Design paterm

1.Vai trò của thiết kế Thiết kế là 1 công đoạn quan trọng trong qui trình phát triển phần mềm.Thiết kế là bước chuyển tiếp của giai đoạn phân tích và là bước chuẩn bị trước khi chúng ta tiến hành xây dựng phần mềm.Thiết kế là tiến trình mà ở đó xuất hiện mô hình các kiểu mẫu của phần mềm. Các mô hình này chính là những nét phác thảo nên phần mềm. Nó cho chúng ta biết phần mềm chúng ta đang xây dựng là gì, đã có, đang có và sẽ có những gì.Thiết kế là nơi mà ta có thể trả lời câu hỏi “Liệu phần mềm này có thể chạy được không?” , “Phần mềm có thể đáp ứng được các yêu cầu của khách hàng hay không?” mà không cần đợi đến công đoạn phát triển.2.Các nguyên lý thiết kế hướng đối tượng - Nguyên lý ‘đóng mở’: một moudle cần “mở” đối với việc phát triển thêm tính năng nhưng phải “đóng” đối với việc sửa đổi mã nguồn- Nguyên lý thay thế Liskov: Các chức năng của hệ thống vẫn thực hiện đúng đắn nếu ta htay bất kì một lớp đối tượng nào bằng đối tượng kế thừa.- Nguyên lý nghịch đảo phụ thuộc: phụ thuộc vào mức trừu tượng, không phụ thuộc vào mức chi tiết.- Nguyên lý phân tách giao diện: nên có nhiều giao diện đặc thù với bên ngoài hơn là chỉ có một giao diện dùng chung cho một mục đích. 3.Các mẫu thiết kế (Design Pattern) Khái niệm:Mẫu thiết kế (Design Pattern) là vấn đề thông dụng cần giải quyết và là cách giải quyết vấn đề đó trong một ngữ cảnh cụ thể, Mẫu thiết kế phải tuân thủ nghiêm ngặt các nguyên lý thiết kế hướng đối tượng ở trên.Mẫu thiết kế không đơn thuần là một bước nào đó trong các giai đoạn phát triển phần mềm mà nó đóng vai trò là sáng kiến để giải quyết một vấn đề thông dụng nào đó. Mẫu thiết kế sẽ giúp cho việc giải quyết vấn đề nhanh, gọn và hợp lý hơn.Mẫu thiết kế còn được sử dụng nhằm cô lập các thay đổi trong mã nguồn, từ đó làm cho hệ thống có khả năng tái sử dụng cao.Chúng ta sẽ tìm hiểu một số mẫu thiết kế kinh điển (GOF- Gang of Four) Creational Patterns Singleton Behavioral Patterns Template Method Structural Patterns Proxy System Patterns Transaction 1.Mẫu kiến tạo(Creational Pattern) Những mẫu này hỗ trợ cho một trong những nhiệm vụ của lập trình hướng đối tượng – khởi tạo đối tượng trong hệ thống. Hầu hết các hệ thống hướng đối tượng phức tạp yêu cầu nhiều đối tượng được thể hiện theo thời gian, và các mẫu này hỗ trợ cho việc tạo các tiến trình bằng việc cung cấp các khả năng:- Sự thể hiện chung – Điều này cho phép các đối tượng được tạo ra trong hệ thống không cần phải định nghĩa một đặc tả kiểu lớp trong mã nguồn- Đơn giản – Một vài mẫu làm cho việc khởi tạo đối tượng trở nên dễ dàng, vì vậy lớp “gọi” khởi tạo đối tượng không phải viết mã nhiều cũng như phức tạp 1.1.Abstract Factory Method Pattern - Ý nghĩaĐóng gói một nhóm những lớp đóng vai trò “sản xuất” (Factory) trong ứng dụng, đây là những lớp được dùng để tạo lập các đối tượng. Các lớp sản xuất này có chung một giao diện lập trình được kế thừa từ một lớp cha thuần ảo gọi là “lớp sản xuất ảo” Trong đó:o AbstractFactory: là lớp trừu tượng, tạo ra các đối tượng thuộc 2 lớp trừu tượng là: AbstractProductA và AbstractProductBo ConcreteFactoryX: là lớp kế thừa từ AbstractFatory, lớp này sẽ tạo ra một đối tượng cụ thểo AbstractProduct: là các lớp trừu tượng, các đối tượng cụ thể sẽ là các thể hiện của các lớp dẫn xuất từ lớp này. - Tình huống áp dụngo Phía trình khách sẽ không phụ thuộc vào việc những sản phẩm được tạo ra như thế nào.o Ứng dụng sẽ được cấu hình với một hoặc nhiều họ sản phẩm.o Các đối tượng cần phải được tạo ra như một tập hợp để có thể tương thích với nhau.o Chúng ta muốn cung cấp một tập các lớp và chúng ta muốn thể hiện các ràng buộc, các mối quan hệ giữa chúng mà không phải là các thực thi của chúng(interface). - Ví dụGiả sử ta cần viết một ứng dụng quản lý địa chỉ và số điện thoại cho các quốc gia trên thế giới. Điạ chỉ và số địa thoại của mỗi quốc gia sẽ có 1 số điểm giống nhau và 1 số điểm khác nhau. Ta sẽ xây dựng các phương thức tạo Address, và PhoneNumber cụ thể trong các lớp USAAddressPhoneFactory, FrechAddressPhoneFactory.Với phương thực createProductAddress() của lớp USAAddressPhoneFactory sẽ trả về đối tượng của lớp USAAddressVới phương thực createProductAddress() của lớp FrechAddressPhoneFactory sẽ trả về đối tượng của lớp FrechAddressTương tự với PhoneNumber. 