Chng 4 Phn tch kin trc Architecture Kin

Chương 4 Phân tích kiến trúc (Architecture)

Kiến trúc - Architecture • Kiến trúc liên quan đến việc xác định • Các thành phần chính của hệ thống • Cách mà các thành phần này liên kết với nhau • Kiến trúc thể hiện • Tổ chức cấu trúc của hệ thống từ các thành phần của nó • Cách các phần tử tương tác với nhau để cung cấp các hành vi tổng thể của hệ thống hoặc yêu cầu chức năng Bài giảng Phân tích thiết kế hệ thống - GV: Từ Thị Xuân Hiền 2

Định nghĩa kiến trúc • Kiến trúc là một tập hợp các quyết định quan trọng về việc tổ chức một hệ thống phần mềm. Quyết định này bao gồm: • Việc lựa chọn các yếu tố cấu trúc và giao diện của hệ thống • Sự kết hợp của yếu tố cấu trúc và hành vi thành subsystem • Phong cách kiến trúc bao gồm các phần tử, giao diện, và sự hợp tác của chúng. Bài giảng Phân tích thiết kế hệ thống - GV: Từ Thị Xuân Hiền 3

Các khái niệm trong kiến trúc • Hệ thống con - Subsystems • Các lớp - Classes • Các dịch vụ - Services • Nguyên tắc xác định subsystems • Coupling • Cohesion • Chiến lược phân lớp cho việc xác định subsystems • Theo hướng trách nhiệm - Responsibility driven • Theo hướng tái sữ dụng - Reuse driven Bài giảng Phân tích thiết kế hệ thống - GV: Từ Thị Xuân Hiền 4

Subsystems: Classes • Một giải pháp về phạm vi bằng cách chia hệ thống thành những thành phần nhỏ hơn gọi là subsystems. • Subsystems có thể được chia nhỏ một cách đệ quy thành những subsystems đơn giản hơn. • Subsystems được cấu tạo từ các lớp thiết kế. (design classes). Bài giảng Phân tích thiết kế hệ thống - GV: Từ Thị Xuân Hiền 5

Subsystems: Services • Một subsystem được đặc trưng bởi các dịch vụ nó cung cấp cho subsystems khác. • Dịch vụ là: • Một tập hợp các hoạt động có liên quan chia sẻ một mục đích chung • Một tập hợp các hoạt động của một subsystem có sẵn với subsystem khác thông qua interface của subsystem

Subsystems: Services • Coupling và Cohesion • Khả năng đóng gói dữ liệu (Data encapsulation), kế thừa (Inheritance) và đa hình (Polymorphism) là nền tảng của lập trình hướng đối tượng. • Một chương trình thiết kế theo hướng đối tượng đòi hỏi chia nhỏ bài toán thành các phần, sao chúng vừa có đặc tính liên kết (giao tiếp giữa các phần) lại vừa có khả năng tách biệt riêng rẽ để thay đổi, kiểm tra mà không ảnh hưổng đến thành phần khác Bài giảng Phân tích thiết kế hệ thống - GV: Từ Thị Xuân Hiền 7

Subsystems: Services • Coupling: • Mức độ phụ thuộc của một phần tử vào một phần tử khác trong hệ thống, phần tử có thể là class, sub-systems, system. • Loose coupling (không phụ thuộc nhiều vào phần tử khác): • Sub-system độc lập • Dễ hiểu hơn khi sub-systems độc lập • Sửa đổi và bảo trì dễ dàng hơn Bài giảng Phân tích thiết kế hệ thống - GV: Từ Thị Xuân Hiền 8

Subsystems: Services • Cohesion: • Mức độ phụ thuộc bên trong của một phần tử (class, subsystem), mức độ liên quan về chức năng giữa các nhiệm vụ của một phần tử. • High cohesion: • Subsystem chứa các đối tượng liên quan • Tất cả các phần tử hướng tới việc thực hiện cùng một tác vụ. Bài giảng Phân tích thiết kế hệ thống - GV: Từ Thị Xuân Hiền 9

Phân lớp - Layering • Layering là chiến lược chia hệ thống (system) thành các hệ thống con (subsystems). • Layering • Chia một hệ thống thành hệ thống phân cấp của các hệ thống con (subsystems) • Có hai cách: • Hướng trách nhiệm - Responsibility driven • Hướng tái sử dụng - Reuse driven Bài giảng Phân tích thiết kế hệ thống - GV: Từ Thị Xuân Hiền 10

