Tái kỹ nghệ hệ thống phần mềm

end if ; when Off => if Heating-status = on then Switch-heating ; Heating-status := off ; end if; when Controlled => if Time >= Time-on and Time < = Time-off then if Temp > Setting and Heating-status = on then Switch-heating; Heating-status = off; elsif Temp < Setting and Heating-status = off then Switch-heating; Heating-status := on ; end if; end if ; end case ; end loop ; Hình 1-08 – Một chương trình điều khiển có cấu trúc Cũng giống như điều khiển không có cấu trúc, những điều kiện phức tạp cũng có thể được đơn giản hóa như một phần trong qui trình tái cấu trúc một chương trình. Hình 1-09 thể hiện một câu lệnh điều kiện nếu bao gồm cả câu lệnh logic “not” thì có thể sẽ giúp chúng ta dễ hiểu cấu trúc của đoạn mã hơn. -- điều kiện phức tạp if not (A > B and (C F) ) )... -- điều kiện đơn giản if A = D or E > F)... Hình 1-09 – đơn giản hóa điều kiện Bohm và Jacopini (Bohm và Jacopini, 1966) đã chứng minh rằng, bất kỳ chương trình nào cũng có thể được viết lại thành các dạng đơn giản bằng cách sử dụng những câu lệnh điều kiện if – else , vòng lặp while, và những câu lệnh vô điều kiện như goto sẽ không cần thiết trong chương trình. Định lý này là cơ sở cho việc tái cấu trúc chương trình tự động. Hình 1-10 cho thấy các giai đoạn trong việc cấu trúc lại một chương trình bằng phương pháp tự động. Qua lần biến đổi đầu tiên, chương trình sẽ được chuyển đổi thành một đồ thị có hướng, tiếp theo đó nó sẽ được chuyển đổi thành một chương trình mới có cấu trúc tương đương với chương trình cũ nhưng không có câu lệnh goto nào được sinh ra. Các đồ thị có hướng được tạo ra là một đồ thị các luồng chương trình trong đó chỉ ra cách thức điều khiển di chuyển thông qua các chương trình. Đơn giản hoá và chuyển đổi kỹ thuật có thể được áp dụng cho đồ thị này mà không thay đổi ngữ nghĩa của nó. Phải phát hiện và loại bỏ các đoạn mã không cần thiết trong hoạt động của chương trình. Một khi hoàn thành việc đơn giản hóa cấu trúc chương trình, chúng ta đã tạo ra được một chương trình mới. Các vòng lặp while và các câu lệnh điều kiện đơn giản được thay thế cho việc điều khiển chương trình dựa trên các câu lệnh goto. Chương trình mới có thể vẫn giữ ngôn ngữ gốc hoặc được chuyển sang một ngôn ngữ mới (như FORTRAN có thể được chuyển đổi sang C). Tái cấu trúc chương trình tự động sẽ gặp các vấn đề sau: Mất ghi chú. Nếu chương trình có các dòng ghi chú trong đó, nó sẽ luôn bị mất đi trong quá trình tái cấu trúc. Mất tài liệu. Tương tự, tài liệu của chương trình cũng sẽ bị mất đi. Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp, sau quá trình tái cấu trúc, cả các ghi chú và tài liệu của chương trình đều trở nên lạc hậu. Bởi vậy đây không phải là một nhân tố quan trọng. Nặng về nhu cầu tính toán. Các thuật toán nhúng trong các công cụ tái cấu trúc rất phức tạp. Thậm chí ngay cả với các phần cứng nhanh và hiện đại cũng phải mất một thời gian dài để hoàn thành qui trình tái cấu trúc cho các chương trình lớn. Chương trình để cấu trúc lại Chương trình đã được cấu trúc lại Công cụ sinh chương trình Công cụ phân tích và xây dựng biểu đồ Trình diễn biểu đồ Hình 1-10: Cấu trúc chương trình tự động Nếu chương trình phụ thuộc vào dữ liệu trong đó các thành phần gắn kết chặt chẽ với nhau thông qua việc chia sẻ cấu trúc dữ liệu, việc cấu trúc lại mã không đưa đến cải tiến sự hiểu biết một cách đáng kể. Do vậy, việc module hóa chương trình có thể cần thiết. Nếu chương trình được viết bằng một hệ ngôn ngữ không chuẩn, các công cụ tái cấu trúc tiêu chuẩn có thể không hoạt động đúng đắn và sự can thiệp thủ công có ý nghĩa vô cùng cần thiết. Trong một số trường hợp, có thể không có chi phí hiệu quả để cấu trúc lại toàn bộ các chương trình trong một hệ thống. Một số có thể có chất lượng tốt hơn so với số khác trong khi đó một vài cái lại không thể tùy thuộc vào các thay đổi thường xuyên. Arthur (Arthur, 1988) cho thấy rằng một dữ liệu phải được thu thập để giúp xác định những chương trình nào có thể hưởng lợi nhiều nhất từ tái cấu trúc. Ví dụ, các thông số sau đây có thể được sử dụng để xác định các chương trình thích hợp cho việc tái cấu trúc: Ước lượng thất bại Tỉ lệ phần trăm mã nguồn thay đổi trên mỗi năm Độ phức tạp của các thành phần Một số nhân tố khác như mức độ để chương trình hoặc các thành phần của chương trình có thể đạt đến tiêu chuẩn như hiện thời cũng có thể dựa vào đó để quyết định cho việc tái cấu trúc. 1.3.4 Module hóa chương trình Module hóa chương trình là quá trình tổ chức lại chương trình sao cho các phần chương trình có liên quan đến nhau được tập hợp lại với nhau trong cùng một module. Một khi việc module hóa chương trình đã được thực hiện, chúng ta có thể dễ dàng loại bỏ được các thành phần dư thừa và tối ưu hóa tương tác giữa các thành phần đồng thời làm giảm giao diện giữa một thành phần với các phần còn lại của hệ thống. Ví dụ, trong chương trình xử lý dữ liệu chấn địa, toàn bộ các toán tử liên kết với thành phần đồ họa thể hiện của dữ liệu có thể tập hợp lại với nhau trong cùng một module. Nếu hệ thống được phân phối, các module được tạo ra lại có thể gói gọn lại thành một đối tượng và có thể được truy cập qua một giao diện chung. Có một vài kiểu module khác nhau có thể được tạo ra trong quá trình module hóa là: Dữ liệu trừu tượng: Những kiểu dữ liệu trừu tượng này được tạo ra bằng cách liên kết dữ liệu với các thành phần xử lý của nó. Module phần cứng: Có sự liên quan chặt chẽ đến dữ liệu trừu tượng. Phải tập hợp tất cả các chức năng được sử dụng để điều khiển cùng một thiết bị phần cứng đặc biệt lại với nhau. Module chức năng: Đây là module tập hợp các chức năng thực hiện tương tự nhau hoặc liên quan đến cùng một nhiệm vụ lại với nhau. Ví dụ, toàn bộ các chức năng liên quan đến đầu vào và xác nhận đầu vào có thể kết hợp lại với nhau trong cùng một module. Module hỗ trợ cho qui trình: Toàn bộ các chức năng và các thành phần dữ liệu cần thiết cho việc hỗ trợ các qui trình nghiệp vụ đặc biệt được nhóm lại với nhau trong cùng một module. Ví dụ, trong hệ thống thư viện, một module hỗ trợ qui trình là toàn bộ các chức năng cần thiết để hỗ trợ cho việc mượn và trả sách. Module hóa chương trình thường được thực hiện thủ công bằng cách kiểm tra và sửa đổi mã. Để module hóa một chương trình, chúng ta phải xác định mối quan hệ giữa các thành phần và đề ra xem các thành phần này làm những gì. Các công cụ trực quan và các công cụ duyệt có thể giúp chúng ta trong quá trình module hóa, nhưng chúng ta vẫn không thể hoàn toàn thực hiện tự động quá trình này. 1.3.5. Tái kỹ nghệ dữ liệu Cho tới bây giờ, hầu hết các cuộc thảo luận về quá trình phát triển phần mềm đều tập trung vào vấn đề các chương trình và hệ thống phần mềm luôn luôn biến đổi. Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp, nó lại liên quan đến vấn đề phát triển dữ liệu. Lưu trữ, tổ chức và định dạng của dữ liệu được xử lý bởi chương trình cũ phải được tiến hóa để phù hợp với những thay đổi của phần mềm. Quá trình phân tích và tổ chức lại cấu trúc dữ liệu và đôi khi là cả giá trị của dữ liệu trong hệ thống làm cho nó trở nên dễ hiểu hơn được gọi là tái kỹ nghệ dữ liệu. Nói chung, tái kỹ nghệ dữ liệu không cần thiết nếu như các chức năng của hệ thống không thay đổi. Tuy nhiên, trong thực tế, có rất nhiều lý do để chúng ta phải sửa đổi dữ liệu khi chương trình của chúng ta là một hệ thống cũ được kế thừa lại: Sự thoái hóa dữ liệu Qua thời gian, chất lượng của dữ liệu sẽ dần trở nên suy tàn. Thay đổi những dữ liệu có thông báo lỗi, các giá trị sao chép có thể được tạo ra và thay đổi ở môi trường bên ngoài có thể sẽ không được phản hồi trong dữ liệu. Đây là một điều không thể tránh khỏi bởi vì vòng đời của dữ liệu thường rất dài. Ví dụ, một dữ liệu ngân hàng cá nhân hình thành khi một tài khoản được mở và có thể kéo dài ít nhất là suốt đời khách hàng. Khi thông tin của khách hàng thay đổi, những thay đổi này có thể không đúng với dữ liệu của ngân hàng. Tái kỹ nghệ chương trình có thể mang vấn đề chất lượng dữ liệu ra ánh sáng và làm nổi bật sự cần thiết của việc tái kỹ nghệ dữ liệu. Những giới hạn cố hữu được xây dựng trong chương trình Khi thiết kế ban đầu, những người phát triển chương trình đưa vào những ràng buộc gắn liền với số lượng dữ liệu mà nó có thể xử lý. Tuy nhiên, các chương trình ngày nay cần phải xử lý nhiều dữ liệu hơn so với những dự kiến ban đầu của các nhà phát triển. Vì vậy, tái kỹ nghệ dữ liệu là cần thiết để loại bỏ các hạn chế này. Ví dụ, Rochester và Douglas (Rochester and Douglass, 1993) đã mô tả một hệ thống quản lý quỹ với thiết kế ban đầu chỉ có thể xử lý được 99 quỹ. Công ty đang chạy hệ thống này quản lý hơn 2000 quỹ, vì vậy họ phải chạy 23 hệ thống riêng biệt. Và để xử lý vấn đề này, họ đã quyết định tái kỹ nghệ hệ thống và các dữ liệu liên quan. Tiến hóa kiến trúc Nếu một hệ thống tập trung được chuyển thành một kiến trúc phân tán, thì điều cần thiết cốt lõi của kiến trúc nên là một hệ thống quản lý dữ liệu mà các khách hàng ở xa có thể truy cập được. Điều này đòi hỏi phải có những nỗ lực lớn trong việc tái kỹ nghệ dữ liệu để di chuyển các dữ liệu từ các tệp riêng biệt vào trong hệ thống máy chủ quản lý cơ sở dữ liệu. Việc di chuyển đến một kiến trúc chương trình có thể bắt đầu khi tổ chức chương trình chuyển đổi từ quản lý dữ liệu dựa trên các tệp sang hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu. Rickets và một số tác giả khác (Rickets, DelMonaco et al., 1993) đã mô tả lại rằng một hệ thống kế thừa được tạo thành từ nhiều chương trình phối hợp lại sẽ có một số vấn đề có thể phát sinh với cơ sở dữ liệu của hệ thống là: Vấn đề đặt tên dữ liệu Một số tên dữ liệu có thể gây khó hiểu. Những cái tên khác (từ đồng nghĩa) có thể đưa ra cho cùng một thực thể logic trong những chương trình khác nhau trong một hệ thống. Cùng một cái tên có thể được sử dụng trong những chương trình khác nhau với những việc có ý nghĩa khác nhau. Vấn đề độ dài trường Vấn đề này xảy ra khi độ dài của trường trong những bản ghi được chỉ định rõ ràng trong chương trình. Với cùng một mục có thể được gán những độ dài khác nhau trong những chương trình khác nhau hoặc độ dài của trường có thể quá ngắn để hiển thị dữ liệu hiện hành. Để giải quyết vấn đề này, các trường khác có thể được sử dụng lại trong một vài trường hợp vì thế để sử dụng một trường dữ liệu có cùng tên qua các chương trình là không phù hợp. Vấn đề tổ chức bản ghi Các bản ghi thể hiện cùng một thực thể có thể được tổ chức khác nhau trong các chương trình khác nhau. Nó sẽ trở thành vấn đề trong các ngôn ngữ như là COBOL nơi mà các tổ chức vật lý của bản ghi được thiết lập bởi những người lập trình và được phản ánh trong các tập tin. Tuy nhiên, nó sẽ không phải là vấn đề trong các ngôn ngữ như C++ hay Java nơi mà các tổ chức vật lý của bản ghi là trách nhiệm của trình biên dịch. Các giá trị cố định mã hóa cứng Các giá trị (tuyệt đối) cố định, chẳng hạn như là mức số thuế, được đưa vào trực tiếp trong chương trình chứ không phải được tham chiếu sử dụng qua một số tên đặc trưng. Không có từ điển dữ liệu Có thể không có từ điển dữ liệu định nghĩa những cái tên được sử dụng, những đại diện của nó và những cái sử dụng của nó. Chương trình 1 Chương trình 3 Chương trình 2 Tệp 5 Tệp 4 Tệp 3 Tệp 2 Tệp 1 Tệp 6 Chương trình 6 Chương trình 5 Chương trình 4 Chương trình 7 Trở thành Chương trình 5 Chương trình 4 Chương trình 3 Chương trình 7 Chương trình 2 Hệ thống quản lý CSDL Mô tả Chương trình 1 Chương trình 6 Mô hình dữ liệu vật lý và logic Hình 1-11: Chuyển đổi dữ liệu Cũng như định nghĩa dữ liệu không phù hợp, các giá trị dữ liệu cũng có thể được lưu trữ một cách không phù hợp. Sau khi các định nghĩa dữ liệu được tái kỹ nghệ, giá trị của dữ liệu cũng phải được chuyển đổi để phù hợp với cấu trúc mới. Trước khi tái kỹ nghệ dữ liệu của chương trình, điểu cần thiết trước khi làm là phải phân tích chi tiết chương trình. Những phân tích này nên nhằm vào mục đích phát hiện những chức năng định danh trong chương trình, tìm ra các giá trị cố định để thay đổi thành tên hằng số, phát hiện những qui tắc kiểm chứng dữ liệu nhúng và chuyển đổi đại diện của dữ liệu. Các công cụ như là phân tích và mô hình tham chiếu chéo có thể được sử dụng để giúp cho quá trình phân tích được nhanh chóng và đơn giản hơn. Một tập hợp các bảng nên được tạo ra để chỉ ra các mục dữ liệu được tham chiếu và những thay đổi được tạo ra cho mỗi tham chiếu đó. Chương trình được tái kỹ nghệ Phân tích dữ liệu Sửa đổi tên thực thể Thay thế các giá trị cố định. Sắp xếp lại định nghĩa