Thiết kế chương trình theo hướng đối tượng

Trong chương này, chúng ta tìm hiểu một ít về cách thiết kế chương trình theo hướng đối tượng, các bước cơ bản cần thiết khi bắt tay vào viết chương trình trên quan điểm thiết kế và thảo chương.

Có năm giai đoạn để phát triển hệ thống phần mềm theo hướng đối tượng:

Phân tích yêu cầu (Requirement analysis)

Phân tích (Analysis)

Thiết kế (Design)

Lập trình (Programming)

Kiểm tra (Testing)

Phân tích yêu cầu

Bằng việc tìm hiểu các trường hợp sử dụng (use case) để nắm bắt các yêu cầu của khách hàng, của vấn đề cần giải quyết. Qua trường hợp sử dụng này, các nhân tố bên ngoài có tham gia vào hệ thống cũng được mô hình hóa bằng các tác nhân. Mỗi trường hợp sử dụng được mô tả bằng văn bản, đặc tả yêu cầu của khách hàng.

Phân tích

Từ các đặc tả yêu cầu trên, hệ thống sẽ bước đầu được mô hình hóa bởi các khái niệm lớp, đối tượng và các cơ chế để diễn tả hoạt động của hệ thống.

Trong giai đoạn phân tích chúng ta chỉ mô tả các lớp trong lĩnh vực của vấn đề cần giải quyết chứ chúng ta không đi sâu vào các chi tiết kỹ thuật.

Thiết kế

Trong giai đoạn thiết kế, các kết quả của quá trình phân tích được mở rộng thành một giải pháp kỹ thuật. Một số các lớp được thêm vào để cung cấp cơ sở hạ tầng kỹ thuật như lớp giao diện, lớp cơ sở dữ liệu, lớp chức năng, …

Lập trình

Đây còn gọi là bước xây dựng, giai đoạn này sẽ đặc tả chi tiết kết quả của giai đoạn thiết kế. Các lớp của bước thiết kế sẽ được chuyển thành mã nguồn theo một ngôn ngữ lập trình theo hướng đối tượng nào đó.

Kiểm tra

Trong giai đoạn kiểm tra, có bốn hình thức kiểm tra hệ thống:

Kiểm tra từng đơn thể (unit testing) được dùng kiểm tra các lớp hoặc các nhóm đơn.

Kiểm tra tính tích hợp (integration testing), được kết hợp với các thành phần và các lớp để kiểm tra xem chúng hoạt động với nhau có đúng không.

Kiểm tra hệ thống (system testing) chỉ để kiểm tra xem hệ thống có đáp ứng được chức năng mà người dùng yêu cầu không.

Kiểm tra tính chấp nhận được(acceptance testing), việc kiểm tra này được thực hiện bởi khách hàng, việc kiểm tra cũng thực hiện giống như kiểm tra hệ thống.

Lớp nên được tìm từ phạm vi bài toán cần giải quyết, vì vậy tên của lớp cũng nên đặt tên các đối tượng thực mà chúng ta biểu diễn. Để tìm ra lớp cho bài toán, chúng ta cần trả lời các câu hỏi sau:

Có thông tin nào cần lưu trữ hay phân tích không? Nếu có bất kỳ thông tin nào cần phải lưu trữ, biến đổi, phân tích hoặc xử lý thì đó chính là một lớp dự định cần xây dựng.

Có hệ thống bên ngoài bên ngoài hay không? Hệ thống ngoài có thể được xem như các lớp mà hệ thống của chúng ta chứa hoặc tương tác với nó.

Có các mẫu thiết kế, thư viện lớp, thành phần, … hay không? Các thành phần này đã được xây dựng từ các project trước đó, từ các đồng nghiệp hoặc các nhà sản xuất?

Có thiết bị nào mà hệ thống phải đáp ứng? Bất cứ thiết bị nào được nối với hệ thống có thể chuyển thành lớp dự tuyển.

Tác nhân đóng vai trò như thế nào trong hệ thống? Các vai diễn này nên được xem là lớp như người sử dụng, khách hang, người điều khiển hệ thống,…

Để thiết kế một chương trình theo hướng đối tượng, chúng ta phải trải qua bốn bước sau, từ đó chúng ta xây dựng được một cây phả hệ mang tính kế thừa và các mối quan hệ giữa các đối tượng:

Xác định các dạng đối tượng (lớp) của bài toán (định dang các đối tượng).

Tìm kiếm các đặc tính chung (dữ liệu chung) trong các dạng đối tượng này, những gì chúng cùng nhau chia xẻ.

Xác định được lớp cơ sở dựa trên cơ sở các đặc tính chung của các dạng đối tượng.

Từ lớp cơ sở, sử dụng quan hệ tổng quát hóa để đặc tả trong việc đưa ra các lớp dẫn xuất chứa các thành phần, những đặc tính không chung còn lại của dạng đối tượng. Bên cạnh đó, chúng ta còn đưa ra các lớp có quan hệ với các lớp cơ sở và lớp dẫn xuất; các quan hệ này có thể là quan hệ kết hợp, quan hệ tập hợp lại, quan hệ phụ thuộc.

Với các bước trên chúng ta có được cây phả hệ và quan hệ giữa các lớp. Đối với hệ thống phức tạp hơn, chúng ta cần phải phân tích để giải quyết được vấn đề đặt ra theo trật tự sau:

Phân tích một cách cẩn thận về các đối tượng của bài toán theo trật tự từ dưới lên (bottom up).

Tìm ra những gì tồn tại chung giữa các đối tượng, nhóm các đặc tính này lại để được các lớp cơ sơ như hình 7.1

Hình 7.1

Tiếp tục theo hướng từ dưới lên, chúng ta thiết kế được các đối tượng phù hợp như hình 7.2

Hình 7.2

Bằng cách này, chúng ta tiếp tục tìm các đặc tính chung cho đến tột cùng của các đối tượng.

Sau đó cài đặt theo hướng đối tượng từ trên xuống bằng cách cài đặt lớp cơ sở chung nhất.

Tiếp tục cài đặt các lớp dẫn xuất trên cơ sở các đặc tính chung của từng nhóm đối tượng.

Cho đến khi tất cả các dạng đối tượng của hệ thống được cài đặt xong để được cây phả hệ.