bởi View, và Controller quản lý các thao tác của người dùng. Framework cũng là các đơn vị kiến trúc phù hợp để chia sẻ và tái sử dụng. Framework cung cấp một giải pháp mạnh mẽ trong bối cảnh các thành phần tham gia có thể nối ghép một cách hiệu quả. Framework sử dụng ở đây là framework hướng đối tượng và có hơi khác so với framework thành phần. Framework hướng đối tượng trừu tượng hơn. Chúng là một phần của thiết kế và triển khai cho các ứng dụng trong một miền cụ thể. Framework có trách nhiệm xử lý các tương tác phức tạp và các thành phần chỉ cần thực hiện đầy đủ vai trò của chúng trong framework. Frameworks và thành phần Theo như các định nghĩa framework trước đó, một framework được xem như là một bảng mạch (framework thành phần) mà trong đó các vị trí trống đang chờ chèn các thành phần. Framework được thuyết minh bằng cách lấp đầy những chỗ trống. Yêu cầu được chỉ ra để cho biết những gì mà thành phần cần làm cho phù hợp với các chức năng như những gì đã được quy định ở bảng mạch. Trong khái niệm về framework chuẩn, chúng ta thấy rằng hành vi của framework có thể được đặc tả trong các điểu khoản của tiền điều kiện và hậu điền kiện của framework, tính bất biến và sự thuyết minh cũng như là các thành phần được tham gia và mỗi quan hệ tĩnh giữa chúng. Hai vấn đề nữa là chuẩn hóa kết nối giữa các thành phần và xác định cụ thể hơn giao diện các hành phần cần phải có để các framework bao quanh. Các chỗ trống có thể được lập đầy bằng các thành phần hoặc các framework khác. Các giao diện và các mối quan hệ giữa các thành phần được miêu tả. Các chi tiết trong đặc tả vẫn còn được che dấu trong thành phần và cần tiếp thục như thế. Các framework thành phần cần phải được lấp đầy bởi các thành phần và được thuyết minh theo cách này. Như framework được thuyết minh bởi thành phần, chính nó sẽ trở thành một thành phần mới để sử dụng trong các framework mới. Khái niệm CORBA Giới thiệu Các ngôn ngữ lập trình đều có các điểm chung là các lời gọi hàm, thủ tục, tham số truyền, trị trả về… Trong khi đó các đối tượng trong ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng thiết kế bằng ngôn ngữ nào thì chỉ có mã lệnh tương ứng của ngôn ngữ đó mới truy xuất được chúng. Vậy làm sao các đối tượng được thiết kế bằng các ngôn ngữ lập trình khác nhau có thể triệu gọi và sử dụng lẫn nhau? Các điểm chung của các ngôn ngữ lập trình được tập hợp lại trong ngôn ngữ đặc tả. Và CORBA là một ngôn ngữ đặc tả. CORBA là từ viết tắt của Common Object Request Broker Architecture và tạm dịch là kiến trúc môi giới gọi các đối tượng phân tán. CORBA còn được gọi là ngôn ngữ đặc tả giao tiếp (IDL – Interface Description Language) Ngôn ngữ đặc tả giao tiếp IDL IDL [10] được sử dụng để mô tả các giao diện giữa các đối tượng CORBA. Ngôn ngữ IDL là trung lập đối với ngôn ngữ thực hiện, nói cách khác, giao diện IDL có thể được thực hiện trong bất kỳ ngôn ngữ nào chẳng hạn như Java, C, C + +, và một số ngôn ngữ khác. Ta lấy một ví dụ về đặc tả đối tượng Calculator bằng ngôn ngữ IDL của CORBA: Tạo file Calculator.idl interface Calculator { long addNumber ( in long x, in long y ); }; Để chuyển file đặc tả này sang các ngôn ngữ lập trình khác chúng ta có