dữ liệu Bảng tổng hợp thay đổi Dữ liệu sửa đổi Định dạng lại dữ liệu Chuyển đổi giá trị mặc định Sửa đổi các qui tắc hợp lệ Giai đoạn 1 Giai đoạn 2 Phân tích dữ liệu Chuyển đổi dữ liệu Giai đoạn 3 Hình 1-12: Quá trình tái kỹ nghệ dữ liệu Hình 1-12 minh họa quá trình tái kỹ nghệ dữ liệu, giả định rằng những định nghĩa dữ liệu được sửa đổi, các giá trị cố định được đặt tên, định dạng dữ liệu được tổ chức lại và giá trị dữ liệu được chuyển đổi. Bảng tóm tắt các chi tiết trong thay đổi được tạo ra. Do đó chúng được sử dụng ở tất cả các giai đoạn của quá trình tái kỹ nghệ dữ liệu. Trong giai đoạn 1 của quá trình này, các định nghĩa dữ liệu trong chương trình được sửa đổi cho dễ hiểu hơn. Dữ liệu không bị ảnh hưởng bởi các sửa đổi. Có thể tự động quá trình này ở một mức độ nào đó bằng cách sử dụng hệ thống kết hợp mô hình như là AWK (Aho, Kernighan và một số người khác, 1988) để tìm và thay thế các định nghĩa hoặc để phát triển các mô tả UML của dữ liệu (St Laurent and Cerami, 1999) và sử dụng các công cụ chuyển đổi dữ liệu. Tuy nhiên, một vài việc làm thủ công hầu như là cần thiết để hoàn tất quá trình. Quá trình tái kỹ nghệ dữ liệu có thể dừng lại ở giai đoạn này nếu mục đích chỉ đơn giản là làm tăng hiểu biết về các định nghĩa cấu trúc dữ liệu trong chương trình. Tuy nhiên, nếu có các vấn đề về giá trị dữ liệu như đã được trình bày ở trên thì giai đoạn 2 có thể thực hiện. Nếu tổ chức quyết định tiếp tục giai đoạn 2 của quá trình, sau đó là tập trung vào giai đoạn 3, chuyển đổi dữ liệu. Nó thường là một quá trình rất tốn kém. Chương trình phải được viết với đầy đủ những hiểu biết về tổ chức cũ và mới. Nó thực hiện chuyển đổi dữ liệu cũ và chuyển đổi thông tin đầu ra. Một lần nữa, hệ thống mẫu phù hợp có thể được sử dụng để tiến hành sự chuyển đổi này. 1.4 Các công cụ sử dụng cho tái kỹ nghệ Có khá nhiều các công cụ hỗ trợ cho việc tái kỹ nghệ. Trong mỗi giai đoạn của quy trình lại có một công cụ phục vụ cho các công việc khác nhau. Để dịch mã nguồn sang mô hình thiết kế chúng ta có các công cụ như Rational Software Architecture, Rational Rose v.v.. Bộ công cụ DMS Software Reengineering Toolkit là công cụ tự động phân tích chương trình, tùy chỉnh mã nguồn, sửa đổi, dịch hay phát sinh ra hệ thống phần mềm. Có rất nhiều các công cụ hỗ trợ như thế, nhưng trong phạm vi luận văn này sẽ tập trung vào việc tái kỹ nghệ phần mềm với sự hỗ trợ của công cụ Rational Rose và ngôn ngữ mô hình hóa thống nhất UML. 1.4.1 Ngôn ngữ UML Ngôn ngữ mô hình hóa thống nhất (Unifield Modeling Language – UML) là một ngôn ngữ mô hình có phần chính bao gồm những ký pháp đồ họa, được các phương pháp hướng đối tượng sử dụng để thể hiện và miêu tả các thiết kế của một hệ thống. Nó là một ngôn ngữ để đặc tả, trực quan hoá, xây dựng và làm tài liệu cho nhiều khía cạnh khác nhau của một hệ thống phần mềm chuyên sâu. UML có thể được sử dụng làm công cụ giao tiếp giữa người dùng, nhà phân tích, nhà thiết kế và nhà phát triển phần mềm. Trong quá trình phát triển có nhiều công ty đã hỗ trợ và khuyến khích phát triển UML có thể kể tới như: Hewlett Packard, Microsoft, Oracle, IBM, Unisys. UML có thể được sử dụng trong nhiều giai đoạn, từ phát triển, thiết kế cho tới thực hiện và bảo trì. Vì mục đích chính của ngôn ngữ này là dùng các biểu đồ hướng đối tượng để mô tả hệ thống nên miền ứng dụng của UML bao gồm nhiều loại hệ thống khác nhau như: Hệ thống thống tin (Information System) Hệ thống kỹ thuật (Technical System) Hệ thống nhúng (Embeded System) Hệ thống phân bố ( Distributed System) Hệ thống Giao dịch (Business System) Phần mềm hệ thống (System Software) Có thể nói UML không phải là một phương pháp mà là một ngôn ngữ mô hình hóa đối tượng đã được công nhận là một phương pháp đối tượng và được sử dụng chung trong cộng đồng công nghệ thông tin. Nó đã trở thành một chuẩn và được sử dụng phổ biến trong qui trình kỹ nghệ phần mềm. Một số các ký pháp sử dụng trong UML Các thực thể cấu trúc Các thực thể hành vi Các ký pháp quan hệ Các biểu đồ trong UML là: Biểu đồ ca sử dụng Biểu đồ đối tượng Biểu đồ lớp Biểu đồ tuần tự Biểu đồ trạng thái Biểu đồ tương tác Biểu đồ hoạt động Biểu đồ thành phần Biểu đồ cài đặt Biểu đồ UML hỗ trợ rất lớn không chỉ trong việc dịch xuôi mà còn trong việc dịch ngược trong qui trình phát triển phần mềm. Dịch xuôi là khả năng phát sinh mã nguồn từ các mô hình thiết kế. Dịch ngược là khả năng tự động hoá việc xây dựng lại các mô hình thiết kế từ các thông tin trong mã nguồn. UML được thiết kế để hỗ trợ việc ánh xạ tất cả các mô hình thiết kế vào các ngôn ngữ triển khai và ngược lại ánh xạ từ mã nguồn về mô hình. Đối với dịch xuôi, mã được phát sinh cho mỗi phần tử mô hình phụ thuộc vào đặc tả các phần tử của mô hình và các thuộc tính của nó. Cũng như vậy, khi dịch ngược, các thông tin trong mã nguồn sẽ quyết định các mô hình được phát sinh. Tuy nhiên kết quả của việc dịch xuôi và dịch ngược còn phụ thuộc vào công cụ biểu diễn thiết kế việc dịch được hỗ trợ tới đâu, và cũng phụ thuộc vào ngôn ngữ lập trình triển khai được chọn để ánh xạ tới nó. UML là ngôn ngữ phong phú hơn bất cứ một ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng nào hiện nay. Vì vậy, một số phần tử có trong mô hình sẽ không có phần tử tương ứng với nó trong một ngôn ngữ lập trình cụ thể, các phần tử đó sẽ bị bỏ qua trong cả hai quá trình dịch. Như vậy khi dịch xuôi hay ngược sẽ xẩy ra sự mất thông tin, để có được hệ thống hoàn chỉnh thì cần phải bổ sung thêm các thông tin bị mất mát vào kết quả thu được sau khi dịch. Việc dịch xuôi và ngược được thực hiện dựa trên các nguyên tắc ánh xạ một-một giữa các phần tử trong mô hình thiết kế và các phần tử trong mã nguồn. Kết quả của quá trình dịch xuôi có thể cho mã nguồn thực hiện được hoặc các tệp nhị phân lưu giữ thông tin về mô hình. Kết quả của việc dịch ngược sẽ cho các mô hình thiết kế ban đầu. Ta có thể mô tả quá trình của kĩ thuật đảo ngược trong UML như sau: Dịch xuôi Mã nguồn của một ngôn ngữ Mô hình UML Dịch ngược Hình 1-13: Dịch xuôi và dịch ngược trong UML 1.4.2 Hệ thống phần mềm RATIONAl ROSE Rational Rose là phần mềm công cụ hỗ trợ mạnh cho phân tích, thiết kế hệ thống phần mềm theo hướng đối tượng. Nó giúp mô hình hoá hệ thống trước khi viết mã trình, đảm bảo tính đúng