Luận văn Chuyển đổi từ mô hình UML sang OWL ONTOLOGY và ứng dụng

của OWL. Và cuối cùng là một số các công cụ hỗ trợ tạo một OWL Ontology. Trong chương 2, tôi sẽ trình bày về các quy tắc để chuyển đổi từ mô hình UML sang OWL Ontology. 32 CHƯƠNG 2: CÁC QUY TẮC CHUYỂN ĐỔI TỪ MÔ HÌNH UML SANG OWL ONTOLOGY 2.1. Giới thiệu Như đã giới thiệu ban đầu, bài toán được đặt ra là kiểm tra mô hình sau khi áp dụng thiết kế mẫu có thỏa mãn các tính chất cấu trúc của giải pháp mẫu hay không, nhờ vào việc chuyển đổi từ mô hình UML sang OWL và sử dụng Prolog để thể hiện các yếu tố ràng buộc trong mô hình. Tuy nhiên, trong OWL không hỗ trợ đầy đủ các ràng buộc, liên kết mà các yếu tố trên mô hình UML thể hiện. Ví dụ như công cụ không hỗ trợ việc biểu diễn phương thức trong các lớp, các liên kết, v.v. Vì vậy, cần có các quy tắc chuyển đổi từ mô hình UML sang OWL để biến đổi một mô hình UML sang OWL sao cho đạt kết quả thật chính xác. Và sau đây tôi xin trình bày một số quy tắc chuyển đổi. 2.2. Quy tắc chuyển đổi từ mô hình UML sang OWL Ontology BẢNG 5: BẢNG LIỆT KÊ CÁC QUY TẮC CHUYỂN ĐỔI UML OWL Mô tả Gói (Package) owl:Ontology Được khai báo trong phần đầu Lớp (Class) o Lớp cụ thể o Lớp ảo owl:Class o owl:Class o owl:Class, “isAbstract” Tên tương ứng với nhau Đối với lớp ảo, thêm thuộc tính kiểu đối tượng “isAbstract” Chú thích (Comment) owl:comment / Giao diện (Inteface) owl:Class, rdfs:subClassOf / Tổng quát hóa (Generalization) owl:subClassOf / Liên kết (Association) o Liên kết một hướng o Liên kết hai hướng o Lớp liên kết owl:ObjectProperty Mỗi trường hợp có một cách chuyển đổi khác nhau. Vai trò (Roles) owl:ObjectProperty / Thuộc tính (Attributes) owl:DatatypeProperty owl:ObjectProperty / 33 Ràng buộc số lượng owl:cardinality owl:minCardinality owl:maxCardinality / Quan hệ phụ thuộc: o Phụ thuộc một lớp o Phụ thuộc nhiều lớp owl:ObjectProperty, “Dependency” / Liệt kê owl:one of / Kết tập owl:ObjectProperty “has_{class_name}” / Phương thức / Phương thức được chuyển đổi theo cách riêng. Và sau đây là mô tả một cách chi tiết các quy tắc chuyển đổi từ UML sang OWL: 2.2.1 Gói (Package) Gói là một nhóm các phần tử của mô hình gồm có các lớp, các quan hệ và các gói nhỏ hơn. Gói được mô tả trong UML gồm có tên gói, có thể có các lớp,gói nhỏ khác và được kí hiệu như sau: Hình 2.1. Kí hiệu gói. Biểu diễn trong OWL: owl: Ontology Các thông tin về gói dữ liệu sẽ được khai báo ở ngay phần đầu của file OWL Ontology. Các lớp trong gói sẽ chung một tên gói được khai báo trong phần đầu đó. Ví dụ ta có gói Pizza như sau: Hình 2.2. Ví dụ về gói. Trong OWL Ontololgy sẽ được biểu diễn như sau: OWL: Ontology 34 2.2.2. Lớp (Class) 2.2.2.1. Lớp cụ thể UML: Class Trong UML có lớp cụ thể và lớp trừu tượng, lớp cụ thể là lớp có các thể hiện cụ thể. Còn lớp trừu tượng là lớp không có các thể hiện cụ thể trong hệ thống thực. Do vậy, ta có thể định nghĩa các hàm trừu tượng cho các lớp trừu tượng, đó là những hàm chưa được cài đặt nội dung thực hiện trong lớp chúng được khai báo, mà những hàm này sẽ được cài đặt trong các lớp con cháu sau đó ở các lớp cụ thể. Ta có quy tắc chuyển đổi từ lớp cụ thể sang OWL Ontology như sau: Hình 2.3. Kí hiệu Lớp UML. OWL: Class Tên trong lớp OWL tương ứng với tên trong lớp UML, được khai báo trong phần 35 2.2.2.2. Lớp ảo UML:Abstract Class OWL: owl:Class, DatatypeProperty:isAbtract. Trong OWL sẽ khai báo Lớp, với tên lớp là tên lớp ảo trong UML, và có thuộc tính ‘isAbstract’ kiểu DatatypeProperty:Boolean, và giá trị cho thuộc tính này sẽ là ‘true’. Đối với lớp ảo, ta có ví dụ dưới đây, lớp Nhan Vien là lớp ảo, việc chuyển đổi sang OWL : Hình 2.4. Ví dụ minh họa lớp ảo. 2.2.3. Chú thích UML: Comment , Note OWL: owl:comment 36 2.2.4. Giao diện (Interface) UML: Giao diện (Interface) Giao diện là tập hợp những thao tác quan sát được từ bên ngoài của một lớp và/ hoặc một thành phần, không có nội dung cài đặt riêng lớp đó. OWL: owl:Class, rdfs:subClassOf OWL sẽ định nghĩa giao diện như một lớp (owl:Class), và định nghĩa thêm lớp thừa kế lớp đó (rdfs:subClassOf) và có các thành phần để cài đặt lớp cha. Ta xét ví dụ sau: Hình 2.5. Ví dụ minh họa Interface. Ta sẽ định nghĩa giao diện “Person”: 2.2.5. Tổng quát hóa UML: Tổng quát hóa (Generalization): OWL: owl:subClassOf. 37 Tổng quát hóa là đi từ các lớp dưới lên trên, sau đó hình thành lớp tổng quát (lớp trên, lớp cha), tức là cây cấu trúc từ lá đến gốc. Khi đó tổng quát hóa chính là quan hệ kế thừa giữa các lớp. Trong đó, lớp con (lớp dưới, lớp kế thừa hay lớp dẫn xuất) kế thừa trực tiếp các thuộc tính và các phương thức thuộc loại công khai (public), hay được bảo vệ (protected) của lớp cha (lớp trên hay lớp cơ sở). Trong OWL sẽ được biểu diễn bằng owl:subClassOf. Ta có ví dụ sau: Hình 2.6. Minh họa quan hệ thừa kế. Lớp B thừa kế lớp A: Ta sẽ định nghĩa lớp A, sau đó định nghĩa lớp B là lớp con của lớp A: Ví dụ trên được chuyển sang OWL Ontology: Khi muốn khai báo hai lớp con (B và C cùng thừa kế một lớp cha A) tách rời nhau thì ta sẽ sử dụng: owl:disjointWith 2.2.6. Liên kết (Association) UML : Mối quan hệ liên kết OWL: owl:ObjectProperty 38 Một liên kết là một sự nối kết giữa các lớp, nó liên quan về ngữ nghĩa giữa các đối tượng của các lớp tham gia. Lớp và liên hệ giữa các lớp là những công cụ rất mạnh mẽ cho việc mô hình hóa các hệ thống phức tạp, ví dụ như cấu trúc sản phẩm, cấu trúc văn bản và tất cả các cấu trúc thông tin khác. Ví dụ: Hình 2.7. Lớp Author liên kết với lớp Computer. Theo nguyên tắc, khi chuyển liên kết sang OWL Ontology, thì liên kết sẽ được chuyển thành một thuộc tính đối tượng (kiểu ObjectProperty). Tùy từng loại liên kết thì có quy tắc chuyển khác nhau. 2.2.6.1. Trường hợp Liên kết theo một hướng Ví dụ: Hình 2.8. Minh họa liên kết một hướng. Khi đó, trong OWL Ontology, tạo ra 2 lớp HTBanHang và PhieuBanHang, các thuộc tính của lớp tương ứng và thêm một thuộc tính đối tượng (ObjectProperty) là “Ghi_nhan” sẽ được tạo ra trong lớp HTBanHang để liên kết hai lớp HTBanHang và PhieuBanHang. Trong trường hợp không có tên vai trò trong liên kết thì công cụ hỗ trợ sẽ tự động tạo đặt tên cho thuộc tính này. Khi đó, rdf:domain và rdf:range của thuộc tính đó tương ứng sẽ là rdf:ID= “HTBanHang” và rdf:ID= “PhieuBanHang”. 