1.2.Builder Pattern - Ý nghĩaPhân tách những khởi tạo các thành phần của một đối tượng phức hợp, để có thể cùng một khởi tạo mà có thể tạo nên nhiều định dạng khác nhau. Trong đó:o Director: là lớp điều khiển tạo ra một đối tượng Producto Builder: là lớp trừu tượng cho phép tạo ra đối tượng Product từ các phương thức nhỏ khởi tạo từng thành phần của Producto ConcreteBuilder: là lớp dẫn xuất của Builder, khởi tạo từng đối tượng cụ thể, lớp này sẽ khởi tạo đối tượng. - Tình huống áp dụng o Có cấu trúc bên trong phức tạp (đặc biệt là một biến là một tập các đối tượng liên quan với nhau)o Có các thuộc tính phụ thuộc vào các thuộc tính kháco Sử dụng các đối tượng khác trong hệ thống mà có thể khó khởi tạo hoặc khởi tạo phức tạp - Ví dụTa lại xét đối tượng Address, có các thành phần sau: Street, City và Region. Ta phân tách việc khởi tạo 1 đối tượng Address thành các phần : buildStreet, buildCity và buildRegion. Trong đó:o AddressDirector: là lớp tạo ra đối tượng Addresso AddressBuilder: là lớp trừu tượng cho phép tạo ra 1 đối tượng Address bằng các phương thức khởi tạo từng thành phần của Addresso USAddressBuilder: là lớp tạo ra các Address. USAddressBuilder sẽ tạo ra địa chỉ theo chuẩn của USA 1.3.Factory Method- Ý nghĩaĐịnh nghĩa một phương thức chuẩn để khởi tạo đối tượng, như là một phần của phương thức tạo, nhưng việc quyết định kiểu đối tượng nào được tạo ra thì phụ thuộc vào các lớp conTrong đó:o Creator là lớp trừu tượng, khai báo phương thức factoryMethod() nhưng không cài đặto Product cũng là lớp trừu tượngo ConcreteCreatorA và ConcreteCreatorB là 2 lớp kế thừa từ lớp Creator để tạo ra các đối tượng riêng biệto ConcreteProductA và ConcreteProductB là các lớp kế thừa của lớp Product, các đối tượng của 2 lớp này sẽ do 2 lớp ConcreteCreatorA và ConcreteCreatorB tạo ra - Tình huống áp dụngo Khi bạn muốn tạo ra một framework có thể mở rộng, có nghĩa là nó cho phép tính mềm dẻo trong một số quyết định như chỉ ra loại đối tượng nào được tạo rao Khi bạn muốn 1 lớp con, mở rộng từ 1 lớp cha, quyết định lại đối tượng được khởi tạoo Khi bạn biết khi nào thì khởi tạo một đối tượng nhưng không biết loại đối tượng nào được khởi tạoo Bạn cần một vài khai báo chồng phương thức tạo với danh sách các tham số như nhau, điều mà Java không cho phép. Thay vì điều đó ta sử dụng các Factory Method với các tên khác nhau 1.4.Prototype- Ý nghĩaGiúp khởi tạo đối tượng bằng cách copy một đối tượng khác đã tồn tại (đối tượng này là “prototype” – nguyên mẫu).Trong đó:o Prototype là lớp trừu tượng cài đặt phương thức myClone() là phương thức copy bản thân đối tượng đã tồn tại.o ConcretePrototype1 và ConcretePrototype2 là các lớp kế thừa lớp Prototype. - Tình huống áp dụngo Khi bạn muốn khởi tạo một đối tượng bằng cách sao chép từ một đối tượng đã tồn tại 1.5.Singleton- Ý nghĩaMẫu này được thiết kế để đảm bảo cho một lớp chỉ có thể tạo ra duy nhất một thể hiện của nó Trong đó:o Singleton cung cấp một phương thức tạo private, duy trì một thuộc tính tĩnh để tham chiếu đến một thể hiện của lớp Singleton này, và nó cung cấp thêm một phương thức tĩnh trả về thuộc tính tĩnh này - Tình huống áp dụngo Khi bạn muốn lớp chỉ có 1 thể hiện duy nhất và nó có hiệu lực ở mọi nơi BEHAVIORAL PATTERNS Mẫu Behavioral có liên quan đến luồng điều khiển của hệ thống. Một vài cách của tổ chức điều khiển bên trong một hệ thống để có thể nâng mang lại các lợi ích cả về hiệu suất lẫn khả năng bảo trì hệ thống đó2.1.Chain of Responsibility - Ý nghĩaMẫu này thiết lập một chuỗi bên trong một hệ thống, nơi mà các thông điệp hoặc có thể được thực hiện ở tại một mức nơi mà nó được nhận lần đầu hoặc là được chuyển đến một đối tượng mà có thể thực hiện điều đóTrong đó:o Handler: là một giao tiếp định nghĩa phương thức sử dụng để chuyển thông điệp qua các lần thực hiện tiếp theo.o ConcreteHandler: là một thực thi của giao tiếp Handler. Nó giữ một tham chiếu đến một Handler tiếp theo. Việc thực thi phương thức handleMessage có thể xác định làm thế nào để thực hiện phương thức và gọi một handlerMethod, chuyển tiếp thông điệp đến cho Handler tiếp theo hoặc kết hợp cả hai - Trường hợp ứng dụngo Có một nhóm các đối tượng trong một hệ thống có thể đáp ứng tất cả các loại thông điệp giống nhauo Các thông điệp phải được thực hiện bởi một vài các đối tượng trong hệ thốngo Các thông điệp đi theo mô hình “thực hiện – chuyển tiếp”, một vài sự kiện có thể được thực hiện tại mức mà chúng được nhận hoặc tại ra, trong khi số khác phải được chuyển tiếp đến một vìa đối tượng khác 2.2.Command Pattern- Ý nghĩaGói một mệnh lệnh vào trong một đối tượng mà nó có thể được lưu trữ, chuyển vào các