UML (Ngôn ngữ mô hình hóa thống nhất) là ngôn ngữ tiêu chuẩn để chỉ định, trực quan hóa, xây dựng và ghi lại các tạo phẩm của hệ thống phần mềm. UML được tạo bởi Nhóm quản lý đối tượng (OMG) và dự thảo đặc tả UML 1.0 đã được đề xuất cho OMG vào tháng 1 năm 1997. Ban đầu, nó bắt đầu nắm bắt hành vi của phần mềm phức tạp và hệ thống phi phần mềm và giờ đây nó đã trở thành một tiêu chuẩn của OMG. Hướng dẫn này cung cấp sự hiểu biết đầy đủ về UML.

Hướng dẫn này đã được chuẩn bị cho người mới bắt đầu để giúp họ hiểu các nguyên tắc cơ bản của UML. Sau khi hoàn thành hướng dẫn này, bạn sẽ thấy mình có trình độ chuyên môn vừa phải để từ đó bạn có thể nâng mình lên các cấp độ tiếp theo.

Không có kỹ năng cụ thể nào được yêu cầu làm điều kiện tiên quyết để hiểu tài liệu học tập trong hướng dẫn này. Người đọc phải nhiệt tình tiếp thu kiến thức về UML.

UML – Tổng quan

UML là ngôn ngữ tiêu chuẩn để chỉ định, trực quan hóa, xây dựng và ghi lại các tạo phẩm của hệ thống phần mềm.

UML được tạo bởi Nhóm quản lý đối tượng (OMG) và dự thảo đặc tả UML 1.0 đã được đề xuất cho OMG vào tháng 1 năm 1997.

OMG đang liên tục nỗ lực để tạo ra một tiêu chuẩn công nghiệp thực sự.

UML là viết tắt của Unified Modeling Language .
UML khác với các ngôn ngữ lập trình phổ biến khác như C++, Java, COBOL, v.v.
UML là ngôn ngữ hình ảnh được sử dụng để tạo bản thiết kế phần mềm.
UML có thể được mô tả như một ngôn ngữ mô hình hóa trực quan có mục đích chung để trực quan hóa, chỉ định, xây dựng và lập tài liệu cho hệ thống phần mềm.
Mặc dù UML thường được sử dụng để mô hình hóa các hệ thống phần mềm, nhưng nó không bị giới hạn trong ranh giới này. Nó cũng được sử dụng để mô hình hóa các hệ thống phi phần mềm. Ví dụ: dòng quy trình trong một đơn vị sản xuất, v.v.

UML không phải là ngôn ngữ lập trình nhưng có thể sử dụng các công cụ để tạo mã bằng nhiều ngôn ngữ khác nhau bằng sơ đồ UML. UML có quan hệ trực tiếp với phân tích và thiết kế hướng đối tượng. Sau một số tiêu chuẩn hóa, UML đã trở thành một tiêu chuẩn OMG.

Mục tiêu của UML

Một bức tranh đáng giá ngàn lời nói , thành ngữ này hoàn toàn phù hợp để mô tả UML. Các khái niệm hướng đối tượng đã được giới thiệu sớm hơn nhiều so với UML. Vào thời điểm đó, không có phương pháp tiêu chuẩn nào để tổ chức và củng cố sự phát triển hướng đối tượng. Sau đó, UML ra đời.

Có một số mục tiêu để phát triển UML nhưng quan trọng nhất là xác định một số ngôn ngữ lập mô hình cho mục đích chung mà tất cả các nhà lập mô hình đều có thể sử dụng và ngôn ngữ này cũng cần được làm cho dễ hiểu và dễ sử dụng.

Sơ đồ UML không chỉ được tạo cho các nhà phát triển mà còn cho người dùng doanh nghiệp, người bình thường và bất kỳ ai muốn hiểu hệ thống. Hệ thống có thể là một hệ thống phần mềm hoặc phi phần mềm. Do đó, rõ ràng là UML không phải là một phương pháp phát triển mà nó đi kèm với các quy trình để biến nó thành một hệ thống thành công.

