object-oriented analysis and design

Object-Oriented Analysis and

Design ภาคการศกษาท 2 /

2549บทท 3

Introduction to UML

แนะนำา UML (Unified Modeling Language)

Modeling

การสรางแบบจำาลอง (Modeling )เปนวธการวเคราะห และออกแบบ

(Analysis and Design ) วธการหนงทเนนการสรางแบบจำาลอง เพอใหสามารถ

เขาใจในปญหาของระบบใชเปนเครองมอในการสอสาร แนวคดในการพฒนาระบบ กบบคคลอนๆ

Visual Modelingใชสญลกษณรปภาพในการสรางแบบ

จำาลอง

ความเปนมาของภาษา UML จากความนยมในการใชแนวคดเชงวตถ

(Object Orientation) ในการวเคราะห ออกแบบและพฒนาระบบซอฟตแวรทมขนาดใหญและซบซอน ทำาใหมผคดคนวธการ

พฒนาซอฟตแวรเชงวตถ ขนหลายวธ แตละวธของการวเคราะหออกแบบจะมกา

รกำาหนดสญลกษณรปภาพ(Notation)ตางกน รวมทงจดเดนจดดอยของแตละวธ

การกแตกตางกน ซงยากทจะตอบวธการใดดทสด

ผออกแบบและพฒนาระบบซอฟตแวร ทมประสบการณมกจะใชหลายวธการรวมกน อนเปนทมาของการรวมกนของวธการ

ตางๆ ในเวลาตอมา

ความเปนมาของภาษา UML ชวงแรก เปนการวมกนระหวางวธการชอ

Booch ของ Grady Booch และ OMT ของ James Rumbaugh

เปนการพฒนากระบวนการพฒนาซอฟตแวรเชงวตถทมเปาหมายใหเปนหนงเดยวกน (Unified Method) โดยนำาเอา

วธการของ Booch และ OMT(Object Modeling Technique) มารวมกนแลวปรบ

ปรงใหม ตอมา Ivar Jacobson ผพฒนากระบวนการ OOSE หรอ Objectory

Process ไดเขารวมโครงการดงกลาวภายหลง ซงในครงนนเปน

การสรางภาษาโมเดลขนใหมเรยกวา ภาษายเอมแอล ( UML - Unified Modeling Lang

uage)

ความเปนมาของภาษา UML เนองจากวธการพฒนาซอฟตแวรเชง

วตถของทงสามมชอเสยงและเปนทยอมรบในชวงเวลานนอยแลว ภาษา UML ทถก

พฒนาขนมาใหมจงกลายเปนทนยมใชกนอยาง

แพรหลาย

ในป ค.ศ .1997 ภาษายเอมแอล รนท 11. ไดถกเสนอใหกบ

หนวยงาน OMG ( Object Management Group) กำาหนดใหเปนภาษาโมเดล

มาตรฐาน (Standard Modeling Language) จากนนภาษา UML ถกพฒนา

ตอโดย OMG ซงในปจจบนภาษา UML รนทเผยแพรออกสสาธารณชนคอ ภาษา

UML รนท 2 .0

ความเปนมาของภาษา UML ป 1998 พฒา UML Version 1.2 ป 1999 พฒา UML Version 1.3 ป 2000 พฒา UML Version 1.4 ป 2001 พฒา UML Version 2.0

http://www.uml.org/

ภาษา UML ภาษา UML เปนภาษาทมรปภาพ

มาตรฐาน (Standard Visual Modeling Language) และเปนภาษาสากลทใชในการ

วเคราะหออกแบบและพฒนาระบบซอฟตแวรเชงวตถ

ดงนน เอกสารการวเคราะหและออกแบบทถกสรางดวยภาษา UML จงสามารถแลก

เปลยน และทำาความเขาใจตรงกนไดระหวางผรวมงานภายในกลมผพฒนา

ระบบ

ภาษา UML มคณสมบตทสามารถนำาเสนอและสนบสนนหลกการเชงวตถไดอยางครบถวนชดเจน และไมผกตดกบภาษาโปรแกรม

ภาษาใดภาษาหนง

Model ทถกสรางขนจากภาษา UML สามารถถกแปลงไป

เปนระบบจรงทถกสรางขนดวยภาษาโปรแกรมเชงวตถใดกได อกทงภาษา UML

เปนภาษาทงายตอการทำาความเขาใจ ผททำาการศกษาหรอนำาไปใชงาน

ไมจำาเปนตองมความรอนใดนอกจากแนวคดเชงวตถ

ภาษา UML

จากการทภาษา UML เปนภาษาทมมาตรฐาน ผออกแบบและพฒนาจง

จำาเปนตองศกษาไวยากรณ (Syntax)หรอโครงสรางของภาษา UMLกอนนำาไปใชงาน

ภาษายเอมแอลประกอบดวยองคประกอบพนฐาน 3 สวน คอ

1) หนวยโครงสรางพนฐาน (Basic Building Block)

2) กฎการใชงาน (Rules)3) กลไกการทำางาน (Mechanism)

ภาษา UML

1) หนวยโครงสรางพนฐานเปนองคประกอบทสำาคญและ

ผใชตองทำาความเขาใจ ซงประกอบดวยองคประกอบยอย 3 สวน

คอ 1.1) สญลกษณทวไป (Things)

คอ สญลกษณพนฐานทถกใชงานในการสราง diagram

ตางๆ ของภาษา UML ถอวาเปนรปแบบทเลกทสดของModel

สญลกษณทวไปแบงไดออกเปน 4 หมวด คอ

หมวดโครงสราง (Structural Things)

หมวดพฤตกรรม (Behavioral Things)

หมวดการจดกลม (Grouping Things)