phương thức và trả về một vài đối tượng khác Trong đó:o Command: là một giao tiếp định nghĩa các phương thức cho Invoker sử dụngo Invoker: lớp này thực hiện các phương thức của đối tượng Commando Receiver: là đích đến của Command và là đối tượng thực hiện hoàn tất yêu cầu, nó có tất cả các thông tin cần thiết để thực hiện điều nàyo ConcreteCommand: là một thực thi của giao tiếp Command. Nó lưu giữa một tham chiếu Receiver mong muốn Luồng thực thi của mẫu Command như sau:o Client gửi yêu cầu đến GUI của ứng dụngo Ứng dụng khởi tạo một đối tượng Command thích hợp cho yêu cầu đó (đối tượng này sẽ là các ConcreteCommand)o Sau đó ứng dụng gọi phương thức executeCommand() với tham số là đối tượng Command vừa khởi tạoo Invoker khi được gọi thông qua phương thức executeCommand() sẽ thực hiện gọi phương thức execute() của đối tượng Command tham sốo Đối tượng Command này sẽ gọi tiếp phương thức doAction() của thành phần Receiver của nó, được khởi tạo từ đầu, doAction() chính là phương thức chính để hoàn tất yêu cầu của Client - Trường hợp áp dụngo Hỗ trợ undo, logging hoặc transactiono Thực hiện hàng đợi lệnh và thực hiện lệnh tại các thời điểm khác nhauo Hạn chế sự chặt chẽ của yêu cầu với đối tượng thực hiện hoàn tất yêu cầu đó 2.3.Interpreter Pattern- Ý nghĩao Ý tưởng chính của Interpreter là triển khai ngôn ngữ máy tính đặc tả để giải quyết nhanh một lớp vấn đề được định nghĩa. Ngôn ngữ đặc tả thường làm cho vấn đề được giải quyết nhanh hơn ngôn ngữ thông thường từ một cho đến vài trăm lầno Ý tưởng tương tự như vậy biểu diễn các biểu thức tính toán theo cú pháp Ba Lan Trong đó:o Expression: là một giao tiếp mà thông qua nó, client tương tác với các biểu thứco TerminalExpression: là một thực thi của giao tiếp Expression, đại diện cho các nốt cuối trong cây cú phápo NonterminalExpression: là một thực thi khác của giao tiếp Expression, đại diện cho các nút chưa kết thúc trong cấu trúc của cây cú pháp. Nó lưu trữ một tham chiếu đến Expression và triệu gọi phương thức diễn giải cho mỗi phần tử cono Context: chứa thông tin cần thiết cho một vài vị trí trong khi diễn giải. Nó có thể phục vụ như một kênh truyền thông cho các thể hiện của Expressiono Client: hoặc là xây dựng hoặc là nhận một thể hiện của cây cú pháp ảo. Cây cú pháp này bao gồm các thể hiện của TerminalExpression và NoterminalExpression để tạo nên câu đặc tả. Client triệu gọi các phương thức diễn giải với ngữ cảnh thích hợp khi cần thiết - Trường hợp ứng dụngo Có một ngôn ngữ đơn giản để diễn giải vấn đềo Các vấn đề lặp lại có thể được diễn giải nhanh bằng ngôn ngữ đó Structural Pattern Các mẫu Structural diễn tả một cách có hiệu quả cả việc phân chia hoặc kết hợp các phần tử trong một ứng dụng. Những cách mà các mẫu Structural áp dụng vào ứng dụng rất rộng: ví dụ, mẫu Adapter có thể làm cho hai hệ thống không tương thích có thể giao tiếp với nhau, trong khi mẫu Façade cho phép bạn làm đơn giản hóa một giao tiếp để sử dụng mà không cần gỡ bỏ tất cả các tùy biến đã có trong hệ thống3.1. Adapter Pattern - Ý nghĩaTạo một giao diện trung gian để gắn kết vào hệ thống một lớp đối tượng mong muốn nào đó. Trong đó:o Tagret là một interface định nghĩa chức năng, yêu cầu mà Client cần sử dụngo Adaptee là lớp chức các chức năng mà Target cần sử dụng để tạo ra được chức năng mà Target cần cung cấp cho Cliento Adapter thực thi từ Target và sử dụng đối tượng lớp Adaptee, Apdater có nhiệm vụ gắn kết Adaptee vào Target để có được chức năng mà Client mong muốn - Trường hợp ứng dụngo Muốn sử dụng 1 lớp có sẵn nhưng giao tiếp của nó không tương thích với yêu cầu hiện tạio Muốn tạo 1 lớp có thể sử dụng lại mà lớp này có thể làm việc được với những lớp khác không liên hệ gì với nó, và là những lớp không cần thiết tương thích trong giao diện. 3.2. Bridge Pattern- Ý nghĩaMột thành phần trong OOP thường có 2 phần: phần ảo – định nghĩa các chức năng và phần thực thi – thực thi các chức năng được định nghĩa trong phần ảo. Hai phần này liên hệ với nhau qua quan hệ kế thừa. Những thay đổi trong phần ảo dẫn đến các thay đổi trong phần thực thi.Mẫu Bridge được sử dụng để tách thành phần ảo và thành phần thực thi riêng biệt, do đó các thành phần này có thể thay đổi độc lập và linh động. Thay vì liên hệ với nhau bằng quan hệ kế thừa hai thành phần này liên hệ với nhau thông qua quan hệ “chứa trong”. Trong đó:o Abstraction: là lớp trừu tượng khai báo các chức năng và cấu trúc cơ bản, trong lớp này có 1 thuộc tính là 1 thể