thể dùng như sau: idl2cpp Calculator.idl // chuyển sang C++ idlj Calculator.idl // chuyển sang java Kết quả là chúng ta có được tập tin CalculatorOperations.java như sau: publicinterface CalculatorOperations{ int addNumber(int x, int y); } //interface CalculatorOperations Ánh xạ từ IDL sang java: Bảng 3: Bảng ánh xạ từ IDL sang java IDL Java module package interface interface string java.lang.String long int long long long float float double double exception class operation Method CORBA IDL: module { interface MathLibrary { long add( in long x, in long y ); string About( in string version ); } }; Java : package Math; publicinterface MathLibrary { int add (int x, int y); String About(String version); } Ngôn ngữ đặc tả trong mô hình CORBA gần giống với ngôn ngữ C. CORBA đưa ra từ khóa in cho các biến truyền vào theo trị và từ khóa out để lấy trị trả về. Mô hình thành phần CORBA Mô hình thành phần CORBA (CCM) là đặc tả thành phần gần đây nhất và được hoàn thiện từ đặc tả OMG (Object Management Group). Nó được thiết kế dựa trên cơ sở tích lũy kinh nghiệm sử dụng dịch vụ CORBA, JavaBeans, và EJB [12] Giống như nhiều mô hình thành phần khác, CCM tập trung vào các nhà phát triển ứng dụng bằng cách ghép các mô-đun có sẵn, mà còn rõ ràng với việc thiết kế thành phần, lắp ráp và triển khai. Mục đích chính đằng sao đặc tả CCM là cung cấp giải pháp cho sự phức tạp của CORBA và những dịch vụ của nó. Trọng tâm của CCM là “một mô hình thành phần phía máy chủ cho việc xây dựng và phát triển ứng dụng CORBA” Một trong những lợi ích của CCM là sự cố gắng “hợp nhất” các mặt được bao gồm trong kĩ nghệ phần mềm. Kết quả là một ứng dụng phần mềm được mô tả trong các hình thức khác nhau theo 2 chiều: chiều thời gian (vòng đời, từ thiết kế đến triển khai) và chiều trừu tượng (từ khái niệm trừu tượng đến thi hành). Nhìn chung, điều này đã làm cho các đặc tả khá phức tạp. Với CCM, một thành phần là “một đơn vị mã phần mềm độc lập bao gồm dữ liệu và sự logic của nó, cùng với định nghĩa về kết nối được xác định rõ ràng hoặc giao diện tiếp xúc về liên lạc. Nó được thiết kế để có thể sử dụng lặp lại trong phát triển ứng dụng, có thể có hoặc không có các tùy biến” Giao diện và sự nối ghép Cái nhìn từ bên ngoài của một thành phần là một phần mở rộng của ngôn ngữ CORBA IDL truyền thống. Một giao diện thành phần được tạo bởi các cổng được chia thành từng phần một [12] Hình 1: Giao diện thành phần CORBA và các cổng Thành phần được coi như là một hộp đen. Giao diện chỉ là các điểm truy cập đến thành phần và đặc tả của thành phần trở thành đặc tả của giao diện thành phần. Thành phần hỗ trợ nhiều tính năng bên ngoài mà khách hàng và các thành phần khác của môi trường ứng dụng có thể tương tác với thành phần. Các đặc tính bên ngoài đó được gọi là các cổng. Mô hình thành phần hỗ trợ 4 loại cổng chính là: Facets: được đặt tên cho giao diện được cung cấp bởi thành phần cho các tương tác của bên khách hàng. Receptacles: được đặt tên cho điểm kết nối miêu tả khả năng của thành phần sử dụng sự tham khảo được hỗ trợ bởi một vài tác nhân bên ngoài. Event sources: được đặt tên cho điểm kết nối mà phát ra các sự kiện của một kiểu lý thuyết tới một hoặc