đắn, hợp lý của kiến trúc hệ thống từ khi khởi đầu dự án. Mô hình Rational Rose là bức tranh hệ thống, nó bao gồm toàn bộ các biểu đồ của UML, tác nhân, ca sử dụng, đối tượng, lớp, thành phần và các nút triển khai trong hệ thống. Nó mô tả chi tiết hệ thống bao gồm những gì và chúng làm việc ra sao, để người phát triển hệ thống có thể sử dụng mô hình lập kế hoạch chi tiết cho việc xây dựng hệ thống. Rational Rose hỗ trợ giải quyết nhiều vấn đề quan trọng trong quá trình xây dựng và phát triển hệ thống, chẳng hạn việc đội ngũ dự án giao tiếp với khách hàng hay làm các tài liệu yêu cầu. Rational Rose Enterprise Edition cho phép phát sinh mã trình từ mô hình của UML sang một ngôn ngữ và dịch ngược từ một ngôn ngữ sang mô hình UML. Rose Eterprise cho phép phát sinh mã trình sang các ngôn ngữ Ada83, Ada95, ANSI C++, CORBA, Java, COM, Visual Basic, Visual C++, C++, Oracle, DB2, SQL Server, XML... và dịch ngược từ mã nguồn của các hệ trên sang mô hình của UML. Hơn nữa Rational Rose Enterprise Edition 7.0.0.0 cho phép mô hình hoá các ứng dụng trên website và tái thiết kế các ứng dụng trên nó. Rational Rose Enterprise Edition hỗ trợ tiến trình thiết kế kĩ nghệ đảo ngược cả với một số ngôn ngữ lập trình trên mang như ASP, JSP và các trang HTML. Nó gán các stereotype thích hợp cho các lớp và tạo các mối quan hệ giữa chúng. Ngoài ra, nó còn cho phép phát sinh và thiết kế kĩ nghệ đảo ngược trên các hệ thống cơ sở dữ liệu như: IBM DB2, Microsoft SQL Sever, Oracle và Sysbase Adaptive Sever 12.x. Là một công cụ rất mạnh sử dụng cho UML, Rational Rose Enterprise Edition được sử dụng để tạo ra các biểu đồ trong UML: Biểu đồ ca sử dụng – use case diagram Biểu đồ đối tượng – object diagram Biểu đồ lớp – class diagram Biểu đồ tuần tự - sequence diagram Biểu đồ trạng thái – state diagram Biểu đồ tương tác – collaboration diagram Biểu đồ hoạt động – activity diagram Biểu đồ thành phần – component diagram Biểu đồ cài đặt – deployment diagram Hình 1-14: Biểu đồ ca sử dụng một hệ thống bán hàng qua catalog Hình 1-15: Biểu đồ lớp Hình 1-16: Biểu đồ tuần tự Hình 1-17: Biểu đồ trạng thái của hệ thống bán vé Hình 1-18: Biểu đồ tương tác của một hệ thống trả lương nhân viên Hình 1-19: Biểu đồ hoạt động của hệ thống đặt hàng ở nhà hàng Hình 1-20: Biểu đồ thành phần Hình 1-21: Biểu đồ cài đặt của một hệ thống Không chỉ dừng lại với việc tạo ra các biểu đồ UML, Rational Rose Enterprise Edition còn giúp ta sinh ra mã chương trình từ các biểu đồ đó. Chính nhờ điều này mà qui trình phát triển có thể trở nên tự động hơn, giúp giảm bớt rất nhiều phần việc trong quá trình xây dựng phần mềm. Để có thể sinh ra mã trình từ biểu đồ trong Rational Rose Enterprise Edition ta có thể thực hiện theo các bước cơ bản sau: Kiểm tra mô hình: Chọn menu Tools -> Check Model, khi đó lỗi mô hình sẽ được hiển thị trong cửa sổ log Hình 1-22 Tạo lập thành phần: Mở Component diagram sau đó sử dụng biểu tượng Component trong thanh công cụ để bổ sung thành phần mới vào biểu đồ Thực hiện ánh xạ lớp vào thành phần: Nhấn phím phải trên thành phần trong biểu đồ thành phần hay Browser. Chọn Open Specification. Chọn tab Realizes Click chuột phải trên lớp (những lớp) thích ứng và chọn Assign Hình 1-23 Browser sẽ chỉ ra tên thành phần trong dấu > sau tên lớp trong Logical View. Đặt thuộc tính phát sinh mã trình: Có nhiều thuộc tính cho phát sinh mã nguồn có thể gán cho lớp, thuộc tính và các thành phần khác nhau của mô hình. Các thuộc tính này điều khiển mã trình sẽ được phát sinh như thế nào. Rose cung cấp bộ thuộc tính mặc định. Thí dụ, một đặc tính cho phát sinh mã trình của thuộc tính C++ là GenerateOperation, nó điều khiển các Get( ) sẽ được phát sinh cho thuộc tính này hay không. Để quan sát đặc tính phát sinh mã trình, chọn Tools-> Options, sau đó chọn bảng ngôn ngữ thích ứng. Từ cửa sổ type ta có thể chọn thành phần mô hình như Class, Attribute, Operation…Mỗi ngôn ngữ có thành phần mô hình khác nhau. Hình 1-24 Chọn lớp, thành phần hay gói: Khi phát sinh mã trình ta có thể phát sinh cho lớp, thành phần hay gói vào cùng thời điểm. Mã trình có thể phát sinh từ biểu đồ hay browser. Nếu phát sinh mã từ gói, thì có thể chọn gói Logical view trên biểu đồ lớp hay chọn gói Component view trên biểu đồ thành phần. Cũng có thể phát sinh mã trình đồng thời cho nhiều lớp, thành phần hay gói. Phát sinh mã trình: Sau khi chọn lớp hay thành phần trên biểu đồ, vào menu Tools sẽ hiển thị ra các ngôn ngữ mà Rational hỗ trợ, chọn ngôn ngữ thích ứng trong thực đơn phát sinh mã trình. Nếu có lỗi xảy ra trong quá trình phát sinh mã trình, chúng được hiển thị trên cửa sổ log. Không phải phát sinh mã trình đối với bất cứ ngôn ngữ nào cũng cần phải thực hiện đầy đủ theo các bước trên. Ví dụ đối với ngôn ngữ C++ ta có thể bỏ qua bước thứ hai, hoặc bước 1 ta không nhất thiết phải thực hiện đối với mọi ngôn ngữ. Tuy nhiên, để có một chương trình chính xác và đầy đủ, ta nên thực hiện đầy đủ theo các bước ở trên. Hình 1-25: Sinh mã nguồn từ mô hình UML của Rational Rose Không chỉ dừng lại ở việc dịch mã nguồn từ biểu đồ, Rational Rose còn hỗ trợ trong việc dịch ra biểu đồ từ mã nguồn của hệ thống. Như vậy, với một chương trình mà ta chỉ có mã nguồn, với sự hỗ trợ của Rational Rose ta sẽ xây dựng lại được các biểu đồ của hệ thống đó. Đây chính là một tính năng quan trọng của Rational Rose phục vụ cho việc tái kỹ nghệ hệ thống. 