hiện của giao tiếp Implementation, thể hiện này bằng các phương thức của mình sẽ thực hiện các chức năng abstractionOp() của lớp Abstractiono Implementation: là giao tiếp thực thi của lớp các chức năng nào đó của Abstractiono RefineAbstraction: là định nghĩa các chức năng mới hoặc các chức năng đã có trong Absrtaction.o ConcreteImplement: là các lớp định nghĩa tường minh các thực thi trong lớp giao tiếp Implementation - Trường hợp ứng dụngo Khi bạn muốn tạo ra sự mềm dẻo giữa 2 thành phần ảo và thực thi của một thành phần, và tránh đi mối quan hệ tĩnh giữa chúngo Khi bạn muốn những thay đổi của phần thực thi sẽ không ảnh hưởng đến cliento Bạn định nghĩa nhiều thành phần ảo và thực thi.o Phân lớp con một cách thích hợp, nhưng bạn muốn quản lý 2 thành phần của hệ thống một các riêng biệt 3.3. Composite Pattern- Ý nghĩaMẫu này nhằm gom các đối tượng vào trong một cấu trúc cây để thể hiện được cấu trúc tổng quát của nó. Trong khi đó cho phép mỗi phần tử của cấu trúc cây có thể thực hiện một chức năng theo một giao tiếp chung- Mô hình mẫu Trong đó: o Component: là một giao tiếp định nghĩa các phương thức cho tất cả các phần của cấu trúc cây. Component có thể được thực thi như một lớp trừu tượng khi bạn cần cung cấp các hành vi cho tất cả các kiểu con. Bình thường, các Component không có các thể hiện, các lớp con hoặc các lớp thực thi của nó, gọi là các nốt, có thể có thể hiện và được sử dụng để tạo nên cấu trúc câyo Composite: là lớp được định nghĩa bởi các thành phần mà nó chứa. Composite chứa một nhóm động các Component, vì vậy nó có các phương thức để thêm vào hoặc loại bổ các thể hiện của Component trong tập các Component của nó. Những phương thức được định nghĩa trong Component được thực thi để thực hiện các hành vi đặc tả cho lớp Composite và để gọi lại phương thức đó trong các nốt của nó. Lớp Composite được gọi là lớp nhánh hay lớp chứao Leaf: là lớp thực thi từ giao tiếp Component. Sự khác nhau giữa lớp Leaf và Composite là lớp Leaf không chứa các tham chiếu đến các Component khác, lớp Leaf đại diện cho mức thấp nhất của cấu trúc cây- Trường hợp ứng dụngo Khi có một mô hình thành phần với cấu trúc nhánh – lá, toàn bộ – bộ phận, …o Khi cấu trúc có thể có vài mức phức tạp và độngo Bạn muốn thăm cấu trúc thành phần theo một cách qui chuẩn, sử dụng các thao tác chung thông qua mối quan hệ kế thừa 3.4. Decorator Pattern- Ý nghĩaBổ sung trách nhiệm cho đối tượng tại thời điểm thực thi. Đây được xem là sự thay thế hiệu quả cho phương pháp kế thừa trong việc bổ sung trách nhiệm cho đối tượng và mức tác động là ở mức đối tượng thay vì ở mức lớp như phương pháp kế thừa. Trong đó:o Component: là một interface chứa các phương thức ảo (ở đây là defaultMethod)o ConcreteComponent: là một lớp kế thừa từ Component, cài đặt các phương thức cụ thể (defaultMethod được cài đặt tường minh)o Decorator: là một lớp ảo kế thừa từ Component đồng thời cũng chứa 1 thể hiện của Component, phương thức defaultMethod trong Decorator sẽ được thực hiện thông qua thể hiện này.o ConcreteDecoratorX: là các lớp kế thừa từ Decorator, khai báo tường minh các phương thức, đặc biệt trong các lớp này khai báo tường minh các “trách nhiệm” cần thêm vào khi run-time - Trường hợp ứng dụngo Khi bạn muốn thay đổi động mà không ảnh hưởng đến người dùng, không phụ thuộc vào giới hạn các lớp cono Khi bạn muốn thành phần có thể thêm vào hoặc rút bỏ đi khi hệ thống đang chạyo Có một số đặc tính phụ thuộc mà bạn muốn ứng dụng một cách động và bạn muốn kết hợp chúng vào trong một thành phần 3.5. Facade Pattern- Ý nghĩaCung cấp một giao tiếp hợp nhất của một tập các giao tiếp trong hệ thống con. Façade định nghĩa một giao tiếp mức cao hơn để làm cho hệ thống con dễ sử dụng Trong đóo Class1 và Class2 là các lớp đã có trong hệ thốngo Façade là lớp sử dụng các phương thức của Class1 và Class2 để tạo ra một giao diện mới, thường được sử dụng, đỡ phức tạp hơn khi sử dụng riêng Class1 và Class2 - Trường hợp ứng dụngo Làm cho một hệ thống phức tạp dễ sử dụng hơn bằng cách cung cấp một giao tiếp đơn gian mà không cần loại bỏ các lựa chọn phức tạpo Giảm bớt sự ràng buộc giữa client và các hệ thống con 3.6. Flyweight Pattern- Ý nghĩaLàm phương tiện dùng chung để quản lý một cách hiệu quả một số lượng lớn các đối tượng nhỏ có các đặc điểm chung, mà các đối tượng nhỏ này lại được sử dụng tuỳ thuộc vào hoàn cảnh, điều kiện ngoài. Trong đó:o FlyweightFactory: tạo ra và quản lý các đối tượng Flyweighto Flyweight