nhiều sự kiện người dùng quan tâm hoặc tới một kênh sự kiện. Event sinks: được đặt tên cho điểm kết nối vào mà sự kiện của một kiểu lý thuyết có thể được đẩy vào. CCM xem các cổng như là các biến được đặt tên và đặt kiểu, do đó các facets khác nhau của cùng một thành phần có thể có các kiểu giống nhau. Các thành phần được đặt kiểu và có thể kế thừa từ các thành phần khác. Đặc tả CCM bằng ngôn ngữ IDL Thành phần Thành phần được dùng với từ khóa component. Giao diện tương đương được hỗ trợ bởi các thành phần có thể kế thừa từ một số giao diện người dùng tự định nghĩa. Mối quan hệ này được thể hiện bằng cách sử dụng từ khóa supports. Ví dụ: interface Clock { Time getTime (); void ResetTime (in Time t); }; component Car supports Clock {}; Facets Facets tương ứng với giao diện được cung cấp bởi một thành phần. Facets được dùng với từ khóa provides. component XXX { provides ; }; Ví dụ: module motors { interface Engine{}; interface Panel {}; component Car supports Clock{ provides Engine _engine; provides Panel_panel; }; }; Receptacles Tương ứng với giao diện được yêu cầu bởi thành phần chức năng trong một môi trường nhất định. Receptacle được dùng với từ khóa uses Receptacle đơn Có thể kết nối đến một đối tượng, component XXX { uses ; }; Ví dụ: interface Customer {}; component Account { uses Customer owner; }; Nhiều receptacle Có thể kết nối với nhiều đối tượng. component XXX { usesmultiple ; }; Ví dụ: component Account { usesmultiple Customer owner; }; Event Sources Từ khóa publishes được sử dụng để định nghĩa event sources. Từ khóa này chấp nhận kết nối 1 – n component XXX { publishes ; }; Ví dụ: module stockbroker { eventtype AlertSignal{ public string reason; }; component Broker { publishes AlertSignal alert_source; }; }; Từ khóa emits chấp nhận kết nối 1- 1 component XXX { emits ; }; Ví dụ: module stockbrocker { eventtype StockLimit { public long stock_value; }; component Broker { emits StockLimit limitAlert; }; }; Event Sinks Event sink được dùng với từ khóa consumes. component XXX { consumes ; }; Ví dụ: module stockbrocker { eventtype AlertSignal { public string reason; }; component Trader { consumes AlertSignal alert_sink; }; }; Điều kiện kết nối Để các thành phần trong CCM có thể kết nối được với nhau nếu các cổng của chúng thỏa mãn một số điều kiện chính sau: Facet có thể chỉ kết nối với receptacles (cổng provideschỉ kết nối với cổng uses) Event source chỉ có thể kết nối với event sinks (nói cách khác: cổng publishes và cổng emitschỉ có thể kết nối với cổng consumes). Mỗi cổng provides(facet) có thể kết nối với nhiều cổng uses(receptacles), mỗi cổng publishes có thể kết nối với nhiều cổng consumesnhưng không thể ngược lại. Mỗi cổng emitschỉ có thể kết nối với một cổng consumes. Với mỗi một cặp cổng đã được kết nối, kiểu của cổng cung cấp (facets, event sources) là kiểu con của một trong những cổng yêu cầu (receptacles, event sinks) CHƯƠNG 4. Xây dựng công cụ đặc tả và kiểm chứng thành phần Mô tả công cụ Công cụ về đặc tả và kiểm chứng hỗ trợ người dùng kiểm tra sự phù hợp của các thành phần khi kết nối với nhau. Đặc điểm nổi bật của ứng dụng bao gồm: Môi trường giao diện trực quan sinh động giúp cho người