1.4.3 Tái kỹ nghệ hệ thống với kỹ nghệ đảo ngược của Rational Rose Thiết kế bằng kỹ nghệ đảo ngược là thiết kế lấy thông tin từ mã nguồn của chương trình, rồi tạo hoặc cập nhật lại thành một mô hình trên Rational Rose. Thông qua khả năng tích hợp của Rational Rose với một số ngôn ngữ lập trình khác như: C++/Visual C, Java, Visual Basic, Ada, CORBA, XML ..., Rational Rose hỗ trợ cơ chế thiết kế kỹ nghệ đảo ngược thành một mô hình UML. Một trong những thách thức của các đề án Công nghệ thông tin là giữ cho mô hình đối tượng nhất quán với mã trình. Khi thay đổi các yêu cầu, thường thì ta có khuynh hướng thay đổi mã trực tiếp, thay vì thay đổi mô hình rồi phát sinh mã. Trong Rose, ta có thể tái thiết kế hệ thống phần mềm với kĩ thuật đảo ngược đảm bảo cho mô hình đồng bộ với mã trình. Trong tiến trình thiết kế bằng kĩ thuật đảo ngược, Rose sẽ thu thập các thông tin về: các lớp, các thuộc tính , các tác vụ, các mối quan hệ, các các gói, các thành phần... trong chương trình nguồn. Nó sẽ sử dụng các thông tin này để tạo mới hoặc cập nhật một mô hình đối tượng. Nếu ta có một tệp tin mã nguồn chứa một lớp, tiến trình thiết kế kĩ thuật đảo ngược sẽ tạo ra một lớp tương ứng trong mô hình Rose, mỗi thuộc tính và tác vụ của lớp sẽ xuất hiện dưới dạng các thuộc tính và các tác vụ của lớp mới trong mô hình Rose. Cùng với tên thuộc tính và tên tác vụ, Rose đưa thêm vào các thông tin về tầm hoạt động, kiểu dữ liệu và các giá trị ngầm định. Nếu ban đầu ta dùng Rose để tạo ra các lớp, dùng kĩ thuật dịch xuôi để phát sinh mã trình, sau đó thực hiện một số thay đổi với các lớp trong mã trình, các thay đổi này sẽ được phản ánh trong tiến trình thiết kế với kĩ thuật đảo ngược. Chẳng hạn, nếu xoá hay bổ sung một tác vụ trong mã trình, tác vụ này sẽ bị xoá hay bổ sung vào mô hình nhận được bằng kĩ thuật đảo ngược. Ngoài các lớp, Rose sẽ thu thập thông tin về các mối quan hệ trong mã trình. Nếu một lớp chứa một thuộc tính có kiểu dữ liệu là một lớp khác, Rose sẽ tạo mối quan hệ giữa hai lớp. Với các mối quan hệ kế thừa Rose sẽ tạo các mối quan hệ tổng quát hoá để hỗ trợ mọi quan hệ trong mã trình. Có thể mô tả các quá trình phân tích thiết kế và tái thiết kế như trong các sơ đồ sau đây: Trong hình 1-26a mô tả một bước lặp trong tiến trình tái thiết kế xuất phát là mã nguồn của một ngôn ngữ lập trình được UML hỗ trợ. Trong hình 1-26b mô tả một bước lặp trong tiến trình tái thiết kế xuất phát là mô hình thiết kế của UML đã được thiết lập trước đây. Hình 1-26a mô tả một bước lặp trong tiến trình tái thiết kế. Ban đầu từ chương trình nguồn của hệ thống được lập trước đây, nhờ kĩ nghệ thiết kế đảo ngược của Retional Rose ta chuyển nó sang mô hình thiết kế trên UML. Tiếp đến là cập nhật, sửa đổi, hiệu chỉnh, bổ sung cho bản thiết kế này trên Rose. Sau đó lại sử dụng kĩ nghệt dịch xuôi của Rational Rose để chuyển bản thiết kế này sang mã nguồn. Quá trình lặp trên có thể được thực hiện nhiều lần nếu cần thiết, và sau một bước lặp đó ta sẽ được một thế hệ phần mềm mới có thêm các chức năng và những đặc tính mới. Trong quá trình tái thiết kế hệ thống phần mềm chúng ta có thể kết hợp hai sơ đồ trên với nhau. Mô hình thiết kế Mã nguồn (Trong ngôn ngữ A) Mã nguồn (Trong ngôn ngữ A) Dịch ngược Mô hình thiết kế Mô hình thiết kế Dịch xuôi Hình 1-26a: Một bước lặp của quá trình tái thiết kế với xuất phát là mã nguồn Mã nguồn Dịch xuôi Dịch ngược Hình 1-26b: Một bước lặp của quá trình tái thiết kế xuất phát là mô hình thiết kế Quá trình tái thiết kế phần mềm với Rational Rose không những cho ta một hệ thống phần mềm mới hơn hẳn hệ thống ban đầu về tính năng, mà còn cho phép sinh ra hệ thống trong một ngôn ngữ lập trình khác ngôn ngữ ban đầu. Nhờ vậy làm tăng tính khả chuyển (có khả năng hoạt động trên môi trương mới) của hệ thống mới nhận được. Trong điều kiện mà Công nghệ thông tin thay đổi rất nhanh, nhu cầu tái thiết kế các hệ thông phần mềm là rất lớn, và tính khả chuyển trên đây có ý một nghĩa cực kỳ quan trọng trong triển khai thực tế. Sau đây là một ví dụ sử dụng Rational Rose cho một chương trình được viết bằng Java. Chúng ta thực hiện dịch ngược từ mã nguồn của chương trình để thu được mô hình thiết kế của nó. Để làm được điều này chúng ta có thể thực hiện theo các bước sau: Vào menu Tools / Java/J2EE / Reverse Engineer một hộp thoại được mở ra. Trong hộp thoại, chọn đường dẫn đến thư mục chứa mã nguồn Java, sau đó add các tệp tin cần kỹ nghệ ngược. Có thể chọn Add all nếu như muốn chọn toàn bộ các tệp tin có trong thư mục. Chọn Select All để lựa chọn toàn bộ các tệp tin hoặc có thể lựa chọn một số tệp tin sau đó chọn Reverse, quá trình dịch ngược sẽ bắt đầu được thực hiện Hình 1-27 Sau khi quá trình dịch ngược thực hiện xong, Rational Rose không tự động tạo các biểu đồ lớp và biểu đồ thành phần của chương trình. Vì vậy, để thêm các biểu đồ này vào ta có thể: Kéo và thả chúng vào trong các biểu đồ có sẵn hoặc vào một biểu đồ mới được tạo ra Chọn Use Query > Add Classes để thêm biểu đồ vào. Và với các cách thức thực hiện như trên, ta có thể thu được mô hình thiết kế của chương trình từ mã nguồn của nó. Với mô hình thiết kế thu được, ta có thể tiến hành dịch xuôi chương trình một cách dễ dàng cùng với sự hỗ trợ của công cụ Rational Rose. 1.5 Những ưu điểm và hạn hế của tái kỹ nghệ 1.5.1 Các ưu điểm Tái kỹ nghệ hệ thống phần mềm có hai ưu điểm chính so với các phương pháp tiếp cận khác trong việc cải tiến hệ thống: 1 Giảm rủi ro. Một điều cơ bản trong các tổ chức là việc tái phát triển phần mềm có nguy cơ rủi ro rất cao. Nếu chúng ta xây dựng lại một hệ thống mới, chúng ta phải bắt đầu với các bước đặc tả hệ thống, xây dựng mô hình thiết kế, phát triển hệ thống v.v... Và chính trong những giai đoạn phát triển thống, lỗi có thể phát sinh. Trong khi đó, với việc tái kỹ nghệ, chúng ta có thể bỏ qua một số quá trình thực hiện, do đó lỗi cũng có thể được giảm thiểu đáng kể. 2 Giảm giá thành. Chi phí của tái kỹ nghệ ít hơn đáng kể so với chi phí của việc phát triển một phần mềm mới. Ulrich (Ulrich 1990) đã trích dẫn ví dụ về một hệ thống thương mại có chi phí thực hiện lại ước tính khoảng 50 triệu đôla. Hệ thống được tái kỹ nghệ thành công chỉ với 12 triệu đôla. Nếu chúng ta lấy những con số này làm điển hình để so sánh thì việc tái kỹ nghệ sẽ rẻ hơn 4 lần so với việc viết lại chương trình. 1.5.2 Các hạn chế Mặc dù không thể phủ nhận những ưu điểm nổi trội của tái kỹ nghệ so với các phương pháp tiếp cận khác trong việc tiến hóa phần mềm, nhưng không phải là nó không có những nhược điểm. Nhược điểm chính của tái kỹ nghệ hệ thống là bị giới hạn trong một phạm vi nhất định của hệ thống cũ mà nó có thể cải tiến bằng tái kỹ nghệ. Ví dụ chuyển đổi một hệ thống văn bản sử dụng cách tiếp cận chức năng tới một hệ thống hướng đối tượng. Không thể thực hiện tự động việc thay đổi kiến trúc chính hay tổ chức lại căn bản việc quản lý dữ liệu hệ thống, do đó giá thành cho việc tái kỹ nghệ sẽ bị tăng lên. Mặc dù tái kỹ nghệ hệ thống có thể cải tiến việc bảo trì, nhưng nó không thể duy trì hệ thống đó giống như một hệ thống được phát triển mới và được sử dụng các phương pháp kỹ nghệ phần mềm hiện đại. Bên cạnh đó, tái kỹ nghệ cũng không thể tránh khỏi những rủi ro chung đối với quá trình phát triển phần mềm. Đó là: Rủi ro trong tiến trình: Rủi ro trong kỹ thuật dịch ngược Rủi ro trong kỹ thuật dịch xuôi Rủi ro nhân công Rủi ro trong công cụ Rủi ro chiến lược 1.6 Kết luận Bảo trì phần mềm là một công việc quan trọng đảm bảo cho hệ thống tồn tại và phát triển lâu dài, đỡ tốn nhiều công sức, thời gian và kinh phí... Ta có thể dùng kĩ nghệ đảo ngược của UML để thiết kế lại mô hình hệ thống phần mềm từ các thông tin mã nguồn được viết bằng một ngôn ngữ được chỉ ra. Việc tái kĩ nghệ lấy thông tin thu được và tái cấu trúc lại chương trình cho phép hệ thống đạt chất lượng cao hơn, thời gian ngắn hơn và đặc biệt có được tính ổn định cao. Do UML là ngôn ngữ hỗ trợ mạnh cho phân tích và thiết kế hướng đối tượng, cho nên các hệ thống đó được xây dựng theo hướng đối tượng, thì việc tái thiết các hệ thống đó theo kĩ nghệ đảo ngược của UML sẽ được thực hiện một cách thuận lợi. Và công cụ thực hiện cho việc xây dựng các mô hình UML chính là Rational Rose. Với sự kết hợp của hai công cụ này, chúng ta sẽ có sự hỗ trợ lớn trong việc thực hiện tái kỹ nghệ. Tuy nhiên còn nhiều vấn đề cần được thử nghiệm, đánh giá để có thể đề xuất một quy trình tái tái kỹ nghệ tốt và những kinh nghiệm hữu ích khi tái kỹ nghệ. Chương 2: Bài toán về chương trình “Sổ địa chỉ” 2.1 Giới thiệu chương trình sổ địa chỉ Sau đây là một bài toán đơn giản được sử dụng để thử nghiệm cho quá trình tái kỹ nghệ. Đây là một chương trình sổ địa chỉ “Sổ địa chỉ”. Chương trình “Sổ địa chỉ” là một chương trình được viết bằng ngôn ngữ Java. Đây là một chương trình giúp cho người dùng có thể lưu trữ các thông tin cá nhân của người thân, bạn bè, đồng nghiệp v.v… giúp họ có thể dễ dàng quản lý danh sách các địa chỉ cá nhân của mình. Với việc sử dụng chương trình, ta có thể lưu trữ các thông tin về tên, số điện thoại, email, địa chỉ v.v… Chương trình có các chức năng chính sau: Thêm mới một địa chỉ Sửa một địa chỉ đã có Xóa một địa chỉ đã có Lưu địa chỉ vừa được thêm mới hoặc vừa được chỉnh sửa Giao diện chính của chương trình như hình: Hình 2-01: Giao diện chương trình “Sổ địa chỉ” Khi click chọn button “New” chương trình sẽ cho phép điền thông tin vào các textbox. Sau khi thực hiện điền đầy đủ thông tin chúng ta lưu dữ liệu lại bằng cách chọn button “Save”. Và tất cả các thông tin này được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu của chương trình. Vì vậy chúng ta có thể tùy chọn các chức năng sửa, xóa các thông tin được đưa vào một cách dễ dàng bằng cách bấm chọn các button “Edit”, “Delete” để thực hiện các thao tác trên. Khung cửa sổ chính của chương trình AddressBook là lớp AddressFrame được mở rộng từ lớp JFrame. AddressFrame là một container cho các thành phần đồ họa khác và nó cũng hoạt động như là một bộ điều khiển bằng cách xử lý các sự kiện khác nhau được tạo ra bởi các thành phần con. Các thành phần con ở đây là các lớp con JPanel mà mỗi một lớp có một nhiệm vụ khác nhau: AddressPanel đại diện cho một bản ghi địa chỉ. Nó cung cấp giao diện cho việc chỉnh sửa một bản ghi hiện thời và tạo một bản ghi mới. Lớp này chứa trường text cho tất cả các thông tin của đối tượng Address. AddressActionPanel cung cấp các button cho tất cả các ca sử dụng mà ứng dụng hỗ trợ. Trong AddressActionPanel tạo ra các sự kiện mà AddressFrame phải xử lý. Ví dụ khi người dùng ấn nút Save, lớp này sẽ tạo ra một sự kiện. AddressFrame phải lắng nghe và xử lý tất cả các sự kiện quan trọng đến từ lớp này. AddressListPanel là nơi hiển thị các địa chỉ được thêm vào từ lớp AddressFrame. Danh sách này có kiểu đối tượng ListEntry. Một ListEntry sẽ chứa định danh duy nhất của một bản ghi trong cơ sở dữ liệu. Từ định danh (ID) của bản ghi sẽ cho phép ứng dụng lấy toàn bộ nội dung của bản ghi vào trong AddressPanel. AddressDao. Việc kết nối và tạo ra cơ sở dữ liệu của chương trình sẽ được xử lý trong lớp AddressDao. Vì vậy, mọi quá trình tái kỹ nghệ dữ liệu sẽ được thực hiện sửa đổi thông qua lớp này. 1.2 Những vấn đề cần cải tiến chương trình Đây là một chương trình đơn giản với một số chức năng cơ bản, vì vậy thực hiện quá trình tái kỹ nghệ đối với chương trình để xây dựng thêm một số tính năng mới, giúp chương trình hoàn thiện hơn. Và những vấn đề cần phải tái ký nghệ được đặt ra đối với chương trình “Sổ địa chỉ” là: Sửa lại cấu trúc chương trình cho dễ hiểu hơn, bỏ đi các phần mã thừa và sai Việt hóa lại giao diện của chương trình cho thân thiện với người sử dụng Thêm chức năng tìm kiếm địa chỉ theo tên, họ, theo số điện thoại v.v… Sắp xếp các địa chỉ theo tên, họ, theo địa chỉ v.v… Với những vấn đề cần cải tiến một chương trình, chúng ta luôn có rất nhiều phương pháp để thực hiện. Vì vậy cần phải lựa chọn một hướng tiếp cận sao cho phù hợp nhất mà đem lại chi phí hiệu quả nhất chính là vấn đề đặt ra đối với nhà phát triển phần mềm. Cụ thể đối với những yêu cầu trong bài toán này chúng ta có thể đưa ra một số giải pháp như sau: Xây dựng mới chương trình: chúng ta sẽ thực hiện xây dựng mới lại hoàn toàn chương trình với các chức năng của chương trình ban đầu và các chức năng bổ sung. Nếu thực hiện phương pháp này, chúng ta phải thực hiện việc phân tích, thiết kế và xây dựng toàn bộ chương trình từ đầu mà không sử dụng đến tài nguyên có sẵn là mã nguồn của chương trình cũ. Như vậy việc phát triển này sẽ mất nhiều thời gian và công sức hơn. Xây dựng thêm các chức năng bổ sung: với phương pháp này, chúng ta có thể giảm tải một phần công việc. Tuy nhiên, việc xây dựng thêm các chức năng không có sự phân tích, tìm hiểu về chương trình ban đầu một cách chi tiết sẽ dễ dàng dẫn đến sai lầm. Chương trình sau khi xây dựng có thể sẽ trở nên phức tạp, chồng chéo nhau, khó hiểu và còn có thể làm hỏng cả hệ thống Tái kỹ nghệ: Xem xét lại chương trình cũ với các bước thực hiện như đã nêu ở chương 1, qua đó cấu trúc và xây dựng lại chương trình theo các yêu cầu cải tiến như trên. Với các giải pháp đã đưa ra, chúng ta có thể thấy tái kỹ nghệ thể hiện rõ các ưu điểm vượt trội so với các cách tiếp cận khác. Đây là một giải pháp khả thi nhất bởi nó phù hợp với yêu cầu của bài toán, hơn nữa nó vừa ít tốn kém thời gian và công sức, vừa có hiệu quả cao hơn. Qui trình tái kỹ nghệ chương trình “Sổ địa chỉ” sẽ được trình bày chi tiết ở chương 3. Chương 3: Tái kỹ nghệ chương trình sổ địa chỉ 3.1 Sơ đồ tiến trình thực hiện tái kỹ nghệ Tiến trình tái kỹ nghệ chương trình “Sổ địa chỉ” sẽ thực hiện theo sơ đồ sau: Chương trình được cấu trúc Mô hình hóa UML Cấu trúc chương trình Xây dựng mã nguồn Dữ liệu được cấu trúc Mã nguồn hệ thống cũ Tài liệu chương trình Mã nguồn hệ thống mới Cấu trúc dữ liệu Làm lại tài liệu Dữ liệu gốc Hình 3-01: Sơ đồ tiến trình tái kỹ nghệ “Sổ địa chỉ” 3.2 Qui trình thực hiện tái kỹ nghệ chương trình sổ địa chỉ Ta có thể thực hiện quá trình tái kỹ nghệ chương trình Sổ địa chỉ dựa trên các bước sau: Giai đoạn 1: từ mã nguồn chương trình xây dựng các tài liệu và mô hình thiết kế cho chương trình. Trong giai đoạn này, chúng ta thực hiện xây dựng các tài liệu đặc tả yêu cầu chương trình, xây dựng mô hình UML cho chương trình từ mã nguồn của nó Giai đoạn 2: Từ các tài liệu và mô hình thiết kế của chương trình thực hiện cấu trúc lại chương trình: Bỏ đi các cấu trúc thừa và sai, đồng thời thêm một số chức năng mới cho chương trình Giai đoạn 3: Thực hiện tái kỹ nghệ lại dữ liệu Giai đoạn 4: xây dựng mã nguồn cho chương trình mới: Từ cấu trúc của hệ thống mới thực hiện xây dựng mã nguồn cho chương trình mới Giai đoạn 5: Hoàn thiện chương trình, cài đặt và sử dụng: Xây dựng hoàn thiện chương trình, thực hiện kiểm tra và đánh giá chương trình so với chương trình cũ. 3.2.1 Xây dựng tài liệu và mô hình thiết kế UML Trong giai đoạn này phải thực hiện việc kỹ nghệ ngược để tạo ra các tài liệu phân tích, thiết kế cho chương trình. Để tạo ra được các tài liệu phân tích, đặc tả hệ thống trước tiên phải có một cái nhìn tổng quan và đầy đủ về hệ thống. Tuy nhiên, với việc xuất phát từ mã nguồn của chương trình, đây không phải là một việc đơn giản. Để xây dựng được tài liệu đặc tả chương trình sử dụng cho quá trình thiết kế cần phải hiểu chương trình có những chức năng, tính năng gì, hoạt động như thế nào, vận hành ra sao. Để có được những thông tin này, trước hết cần dựa trên việc sử dụng chương trình cộng với việc nghiên cứu mã chương trình. Các ghi chú trong mã nguồn cũng là một phần quan trọng giúp cho hiểu hệ thống hơn. Thực hiện xong các bước này, ta có thể xây dựng được một tài liệu đặc tả chương trình hoàn thiện. Sau khi đã có tài liệu phân tích, đặc tả, ta tiếp tục phục hồi các mô hình thiết kế cho chương trình bằng cách sử dụng công cụ Rational Rose. Quá trình xây dựng các mô hình này có thể được thể hiện bằng sơ đồ như hình 3-02 Mã nguồn chương trình Thư viện hỗ trợ RATIONAL ROSE ENTERPRISE EDITION Mô hình UML Hình 3-02: Mô hình kỹ nghệ ngược sử dụng Rational Rose Như đã giới thiệu, Rational Rose là một công cụ hỗ trợ rất mạnh trong việc kỹ nghệ ngược. Quá trình kỹ nghệ ngược với Rational Rose sẽ tạo ra mô hình UML thông qua việc phân tích các thư viện hỗ trợ hiện thời và mã nguồn của chương trình. Để thu được mô hình UML của chương trình, ta thực hiện quá trình dịch ngược theo các thao tác như đã giới thiệu ở chương 1. Sau khi thực hiện quá trình này, kết quả sẽ thu được một biểu đồ lớp của chương trình như hình 3-03 Hình 3-03: Biểu đồ lớp của chương trình “Sổ địa chỉ” Với việc đã có các tài liệu đặc tả cộng với sự hiểu biết sâu sắc về hệ thống, tiếp tục sử dụng công cụ Rational Rose để xây dựng hoàn thiện các biểu đồ UML cho chương trình. Hình 3-04: Biểu đồ use case Từ biểu đồ use case, ta thực hiện xây dựng biểu đồ tuần tự cho các ca sử dụng của chương trình, cụ thể ở đây là biểu đồ tuần tự cho quá trình thêm một địa chỉ mới, xóa một địa chỉ và sửa một địa chỉ có sẵn. Hình 3-05: Biểu đồ tuần tự cho việc thêm một địa chỉ mới Hình 3-06: Biểu đồ tuần tự cho quá trình xóa một địa chỉ Hình 3-07: Biểu đồ tuần tự cho việc sửa một địa chỉ 3.2.2 Cấu trúc lại chương trình Dựa vào các biểu đồ UML, tài liệu đặc tả chương trình được tạo ra từ giai đoạn trên, đọc tài liệu mã nguồn cùng với việc sử dụng chương trình gốc, chúng ta đã có thể hiểu rõ hơn về hoạt động của chương trình, các chức năng, tình năng cũng như cách thức hoạt động của nó. Và dựa trên những hiểu biết về chương trình gốc này, kết hợp với những yêu cầu tiến hóa hệ thống đưa ra ở trên, chúng ta dễ dàng xây dựng lại cấu trúc mới cho chương trình. Chương trình mới sẽ có các chức năng: Thêm một địa chỉ mới Sửa một địa chỉ đã có Xóa một địa chỉ đã có Lưu địa chỉ vừa được tạo Tìm kiếm địa chỉ theo tên, họ, theo số điện thoại v.v… Sắp xếp các địa chỉ theo tên, họ, theo địa chỉ v.v… Ngoài ra, chương trình mới sẽ có giao diện hoàn toàn bằng tiếng Việt, giúp cho việc sử dụng chương trình được dễ dàng và đơn giản hơn. Trước tiên, thực hiện việc cấu trúc lại mã nguồn của chương trình, bỏ đi các phần mã nguồn không thừa, không cần thiết nữa hoặc những phần mã nguồn sai. Sau đó, dựa trên mô hình thiết kế đã xây dựng ở trên thiết kế lại chương trình với các chức năng mới đã được thêm vào. Cụ thể ở đây sẽ đưa thêm các chức năng tìm kiếm, sắp xếp địa chỉ. Dựa trên các mô hình UML cũ, sử dụng Rational Rose để sửa chữa, tinh chỉnh và nâng cao chương trình với các chức năng mới được thêm vào, đồng thời phải đồng bộ chương trình để các chức năng mới không xung đột với hệ thống, chương trình mới có thể đảm bảo ổn định. Các biểu đồ UML của chương trình mới Hình 3-08: Biểu đồ use case của chương trình mới Hình 3-09: Biểu đồ tuần tự cho chức năng mới tìm kiếm 3.2.3 Tái kỹ nghệ dữ liệu Với chương trình xây dựng ban đầu, một thông tin địa chỉ được lưu trữ gồm có: Last Name First Name Middle Name Phone Email Address 1 Address 2 City State ZIP Country Tất cả các thông tin trên được lưu trữ trong bảng cơ sở dữ liệu Address như sau: ID Last Name First Name Middle Name Phone Email Address 1 Address 2 City State Postal Code Country Primary key Varchar Varchar Varchar Varchar Varchar Varchar Varchar Varchar Varchar Varchar Varchar Hình 3-09: Bảng cơ sở dữ liệu địa chỉ của chương trình gốc Trong bảng cơ sở dữ liệu Address, ID chính là khóa chính của bảng và được lấy giá trị tăng dần bắt đầu bằng 1. Tuy nhiên, để sửa đổi lại chương trình cho phù hợp với người sử dụng, các thông tin được lưu trữ cho một cá nhân sẽ được sửa đổi, nó sẽ có các thành phần sau: ID Họ Tên Ngày sinh Số điện thoại Email Địa chỉ Quận/Huyện Tỉnh/Thành phố