là một giao tiếp định nghĩa các phương thức chuẩno ConcreteFlyweightX: là các lớp thực thi của Flyweight, các thể hiện của các lớp này sẽ được sử dụng tuỳ thuộc vào điều kiện ngoài. - Trường hợp sử dụngo Ứng dụng sử dụng nhiều đối tượng giống hoặc gần giống nhauo Với các đối tượng gần giống nhau, những phần không giống nhau có thể tách rời với các phần giống nhau để cho phép các phần giống nhau có thể chia sẻo Nhóm các đối tượng gần giống nhau có thể được thay thế bởi một đối tượng chia sẻ mà các phần không giống nhau đã được loại bỏo Nếu ứng dụng cần phân biệt các đối tương gần giống nhau trong trạng thái gốc của chúng 3.7. Proxy Pattern- Ý nghĩaĐại diện một đối tượng phức tạp bằng một đối tượng đơn giản, vì các mục đích truy xuất, tốc độ và bảo mật Trong đó:o Service: là giao tiếp định nghĩa các phương thức chuẩn cho một dịch vụ nào đóo RealService: là một thực thi của giao tiếp Service, lớp này sẽ khai báo tường minh các phương thức của Service, lớp này xem như thực hiện tốt tất cả các yêu cầu từ Serviceo Proxy: kế thừa Service và sử dụng đối tượng của RealService - Trường hợp ứng dụngo Sử dụng mẫu Proxy khi bạn cần một tham chiếu phức tạp đến một đối tượng thay vì chỉ một cách bình thườngo Remote proxy – sử dụng khi bạn cần một tham chiếu định vị cho một đối tượng trong không gian địa chỉ(JVM)o Virtual proxy – lưu giữ các thông tin thêm vào về một dịch vụ thực vì vậy chúng có thể hoãn lại sự truy xuất vào dịch vụ nàyo Protection proxy – xác thực quyền truy xuất vào một đối tượng thực Trong bài viết này không có tham vọng trình bày lại chi tiết mô hình thiết kế ứng dụng đa lớp/tầng là như thế nào. Chỉ tóm tắt ngắn gọn lại những điểm chính của mô hình 3 lớp, mà cụ thể là 3 lớp logic.Lưu ý: Các bạn không nên nhầm lẫn khái niệm lớp(layer) trong phần này với khái niệm lớp(class) của các ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng. Trong phát triển ứng dụng, để dễ quản lý các thành phần của hệ thống, cũng như không bị ảnh hưởng bởi các thay đổi, người ta hay nhóm các thành phần có cùng chức năng lại với nhau và phân chia trách nhiệm cho từng nhóm để công việc không bị chồng chéo và ảnh hưởng lẫn nhau. Ví dụ trong một công ty bạn có từng phòng ban, mỗi phòng ban sẽ chịu trách nhiệm một công việc cụ thể nào đó, phòng này không được can thiệp vào công việc nội bộ của phòng kia như Phòng tài chính thì chỉ phát lương, còn chuyện lấy tiền đâu phát cho các anh phòng Marketing thì các anh không cần biết. Trong phát triển phần mềm, người ta cũng áp dụng cách phân chia chức năng này. Bạn sẽ nghe nói đến thuật ngữ kiến trúc đa tầng/nhiều lớp, mỗi lớp sẽ thực hiện một chức năng nào đó, trong đó mô hình 3 lớp là phổ biến nhất. 3 lớp này là gì? Là Presentation, Business Logic, và Data Access. Các lớp này sẽ giao tiếp với nhau thông qua các dịch vụ(services) mà mỗi lớp cung cấp để tạo nên ứng dụng, lớp này cũng không cần biết bên trong lớp kia làm gì mà chỉ cần biết lớp kia cung cấp dịch vụ gì cho mình và sử dụng nó mà thôi. Mô hình 3 lớp mà Microsoft đề nghị bạn có thể tham khảo chi tiết các đề nghị thiết kế các thành phần trong các lớp này như thế nào ở đây: Presentation Layer Lớp này làm nhiệm vụ giao tiếp với người dùng cuối để thu thập dữ liệu và hiển thị kết quả/dữ liệu thông qua các thành phần trong giao diện người sử dụng. Lớp này sẽ sử dụng các dịch vụ do lớp Business Logic cung cấp. Trong .NET thì bạn có thể dùng Windows Forms, ASP.NET hay Mobile Forms để hiện thực lớp này. Trong lớp này có 2 thành phần chính là User Interface Components và User Interface Process Components.UI Components là những phần tử chịu trách nhiệm thu thập và hiển thị thông tin cho người dùng cuối. Trong ASP.NET thì những thành phần này có thể là các TextBox, các Button, DataGrid…UI Process Components: là thành phần chịu trách nhiệm quản lý các qui trình chuyển đổi giữa các UI Components. Ví dụ chịu trách nhiệm quản lý các màn hình nhập dữ liệu trong một loạt các thao tác định trước như các bước trong một Wizard… Lưu ý : lớp này không nên sử dụng trực tiếp các dịch vụ của lớp Data Access mà nên sử dụng thông qua các dịch vụ của lớp Business Logic vì khi bạn sử dụng trực tiếp như vậy, bạn có thể bỏ qua các ràng buộc, các logic nghiệp vụ mà ứng dụng cần phải có. Business Logic Layer Lớp này thực hiện các nghiệp vụ chính của hệ thống, sử dụng các dịch vụ do lớpData Access cung cấp, và cung cấp các dịch vụ cho lớp Presentation. Lớp này cũng có thể sử dụng các dịch vụ của các nhà cung cấp thứ 3 (3rd parties) để thực hiện công việc của mình(ví dụ như sử dụng dịch vụ của các cổng thanh tóan trực tuyến như VeriSign, Paypal…). Trong lớp này có các thành phần chính là Business Components, Business Entities và Service Interface.Service Interface là giao diện lập trình mà lớp này cung cấp cho lớpPresentation sử dụng. Lớp Presentation chỉ cần biết các dịch vụ thông qua giao diện này mà không cần phải quan tâm đến bên trong lớp này được hiện thực như thế nào.Business Entities là những thực thể mô tả những đối tượng thông tin mà hệ thống xử lý. Trong ứng dụng chúng ta các đối tượng này là các chuyên mục(Category) và bản tin(News). Các business entities này cũng được dùng để trao đổi thông tin giữa lớp Presentation và lớp Data Access.Business Components là những thành phần chính thực hiện các dịch vụ màService Interface cung cấp, chịu trách nhiệm kiểm tra các ràng buộc logic(constraints), các qui tắc nghiệp vụ(business rules), sử dụng các dịch vụ bên ngoài khác để thực hiện các yêu cầu của ứng dụng. Trong ứng dụng của chúng ta, lớp này sẽ chứa các thành phần làCategoryService và NewsService làm nhiệm vụ cung cấp các dịch vụ quản lý chuyên mục và các bản tin (thêm, xóa, sửa, xem chi tiết, lấy danh sách…). Data Access Layer Lớp này thực hiện các nghiệp vụ liên quan đến lưu trữ và truy xuất dữ liệu của ứng dụng. Thường lớp này sẽ sử dụng các dịch vụ của các hệ quản trị cơ sở dữ liệu như SQL Server, Oracle,… để thực hiện nhiệm vụ của mình. Trong lớp này có các thành phần chính là Data Access Logic, Data Sources, Servive Agents). Data Access Logic components (DALC) là thành phần chính chịu trách nhiệm lưu trữ vào và truy xuất dữ liệu từ các nguồn dữ liệu – Data Sources như RDMBS, XML, File systems…. Trong .NET Các DALC này thường được hiện thực bằng cách sử dụng thư viện ADO.NET để giao tiếp với các hệ cơ sở dữ liệu hoặc sử dụng các O/R Mapping Frameworks để thực hiện việc ánh xạ các đối tượng trong bộ nhớ thành dữ liệu lưu trữ trong CSDL. Chúng ta sẽ tìm hiểu các thư viện O/R Mapping này trong một bài viết khác.Service Agents là những thành phần trợ giúp việc truy xuất các dịch vụ bên ngòai một cách dễ dàng và đơn giản như truy xuất các dịch vụ nội tại. Chúng ta đã tìm hiểu qua các lớp của mô hình 3 lớp. Lý thuyết hơi nhiều một chút có thể làm bạn khó hiểu vì khả năng trình bày có hạn, nên bây giờ thử tìm hiểu một qui trình cụ thể hơn để biết các lớp này giao tiếp với nhau như thế nào. Ví dụ trong ứng dụng của chúng ta có thao tác tạo một chuyên mục mới, thì các lớp sẽ ltương tác với nhau như sau: Lớp Presentation- Trình bày một web form, có các text box cho phép người sử dụng nhập tên và mô tả cho chuyên mục- Khi người dùng nhấn nút tạo trên form này, ứng dụng sẽ thực hiện việc tạo một Business Entity Category mới như đoạn code sau minh họa: public void CreateNewCategory(){Category category = new Category();category.Name = name.Text;category.Description = description.Text; // sử dụng dịch vụ do lớp Business cung cấp để tạo chuyên mụcCategoryService.CreateCategory(category);} Lớp Business LogicĐể cung cấp dịch vụ tạo một chuyên mục, thành phần CategoryService sẽ cung cấp hàm sau:public static void CreateCategory(Category category){// kiểm tra xem tên khóa của chuyên mục đã tồn tại chưa?…// kiểm tra tên khóa của chuyên mục có hợp lệ không?…// sử dụng DV của lớp Data Access để lưu chuyên mục mới này vào CSDLCategoryDAO categoryDAO = new CategoryDAO();categoryDAO.CreateCategory(category);} Lớp Data AccessTương tự, để cung cấp dịch vụ lưu một chuyên mục mới vào CSDL, thành phầnCategoryDAO sẽ cung cấp hàm sau (sử dụng ADO.NET để kết nối với CSDL):public void CreateCategory(Category category){// tạo connection…// tạo command, khởi tạo các tham số…command.Parameters.Add(new SqlParameter(“@KeyName”, category.KeyName));command.Parameters.Add(new SqlParameter(“@Name”, category.Name));command.Parameters.Add(new SqlParameter(“@Description”, category.Description));// lưu dữ liệucommand.ExecuteNonQuery();} Phân tích và thiết kế Ứng dụng của chúng ta sẽ viết bằng ASP.NET 2.0 và SQL Server 2000/2005. Ngôn ngữ được dùng là C#. Chúng ta đã tìm hiểu qua các thành phần chính trong mô hình 3 lớp, giờ đến lúc bắt tay vào thiết kế các thành phần đó cho ứng dụng tin tức của chúng ta. Trong ứng dụng tin tức mà chúng ta đã tìm hiểu yêu cầu qua bài viết trước, chúng ta thấy có hai đối tượng thông tin chính mà chúng ta cần quản lý là các chuyên