dùng có khả năng tạo ra các thành phần, các cổng mà không cần thiết phải có hiểu biết sâu về các ngôn ngữ đặc tả như Eiffel hay IDL. Ứng dụng được phát triển trên nền Java nên có thể chạy độc lập trên các môi trường khác. Ngôn ngữ phát triển công cụ Ngôn ngữ được lựa chọn để phát triển ứng dụng là ngôn ngữ Java. So với một số ngôn ngữ khác, nó có cách ưu điểm: Hiệu suất cao. Có tính hướng đối tượng cao. Dễ học, dễ sử dụng nên những người sử dụng sau có thể tiếp tục phát triển ứng dụng một cách dễ dàng. Môi trường làm việc thân thiện. Có thể chạy độc lập trên mọi môi trường. Phân tích công cụ đặc tả và kiểm chứng thành phần Mô tả công cụ Công cụ phải có các chức năng sau: Vẽ được các thành phần và các cổng trên thành phần đó. Điền thông tin chi tiết cho các thành phần và các công mỗi khi tạo mới. Kiểm tra được sự kết nối của các cổng trong các thành phần. Phát hiện lỗi kết nối khi không thỏa mãn điều kiện. Chức năng vào ra dữ liệu: người dùng có thể lưu lại phần mình đã làm và tạm dừng để có thể làm tiếp vào phiên làm việc sau. Mô hình hoạt động Ứng dụng được thiết kế theo mô hình Model - View - Controller (MVC) Hình 2: Mô hình MVC Một đối tượng đồ họa (GUI Component) bao gồm 3 thành phần cơ bản: Model, View, và Controller. Model có trách nhiệm đối với toàn bộ dữ liệu cũng như trạng thái của đối tượng đồ họa. View chính là thể hiện trực quan của Model, hay nói cách khác chính là giao diện của đối tượng đồ họa. Và Controller điều khiển việc tương tác giữa đối tượng đồ họa với người sử dụng cũng như những đối tượng khác. Khi người sử dụng hoặc những đối tượng khác cần thay đổi trạng thái của đối tượng đồ họa, nó sẽ tương tác thông qua Controller của đối tượng đồ họa. Controller sẽ thực hiện việc thay đổi trên Model. Khi có bất kỳ sự thay đổi nào ở xảy ra ở Model, nó sẽ phát thông điệp (broadcast message) thông báo cho View và Controller biết. Nhận được thông điệp từ Model, View sẽ cập nhật lại thể hiện của mình, đảm bảo rằng nó luôn là thể hiện trực quan chính xác của Model. Còn Controller, khi nhận được thông điệp từ Model, sẽ có những tương tác cần thiết phản hồi lại người sử dụng hoặc các đối tượng khác. Trong ứng dụng này, các tệp chứa class về các cổng nằm trong Model. Các tệp chứa class giao diện nằm trong View, tệp Contract.java được nằm trong Controller. Model quản lý trạng thái thông tin của các thành phần và các cổng. Viewer thể hiện các thành phần và cổng đó ra ngoài khung hiển thị của ứng dụng. Còn Controller kiểm tra việc liên kết các cổng của các thành phần đó. Thiết kế các lớp và đối tượng Căn cứ vào các đối tượng tham gia vào quá trình kiểm chứng, chúng tôi đưa ra các lớp đối tượng như sau: Bảng 4: Các lớp đối tượng trong ứng dụng STT Tên lớp Mô tả 01 canvaspanel Lớp đối tượng dùng để vẽ đối tượng 02 component Lớp chứa các thành phần 03 port Lớp cha chứa các thông tin chung của các cổng 04 attribute Lớp chứa thông tin cổng attribute 05 facets Lớp chưa thông tin cổng facets 06 receptacles Lớp chưa thông tin cổng receptacles 07 eventsources Lớp chứa thông tin cổng event source 08 eventsinks Lớp chứa thông tin cổng event sinks 09 inout Lớp vào ra dữ liệu 10 contract Lớp xử lý kết nối của các cổng