Đồ Án Kiểm chứng cài đặt biểu đồ tương tác với uml 2.0

TÊN ĐỀ TÀI: Kiểm chứng cài đặt biểu đồ tương tác với uml 2.0
[NOTE]Chương 1. Mở đầu


1.1. Đặt vấn đề
Ngày nay công nghệ thông tin đã được ứng dụng vào tất cả các lĩnh vực trong đời sống xã hội, từ những ứng dụng đơn giản nhất đến các ứng dụng phức tạp, từ những ứng dụng gia đình đến các ứng dụng cho các tổ chức lớn đều có mặt các sản phẩm công nghệ thông tin. Có thể nói nó đã làm thay đổi diện mạo xã hội, đưa nền văn minh nhân loại lên một tầng cao mới. Một phần quan trọng của Công nghệ thông tin là Công nghệ phần mềm Cùng với sự phát triển vượt bậc của các công nghệ phần cứng đã hỗ trợ cho Công nghệ phần mềm phát triển mạnh mẽ.
Hiện nay, phần mềm được coi là sản phẩm chính của công nghệ thông tin, quá trình làm phần mềm thông thường được trải qua quy trình nghiêm ngặt. Quy trình này được chia ra làm nhiều giai đoạn : thu thập yêu cầu, phân tích, thiết kế, xây dựng, kiểm tra., triển khai và bảo trì phần mềm. Đối với phần mềm, việc đảm bảo chất lưng của phần mềm là vô cùng quan trọng. Do đó, vấn đề đặt ra là phải kiểm tra, xác định và sửa được các lỗi phát sinh trong quá trình sản xuất phần mềm, đó là công việc của giai đoạn kiểm tra. Việc phát hiện lỗi phần mềm càng muộn thì gây hậu quả càng lớn, tốn nhiều thời gian và công sức sửa lỗi, thậm chí có thể phải xây dựng lại toàn bộ hệ thống từ đầu, có khi gây thất bại cho toàn dự án phần mềm. Chính vì vậy các phương pháp phát hiện lỗi sớm để giảm thiểu công sức để sửa chúng ra đời. Để phát hiện hiện những lỗi phần mềm, phần mềm phải được kiểm chứng(Verification) và thẩm định(Valication)[5]. Kiểm chứng phần mềm là kiểm tra xem phần mếm có thiết kế đúng và thực thi đúng như đặc tả không yêu cầu không. Thẩm định phần mềm là giai đoạn có sự hỗ trợ của khách hàng nhằm kiểm tra xem phần mềm có đáp ứng được yêu cầu của họ không.
Mục đính chính của kiểm chứng phần mềm là làm giảm thiểu số lỗi mà phần mềm có thể gặp đến mức thấp nhất có thể chấp nhận được. Chính vì vậy, nó có vai trò vô cùng quan trọng trong toàn bộ quy trình phát triển phần mềm cũng như trong ngành phát triển phần mềm hiện nay. Nó thu hút được mối quan tâm của nhiều nhà nghiên cứu.
Giai đoạn kiểm thử có mục đích kiểm tra tính đúng đắn của sản phầm phần mềm, kiểm tra xem có đáp ứng được nhu cầu bài toán đặt ra không. Trong thực tế, các thao tác kiểm thử đơn vị thông thường dựa vào một tập các ca kiểm thử đầu vào và các đầu ra tương ứng. Do vậy, chỉ kiểm tra được tính đúng sai của đầu vào và đầu ra của chương trình, không kiểm tra được quá trình hoạt động cuả chương trình có theo đúng đặc tả ban đầu hay không. Việc không kiểm hợp chúng thành chương trình lớn.
1.2. Nội dung bài toán
Kiểm chứng phần mềm là một phần vô cùng quan trọng trong quá trình phát triển phần mềm. Vì vậy có rất nhiều phương pháp kiểm chứng phần mềm được xây dựng như giả lập hay kiểm chứng mô hình. Trong giới hạn khóa luận này, tôi muốn đề cập đến phương pháp kiểm chứng phần mền dựa trên phương pháp lập trình hướng khía cạnh(AOP). Cụ thể trong phạm vi bài toán là kiểm chứng đặc tả hoạt động của các đối tượng trong Java và kiểm tra các tác tử trong thời gian chạy.
Trong cách tiếp cận này, một ứng dụng hướng đối tượng được đặc tả bằng mô hình UML và được cài đặt bằng ngôn ngữ Java: Sau khi Aspect được sinh ra, chúng sẽ được đan xen vào mã Java để kiểm tra trong thời gian chạy. Bài toán có nhiệm vụ tạ ra các Aspect từ biều đồ tuần tự , và dùng AspectJ để đan các Aspect này vào khung chương trình chính. Khi chạy chương trình, các Aspect này sẽ tự động kiểm tra các đặc tả giao thức và đưa ra các thông báo lỗi nếu có bất kỳ sự vi phạm nào.