mục(category) và tin tức(news). Ứng dụng quản lý của chúng ta sẽ thu thập những đối tượng dữ liệu này từ người dùng(phóng viên, biên tập viên) và trình bày lại cho người sử dụng khác xem(độc giả). Giờ chúng ta bắt tay vào thiết kế các thành phần Business Entities. Business Entities Ứng dụng của chúng ta sẽ bao gồm 2 entity chính là Category và News. Trước hết là Category. Một chuyên mục (Category) sẽ gồm những thông tin sau: CategoryId: Mã chuyên mục – sẽ được sinh tự động khi tạo mớiName: Tên chuyên mục. VD: Vi tính, Kinh tế…KeyName: Tên gợi nhớ dùng để phân biệt chuyên mục với nhau (không được trùng nhau). VD với VNExpress bạn sẽ thấy có Vi-tinh, Suc-khoe…Description: Mô tả cho chuyên mục. VD: Description cho Vi-tinh là: thông tin mới nhất về công nghệ thông tin của Việt Nam và thế giới…Picture: Hình ảnh đại diện cho chuyên mục Trong ứng dụng đơn giản này, chúng ta chỉ thiết kế chuyên mục có một cấp, không có các chuyên mục con, cháu… Và ứng dụng này cũng không có phần quản lý các nhà biên tập viên, nhà báo và cơ chế cấp quyền hạn duyệt bài, gửi bài…Tôi dành phần này cho các bạn phát triển thêm, nhưng tôi cũng sẽ gợi ý cho các bạn cách thiết kế trong phần mở rộng ứng dụng. Tiếp theo là News. Mỗi một bản tin sẽ có các thông tin sau: NewsId: mã bản tin. Sẽ được sinh tự động khi tạo mới.Title: tiêu đề chính của bản tin. VD: Microsoft tuyên bố phá sản!Subtitle: tiêu đề phụ của bản tin. VD: Bill Gates từ chức!Excerpt: phần giới thiệu ngắn gọn của bản tinAuthors: danh sách tác giả bản tin. VD: Nguyễn Văn A, Hoàng Thị BKeywords: danh sách từ khóa chính trong bản tin dùng để tìm kiếm. VD: Microsoft, brokenBody: Đây là phần nội dung chính của bản tin.Picture: Hình ảnh minh họa cho bản tin.CreationTime: Ngày giờ tạo bản tinLastModificationTime: Ngày giờ chỉnh sửa cuối cùng của bản tinPublishedTime: Ngày giờ bản tin được đăngTotalViews: Tổng số lượt người xem bản tinTotalRates: Tổng số lượt người đánh giá bản tinRate: Điểm đánh giá trung bình của bản tinStatus: Trạng thái hiện tại của bản tin. Có thể là Writting(Đang viết), Approving(Đang chờ duyệt), Published(Đã được đăng) Business Service Components Bước tiếp theo chúng ta sẽ phân tích và thiết kế các Business Service Components. Các thành phần này sẽ làm nhiệm vụ chính cung cấp các dịch vụ cho lớp Presentation dùng để lấy và lưu trữ thông tin. Lớp CategoryServiceChúng ta cần những thao tách chính trên đối tượng dữ liệu Category:Tạo mới – CreateCategory(Category category)Cập nhật – UpdateCategory(Category category)Xóa – DeleteCategory(int categoryId)Lấy thông tin chi tiết – GetCategory(int categoryId)Lấy danh sách các category – GetCategories()Kiểm tra một Key xem có trong database chưa  – CheckKey(string keyName). Thao tác này dùng để kiểm tra xem khi tạo mới một category thì KeyName đã tồn tại trong hệ thống chưa. Thao tác này có thể dùng trên lớp Presentation để kiểm tra và thông báo lỗi cho người dùng khi họ nhập một tên khóa đã có trong hệ thống Lưu ý: Chúng ta sẽ thực hiện các business logic của hệ thống trong lớp này. Tương tự đối với lớp NewsService, dựa trên những gì yêu cầu chúng ta phân tích ở bài viết đầu tiên, chúng ta cần những thao tác chính sau đây trên đối tượng News:Tạo mới – CreateNews(News news)Cập nhật – UpdateNews(News news)Xóa – DeleteNews(int newsId)Lấy thông tin chi tiết – GetNews(int newsId)Lấy danh sách các bản tin thuộc một chuyên mục nào đó, sắp xếp theo tin mới nhất – GetNewsOfCategory(int categoryId, int page, int pageSize, out int totalRecords)Cập nhật số lần xem của một bản tin – UpdateTotalViews(int newsId)Cập nhật đánh giá cho một bản tin – UpdateRate(int newsId, int rate)Tìm bài viết dựa trên từ khóa – SearchNews(string keyWords, int page, int pageSize, out int totalRecords) Trong các hàm trên, các bạn chú ý đến hàm GetNewsOfCategory. Trong hàm này có các tham số dùng để phân trang các bản tin. Chúng ta cần đến chức năng này vì khi trình bày trên trang tin, chúng ta chỉ trình bày một số lượng có hạn các bản tin của một chuyên mục nào đó chứ không thể trình bày tất cả trên màn hình được. Khi người dùng muốn xem thêm, họ có thể chọn trang tiếp theo hoặc nhấp vào link Xem tiếp, lúc đó ứng dụng sẽ trình bày các bản tin ở các trang tiếp theo. Tham số totalRecords cho chúng ta biết được tổng số bản tin thật sự có trong chuyên mục đó.Lưu ý: Khi phân tích thiết kế ban đầu bạn không thể nào hình dung được hết các yêu cầu phát sinh để thiết kế trước các thao tác cần thiết. Bạn