Sơ đồ tương tác giữa các đối tượng Tương tác giữa các đối tượng đó được thể hiện trong sơ đồ lớp dưới đây: Hình 3: Sơ đồ lớp thể hiện mối liên hệ giữa các đối tượng trong ứng dụng Các cổng được thừa kế từ lớp port được thể hiện trong sơ đồ dưới đây: Hình 4: Sơ đồ lớp thể hiện mối quan hệ kế thừa của các cổng Mô tả chi tiết các lớp đối tượng Lớp component: Hình 5: Lớp Component Bảng 5: Chi tiết lớp component STT Thuộc tính Kiểu dữ liệu Phạm vi Mô tả 01 id int private Mã thành phần 02 name string private Tên của thành phần 03 x int private Tọa độ x của thành phần khi vẽ 04 y int private Tọa độ y của thành phần khi vẽ Lớp port: Hình 6: Lớp port Bảng 6: Chi tiết lớp port STT Thuộc tính Kiểu dữ liệu Phạm vi Mô tả 01 idComponent int private Mã thành phần mà cổng nằm trên đó 02 name string private Tên cổng 03 type int private Loại cổng. Có thể là facets, receptacles, event sinks hoặc event sources Lớp canvaspanel Hình 7: Lớp canvaspanel Bảng 7: Chi tiết lớp canvaspanel STT Thuộc tính Kiểu dữ liệu Phạm vi Mô tả 01 label JLabel private Dùng để vẽ ảnh các thành phần, và các cổng 02 images images private Load ảnh các thành phần và các cổng 03 contract Contract private Kiểm tra điều kiện kết nối giữa các cổng của các thành phần Lớp Contract Hình 8: Lớp Contract Bảng 8: Chi tiết lớp Contract STT Thuộc tính Kiểu dữ liệu Phạm vi Mô tả 01 namePort1 String private Tên cổng thứ 1 02 namePort2 String private Tên cổng thứ 2 Triển khai Ứng dụng được phát triển bằng ngôn ngữ Java nên cần phải cài đặt JDK trước khi chạy chương trình. Tải jdk tại địa chỉ: Chọn hệ điều hành tương ứng rồi click vào nút download. Bắt đầu chạy ứng dụng. Thử nghiệm Bài toán Giả sử chúng ta có một hệ thống Stock Quoter (Hình 9) [5] Đây là một hệ thống phức tạp với nhiều thành phần kết nối với nhau. Hình 9: Kiến trúc CCM của hệ thống Stock Quoter. Để có thể giới thiệu công cụ một cách dễ hiểu với người đọc, chúng ta sẽ tiếp cận với hệ thống đơn giản trước. Hệ thống Stock Quoter đơn giản gồm 2 thành phần với các cổng notifier_out, notifier_in, quoter_info_out, quoter_info_in (Hình 10) [12] Hình 10: Giao diện thành phần CORBA và các cổng. Hình vẽ minh họa hệ thống Stock Quoter bằng cách sử dụng mô hình thành phần CORBA. Thành phần Stock Distributor biểu diễn hệ cơ sở dữ liệu chứng khoán thời gian thực. Khi các giá trị của cổ phiếu thay đổi, nó đẩy một eventype có chứa tên cổ phiếu thông qua một cổng event source (notifier_out) đến cổng event sink (notifier_in) tương ứng của một hoặc nhiều thành phần Stock Broker khác. Nếu các thành phần StockBroker này cần những thông tin khác của cổ phiếu, chúng có thể yêu cầu một hành động thông qua cổng receptacle (quoter_info_in) của thành phần StockBroker đến cổng facets (quoter_info_out) của thành phần StockDistributor. Dưới đây là sự thực thi của thành phần StockBroker và StockDistributor. Các cổng được định nghĩa như sau: component StockBroker { consumesStockName notifier_in; usesStockQuoter quoter_info_in; }; component StockDistributor supports Trigger { publishesStockName notifier_out; providesStockQuoter quoter_info_out; attributelong notification_rate; }; Thành phần StockBroker chứa hai cổng tương ứng với hai