Nhiệm vụ chính của bài toán là xây dựng phương pháp tạo ra các đoạn mã Aspect để kiểm chứng và xây dựng công cụ Plugin Protocol Verification Generator tự động sinh ra Aspect kiểm chứng đặc tả giao thức bằng biểu đồ tuần tự UML.
1.3. Tổng quan phương pháp “kiểm chứng cài đặt biểu đồ tương tác với UML 2.0”
Trong khóa luận “KIỂM CHỨNG ĐẶC TẢ UML CHO TÁC TỬ PHẦM MỀM”[2] đã trình bày phương pháp kiểm chứng đặc tả UML cho tác tử phần mềm, khóa luận đã đưa ra phương pháp pháp phân tích và kiểm chứng cho một số giao thức (AB)n và [A*B]n .Nhưng trong khóa luận đó, chưa giải quyết được một số vấn đề như:
- Mới chỉ dừng ở kiểm tra một số giao thức đơn giản.
- Chỉ có thể kiểm tra cho các biểu đồ thường, hoặc biểu đồ theo Agent UML. Đối với, các giao thức được mô tả bằng UML 2 trở lên thì công cụ không thể thực hiện được.
- Việc tự động sinh Aspect chưa thực sự hoàn thiện. Aspect được sinh ra sau đó được lưu lại. Để sử dụng Aspect này thì phải đưa nó vào trong project cần thiết.
- Aspect sinh ra có phạm vi trong toàn project. Tức là, bất kỳ lớp nào có một phương thức được mô tả như ở trong pointcut thì đều chịu tác dụng của Aspect. Điều này, nhiều khi gây nên lỗi.
- Tài liệu XMI đầu vào của công cụ đã được thu gọn chỉ chứa các thành phần cần thiết.
Phát triển từ khóa luận trên, tôi đã giải quyết được các vấn đề trên. Aspect được sinh ra trực tiếp gắn vào project cùng tên với file xmi. Giao thức được kiểm chứng đa dạng. Được thiết kế theo UML 2.0, Các điều kiện lặp, lựa chọn sử dụng mô tả đoạn gộp như đoạn gộp alt, loop. Aspect sinh ra có thể đảm bảo sự kiểm tra cho một phương thức được người dùng đánh dấu.
Do sự khác nhau giữa cách mô tả UML 2.0 và trước đây, nên cấu trúc để lưu giữ cũng như Aspect sinh ra cũng khác nhiều so với ở công cụ PVG. Phát triển từ công cụ PVG nhưng tôi đã thay đổi nhiều để phù hợp với đặc tả giao thức bằng UML2.0.
Bài toán bắt đầu với đầu vào là một biểu đổ tuần tự UML 2.0, các biểu đồ này được tạo ra bằng công cụ Altova Umodel 2010 hoặc Altova Umodel 2010 plugin, các biểu đồ này sẽ được xuất ra dưới dạng XMI. Sau đó, lấy các thông tin cần thiết về các đối tượng của biểu đồ và chuyển thành một máy trạng thái (FSM). Lập trình viên sẽ phát triển các mô-đun nghiệp vụ chính từ biểu đồ này và các biểu đồ còn lại. Song song với nó là quá trình xây dựng Aspect từ máy trạng thái. Bài báo “Checking Interface Interaction Protocols Using Aspect-Oriented Programming”[3] đã xây dựng phương pháp kiểm chứng giao thức sử dụng AOP. Dựa vào bài báo này tôi xây dựng công cụ tự động sinh Aspect với đầu vào là tài liệu XMI mô tả biểu đồ tuần tự UML 2.0. Phương pháp xây dựng công cụ Plugin Protocol Verification Generator(PPVG của tôi gồm hai bước.
 Bước 1 : Phân tích tài liệu XMI, lấy thông tin cần thiết để xây dựng máy trạng thái.
 Bước 2 : Xây dựng bộ tự động sinh Aspect từ FSM : Sử dụng FSM vừa được sinh ra từ trên, duyệt từng trạng thái trong FSM, áp dụng phương pháp cài đặt Aspect trong bài báo nói trên, tôi tạo ra các join-point, pointcut và advice từ các trạng thái đó để hình thành nên mô-đun Aspect.
1.4 . Cấu trúc khóa luận
Các phần còn lại của khóa luận được cấu trúc như sau:
Chương 2 giới thiệu về annotations, AspectJ, AOP , UML 2, xây dựng máy trạng thái. Trong chương này tôi trình bày các kiến thức cơ bản sử dụng trong khóa luận của tôi và cách xây dựng máy trạng thái cơ bản.
Chương 3 xây dựng công cụ sinh Aspect từ máy trạng thái mô tả biểu đồ trình tự UML.
Chương 4 cài đặt công cụ tự động sinh Aspect và tiến hành kiểm chứng một số giao thức.
Chương 5 đưa ra các kết luận của khóa luận và hướng nghiên cứu tương lai.
[/NOTE]
​