39 2.2.6.2. Liên kết theo hai hướng Với liên kết theo hai hướng, với mỗi liên kết ta cũng chuyển đổi tương tự như đối với liên kết theo 1 hướng. Tùy vào chiều mũi tên mà ta có thuộc tính đối tượng của vai trò liên kết đó sẽ ở lớp nào, và thuộc tính đối tượng còn lại của vai trò liên kết có thể theo kiểu ngược lại (inverseOf) với thuộc tính của vai trò kia hoặc không. Ví dụ: Hình 2.9. Minh họa mối liên kết hai chiều. Ta sẽ xây dựng 2 lớp Customer và lớp Account, một thuộc tính đối tượng Holds thuộc lớp Customer, và thuộc tính Owned by thuộc lớp Account. Thuộc tính Owned by theo kiểu đảo ngược với thuộc tính Holds. Vì vậy, trong OWL, sơ đồ trên sẽ được chuyển sang OWL như sau: 40 2.2.6.3. Lớp liên kết Ta xét ví dụ sau: Hình 2.10. Lớp liên kết. Khí đó, lớp Employment sẽ là lớp liên kết của Company và lớp Person. Lớp liên kết sẽ có thêm thuộc tính dữ liệu (DatatypeProperty) là “isAssociationClass”, với kiểu Boolean và giá trị cho thuộc tính này là true. Ngoài ra, lớp liên kết còn có thêm hai thuộc tính đối tượng nữa là “firstOf_{association_class_name }”, và “secondOf_{association_class_name}”. Vì vậy, theo như ví dụ trên, lớp liên kết sẽ được biểu diễn như sau: Để đặt giá trị cho isAssociationClass: Thuộc tính “firstOf_Employment”: Thuộc tính “secondOf_Employment”: 41 2.2.7. Các vai trò (Roles) Các vai trò trong liên kết được chuyển sang là thuộc tính đối tượng (ObjectProperty). Đồng thời nó được khai báo là thuộc tính con (subObjectPropertyOf) của thuộc tính mô tả liên kết mà nó tham gia. Ví dụ như sau: Hình 2.11. Ví dụ minh họa các vai trò. Vai trò “instructor” được chuyển sang thành thuộc tính ObjectProperty trong lớp StaffMember, thuộc tính này được khai báo là thuộc tính con (subObjectPropertyOf) của thuộc tính đối tượng “instructs”. 2.2.8. Các thuộc tính (Attributes) Hình 2.12. Minh họa thuộc tính lớp. Thuộc tính có giá trị là kiểu dữ liệu (DatatypeProperty) và thuộc tính có giá trị là kiểu đối tượng ( tức là các lớp). Khai báo thuộc tính dữ liệu: Khai báo thuộc tính đối tượng: 42 Hình 2.13. Minh họa ObjectPropeprty. Ví dụ trên được chuyển sang OWL: 2.2.9. Ràng buộc số lượng UML : Số lượng trong liên hệ Số lượng được ghi ở phía đầu đường thẳng thể hiện liên hệ, sát vào lớp là miền áp dụng của nó. Phạm vi của số lượng phần tử trong liên hệ có thể từ 0-tới-1 (0..1), 0-tới-nhiều (0..*), hay một-tới-nhiều (1..*), hai (2), năm-tới-mười một (5..11). Cũng có thể miêu tả một dãy số ví dụ (1,4,6, 8..12). Giá trị mặc định là 1. Hình 2.14. Sơ đồ lớp biểu diễn hệ thống quản lý dịch vụ tiết kiệm. 43 Khi đó, dịch vụ tài khoản tiết kiệm (Savings Account Service) sẽ có một tới nhiều tài khoản tiết kiệm (Saving Account). Khách hàng có thể có một hoặc nhiều tài khoản, còn tài khoản thì được sở hữu bởi từ 1 đến 3 khách hàng. v.v. Ta có các giàng buộc về số lượng sẽ được biểu diễn trong OWL như sau: 2.2.9.1. owl:cardinality Ràng buộc với số lượng phần tử chính xác với số lượng cụ thể. Ví dụ: Với lớp sinh vật, số lượng giới tính (với thuộc tính là “gioi_tinh”) chỉ là [3] chẳng hạn. Khi đó ta sẽ có giàng buộc như sau: 2.2.9.2. owl:minCardinality Ràng buộc với số lượng phần tử nhỏ nhất như [1..*] Ví dụ như với sơ đồ quản lý tài khoản tiết kiệm, Dịch vụ quản lý tài khoản tiết kiệm quản lý ít nhất một tài khoản tiết kiệm. Khi đó ta sẽ có: 2.2.9.3. owl:maxCardinality Tương tự với số lượng phần tử nhỏ nhất owl:minCardinality. 44 Khoảng giá trị: Nếu số lượng phần tử giới hạn trong một khoảng ví dụ [1..3] thì ta sẽ khai báo ràng buộc với owl:minCardinality với giá trị là 1, và owl:maxCardinality với giá trị là 3, tương tự cách khai báo như trên. Nếu số lượng phần tử cụ thể là các số (có nhiều giá trị của số lượng phần tử) ta có thể thêm vào với owl:cadinality, tương tự như các ví dụ trên. 2.2.10. Mối quan hệ phụ thuộc UML: Mối quan hệ phụ thuộc (Dependencies) Hình 2.15. Minh họa mối sự phụ thuộc. Do Lớp Sale có tham số của phương thức là kiểu lớp ProductDescription nên đó là một kiểu phụ thuộc. Đối với quan hệ phụ thuộc thì trong OWL sẽ được biểu diễn như sau: Ta sẽ tạo ra một thuộc tính là “Dependency” kiểu ObjectProperty. Các owl:domain và owl:range sẽ là các lớp tham gia vào mối quan hệ phụ thuộc này. Như trong ví dụ, trong lớp Sale sẽ có thêm một thuộc tính là “Dependency” có kiểu ObjectProperty. 2.2.10.1. Phụ thuộc vào một lớp Chẳng hạn ta có ví dụ sau: Lớp A phụ thuộc vào lớp B: 45 Hình 2.16. Quan hệ phụ thuộc. Khi đó, ta sẽ chuyển đổi sang OWL như sau: 2.2.10.2. Phụ thuộc vào nhiều lớp Ví dụ như lớp A phụ thuộc lớp B và lớp C thì ta sử dụng owl:unionOf. Đối với những liên kết hoặc thuộc tính có tên tương đương nhau, thì khi đó ta sẽ chuyển liên kết hay thuộc tính tương đương về một thuộc tính kiểu đối tượng (kiểu ObjectProperty). Với liên kết có tên tương đương nhau thì miền và phạm vi sẽ được xác định thông qua các lớp mà liên kết chỉ đến. Các lóp đó sẽ được kết hợp bằng “owl:unionOf” tương tự như trên và phần liên kết đã giải thích cách chuyển đổi liên kết sang OWL. Với các thuộc tính tương đương nhau, tương đương về tên lẫn giá trị thì chúng cũng được chuyển giống như với liên kết. 2.2.11. Liệt kê UML: Kiểu liệt kê 46 Trong lớp bao gồm các thể hiện của lớp, với lớp kiểu liệt kê này, trong OWL Ontology ta sẽ sử dụng owl:oneOf. Ta xét ví dụ sau: Hình 2.17. Minh họa kiểu liệt kê. Ta có: 2.2.12. Kết tập UML: Kết tập Kết tập là một trường hợp đặc biệt của liên hệ. Kết tập biểu thị rằng quan hệ giữa các lớp dựa trên nền tảng của nguyên