chức năng mà nó thực hiện. Một eventtype gọi là notifier_in sẽ tiếp nhận thông tin từ thành phần StockDistributor khi giá trị cổ phiếu thay đổi. Ở hình trên, cổng notifier_in được kết nối với cổng notifier_out của thành phần StockDistributor khi kiến trúc CCM được triển khai và cấu hình công cụ khi ứng dụng được thực hiện. Nó sử dụng giao diện StockQuoter được cung cấp bởi thành phần StockDistributor mà báo cáo thông tin về cổ phiếu như giá cổ phiếu tăng hay giảm hay giá trị giao dịch của cổ phiếu trong ngày. Thành phần StockDistributor xuất một eventtype được gọi là notifier_out để đẩy thông tin về thành phần StockBroker khi mà giá trị cổ phiếu thay đổi. Ngoài ra, nó còng định nghĩa một cổng facet được gọi là quoter_info_out trong đó chứa các thông tin thêm về một cổ phiếu cụ thể. Tiếp theo, thành phần này còn định nghĩa một thuộc tính attribute có tên là notification_rate mà quản trị hệ thống có thể sử dụng để kiểm soát tốc độ của thành phần StockDistributor, cơ sở dữ liệu bảng giá cổ phiếu và đẩy những thay đổi cho thành phần StockBroker để người dùng có thể theo dõi trực tiếp. Sau quá trình phân tích, thiết kế, lập trình và kiểm thử chúng tôi đã xây dựng (mặc dù chưa hoàn thiện) ứng dụng đặc tả và kiểm chứng. Dưới đây là một số giao diện của ứng dụng Giao diện khởi động chương trình Hình 11: Giao diện khởi động ứng dụng Giao diện khởi động chương trình bao gồm thanh menu File, Edit, View… Thanh công cụ dùng để thêm các thành phần và các cổng ở bên trái chương trình. Bên phải là panel thể hiện những hình vẽ mà người dùng vẽ ra. Ở dưới là khung hiển thị các bước làm của người dùng. Thông báo kết quả các cổng của thành phần có kết nối được hay không. Giao diện khi làm việc với các thành phần Hình 12: Giao diện điền thông tin khi thêm mới 1 thành phần Khi chọn nút vẽ thành phần, giao diện để điền thông tin cho component được khởi tạo. Người dùng điền tên thành phần vào khung Name, sau đó chọn OK để hoàn thành. Nếu không cần tạo thành phần nữa thì click vào nút Cancel để bỏ qua. Sau khi tạo thành công, mô hình thành phần sẽ được thể hiện như hình vẽ 13. Dưới đây là 3 thành phần được đặt tên là Stock Distributor, Stock Broker. Hình 13: Giao diện kết quả sau khi thêm một thành phần thành công Giao diện làm việc với các cổng Sau khi tạo thành công các thành phần, người dùng có thể tạo các cổng cho từng thành phần bằng cách click vào nút khởi tạo cổng ở thanh công cụ bên tay trái cửa sổ. Sau khi chọn vị trí cho cổng trên thành phần, giao diện điền thông tin cho cổng hiện lên, bao gồm tên cổng, tên kiểu, tên kiểu cha nếu có kế thừa. (Hình 14) Hình 14: Giao diện điền thông tin khi thêm một cổng mới Hình 15: Giao diện kết quả khi thêm mới cổng thành công Sau khi tạo cổng thành công, màn hình sẽ hiện lên như sau (Hình 15). Ở đây, cổng có tên là: notifier_out, quoter_info_out… được tạo trên Stock Distributor. Các cổng notifier_in và quoter_info_in được tạo trên Stock Broker. Giao diện sau khi kiểm chứng kết nối giữa các thành phần Hình 16: Giao diện khi kết nối thành công các cổng Sau khi tạo các thành phần và các cổng thành công. Người dùng có thể kết nối các cổng của các thành phần với nhau để kiểm tra bằng cách click