Tóm lại, mục tiêu của UML có thể được định nghĩa là một cơ chế mô hình hóa đơn giản để mô hình hóa tất cả các hệ thống thực tế có thể có trong môi trường phức tạp ngày nay.

Một mô hình khái niệm của UML

Để hiểu mô hình quan niệm của UML, trước tiên chúng ta cần làm rõ mô hình quan niệm là gì? và tại sao cần phải có một mô hình khái niệm?

Một mô hình khái niệm có thể được định nghĩa là một mô hình được tạo thành từ các khái niệm và các mối quan hệ của chúng.
Mô hình khái niệm là bước đầu tiên trước khi vẽ sơ đồ UML. Nó giúp hiểu được các thực thể trong thế giới thực và cách chúng tương tác với nhau.

Khi UML mô tả các hệ thống thời gian thực, điều rất quan trọng là tạo ra một mô hình khái niệm và sau đó tiến hành dần dần. Mô hình khái niệm của UML có thể được nắm vững bằng cách học ba yếu tố chính sau –

khối xây dựng UML
Quy tắc kết nối các khối xây dựng
Các cơ chế phổ biến của UML

Khái niệm hướng đối tượng

UML có thể được mô tả như là sự kế thừa của phân tích và thiết kế hướng đối tượng (OO).

Một đối tượng chứa cả dữ liệu và phương thức kiểm soát dữ liệu. Dữ liệu đại diện cho trạng thái của đối tượng. Một lớp mô tả một đối tượng và chúng cũng tạo thành một hệ thống phân cấp để mô hình hóa hệ thống trong thế giới thực. Hệ thống phân cấp được thể hiện dưới dạng kế thừa và các lớp cũng có thể được liên kết theo những cách khác nhau theo yêu cầu.

Các đối tượng là các thực thể trong thế giới thực tồn tại xung quanh chúng ta và tất cả các khái niệm cơ bản như trừu tượng hóa, đóng gói, kế thừa và đa hình đều có thể được biểu diễn bằng UML.

UML đủ mạnh để biểu diễn tất cả các khái niệm tồn tại trong phân tích và thiết kế hướng đối tượng. Sơ đồ UML chỉ biểu diễn các khái niệm hướng đối tượng. Vì vậy, trước khi học UML, điều quan trọng là phải hiểu chi tiết về khái niệm OO.

Sau đây là một số khái niệm cơ bản của thế giới hướng đối tượng –

Đối tượng – Đối tượng đại diện cho một thực thể và khối xây dựng cơ bản.
Lớp – Lớp là bản in màu xanh của một đối tượng.
Trừu tượng – Trừu tượng đại diện cho hành vi của một thực thể trong thế giới thực.
Đóng gói – Đóng gói là cơ chế liên kết dữ liệu lại với nhau và ẩn chúng khỏi thế giới bên ngoài.
Kế thừa – Kế thừa là cơ chế tạo các lớp mới từ các lớp hiện có.
Đa hình – Nó xác định cơ chế tồn tại ở các dạng khác nhau.

Phân tích và thiết kế OO

OO có thể được định nghĩa là một cuộc điều tra và cụ thể hơn, đó là cuộc điều tra các đối tượng. Thiết kế có nghĩa là sự hợp tác của các đối tượng được xác định.

Vì vậy, điều quan trọng là phải hiểu các khái niệm thiết kế và phân tích OO. Mục đích quan trọng nhất của phân tích OO là xác định các đối tượng của một hệ thống được thiết kế. Phân tích này cũng được thực hiện cho một hệ thống hiện có. Giờ đây, một phân tích hiệu quả chỉ có thể thực hiện được khi chúng ta có thể bắt đầu suy nghĩ theo cách mà các đối tượng có thể được xác định. Sau khi xác định các đối tượng, các mối quan hệ của chúng được xác định và cuối cùng thiết kế được tạo ra.