Kiểu phân lớp • Hướng trách nhiệm - Responsibility driven: • Lớp có trách nhiệm được xác định rõ ràng • Lớp thực hiện vai trò cụ thể • Hướng tái sử dụng - Reuse driven • Các lớp được thiết kế để cho phép tái sử dụng tối đa các thành phần hệ thống. • Các lớp ở mức cao hơn sử dụng dịch vụ của các lớp cấp dưới

Kiểu phân lớp • Ví dụ: Bài giảng Phân tích thiết kế hệ thống - GV: Từ Thị Xuân Hiền 12

Kiến trúc Client-Server • Mô hình client-server bao gồm: • Server: một máy đơn hoặc một ứng dụng mà nó cung cấp các dịch vụ cho nhiều clients • Có thể là IIS (Internet Information Services) dựa trên máy chủ Web • Có thể là WCF (Windows Communication Foundation) • Có thể là một dịch vụ trong đám mây • Clients: phần mềm ứng dụng cung cấp giao diện người dùng cuối UI để truy cập các dịch vụ từ server • WPF, HTML 5, Silverlight, ASP. NET, …

Mô hình Client-Server tion c e nn o c rk o w t ne network conne ction Server net wor k co nne ctio n Client Machine Mobile Client Desktop Client

Mô hình Client-Server – Ví dụ • • Web server (IIS) – Web browser (Firefox) FTP server (ftpd) – FTP client (File. Zilla) Email server (qmail) – email client (Outlook) SQL Server – SQL Server Management Studio Bit Torrent Tracker – Torrent client (μTorrent) DNS server (bind) – DNS client (resolver) DHCP server (wireless router firmware) – DHCP client (mobile phone /Android DHCP client/) • SMB server (Windows) – SMB client (Windows)

Kiến trúc 3 -Tier / Multi-Tier • Front-end (client layer) • Client software: cung cấp giao diện (UI) của hệ thống • Middle tier (business layer) • Server software: cung cấp lõi logic của hệ thống. • Hiện thực các quy trình nghiệp vụ hoặc các dịch vụ • Back-end (data layer) • Quản lý dữ liệu của hệ thống(database / cloud)

Kiến trúc 3 -Tier / Multi-Tier

Mô hình kiến trúc 3 -Tier / Multi-Tier Data Tier (Back-End) Client Tier (Front-End) Middle Tier (Business Tier) rk o w network Database Business Logic ne tw ork Client Machine Mobile Client Desktop Client

Kiến trúc Model-View-Controller • Tách riêng logic nghiệp vụ với dữ liệu của ứng dụng và cách trình bày • Model • Giữ trạng thái của ứng dụng (data) • View • Hiển thị dữ liệu cho người sử dụng (shows UI) • Controller • Điều khiển sự tương tác với người sử dụng

Kiến trúc Model-View-Controller

Tổng quan về phân tích kiến trúc • Phân tích kiến trúc liên quan với việc xác định và giải quyết các yêu cầu phi chức năng của hệ thống (ví dụ, chất lượng) trong bối cảnh của các yêu cầu chức năng của hệ thống. • Mục đích của phân tích kiến trúc: • Xác định một kiến trúc ứng viên (candidate architecture) cho hệ thống, dựa trên kinh nghiệm thu được từ hệ thống tương tự hoặc trong lĩnh vực vấn đề tương tự. • Xác định các mô hình kiến trúc • Xác định các chiến lược tái sử dụng

Các bước phân tích kiến trúc • Xác định và phân tích các yêu cầu chức năng có ảnh hưởng đến kiến trúc. • Yêu cầu chức năng cũng có liên quan (đặc biệt là trong trường hợp yêu cầu thay đổi), yêu cầu phi chức năng được phân tích chi tiết. Gọi chung là các nhân tố của kiến trúc (architectural factors) • Những yêu cầu có tác động đáng kể đến kiến trúc, phải phân tích những thay thế và tạo ra giải pháp để giải quyết Bài giảng Phân tích thiết kế hệ thống - GV: Từ Thị Xuân Hiền 22