tắc "một tổng thể được tạo thành bởi các bộ phận". Nó được sử dụng khi chúng ta muốn tạo nên một thực thể mới bằng cách tập hợp các thực thể tồn tại với nhau. Một ví dụ tiêu biểu của kết tập là chiếc xe ô tô gồm có bốn bánh xe, một động cơ, một khung gầm, một hộp số, v.v.... Xét ví dụ sau: Một lớp tài khoản được tạo bởi các lớp chi tiết về khách hàng, các lệnh giao dịch đối với tài khoản cũng như các quy định của nhà băng. Quan hệ trên có thể được trình bày như sau: 47 Hình 2.18. Minh họa mối quan hệ kết tập. Trong OWL không có một cấu trúc xác định nào cho mối quan hệ Bộ phận- Toàn bộ. Kết tập được xem như một loại liên kết. Ví vậy, với mối quan hệ này thì lớp tổng thể cần phải có thêm thuộc tính “has_{tên lớp bộ phận}” kiểu ObjectProperty. Và ở mỗi lớp bộ phận, nên có thêm thuộc tính là “{lớp bộ phận}_partOf_{tên lớp tổng thể}”. Với ví dụ như trên, ta sẽ có: 2.2.13. Phương thức Đối với phương thức, OWL không có cấu trúc để hỗ trợ. Điều này đòi hỏi, cần phải có luật chuyển đổi riêng. Khi đó, ta sẽ khai báo Phương thức như một lớp riêng và có quan hệ kết tập với lớp, có nghĩa là Lớp chứa các phương thức. Các thuộc tính Operator và các liên kết được thể như hình dưới. 48 Class +name: String +isAbstract: Boolean Operation +name: String +isAbstract: Boolean +visibility: VisibilityKind +Commonality: Boolean Parameter +name: String +direction: ParameterDirectionKind +class +ownedOperation 0..1 * +operation +ownedParameter 0..1 * +superClass +subClass * * Hình 2.19. Siêu mô hình của biểu đồ lớp UML. Khi đó, ta sẽ tạo thêm 2 lớp là lớp Parameter (tham số) và lớp Type với hai lớp con kế thừa nó là VisibilityKind và lớp ParameterDirectionKind. Khi đó ta sẽ có quy tắc chuyển đổi đối với phương thức trong UML như sau: o Lớp Class sẽ có thêm một thuộc tính kiểu đối tượng là “ownedOperation” với owl:domain là Class, và owl:range là Operation. Xây dựng lớp Operation với các thuộc tính: o op_name: DatatypeProperty: String. Tên phương thức o isAbstract: DatatypeProperty: Boolean Kiểm tra xem phương thức có là phương thức ảo không? Nếu là phương thức ảo, thuộc tính này nhận giá trị true, nếu không là false. o visibility: ObjectProperty:VisibilityKind Thuộc tính này kiểu Phương thức thuộc loại nào? public, protected hay private, có liên kết với lớp VisibilityKind. o commonality: DatatypeProperty:Boolean. Phương thức có được triển khai như nhau không? Nếu có thì thuộc tính nhận giá trị true, ngược lại là false. o ownedParameter: ObjectProperty:Parameter. Phương thức có những tham số nào? có liên kết với lớp Parameter. o class: ObjectProperty: Class : liên kết với lớp Class. 49 Tiếp đó ta sẽ xây dựng lớp Parameter (Tham số): o para_name: DatatypeProperty: String. Tên tham số o direction: ObjectProperty: ParameterDirectionKind Dạng trả về của tham số là in, out, inout, return. Nó rdf: range là lớp ParameterDirectionKind. Tiếp theo là xây dựng hai lớp VisibilityKind và ParmeterDirectionKind. Lớp VisibilityKind có thuộc tính: o visibilityKind: DatatypeProperty: String. Có 4 lựa chọn cho phạm vi thuộc tính là : o Public: Mọi lớp đều nhìn thấy thuộc tính, phương thức. o Private: Lớp khác không nhìn thấy thuộc tính, phương thức. o Protected: Các lớp thừa kế có thể nhìn thấy. o Package và Implementation: thuộc tính, phương thức là public đối với với các lớp trong gói. Lớp ParameterDirectionKind có thuộc tính: paraDirectionKind: DatatypeProperty:String. Các kiểu parameterDirectionKind (các kiểu tham số) gồm có: in, out, inout và return. Còn để ví dụ mình họa cho cách chuyển đổi từ phương thức này, chúng tôi sẽ nói rõ hơn trong phần triển khai ứng dụng ở chương 3. Vậy là ta đã vừa xây dựng được những quy tắc chuyển đổi từ các yếu tố trong UML sang OWL. Trên đây là một số các luật cơ bản để có thể chuyển đổi từ mô hình UML sang OWL. Do đó, việc chuyển đổi này hoàn toàn có thể thực hiện được bằng công cụ Protégé. Và sau đây, chương 3 sẽ giới thiệu về các quy trình để thực hiện việc kiểm tra xem kết quả áp dụng các mẫu vào mô hình thiết kế UML. 50 CHƯƠNG 3: QUY TRÌNH THỰC HIỆN KIỂM TRA KẾT QUẢ ÁP DỤNG MẪU VÀO MÔ HÌNH THIẾT KẾ UML 3.1. Giới thiệu Các mẫu thiết kế (Design Pattern) luôn thu hút được sự quan tâm cả trong kinh doanh lẫn nghiên cứu lý thuyết để đạt được mục tiêu tăng khả năng sử dụng lại các thiết kế. Các mẫu thiết kế không phải là một bản thiết kế hoàn chỉnh để có thể chuyển trực tiếp thành mã nguồn, mà nó là một bản mô tả hay một mẫu mô tả việc giải quyết vấn đề có thể sử dụng được trong nhiều trường hợp khác nhau. Các mẫu thiết kế hướng đối tượng điển hình phải chỉ ra các mối quan hệ và tương tác giữa các lớp hoặc đối tượng, mà không cần phải xác định xem các lớp và các đối tượng ứng dụng cụ thể của nó. Cấu trúc của mẫu thiết kế rất rõ ràng và có khả năng sử dụng lại rất cao. Vì vậy, việc sử dụng các mẫu thiết kế là một sự lựa chọn tốt để cải tiến hoặc tinh chế thiết kế phần mềm. Áp dụng mẫu bằng cách tích hợp cấu trúc giải pháp của mẫu vào mô hình ban đầu. Tuy nhiên, chúng ta cần đảm bảo sự tích hợp đúng. Điều đó có nghĩa là mô hình phải thỏa mãn các tính chất cấu trúc của mẫu và bảo toàn hành vi của mô hình bàn đầu. Trong chương này, chúng tôi sẽ trình bày về quy trình thực hiện kiểm tra kết quả áp dụng mẫu vào mô hình thiết kế UML. Hiện nay, có rất nhiều mẫu thiết kế, và tôi xin giới thiệu một số mẫu thiết kế được sử dụng khá thông dụng và mang lại hiệu quả cao, đó là mẫu Union Pattern và mẫu Composite Pattern. 3.2. Mẫu Union Pattern (UP) 3.2.1. Giới thiệu Mẫu Union Pattern là một mẫu có cấu trúc mô tả mối quan hệ thừa kế giữa lớp cha và lớp con của nó. Lớp cha là lớp ảo đại diện cho tập hợp các lớp con. Mục tiêu của Union Pattern hướng tới hai lợi ích của thiết kế hướng đối tượng là tập hợp mã (hoisting) và việc tách riêng các tầng trừu tượng. 