Mục đích của phân tích và thiết kế OO có thể được mô tả là –

Xác định các đối tượng của một hệ thống.
Xác định mối quan hệ của họ.
Tạo một thiết kế, có thể được chuyển đổi thành tệp thực thi bằng ngôn ngữ OO.

Có ba bước cơ bản trong đó các khái niệm OO được áp dụng và triển khai. Các bước có thể được định nghĩa là

OO Analysis → OO Design → OO implementation using OO languages

Ba điểm trên có thể được mô tả chi tiết như sau –

Trong quá trình phân tích OO, mục đích quan trọng nhất là xác định các đối tượng và mô tả chúng theo cách phù hợp. Nếu các đối tượng này được xác định một cách hiệu quả, thì công việc thiết kế tiếp theo sẽ dễ dàng. Các đối tượng cần được xác định trách nhiệm. Trách nhiệm là các chức năng được thực hiện bởi đối tượng. Mỗi và mọi đối tượng có một số loại trách nhiệm phải được thực hiện. Khi những trách nhiệm này được hợp tác, mục đích của hệ thống được hoàn thành.
Giai đoạn thứ hai là thiết kế OO. Trong giai đoạn này, sự nhấn mạnh được đặt vào các yêu cầu và sự đáp ứng của chúng. Trong giai đoạn này, các đối tượng được cộng tác theo sự liên kết dự định của chúng. Sau khi liên kết hoàn thành, thiết kế cũng hoàn thành.
Giai đoạn thứ ba là triển khai OO. Trong giai đoạn này, thiết kế được triển khai bằng các ngôn ngữ hướng đối tượng như Java, C++, v.v.

Vai trò của UML trong thiết kế OO

UML là ngôn ngữ mô hình hóa được sử dụng để mô hình hóa các hệ thống phần mềm và phi phần mềm. Mặc dù UML được sử dụng cho các hệ thống phi phần mềm, điểm nhấn là mô hình hóa các ứng dụng phần mềm OO. Hầu hết các sơ đồ UML đã thảo luận cho đến nay đều được sử dụng để mô hình hóa các khía cạnh khác nhau như tĩnh, động, v.v. Bây giờ, bất kể khía cạnh nào, các tạo phẩm không là gì ngoài các đối tượng.

Nếu chúng ta nhìn vào sơ đồ lớp, sơ đồ đối tượng, sơ đồ cộng tác, sơ đồ tương tác, tất cả về cơ bản sẽ được thiết kế dựa trên các đối tượng.

Do đó, mối quan hệ giữa thiết kế OO và UML là rất quan trọng để hiểu. Thiết kế OO được chuyển thành sơ đồ UML theo yêu cầu. Trước khi hiểu chi tiết về UML, khái niệm OO nên được học đúng cách. Sau khi hoàn thành phân tích và thiết kế OO, bước tiếp theo rất dễ dàng. Đầu vào từ phân tích và thiết kế OO là đầu vào cho sơ đồ UML.

UML – Khối xây dựng

khối xây dựng UML
Quy tắc kết nối các khối xây dựng
Các cơ chế phổ biến của UML

Chương này mô tả tất cả các khối xây dựng UML. Các khối xây dựng của UML có thể được định nghĩa là –

Đồ đạc
Các mối quan hệ
sơ đồ

Đồ đạc

Mọi thứ là các khối xây dựng quan trọng nhất của UML. Mọi thứ có thể là –

Cấu trúc
hành vi
nhóm
chú thích

Những thứ cấu trúc

Những thứ có cấu trúc xác định phần tĩnh của mô hình. Chúng đại diện cho các yếu tố vật lý và khái niệm. Sau đây là những mô tả ngắn gọn về những thứ cấu trúc.