vào biểu tượng kết nối trên thanh công cụ, click chuột vào cổng thứ nhất và di đến cổng thứ hai là cổng cần kết nối. Sau khi kết nối, chương trình sẽ kiểm tra đặc tả của các cổng mà người dùng đã điền ở trên và kiểm tra với các điều kiện kết nối. Nếu thỏa mãn, kết nối thành công và được thể hiện ở hình 16. Trái lại, nếu không thành công, chương trình sẽ hiện lên bảng thông báo như hình 17 (Xem lại các điều kiện kết nối phần 3.3.3 trang 30). Hình 17: Giao diện khi kết nối không thành công các cổng Kết luận Qua quá trình nghiên cứu và thực hiện khoá luận, chúng tôi nhận thấy đã đạt được một số kết quả chính sau: Nắm bắt được khá rõ các nền tảng cần thiết để có thể nhìn gần hơn về một hệ thống phần mềm đúng đắn và bền vững. Nói một cách dễ hiểu, phần mềm đúng đắn là phần mềm có ít lỗi và xử lý được những lỗi bất thường xảy ra trong phần mềm trong lúc làm việc. Như thế, phần mềm mới có khả năng tồn tại lâu dài với thời gian và được người dùng ưa chuộng. Hiểu khá rõ về công nghệ Design ByContract và khả năng ứng dụng của nó trong lập trình hướng đối tượng. Một hệ thống phần mềm được xem như là tập hợp các thành phần có các giao tiếp tương tác với nhau dựa trên định nghĩa chính xác của các giao ước trong hợp đồng. Phải thỏa mãn những giao ước đó thì các thành phần mới có thể liên kết với nhau để tạo nên sự chính xác, tính đúng đắn cho phần mềm. Ngoài ra, công nghê này còn cung cấp một công cụ rất tốt cho việc viết tài liệu phát triển cho phần mềm, dễ dàng phát hiện và gỡ lỗi. Xây dựng một công cụ đặc tả và kiếm chứng cho sự liên kết của các thành phần bằng ngôn ngữ Java. Khi sử dụng ứng dụng này, một cách trực quan, người dùng nhanh chóng vẽ ra các thành phần cùng với các cổng. Ngoài ra chúng tôi đã trình bày một số khía cạnh của đặc tả thành phần, vạch ra phương pháp tiếp cận với cách giao tiếp của thành phần dựa trên các loại cổng được kết nối. Chúng tôi đã xác định các ràng buộc về cổng, nhờ đó, chúng ta có thể biết được các thành phần có thể kết nối được với nhau nếu chúng đáp ứng được những yêu cầu mà chúng tôi đã nêu ở trên. Ở mức độ này, chúng tôi mới chỉ nghiên cứu đến các loại cổng (facet, receptacle, event source, event sink) và các ràng buộc về loại cổng. Chúng tôi đã xác minh điều kiện kết nối của các loại cổng và tích hợp chúng với nhau để hỗ trợ cho phương pháp tiếp cận của chúng tôi. Điều này sẽ ủng hộ chúng tôi trong việc xác minh tính tương thích giữa các thành phần bởi các đặc tả hành vi ở mức độ ngữ nghĩa. Hướng phát triển Trong thời gian tới, chúng tôi sẽ tiến hành kiểm tra thành phần cấu tạo giữa các hành vi của các cổng khi kết nối thành công giữa các loại cổng. Sau đó chúng tôi sẽ nâng cấp ứng dụng hiện tại để có thể hỗ trợ tốt hơn việc đặc tả và kiểm chứng cho công đoạn kết nối các thành phần của phần mềm hướng thành phần này. Tài liệu tham khảo Tài liệu tham khảo tiếng Việt [1] Nguyễn Thanh Bình - Đặng Thị Lệ Thu. Giải pháp nâng cao chất lượng phần mềm hướng đối tượng. Tạp chí khoa học và công nghệ, Đại học Đà Nẵng. Số 5(28).2008. Tài liệu tham khảo tiếng Anh [2] A. M. Zaremski and J. M. Wing. Specification matching of software components. 333–369, 1997. [3] B. Meyer. Design By Contract, in Advances in Object-Oriented Software Engineering. Prentice Hall. 1991. [4] B. Meyer. Eiffel: The Language. Prentice Hall. 1992. [5] Bala Natarajan, Douglas C. Schmidt, and Steve Vinoski. The CORBA Component Model. September 01, 2004 [6] Boodhoo, Jean-Paul. Design Patterns: Model View Controller. Retrieved 2009-07-07. [7] C.A.R Hoare. An axiomatic basis for computer programming. Communications of the ACM. 1969. [8] Ivica Crnkovic - Magnus Larsson. Building Reliable Component-Based Software Systems. Artech house, Inc. 2002. tr.3-18 và tr.73-76. [9] Frank Pilhofer. Writing and Using CORBA Components. Technology report, FPX. 04/2002. [10] Jeremy Rosenberger. Teach Yourself CORBA In 14 Days [11] Jonas Bergström. Design By Contract for Java. [12] Tran Thi Mai Thuong - Vo Van Thanh - Truong Ninh Thuan. Checking the conformability in CORBA component model specifications. Journal of Science, Natural Sciences and Technology. 2008. [13] Yi Liu - H. Conrad Cunningham. Software Component Specification Using Design by Contract. National Defense Industry Association. 04/2002. Phụ lục (Hướng dẫn sử dụng chương trình) Sau khi cài đặt môi trường jre cho java. Người dùng có thể click vào file chạy chương trình để chạy công cụ (Hình 11) Đầu tiên để vẽ một thành phần, người dùng có thể click vào nút có biểu tượng sau đó di chuột sang màn hình bên phải để vẽ. Chương trình sẽ hiện lên bảng đòi người dùng phải điền đầy đủ thông tin cho thành phần. Sau khi hoàn thành thao tác, click vào nút ok để vẽ hoặc click vào nút cancel để bỏ qua không vẽ nữa. Để có thể vẽ các cổng cho thành phần, người dùng click vào nút có các biểu tượng , , , , tương ứng với các cổng attribute, facet, receptacle, event source, event sinks. Chú ý, các cổng nằm trên thành phần nên khi vẽ, người dùng phải click vào phạm vi bên trong thành phần, nếu không sẽ có thông báo lỗi hiện ra ngăn cấm việc vẽ các cổng. Chương trình sẽ hiện lên khung bắt buộc người dùng điền thông tin cho các cổng đó. Khung thông tin bao gồm ô điển tên cổng, kiểu của cổng, và tủy chọn xem kiểu của cổng đó có kế thừa kiểu nào khác của một cổng nào đó khác hay không. Sau khi hoàn thành thao tác, người dùng click vào ok để vẽ cổng hoặc click vào cancel để bỏ qua không vẽ cổng nữa. Sau khi vẽ xong các thành phần và các cổng, người dùng có thể click vào nút có biểu tượng để tiến hành kết nối các cổng của các thành phần. Người dùng click chuột vào 1 cổng bất kỳ và giữ lỳ chuột, di đến cổng thứ 2 cần kết nối, sau đó thả chuột ra. Chương trình sẽ kiểm tra các điều kiện kết nối (xem lại mục 3.3.3). Nếu không thỏa mãi một trong 5 điều kiện đã nên ở trên, sẽ có một bảng thông báo kết nối không thành công kèm theo lỗi xảy ra ở điều kiện nào. Sau khi người dùng xác nhận, phần kết nối sẽ tự động được xóa đi. Ngoài ra người dùng có thể dùng thêm một số chức năng phụ như tạo mới một bản đặc tả mới bằng cách vào menu File → New. Nếu người dùng kết nối sai cổng (nhưng vẫn thỏa mãn điều kiện) thì có thể sử dụng chức năng undo hoặc redo bằng cách vào menu Edit → Undo hoặc Edit → Redo.

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docNghiên cứu thiết kế theo hợp đồng và xây dựng công cụ hỗ trợ.doc