phải cập nhật bản thiết kế thường xuyên để phù hợp với yêu cầu. Bản thiết kế này vẫn còn thiếu một số chức năng cần thiết mà tôi sẽ trình bày cho các bạn trong bài viết tiếp theo, chúng ta sẽ chỉnh sửa bản thiết kế này trong quá trình phát triển ứng dụng để phù hợp với các yêu cầu phát sinh mà chúng ta chưa nhìn thấy hết khi thiết kế. Data Access Components Bây giờ chúng ta sẽ thiết kế các lớp dùng để truy xuất và cập nhật dữ liệu. Các hàm của các lớp DAO cũng khá đơn giản, chỉ làm nhiệm vụ cập nhật dữ liệu vào database và truy xuất dữ liệu từ database. Các bạn cũng thấy chức năng nó giống như trên lớp Business Logic, nhưng ở đây chúng ta không có bất kỳ ràng buộc logic gì, chỉ đơn giản thực hiện việc truy xuất dữ liệu mà thôi. Các business logic đã được kiểm tra trên lớp Business Logic. Chúng ta tách biệt 2 lớp CategoryDAO (DAO – Data Access Object) và NewsDAO để dễ quản lý và thay đổi khi cần thiết. VD nếu bạn muốn thêm một thao tác truy xuất dữ liệu mới trên đối tượng News, bạn sẽ biết ngay mình phải thay đổi lớp NewsDAO. Nhưng có những thao tác bạn phải cân nhắc nên để nó lớp nào vì nó liên quan đến nhiều đối tượng, lúc đó bạn phải xét xem mục đích chính của thao tác đó là gì, thao tác trên đối tượng dữ liệu chính nào để đưa thao tác đó vào lớp phù hợp. Thiết kế cơ sở dữ liệu Do ứng dụng của chúng ta đơn giản nên chỉ có 2 bảng dữ liệu ánh xạ gần như 1-1 với các entities trên lớp Business Logic Hiện thực lớp Business Logic & Data Access Sau khi đã xong bước thiết kế, chúng ta sẽ tiến hành hiện thực 2 lớp Business và Data Access. Các bạn có thể xem source code đính kèm để biết chi tiết cách hiện thực 2 lớp này như thế nào. Lớp Presentation sẽ được thiết kế và hiện thực trong bài viết tiếp theo. Phần bên dưới tôi sẽ trình bày một số điểm chính trong cách hiện thực. Hiện thực Data Access Components Do ứng dụng của chúng ta đơn giản nên được giới hạn sẽ dùng với CSDL SQL Server 2000/2005 nên lớp này không được thiết kế để chạy cùng lúc với nhiều loại database khác nhau. Chúng ta sẽ dùng cái Stored Procedures để truy xuất dữ liệu an toàn và dễ thay đổi hơn, tránh bị các lỗi như SQL Injection(không thể tránh hoàn toàn nếu bạn không hiện thực đúng). Các bạn có thể xem qua một cách hiện thực một hàm cơ bản như thế nào:     public void CreateCategory(Category category){using (SqlConnection connection = GetConnection()){SqlCommand command = new SqlCommand(“spCategoriesCreate”, connection);command.CommandType = CommandType.StoredProcedure;command.Parameters.Add(new SqlParameter(“@KeyName”, category.KeyName));command.Parameters.Add(new SqlParameter(“@Name”, category.Name));command.Parameters.Add(new SqlParameter(“@Description”, category.Description));command.Parameters.Add(new SqlParameter(“@Picture”, category.Picture));SqlParameter paramCategoryId = new SqlParameter(“@CategoryId”, SqlDbType.Int, 4);paramCategoryId.Direction = ParameterDirection.Output;command.Parameters.Add(paramCategoryId);connection.Open();command.ExecuteNonQuery();if (paramCategoryId.Value != DBNull.Value)category.CategoryId = (int)paramCategoryId.Value;elsethrow newDataAccessException(String.Format(Resources.Strings.CreateEntityException,“Category”));}} Stored Procedure spCategoriesCreate đơn giản được viết như sau:CREATE PROCEDURE dbo.spCategoriesCreate@Name nvarchar(50),@KeyName varchar(30),@Description ntext,@Picture varchar(256),@CategoryId int outputASINSERT INTO Categories(Name,KeyName,Description,Picture)VALUES(@Name,@KeyName,@Description,@Picture) SELECT @CategoryId = SCOPE_IDENTITY() Hiện thực lớp Business Logic Hiện thực lớp Business Logic đòi hỏi bạn phải nắm rõ các business logic của ứng dụng. Ví dụ đối với ứng dụng tin tức của chúng ta thì khi tạo một chuyên mục mới, bạn phải kiểm tra xem KeyName của chuyên mục đó đã có trong hệ thống chưa? Nếu có rồi thì phải báo lỗi, và nếu chưa có thì chúng ta kiểm tra KeyNameđó có hợp lệ hay không? (Chỉ chứa kí tự alphabet, chữ số, gạch dưới và gạch ngang…). public static void CreateCategory(Category category){// Has this key name existed?if (!CheckKey(category.KeyName))throw newBusinessException(String.Format(Resources.Strings.KeyNameExisted, category.KeyName));// is this key name valid?if (!ValidateKey(category.KeyName))throw newBusinessException(String.Format(Resources.Strings.InvalidKeyName, category.KeyName));// ok , now save it to databaseCategoryDAO categoryDAO = new CategoryDAO();categoryDAO.CreateCategory(category);}