1. Hoisting: Tập hợp mã (code) từ các lớp con và xây dựng lại nó trong lớp cha. 2. Tách riêng các tầng trừu tượng: việc định nghĩa một lớp cha trừu tượng miêu tả mức trừu tượng cao hơn so với các lớp con cụ thể. Lớp cha trừu tượng là một bản mô tả bản chất chung cho tất cả các lớp con cụ thể. Chính 51 vì vậy, nó mô tả những khía cạnh bất biến hay những gì là chung nhất của tất cả các phần tử tập hợp lớp con của nó. Các lớp con cụ thể khác với các lớp khác về một số hành vi. Vì vậy mà chúng mô tả các khía cạnh thay đổi của vấn đề. Tại bất kì thời điểm nào, chương trình sử dụng các lớp trong trong mẫu Union Pattern sẽ thực thi ở mức thấp hơn, hay là ở mức cụ thể hơn, hoặc ở mức mức trừu tượng thấp hơn trong mô hình có nhiều mức trừu tượng khác nhau. Các mã nguồn làm việc tại mức trừu tượng của lớp cha là mã không thay đổi. Nó có khả năng làm việc với bất kì một thể hiện của lớp cụ thể nào bởi vì nó chỉ xử lý các hành vi bất biến của lớp cha. Tất cả các hành vi thực tế của hệ thống chính là hành vi bất biến của lớp trừu tượng và thêm vào những hành vi được những thể hiện ở lớp cụ thể, được sử dụng và cung cấp một cách có tính đa hình. Union Pattern sử dụng các khái niệm cơ bản trong thiết kế hướng đối tượng như là Tính thừa kế, Tính đa hình, Tính trừu tượng, Sự đóng gói với mục đích làm mạnh hơn, khả chuyển và tính hiệu quả của hệ thống. Hiện nay, biểu đồ lớp UML của mẫu thiết kế Union Pattern thường có dạng: Hình 3.1. Mô hình của mẫu Union Pattern. 3.2.2. Các tính chất cấu trúc cần đảm bảo o Hai hoặc nhiều lớp con: Lớp con có thể là lớp ảo, trong trường hợp đó, nó sẽ biểu diễn tầng trìu tượng khác nhau. o Một lớp cha trìu tượng: biểu diễn sự trìu tượng hóa tất cả các lớp con. Một lớp cha không có thể hiện cụ thể bởi vì nó không mô tả bất cứ thực thể tồn tại riêng biệt nào. Các phương thức của lớp cha có thể là trìu tượng (các hành vi biến đổi được định nghĩa trong các lớp con) hoặc có thể là cụ thể (giữ nguyên các hành vi đó). Tóm lại, kết quả của việc ứng dụng mẫu Union Pattern là một mô hình thiết kế bao gồm một lớp cha trìu tượng và các lớp con. Lớp cha trìu tượng có cả phương thức cụ thể thực thi những hành vi bất biến của hệ thống và các phương thức trìu tượng mô tả hành vi biến đổi của hệ thống và được khai triển trong các lớp con cháu của nó. Các lớp con có các phương thức cụ thể thực thi các hành vi biến đổi của hệ thống và mô tả tính đa hình của hệ thống. 52 3.2.3. Một số trường hợp áp dụng sai mẫu Union Pattern Ta có ví dụ sau, áp dụng mẫu Union Pattern với biểu đồ lớp sau: Hình 3.2. Ví dụ về mô hình áp dụng mẫu Union Pattern. Ví dụ về áp dụng mẫu sai trong trường hợp này là: o Lớp cha không phải là lớp trừu tượng Hình 3.3. Trường hợp áp dụng sai mẫu UP. o Phương thức makeSound() ở lớp cha không phải là phương thức trừu tượng Hình 3.4. Trường hợp áp dụng sai mẫu UP. 53 o Quan hệ kết tập với lớp Mammal mà không phải quan hệ thừa kế. Hình 3.5. Trường hợp áp dụng sai mẫu UP. 3.3. Mẫu thiết kế Composite Mẫu thiết kế Composite là loại mẫu cấu trúc, cung cấp giải pháp để tổ chức các đối tượng theo cấu trúc cây, thể hiện phân cấp toàn thể- bộ phận. Với cấu trúc này, người dùng thao tác với các đối tượng không cần quan tâm xem mình đang thao tác với đối tượng toàn thể hay đối tượng bộ phận, cách thức thao tác là như nhau với tất cả các đối tượng trong cây phân cấp. Cấu trúc giải pháp của mẫu Composite có dạng như sau: Hình 3.6. Cấu trúc mẫu Composite Cấu trúc giải pháp của mẫu Composite gồm 3 thành phần là Component, Composite và Leaf. Mỗi thành phần này có những đặc tính về mặt cấu trúc như sau: o Component: Lớp có ít nhất hai quan hệ kết tập, và một trong số đó là lớp con. o Composite: Lớp mà vừa là lớp con trong quan hệ tổng quát hoá- chuyên biệt hoá vừa là lớp bộ phận trong quan hệ toàn thể - bộ phận với lớp >. 54 o Leaf: Lớp bộ phận trong mối quan hệ toàn thể - bộ phận với > Dưới đây là một số ví dụ về kết quả áp dụng mẫu Composite. Hình 3.7 là kết quả của việc áp dụng đúng, các lớp trong mô hình thoả mãn tất cả các đặc tính về mặt cấu trúc của các lớp tương ứng trong cấu trúc giải pháp của mẫu. Hình 3.7. Trường hợp áp dụng mẫu Composite đúng. Hình 3.8 là kết qủa của việc áp dụng sai vì chúng ta thấy các lớp Line, Text, Rectangle (đóng vai trò lớp Leaf trong cấu trúc giải pháp của mẫu) không thoả mãn các đặc trưng của lớp Leaf. Hình 3.8. Mô hình ban đầu. 55 Hình 3.9 cũng là một ví dụ về áp dụng mẫu sai vì lớp Line, Text, Rectangle, Image không thoả mãn các đặc trưng của lớp Leaf và Composite tương ứng. Hình 3.9. Trường hợp áp dụng sai mẫu Composite 3.4. Bài toán Bài toán được đặt ra là kiểm tra sự tương đương của hai mô hình ban đầu và mô hính sau khi áp dụng mẫu thiết kế. Do đó:  Đầu vào của bài toán: 1. Mô hình ban đầu gồm có: o Một biểu đồ UML (biểu đồ lớp, biểu đồ trạng thái .v.v.). o Các ràng buộc được đặc tả bằng text hoặc bằng OCL, v.v. 2. Mô hình thiết kế mới o Các biểu đồ chi tiết hơn o Có cấu trúc tốt hơn 3. Các tính chất cấu trúc của mẫu đã áp dụng Trong bài khóa luận này, tôi sẽ sử dụng mẫu Union Pattern. Vì vậy, cấu trúc mô hình cũng phải tuân theo tính chất cấu trúc của mẫu Union Pattern.  