Các bước phân tích kiến trúc • Mô hình hoá kiến trúc: sử dụng Collaboration Diagrams • Collaboration diagram thể hiện sự kết hợp của các lớp, giao diện, và các yếu tố khác tương tác với nhau để cung cấp các hành vi hợp tác. • Tên một khái niệm bao gồm cả hai khía cạnh tĩnh và động chỉ định việc hiện thực một use case. • Thể hiện một tập hợp các thông tin trao đổi giữa một tập các đối tượng để thực hiện một mục đích cụ thể. Bài giảng Phân tích thiết kế hệ thống - GV: Từ Thị Xuân Hiền 23

Các bước phân tích kiến trúc • Mô hình hoá kiến trúc: sử dụng Component Diagrams • Component diagram: giúp cho mô hình hóa các khía cạnh vật lý của hệ thống phần mềm hướng đối tượng. Nó minh họa kiến trúc của các thành phần mềm và sự phụ thuộc giữa chúng. • Đóng gói việc hiện thực phân loại bên trong nó Bài giảng Phân tích thiết kế hệ thống - GV: Từ Thị Xuân Hiền 24

Các bước phân tích kiến trúc • Mô hình hoá kiến trúc: sử dụng Component Diagrams • Components và Interfaces • interface là một tập hợp các hoạt động được sử dụng để xác định một dịch vụ của lớp hoặc các components • Interface • Thể hiện giao diện chính của hệ thống • Được hiện thực bởi các thành phần tham gia hiện thực interface. • Thúc đẩy sự phát triển của các hệ thống có các dịch vụ vị trí độc lập và có thể thay thế Bài giảng Phân tích thiết kế hệ thống - GV: Từ Thị Xuân Hiền 25

Các bước phân tích kiến trúc • Ký hiệu Interface • Kiểu 1 • Kiểu 2 Bài giảng Phân tích thiết kế hệ thống - GV: Từ Thị Xuân Hiền 26

Các bước phân tích kiến trúc • Loại Components: có 3 loại: deployment, work product và execution. • Deployment: Component cần cho việc thực thi của hệ thống, VD dll và exe • Work product: những thành phần được tạo ra trong quá trình phát triển hệ thống, gồm những tập tin mã nguồn và các tập tin dữ liệu từ các thành phần triển khai • Execution: được tạo ra như là một hệ quả của một hệ thống thực thi Bài giảng Phân tích thiết kế hệ thống - GV: Từ Thị Xuân Hiền 27

Các bước phân tích kiến trúc • Component Stereotypes Bài giảng Phân tích thiết kế hệ thống - GV: Từ Thị Xuân Hiền 28

Các bước phân tích kiến trúc • Mô hình hoá kiến trúc: sử dụng Packages • Là cơ chế tổ chức các phần tử mô hình thành các nhóm • Nhóm các phần tử có ngữ nghĩa gần nhau và có xu hướng thay đổi cùng nhau • Package nên low coupling và high cohesive, kiểm soát truy cập nội dung Bài giảng Phân tích thiết kế hệ thống - GV: Từ Thị Xuân Hiền 29

Các bước phân tích kiến trúc • Ký hiệu Package : • Tương tự folder • Packages tham chiếu đến package khác sử dụng ký hiệu dependency • Ví dụ: Purchasing package phụ thuộc vào Receiving package Bài giảng Phân tích thiết kế hệ thống - GV: Từ Thị Xuân Hiền 30

Các bước phân tích kiến trúc • Các phần tử bên trong Package • Package có thể chứa các phần tử: classes, interfaces, components, nodes, collaborations, use cases, diagrams và packages khác. • Một tạo thành một không gian tên, do đó các phần tử cùng loại phải có tên duy nhất. • Ví dụ, không thể có hai lớp trong cùng một package có cùng tên. Bài giảng Phân tích thiết kế hệ thống - GV: Từ Thị Xuân Hiền 31

Mô hình hoá kiến trúc: Packages • Visibility là tầm vực của các thuộc tính và các hoạt động của lớp trong package • Protected: các phần tử có thể thấy bởi các packages con • Private: các phần tử không thể thấy bởi các package bên ngoài

Các bước phân tích kiến trúc • Ví dụ: Bài giảng Phân tích thiết kế hệ thống - GV: Từ Thị Xuân Hiền 33