Cơ quan Ghi chú Phân loại Để lưu trữ các thông tin như đã nêu ở trên, trước tiên cần phải kỹ nghệ lại cơ sở dữ liệu của chương trình. Thực hiện sửa đổi lại dữ liệu ta sẽ có một bảng cơ sở dữ liệu mới như sau: ID Ho Ten Ngaysinh Dienthoai Email Diachi Quanhuyen Tinhthanhpho Coquan Ghichu Phanloai Primarykey Varchar Varchar Varchar Varchar Varchar Varchar Varchar Varchar Varchar Varchar Varchar Hình 3-10: Bảng cơ sở dữ liệu của chương trình mới Sau khi đã xây dựng những sửa đổi, ta có thể thực hiện những thay đổi này thông qua lớp AddressDao trong giai đoạn xây dựng mã nguồn để thu được dữ liệu như mong muốn 3.2.4 Xây dựng mã nguồn Sau khi đã hoàn thiện quá trình cấu trúc lại hệ thống và kỹ nghệ dữ liệu, giai đoạn tiếp theo là thực hiện xây dựng mã nguồn. Sau giai đoạn cấu trúc lại chương trình đã thu được mô hình UML của chương trình mới với đầy đủ các chức năng được cải tiến. Kết hợp với mã nguồn gốc và chức năng sinh mã nguồn của Rational Rose từ mô hình UML, chúng ta sẽ xây dựng mã nguồn cho chương trình với đầy đủ các chức năng kể trên. Để thu được mã nguồn Java từ mô hình UML thông qua Rational Rose, vào Tools/ Java/J2EE / Generate Code, Rational Rose sẽ tự động sinh mã nguồn cho chương trình. Đối với cơ sở dữ liệu của chương trình, thực hiện xây dựng mã nguồn theo cấu trúc của dữ liệu được tạo mới. 3.2.5 Hoàn thiện, cài đặt và sử dụng Sau khi xây dựng mã nguồn, thực hiện cài đặt đầy đủ các nền tảng môi trường cần thiết để hỗ trợ chương trình hoạt động. Thực hiện đánh giá chương trình xem đã có đầy đủ chức năng đã yêu cầu không, đồng thời kiểm thử chương trình để tìm các lỗi trong quá trình hoạt động. Các lỗi ở đây có thể là các lỗi về chức năng, về giao diện chương trình, về hiệu suất thực hiện v.v… Sau khi chương trình đã được đánh giá đầy đủ có thể đưa vào sử dụng. 3.3 Kết quả đạt được và một số đánh giá Quá trình tái kỹ nghệ chương trình thử nghiệm đã đạt được những kết quả sau: 3.3.1. Liên quan đến chương trình Chương trình được tái kỹ nghệ đáp ứng được các yêu cầu chức năng đặt ra: Thêm mới các chức năng tìm kiếm và sắp xếp các địa chỉ được lưu trong chương trình Các chức năng cũ vẫn được giữ nguyên và tiếp tục sử dụng Về cấu trúc của chương trình: Các lớp của chương trình cũ vẫn được giữ nguyên trong chương trình mới, các quan hệ giữa các lớp vẫn không thay đổi. Tuy nhiên cấu trúc các hàm, các thuộc tính trong các lớp được thay đổi để phù hợp với việc xây dựng thêm các chức năng mới cho chương trình, các quan hệ của các thành phần giữa các lớp cũng được thay đổi. Một số hàm được cấu trúc lại mã nguồn cho dễ hiểu hơn, tiện cho việc bảo trì tiếp sau này tuy nhiên không làm thay đổi chức năng của hàm. Trong file mã nguồn được thực hiện đưa thêm các ghi chú để người xem có thể hiểu hơn chương trình, dễ dàng cho việc sửa đổi, bảo trì, kỹ nghệ lại ở lần sau Cấu trúc dữ liệu của chương trình cũng được thay đổi theo các thay đổi về thông tin của các địa chỉ được lưu trong chương trình. Về giao diện của chương trình, các thông tin hiển thị, các nút điều khiển, tên chương trình đều được việt hóa, có thêm các chức năng mới được hiển thị. Hình 3-11: Giao diện chương trình mới 3.3.2. Liên quan đến triển khai Sau khi chương trình được xây dựng, việc thực hiện triển khai chương trình không có gì thay đổi. Chương trình được xây dựng trên ngôn ngữ Java nên yêu cầu môi trường chạy phải có cài đặt Java. Ngoài ra, vì chương trình được hiển thị giao diện hoàn toàn bằng tiếng Việt nên dễ dàng và tiện lợi hơn cho người sử dụng chương trình 3.3.3. Một số vấn đề tồn tại Vì thời gian để thực hiện khóa luận không có nhiều nên việc tái kỹ nghệ lại chương trình chưa được hoàn thiện, chưa thêm mới được đầy đủ các chức năng theo yêu cầu cho chương trình mới. Chương trình thử nghiệm tương đối đơn giản nên chúng ta có thể chưa nhận thấy hết tầm quan trọng của việc tái kỹ nghệ. Nhưng đối với một hệ thống lớn với số lượng dòng mã nguồn lên đến hàng nghìn, thậm chí là chục nghìn dòng thì việc tái kỹ nghệ sẽ cho chúng ta thấy ưu điểm rõ rệt của nó. Với việc tái kỹ nghệ, chúng ta có thể tiết kiệm được về cả thời gian và nhân lực, giúp giảm thiểu chi phí Kết luận Khóa luận này đi sâu nghiên cứu thử nghiệm công nghệ tái ký nghệ phần mềm. Khóa luận đã thực hiện những kết quả sau: Trình bày một tổng quan về một quy trình tái kỹ nghệ phần mềm và những công cụ trợ giúp được sử dụng gắn với quy trình này, đó là ngôn ngữ UML và bộ phần mềm công cụ Rational Rose. Tổng quan đã trình bày khá đầy đủ về toàn bộ công nghệ tái kỹ nghệ, cả những mặt mạnh và những mặt hạn chế của nó. Vận dụng lý thuyết về công nghệ tái kỹ nghệ đã trình bày và nghiên cứu sử dụng các công cụ có được để tiến hành thử nghiệm tái kỹ nghệ một chương trình đã cho. Chương trình được tái kỹ nghệ hoàn toàn đáp ứng yêu cầu đặt ra. Mặc dù chương trình thử nghiệm là nhỏ, nhung qua đó cho thấy việc thực hiện quy trình tái kỹ nghệ với công cụ đã cho là không khó khăn và hoàn toàn thực thi, có thể áp dụng cho những chương trình lớn. Qua khóa luận này đã giúp em nắm hiểu một lĩnh vực công nghệ rất cần thiết cho hoạt động bảo trì phần mềm và có thể vận dụng nó trong thực tế. Tài liệu tham khảo Tiếng Việt [1] Nguyễn Văn Vỵ, Phân tích và thiết kế các hệ thống thông tin hiện đại hướng cấu trúc và hướng đối tượng, NXB Thống kê 2002 [2] PGS.TS Nguyễn Văn Vỵ, Phân tích và thiết kế hệ thống phần mềm theo hướng đối tượng, Bài giảng trường Đại học Công Nghệ [3] Đặng Văn Đức, Phân tích và thiết kế hướng đối tượng bằng UML, NXB Giáo dục 2002 [4] Trương Ninh Thuận, Phân tích thiết kế hướng đối tượng, Bài giảng trường Đại học Công Nghệ [5] TS. Dương Kiều Hoa – Tôn Thất Hoà, Phân tích và thiết kế HTTT theo UML Tiếng Anh [6] Francesco Bonfiglio, Reverse Engineering Legacy Code with Rational Rose, article. [7] Dr. Linda H. Rosenberg, Software Re-engineering, Engineering Section head Software Assurance Technology Center Unisys Federal Systems. [8] Ian Sommeville, Software Engineering, Sixth Edition, Addisom – Wesley, 2001. [9] E. J. Chikofsky and J. H. Cross, “Reverse Engineering and Design Recovery: A Taxonomy,” IEEE Software, vol. 7, pp. 13–17, January 1990. [10] Rational Rose Corp., Rational Rose 2002, [11] Using Rose Rational Rose® 2001, Rational the e-development company [12]