Đầu ra của bài toán Kết quả kiểm tra. 56 Quy trình kiểm tra sẽ được thực hiện thông qua các bước sau đây: 3.4.1. Các bước thực hiện Trong thiết kế phần mềm, chúng ta cần thực thi một vài bước từ thiết kế ban đầu và trải qua vài tinh chế. Chúng ta kiểm tra tính tương đương của thiết kế qua mỗi bước và thiết kế ở bước tiếp theo để đạt được một sản phẩm phần mềm đúng như thiết kế ban đầu. Đầu vào sẽ là hai mô hình bao một mô hình thiết kế ban đầu và mô hình đã tinh chế sau khi áp dụng mẫu thiết kế vào mô hình ban đầu. Quy trình kiểm tra: o Bước 1: Chuyển đổi thành siêu mô hình (meta-model) từ các biểu đồ UML. Siêu mô hình UML được định nghĩa hoàn toàn là việc mô tả ngữ nghĩa của các đối tượng trong các mô hình UML. Nó được định nghĩa theo kiểu đường vòng, sử dụng tập hợp các kí hiệu UML và ngữ nghĩa để đặc tả chính nó. Một mô hình là một thể hiện của siêu mô hình UML, mỗi một thành phần của mô hình UML là một thể hiện của một lớp trong siêu mô hình. Ví dụ như tất cả các phương thức trong mô hình UML là các thể hiện của lớp Operation trong siêu mô hình UML. Kết quả của bước này là hai siêu mô hình tương ứng với thiết kế ban đầu và thiết kế sau khi tinh chế. o Bước 2: Chuyển đổi từ siêu mô hình sang OWL Ontology. Áp dụng các quy tắc chuyển đổi đã đề cập trong chương 2, ta sẽ chuyển đổi các yếu tố trong siêu mô hình sang các đặc OWL. Vì vậy, ta sẽ từ hai siêu mô hình ta sẽ thu được hai bản đặc tả OWL. Tại bước 3, ta sẽ sử dụng các công cụ để kiểm tra tính tương đương của hai mô hình đã cho. o Bước 3: Kiểm tra các thành phần của mô hình trong bản đặc tả OWL bằng công cụ kiểm chứng tự động. Để kiểm tra xem hai mô hình OWL tương ứng với hai siêu mô hình, vì vậy mà tương ứng với thiết kế ban đầu và thiết kế sau tinh chế, chúng ta kiểm tra mô hình OWL 2 có phải là bản tinh chế của mô hình OWL 1 hay không bằng công cụ tự động. Đầu ra: cho ra kết quả kiểm tra Như vậy, các bước thực hiện việc kiểm tra hai mô hình được mô tả bằng sơ đồ sau: 57 Hình 3.10. Các bước trong quy trình kiểm tra. Chương 3 đã trình bày một số mẫu thiết kế và quy trình thực hiện việc kiểm tra kết quả áp dụng mẫu vào mô hình thiết kế UML. Chúng ta sẽ xét một ví dụ cụ thể áp dụng quy trình kiểm tra này ở chương 4. 58 CHƯƠNG 4: KIỂM TRA KẾT QUẢ TÍCH HỢP MẪU UNION PATTERN VÀO MÔ HÌNH THIẾT KẾ HÀNH VI CÁC CON VẬT 4.1. Mô tả bài toán cụ thể Giả sử chúng ta muốn xác định hành vi của các con vật như Cat (Mèo), Monkey (Khỉ) và Whale (Cá voi), tương ứng với ba lớp Cat, Monkey, và Whale, như trong mô hình đầu tiên. Các con vật có rất nhiều hành vi, tuy nhiên chúng ta sẽ giới hạn chúng chỉ còn ba hành vi, được mô tả trong form (mẫu) các chức năng dưới đây: o boolean givesMilk(): trả lại true nếu con vật có thể cho sữa và false nếu ngược lại. o String makeSound(): trả lại xâu mô tả âm thanh phổ biến mà con vật tạo ra. o boolean givesLiveBirth(): trả lại true nếu con vật còn non ngày tuổi. Ta có biểu đồ lớp ban đầu thể hiện hành vi của các con vật như sau: Hình 4.1. Các lớp UML ban đầu. Chúng ta có thể bắt đầu với việc thiết kế các lớp như mô hình ban đầu. Tuy nhiên, chúng ta sẽ thực thi cùng đoạn mã giống nhau với phương thức givesMilk và givesLiveBirth trong ba lớp. Sau đó, nếu ta muốn thêm một lớp mới, đoạn mã sẽ được sao đi sao lại nhiều lần nữa. Để tránh gặp phải vấn đề này, chúng ta có thể sử dụng giải pháp là Union Pattern. Chúng ta có thể chuyển tất cả đoạn mã chung lên một lớp cha và các lớp khác sẽ tự động thừa kế những hành vi đó. Dựa trên cấu trúc của Union Pattern, bản tinh chế thiết kế, là kết quả của việc kết hợp biểu đồ lớp đầu tiên với mẫu thiết kế Union Pattern. Trong bản tinh chế, có thêm một lớp cha mới, với tên là Mammal. Hai phương thức givesMilk() và givesLiveBirth() trả lại một cách chính xác giá trị giống nhau đối với tất cả các động vật ở đây. Vì vậy, chúng được đưa vào lớp cha 59 Mammal. Phương thức makeSound() trả lại giá trị khác nhau đối với từng loài động vật, nhưng chúng ta trông đợi bất kì con vật nào bao gồm các loài động vật, có thể phát ra được âm thanh. Vì vậy, lớp Mammal có phương thức makeSound(), nhưng chúng ta không biết chính xác là âm thanh như thế nào, nên phương thức này trong lớp Mammal là phương thức trừu tượng. Các phương thức makeSound() trong các lớp cụ thể Cat, Monkey và Whale sẽ là phương thức cụ thể, bởi vì mỗi loài động vật lại tạo ra một âm thanh riêng. Biểu đồ lớp sau khi áp dụng mẫu Union Pattern được biểu diễn như sau: Hình 4.2. Biểu đồ lớp sau khi tinh chế áp dụng mẫu Union Pattern. Bây giờ chúng ta phải kiểm tra xem bản tinh chế có đảm bảo nó đã thỏa mãn cấu trúc của Union Pattern và tương đương về các hành vi so với hanh vi của biểu đồ lớp ban đầu hay chưa: o Lớp Cat, Monkey và lớp Whale là tất cả các lớp cụ thể. Chúng có các phương thức giống nhau là givesMilk, makeSoun, và givesLiveBirth. Nhưng chúng thực thi chỉ hai phương thức givesMilk và givesLiveBirth là giống nhau. o Mỗi lớp trong biểu đồ thực thi phương thức makeSound theo một cách khác nhau. Thứ hai là chúng ta mô tả các luật tinh chế để đảm bảo rằng nó thỏa mãn cấu trúc của Union Pattern: o Tồn tại một lớp cha trừu tượng trong bản tinh chế. o Tất cả các lớp cụ thể trong biểu đồ lớp ban đầu là các lớp con của lớp cha trừu tượng. o Lớp cha trừu tượng có các phương thức givesMilk, makeSound, givesLiveBirth trong đó lớp givesMilk và givesLiveBirth là phương thức cụ thể, còn makeSound là phương thức trừu tượng. o Tất cả các lớp cụ thể có một phương thức trừu tượng tên là makeSound thực thi phương thức trừu tượng trong lớp cha. 60 Bây giờ, chúng ta phải kiểm tra xem bản tinh chế xem nó có thỏa mãn tất cả các luật ở trên không. Chúng tôi sẽ thực hiện ba bước trong quy trình kiểm tra trong phần 4.2 sau đây. 4.2. Các bước thực hiện 4.2.1. Bước 1: Biển đổi hai biểu đồ lớp UML sang siêu mô hình Hai biểu đồ lớp có các yếu tố: Lớp, Phương thức, Tham số, Thuộc tính, các quan hệ, ràng buộc, v.v... Vì vậy, khi biến đổi thành siêu mô hình thì mỗi yếu tố đó sẽ tạo ra các lớp, có quan hệ với nhau. Đối với hai biểu đồ lớp đã cho, do chỉ có Lớp, Phương thức và Tham số nên ta sẽ tạo ra được một siêu mô hình như hình vẽ sau đây: Class +name: String +isAbstract: Boolean Operation +name: String +isAbstract: Boolean +visibility: VisibilityKind +Commonality: Boolean Parameter +name: String +direction: ParameterDirectionKind +class +ownedOperation 0..1 * +operation +ownedParameter 0..1 * +superClass +subClass * * Hình 4.3. Siêu mô hình của các biểu đồ lớp. 4.2.2. Bước 2: Chuyển đổi từ siêu mô hình UML sang OWL Ontology Khi chuyển đổi từ mô hình UML sang OWL Ontology, ta sẽ áp dụng các quy tắc chuyển đổi đã trình bày ở chương 2 và sử dụng công cụ hỗ trợ Protégé. Trước hết, ta sẽ chuyển siêu mô hình sang OWL Ontology bằng công cụ Protégé như sau: o Tất cả các lớp khi chuyển sang lớp OWL giữ nguyên tên lớp: Class, Operator, Parameter. 