Lớp – Lớp đại diện cho một tập hợp các đối tượng có trách nhiệm tương tự nhau.

Giao diện – Giao diện xác định một tập hợp các hoạt động, trong đó chỉ định trách nhiệm của một lớp.

Cộng tác – Cộng tác xác định sự tương tác giữa các yếu tố.

Trường hợp sử dụng – Trường hợp sử dụng đại diện cho một tập hợp các hành động được thực hiện bởi một hệ thống cho một mục tiêu cụ thể.

Thành phần – Thành phần mô tả phần vật lý của một hệ thống.

Nút – Một nút có thể được định nghĩa là một phần tử vật lý tồn tại trong thời gian chạy.

Những điều hành vi

Một hành vi bao gồm các phần động của các mô hình UML. Sau đây là những điều hành vi –

Tương tác – Tương tác được định nghĩa là một hành vi bao gồm một nhóm thông báo được trao đổi giữa các phần tử để hoàn thành một tác vụ cụ thể.

Máy trạng thái − Máy trạng thái hữu ích khi trạng thái của một đối tượng trong vòng đời của nó là quan trọng. Nó xác định trình tự các trạng thái mà một đối tượng trải qua để đáp ứng với các sự kiện. Các sự kiện là các yếu tố bên ngoài chịu trách nhiệm cho sự thay đổi trạng thái

nhóm những thứ

Việc nhóm các thứ có thể được định nghĩa là một cơ chế để nhóm các phần tử của mô hình UML lại với nhau. Chỉ có một thứ nhóm có sẵn –

Gói – Gói là thứ nhóm duy nhất có sẵn để thu thập những thứ có cấu trúc và hành vi.

Những điều chú thích

Những thứ chú thích có thể được định nghĩa là một cơ chế để nắm bắt các nhận xét, mô tả và nhận xét của các phần tử mô hình UML. Lưu ý – Đây là thứ Chú thích duy nhất có sẵn. Ghi chú được sử dụng để hiển thị nhận xét, ràng buộc, v.v. của phần tử UML.

Mối quan hệ

Mối quan hệ là một khối xây dựng quan trọng nhất khác của UML. Nó cho thấy các phần tử được liên kết với nhau như thế nào và sự liên kết này mô tả chức năng của một ứng dụng.

Có bốn loại mối quan hệ có sẵn.

phụ thuộc

Sự phụ thuộc là mối quan hệ giữa hai sự vật trong đó sự thay đổi của một yếu tố cũng ảnh hưởng đến yếu tố kia.

Sự kết hợp

Hiệp hội về cơ bản là một tập hợp các liên kết kết nối các thành phần của mô hình UML. Nó cũng mô tả có bao nhiêu đối tượng đang tham gia vào mối quan hệ đó.

Sự khái quát

Khái quát hóa có thể được định nghĩa là mối quan hệ kết nối một yếu tố chuyên biệt với một yếu tố tổng quát. Về cơ bản nó mô tả mối quan hệ kế thừa trong thế giới của các đối tượng.

Hiện thực hóa

Hiện thực hóa có thể được định nghĩa là một mối quan hệ trong đó hai yếu tố được kết nối. Một yếu tố mô tả một số trách nhiệm, không được thực hiện và yếu tố kia thực hiện chúng. Mối quan hệ này tồn tại trong trường hợp giao diện.

Sơ đồ UML

Sơ đồ UML là đầu ra cuối cùng của toàn bộ cuộc thảo luận. Tất cả các phần tử, các mối quan hệ được sử dụng để tạo nên một sơ đồ UML hoàn chỉnh và sơ đồ này biểu diễn một hệ thống.

Hiệu ứng trực quan của sơ đồ UML là phần quan trọng nhất của toàn bộ quá trình. Tất cả các yếu tố khác được sử dụng để làm cho nó hoàn thành.

UML bao gồm chín biểu đồ sau, chi tiết của chúng được mô tả trong các chương tiếp theo.