61 Hình 4.4. Các lớp sau khi chuyển đổi từ siêu mô hình bằng công cụ Protégé. Ngoài ra, nhận thấy hai thuộc tính visibility của Operation có kiểu đối tượng là VisibilityKind, và thuộc tính direction có kiểu đối tượng là ParameterDirectionKind nên trong OWL Ontology chúng ta sẽ thêm 1 lớp Types với hai lớp con là Parameter_Direction_Kind, và lớp Visibility_Kind. Tiếp theo là các thuộc tính của từng lớp: o Với lớp Class: Hình 4.5. Các thuộc tính của lớp Class. 62 Ngoài các thuộc tính class_name và isAbstract ra, lớp Class còn có hai mối liên kết là subClass và ownedOperation nên hai liên kết này được chuyển thành hai thuộc tính đối tượng. Do ràng buộc số lượng ở hai liên kết này là [*] nên hai thuộc tính đó có thể có nhiều giá trị. o Thuộc tính với lớp Operation: Ngoài các thuộc tính: op_name, op_isAbstract, visibility và commonality ra, lớp Operation có quan hệ kết tập với lớp Class và lớp Parameter nên theo luật chuyển đổi ta có thêm hai thuộc tính đối tượng là class và ownedParameter. Đồng thời, ràng buộc về số lượng ở vai trò liên kết class là [0..1] nên minCardinality:0 và maxCardinality:1. Thuộc tính class là thuộc tính đảo ngược với thuộc tính ownedOperation của lớp Class. Hình 4.6. Thuộc tính của lớp Operation. o Thuộc tính của lớp Parameter: Lớp Parameter: Ngoài các thuộc tính direction, para_name, lớp Parameter còn có quan hệ kết tập với lớp Operation nên theo luật chuyển đổi, ta có thêm 63 thuộc tính đối tượng là operation. Vì ràng buộc trong vai trò liên kết của operation là [0..1] nên ta có minCardinality: 0 và minCardinality: 1. Đồng thời, thuộc tính operation còn là thuộc tính kiểu đảo ngược với thuộc tính ownedParameter. Hình 4.7. Thuộc tính của lớp Parameter. 64 o Đối với lớp Parameter_Direction_Kind: Lớp này có thuộc tính là parameter_direction_kind. Hình 4.8. Thuộc tính lớp Parameter_Direction_Kind. o Đối với lớp Visibility_Kind: Thuộc tính của lớp là visibility_kind. Hình 4.9. Thuộc tính của lớp Visibility. 65 Toàn bộ các thuộc tính của mô hình: Hình 4.10. Toàn bộ thuộc tính của các lớp. Khi đó, để chuyển đổi hai mô hình đầu vào thành OWL Ontology, ta chỉ cần thêm các thể hiện cho siêu mô hình. 66 Với mô hình ban đầu, ta có thể hiện của nó như sau: o Với lớp Class: đó là Cat, Monkey, và Whale Hình 4.11. Các thể hiện của lớp Class. Đối với lớp Monkey và Whale ta cũng thực hiện tương tự như trên hình. 67 o Các thể hiện của lớp Operation: Hình 4.12. Các thể hiện của lớp Operation. Các phương thức khác cũng thực hiện tương tự. 68 o Các thể hiện của lớp Parameter: Do trong lớp Parameter các tham số không có tên mà chỉ có kiểu trả về nên ta có: Hình 4.13. Các Thể hiện của lớp Parameter. 69 Hình 4.14. Các thể hiện của lớp Parameter. Các tham số còn lại cũng thực hiện tương tự. o Các thể hiện của lớp Parameter_Direction_Kind : Hình 4.15. Các thể hiện của lớp Parameter_Direction_Kind 70 o Các thể hiện của lớp Visibility_Kind: Hình 4.16. Các thể hiện của lớp Visibility_Kind. Đối với mô hình sau khi áp dụng mẫu: Tiếp theo là biểu diễn mô hình sau khi áp dụng mẫu thiết kế thông qua siêu mô hình. Mô hình thứ hai cũng là một thể hiện của siêu mô hình vừa xây dựng, do đó ta có: o Các thể hiện của lớp Class như sau: Hình 4.17. Các thể hiện của lớp Class. 71 Hình 4.18. Các thể hiện của lớp Class: lớp Mammal. Các thể hiện Cat, monkey, whale là tương tự nhau. o Thể hiện của lớp Operation: Hình 4.19. Các thể hiện của lớp Operation. 72 Hình 4.20. Thể hiện của lớp Operation: phương thức makeSound của lớp Mammal. Hình 4.21. Thể hiện của lớp Operation: phương thức makeSound trong lớp Cat. Các thể hiện phương thức givesMilk và givesLiveBirth là tương tự nhau. Và các thể hiện makeSound_Cat, makeSound_Monkey, và makeSound_whale cũng tương tự nhau. 73 o Thể hiện của lớp: Parameter Hình 4.22. Thể hiện của lớp Parameter. Các thể hiện của lớp Parameter_Direction_Kind và lớp Visibility cũng tương tự như mô hình thứ nhất. Trên đây là cách xây dựng và thể hiện một Ontology chuyển đổi từ mô hình UML. File mã nguồn đầy đủ của chương trình chuyển đổi sẽ được trình bày trong phần phụ lục của bài khóa luận này. 4.2.3. Các luật ràng buộc : Giả sử mô hình của biểu đồ lớp ban đầu là CD1, và mô hình sau sau khi tinh chế là CD2. Hai mô hình được coi là tương đương nhau nếu chúng thỏa mãn các luật ràng buộc sau: o Mọi lớp trong CD1 đều là lớp cụ thể. Ví dụ như các lớp cụ thể Cat, Monkey, Whale trong biểu đồ lớp ban đầu. o Tồn tại một lớp mới c0 thuộc CD2 sao cho c0 là lớp trừu tượng. Mọi lớp ci còn lại trong CD2 đều là lớp cụ thể và c0 là lớp tổng quát (lớp cha) của các lớp ci, đồng thời tất cả các lớp ci đó đều trùng với các lớp c trong CD1 (trong CD1 có lớp c nào thì trong CD2 có lớp ci tương ứng). 74 o Tồn tại các phương thức o1, o2 trong CD1 với các đặc điểm sau:  Trùng tên  Cùng kiểu  Cùng danh sách tham số  Cùng kiểu trả về  Được triển khai như nhau  Thuộc các lớp khác nhau Điều đó có nghĩa là trong CD1 cần phải có các phương thức giống nhau trong các lớp khác nhau của mô hình. o Tồn tại các phương thức o3, o4 trong CD1 với các đặc điểm sau:  Trùng tên  Cùng kiểu (cụ thể)  Cùng danh sách tham số  Cùng kiểu trả về  Được triển khai khác nhau  Thuộc các lớp khác nhau Điều này có nghĩa rằng trong mô hình ban đầu phải tồn tại các phương thức giống nhau nhưng triển khai của nó lại khác nhau. Ví dụ như phương thức makeSound() trong các lớp Cat, Monkey và Whale. o Tồn tại phương thức o5 thuộc CD2 sao cho:  o5 thuộc lớp c0  o5 có mọi đặc điểm giống với o1,o2 Điều này có nghĩa là trong mô hình sau tinh chế, lớp cha trìu tượng có tồn tại phương thức cụ thể, giống với những phương thức giống nhau cả trong cách triển khai ở trong mô hình ban đầu, ví dụ như phương thức givesMilk(), givesLiveBirth(). o Tồn tại phương thức o6 thuộc CD2 sao cho:  o6 thuộc lớp c0  o6 là phương thức trừu tượng, có tên và các đặc điểm khác giống với o3 nhưng triển khai thì khác. Điều này có nghĩa rằng trong CD2 tồn tại một phương thức thuộc lớp cha trìu tượng, là phương thức trìu tượng và giống với các phương thức cụ thể giống nhau trong CD1 song có cách khai triển khác nhau. Ví dụ như phương thức makeSound(). o Tồn tại phương thức o7 thuộc CD2 sao cho: 75  o7 thuộc ci  o7 có cùng tên và các thuộc tính khác giống o6 ngoại trừ nội dung triển khai và o7 là phương thức cụ thể  o7 triển khai giống o3 Mô hình sau tinh chế CD2 có phương thức thuộc các lớp con cụ thể, có cùng tên và các thuộc tính giống với phương thức ảo ở lớp cha của nó, nó được triển khai giống với các phương thức cụ thể giống nhau trong CD1 song có các khai triển khác nhau. Ví dụ như phương thức makeSound() trong ba lớp Cat, Monkey, Whale trong CD2. 4.2.4. Bước 3: Kiểm tra bằng công cụ Công cụ kiểm tra sẽ được phát triển bởi khóa luận của sinh viên Vũ Văn Thế. 4.3. Kết quả kiểm tra và đánh giá. Các luật trên có thể được viết bằng công cụ Prolog, và công cụ hỗ trợ sẽ sử dụng các luật đó để kiểm tra tính tương đương của các mô hình đầu vào. Các luật chuyển đổi này được viết bằng ngôn ngữ lập trình Prolog và kết quả kiểm tra bằng công cụ tự động ra sao sẽ được thực hiện trong khóa luận của sinh viên Vũ Văn Thế. 76 CHƯƠNG 5: TỔNG KẾT 5.1. Kết quả đạt được: Sau khi tìm hiểu và nghiên cứu về Ontology, OWL và các luật chuyển đổi mô hình UML sang OWL. Luận văn đã đạt được hai mục tiêu chính như sau: o Về mặt lý thuyết: Đạt được mục tiêu là tìm hiểu và xây dựng phương pháp để thực hiện kiểm tra sự tương đương của các mô hình UML bằng việc chuyển sang ngôn ngữ OWL Ontology và từ đó thực hiện việc kiểm tra với file OWL thu được cùng các luật ràng buộc. Qua quá trình nghiên cứu, chúng tôi đã được nghiên cứu rất nhiều tài liệu hay và bổ ích đối xung quanh vấn đề này. Đồng thời, việc tìm hiểu các quy tắc chuyển đổi giúp cho việc xây dựng một Ontology đầy đủ và chính xác hơn. o Về mặt ứng dụng minh họa: Với mục tiêu là làm rõ quy trình kiểm tra sự tương đương của hai mô hình UML và đưa ra được kết quả kiểm tra. Bài khóa luận của tôi đã thực hiện được hai bước đầu tiên trong ba bước của quy trình này. Với bước kiểm tra bằng công cụ tự động, bài khóa luận của sinh viên Vũ Văn Thế sẽ xây dựng một công cụ tự động để thực hiện việc kiểm tra đó. 5.2. Kết luận Trong quá trình thực hiện Khóa luận này, chúng tôi đã tìm hiểu các ngôn ngữ UML, OCL, OWL và Prolog. Chúng tôi cũng đã tìm hiểu cách thức để chuyển đổi từ một đặc tả UML sang đặc tả OWL và các công cụ hỗ trợ phát triển đặc tả OWL. Chúng tôi đã thực hiện một ứng dụng thử nghiệm để đánh giá được hiệu quả của việc chuyển đổi này. Qua quá trình thực hiện Khóa luận, chúng tôi đã có kiến thức về một số ngôn ngữ đặc tả, biết cách xây dựng các ontology bằng ngôn ngữ OWL và biết cách viết đặc tả bằng Prolog Đặc biệt, chúng tôi đã nắm được cách thức để chuyển đổi từ mô hình UML sang đặc tả OWL và một hướng để kiểm tra kết quả áp dụng mẫu thiết kế trong phát triển hướng đối tượng. Trong thời gian tới, chúng tôi sẽ tiến hành thử nghiệm trên một số loại bài toán khác để đánh giá được hiệu quả của việc chuyển đổi từ đặc tả UML sang OWL. 77 PHỤ LỤC 1 Sau đây là mã nguồn OWL đầy đủ của mô hình ban đầu thể hiện hành vi của các con vật (Hình 4.1): <rdf:RDF xmlns:rdf="" xmlns:protege="" xmlns="" xmlns:xsp="" xmlns:owl="" xmlns:xsd="" xmlns:swrl="" xmlns:swrlb="" xmlns:rdfs="" xml:base=""> <owl:minCardinality rdf:datatype="" >0 78 <owl:maxCardinality rdf:datatype="" >1 <rdfs:comment rdf:datatype="" > <rdfs:comment rdf:datatype="" > <owl:minCardinality rdf:datatype="" >0 <owl:maxCardinality rdf:datatype="" >1 79 <rdfs:comment rdf:datatype="" > <rdfs:comment rdf:datatype="" > <rdfs:comment rdf:datatype="" >ParameterDirectionKind is an enumeration of the following literal values: • in — Indicates that parameter values are passed into the behavioral element by the caller. • inout — Indicates that parameter values are passed into a behavioral element by the caller and then back out to the caller from the behavioral element. • out — Indicates that parameter values are passed from a behavioral element out to the caller. • return — Indicates that parameter values are passed as return values from a behavioral element back to the caller. 80 <rdfs:comment rdf:datatype="" >các lớp con của lớp đang xét <rdfs:comment rdf:datatype="" >Chuỗi tham sô, phương thức có những tham số nào? <rdfs:comment rdf:datatype="" > <rdfs:comment rdf:datatype="" 81 >hướng của tham số (có các dạng in, out, inout, return) <rdfs:comment rdf:datatype="" >tên của phương thức <rdfs:comment rdf:datatype="" >Lớp có phải lớp ảo không? <rdfs:comment rdf:datatype="" > <rdfs:comment rdf:datatype="" >phương thức là public, protected, private? <rdfs:comment rdf:datatype="" 82 >Ví dụ như: private, public, protected .v.v. <rdfs:comment rdf:datatype="" >khai triển của phương thức (có giống nhau không?) <rdfs:comment rdf:datatype="" >gồm in, out, inout hoặc return <rdfs:comment rdf:datatype="" >tên tham số <rdfs:comment rdf:datatype="" >có phải là phương thức ảo hay không? 83 protected private <rdfs:comment rdf:datatype="" > in <rdfs:comment rdf:datatype="" >trong các phương thức trong biểu đồ không có tham số những vẫn có giá trị trả về, vì vậy mà para_name để trống <parameter_direction_kind xml:lang="en">inout <rdfs:comment rdf:datatype="" > out 84 <rdfs:comment rdf:datatype="" > <rdfs:comment rdf:datatype="" > Whale <op_name rdf:datatype="" >giveLiveBirth public <parameter_direction_kind xml:lang="en">return <op_isAbstract rdf:datatype="" >false 85 <commonality rdf:datatype="" >true <op_isAbstract rdf:datatype="" >false <commonality rdf:datatype="" >true <op_name rdf:datatype="" >givesMilk <op_isAbstract rdf:datatype="" >false <op_name rdf:datatype="" 86 >makeSound <commonality rdf:datatype="" >false <isAbstract rdf:datatype="" >false Monkey <rdfs:comment rdf:datatype="" > <isAbstract rdf:datatype="" >false <commonality rdf:datatype="" 87 >true <op_name rdf:datatype="" >givesLiveBirth <op_isAbstract rdf:datatype="" >false <op_isAbstract rdf:datatype="" >false <op_name rdf:datatype="" >givesMilk <commonality rdf:datatype="" >true 88 <op_name rdf:datatype="" >makeSound <op_isAbstract rdf:datatype="" >false <commonality rdf:datatype="" >false Cat <isAbstract rdf:datatype="" >false <rdfs:comment rdf:datatype="" >có 3 lớp Cat, Monkey, Whale, không phải là lớp ảo <commonality rdf:datatype="" >true <op_isAbstract rdf:datatype="" >false <rdfs:comment rdf:datatype="" >có giá trị trả về là true hoặc false givesLiveBirth 89 <commonality rdf:datatype="" >true <rdfs:comment rdf:datatype="" >có giá trị trả về là true hoặc false givesMilk <op_isAbstract rdf:datatype="" >false 90 makeSound <rdfs:comment rdf:datatype="" > <op_isAbstract rdf:datatype="" >false <commonality rdf:datatype="" >false <!-- Created with Protege (with OWL Plugin 3.4.4, Build 579) --> 91 PHỤ LỤC 2 Dưới đây là mã nguồn OWL của mô hình sau khi áp dụng mẫu thiết kế Union Pattern vào mô hình band đầu (hình 4.2): <rdf:RDF xmlns:rdf="" xmlns:protege="" xmlns="" xmlns:xsp="" xmlns:owl="" xmlns:xsd="" xmlns:swrl="" xmlns:swrlb="" xmlns:rdfs="" xml:base=""> <owl:maxCardinality rdf:datatype="" >1 92 <owl:minCardinality rdf:datatype="" >0 <rdfs:comment rdf:datatype="" > <rdfs:comment rdf:datatype="" > <owl:maxCardinality rdf:datatype="" >1 <owl:minCardinality rdf:datatype="" >0 93 <rdfs:comment rdf:datatype="" > <rdfs:comment rdf:datatype="" > <rdfs:comment rdf:datatype="" >ParameterDirectionKind is an enumeration of the following literal values: • in — Indicates that parameter values are passed into the behavioral element by the caller. • inout — Indicates that parameter values are passed into a behavioral element by the caller and then back out to the caller from the behavioral element. • out — Indicates that parameter values are passed from a behavioral element out to the caller. • return — Indicates that parameter values are passed as return values from a behavioral element back to the caller. <rdfs:comment rdf:datatype="" >Phương thức là public, protected, private .v.v. <rdf:type rdf:resource=""/> 94 <rdfs:comment rdf:datatype="" >các lớp con của lớp đang xét <rdfs:comment rdf:datatype="" >Chuỗi tham sô, phương thức có những tham số nào? <rdfs:comment rdf:datatype="" > 95 <rdfs:comment rdf:datatype="" >hướng của tham số (có các dạng in, out, inout, return) <rdfs:comment rdf:datatype="" >tên của phương thức <rdf:type rdf:resource=""/> <rdfs:comment rdf:datatype="" >Lớp có phải là lớp ảo hay không? <rdf:type rdf:resource=""/> <rdfs:comment rdf:datatype="" > <rdf:type rdf:resource=""/> 96 <rdfs:comment rdf:datatype="" >Ví dụ như: private, public, protected. v.v <rdf:type rdf:resource=""/> <rdfs:comment rdf:datatype="" >tính triển khai của phương thức (có giống nhau không?) <rdf:type rdf:resource=""/> <rdf:type rdf:resource=""/> <rdfs:comment rdf:datatype="" >gồm in, out, inout hoặc return <rdfs:comment rdf:datatype="" >tên tham số <rdf:type rdf:resource=""/> <rdfs:comment rdf:datatype="" >có phải là phương thức ảo hay không? 97 <rdf:type rdf:resource=""/> protected private <rdfs:comment rdf:datatype="" > in <rdfs:comment rdf:datatype="" >trong các phương thức trong biểu đồ không có tham số những vẫn có giá trị trả về, vì vậy mà para_name để trống <parameter_direction_kind xml:lang="en">inout <rdfs:comment rdf:datatype="" > 98 out <rdfs:comment rdf:datatype="" > <rdfs:comment rdf:datatype="" > Whale public <op_isAbstract rdf:datatype="" >false <op_name rdf:datatype="" >makeSound <parameter_direction_kind xml:lang="en">return 99 <commonality rdf:datatype="" >false <isAbstract rdf:datatype="" >false Monkey <rdfs:comment rdf:datatype="" > <isAbstract rdf:datatype="" >false <op_name rdf:datatype="" >makeSound <op_isAbstract rdf:datatype="" >false 100 <commonality rdf:datatype="" >false Cat <isAbstract rdf:datatype="" >false <rdfs:comment rdf:datatype="" >có 3 lớp Cat, Monkey, Whale, không phải là lớp ảo makeSound <rdfs:comment rdf:datatype="" > <op_isAbstract rdf:datatype="" >false <commonality rdf:datatype="" >false 101 <op_name rdf:datatype="" >givesLiveBirth <commonality rdf:datatype="" >true <op_isAbstract rdf:datatype="" >false <rdfs:comment rdf:datatype="" > <op_isAbstract rdf:datatype="" >false givesMilk 102 <commonality rdf:datatype="" >true <isAbstract rdf:datatype="" >true <rdfs:comment rdf:datatype="" >lớp cha trừu tượng <op_name rdf:datatype="" >makeSound <commonality rdf:datatype="" >false <op_isAbstract rdf:datatype="" >true 103 <class_name rdf:datatype="" >Mammal <!-- Created with Protege (with OWL Plugin 3.4.4, Build 579) --> 104 Tài liệu tham khảo Tiếng Việt: [1] Tôn Thất Hòa An, TS.Dương Kiều Hoa, Phân tích và thiết kế hệ thống thông tin với UML [2] Các dịch vụ Web và Web ngữ nghĩa (semantic Web), phần 4: Tạo một bản thể luận, [3] Trần Thị Ngân, Phương thức xây dựng Ontology, lieu/phuong-thuc-xay-dung-ontology.158466.html [4] Võ Hoàng Nguyên, Hoàng Lê Quân (2009), đồ án Giới thiệu Sermantic Web và Ontology [5] Ontology, [6] Ontology và OWL, [7] TS.Trương Ninh Thuận, Bài giảng Phân tích thiết kế hướng đối tượng. Tiếng Anh: [8] Dipl.-Wirt.-Inf. Sebastian Leinhos, Transformation for “OWL from UML”, [9] Ontology, [10] OWL Web Ontology Language Overview, lieu/phuong-thuc-xay-dung-ontology.158466.html [11] Vu Dieu Huong, Truong Ninh Thuan, Ensuring consistent levels of abstraction using B renement.