หมวดคำาอธบาย (Annotation Things)

ภาษา UML

1.2) ความสมพนธ (Relationships) เปนสงทใชแสดงความสม

พนธระหวางสญลกษณทวไป ม 4 ชนด คอ

ความสมพนธแบบขนตอกน (Dependency Relationship):

คณสมบตของสงหนงขนอยกบคณสมบตของอกสงหนง

ความสมพนธแบบเกยวของกน (Association Relationship):

สงสองสงทมความสมพนธเชอมโยงกนความสมพนธแบบทวไป (Generalization

Relationship): คณสมบตของสงหนงเปนคณสมบตพน

ฐานของอกสงหนงซงอาจจะมคณสมบตมากกวาคณสมบต

พนฐานนนความสมพนธแบบตนแบบ (Realization

Relationship): สงหนงถกสรางใหมคณสมบตของอก

สงหนง

ภาษา UML

1.3) แผนภาพ (Diagrams) คอ แผนภาพทเกดจากแนวคดทวาสญลกษณทวไป

ใดๆกตาม ถามคณสมบตบางประการทสามารถจดใหอยใน

กลมเดยวกนได กจะใชแผนภาพมาจดกลมใหแกสญลกษณ

เหลานน

ภาษา UML

องค

ประก

อบใน

ภาษา

U

ML

นอกจากองคประกอบของภาษา UML แลว อกสงหนงทสำาคญคอ การเลอก

ใชงานdiagram สาเหตทภาษา UML ตองมแผนภาพทหลาก

หลาย เนองจากในระบบทมขนาดใหญและมความซบซอน ไมสามารถใชแผนภาพชนดใดเพยงแผนภาพเดยว แลวแสดงมม

มองไดครบ ทงมมมองเชงโครงสรางของระบบ (Static หรอ

Structural View)และ

เชงพฤตกรรมของระบบ (Dynamic หรอ Behavioral View)

ดงนนจำาเปนตองมการเลอกแผนภาพหนงมาใชในมมมองหนง และเลอกอกแผนภาพหนง

มาใชในอกมมมองหนง

ภาษา UML

เพอใหไดแผนภาพทสามารถเสนอมมมองไดอยางครบถวน

จำาเปนตองใชหลายแผนภาพ โดยตองเขาใจจดประสงคของแตละ

แผนภาพ และเลอกใชแผนภาพใหตรงกบมมมองทตองการ

ภาษา UML

View ตามแนวทางของ UML นจะแยกออกเปน 2 ลกษณะหลก คอ1. Static Views (Structural

Views) มมมองของระบบทไมมการเคลอนไหวหรอ

คงท ไมไดมองถงการเปลยนสภาวะหรอสถานะขององคประกอบทอยภายในระบบ เชน

Class Diagram

2. Dynamic Views (Behavioral Views)

มมมองของระบบทมการเคลอนไหว,เปลยนแปลง สภาวะหรอสถานะขององค

ประกอบทอยภายในระบบ เชน Sequence Diagram

ภาษา UML

Diagram ใน UMLDiagram(แผนภาพ) ใน UML จำาแนกตาม

มมมองเชงโครงสราง และ มมมองเชงพฤตกรรมของระบบมมมองเชงโครงสราง

(Static หรอ Structure)

มมมองเชงพฤตกรรม(Dynamic หรอ

Behavior)Class Diagram Use case DiagramObject Diagram Sequence DiagramComponent Diagram

Collaboration Diagram

Deployment Diagram

Statechart Diagram

Activity Diagram

Class Diagram

ใชเพอแสดงโครงสรางของระบบซงประกอบดวย Class และรายละเอยดภายใน Class

ความสมพนธในเชง Abstraction ระหวาง Class เชน

Aggregation , Generalization , Association

Object Diagram

คลายกบ Class Diagram

Component Diagram

ใชเพอแสดงโครงสรางทางกายภาพของ Software ซงประกอบดวยสวนประกอบตางๆ ทเรยกวา Components (ชนสวนทาง software)

Deployment Diagram

ใชเพอแสดงโครงสรางทาง Hardware ของระบบ ซงมกใชรวมกบ Component Diagram

Use Case Diagram

ใชเพออธบายฟงกชนของระบบในมมมองของกลมผใชระบบ

Sequence Diagram

ใชเพอแสดงปฎสมพนธ(Interaction) ระหวาง Objects โดยเฉพาะการสง Message ระหวาง Objects ตามลำาดบของเวลา

Tim

e

Collaboration Diagram

ใชเพอแสดงปฎสมพนธ(Interaction) ระหวาง Objects คลายกบ

Sequence Diagram แตตางกนท Collaboration Diagram จะไมแสดงลำาดบการสง Message อยางชดเจน แตจะเนนท การแสดงความ

สมพนธระหวาง Objects ตามลกษณะการทำางาน (ปกตจะเลอกใช Diagram

ใด Diagram หนง)

Statechart Diagram

ใชเพอแสดงสถานะ (State ) ของแตละ Object รวมทงเหตการณ(Events) ตาง ๆ ททำาใหสถานะของ Object เปลยนไป โดยจะใหความสนใจวา ณ เวลาตาง ๆ O bject นนมสถานะเปนแบบใด

Activity Diagram

ใชเพอแสดงลำาดบการดำาเนนกจกรรม(Activity) จากกจกรรมหนง

ไปยงอกกจกรรมหนงภายในระบบ ทเกดจากการทำางานของ Objects

(ในลกษณะ Flowchart) สญลกษณจะคลายกบ Statechart Diagram แตจะ

ไมสนใจในเรองสถานะ

ปจจบน Diagram ในภาษา UML สามารถแบงออกไดเปน

9 diagrams โดยแตละ diagram เปรยบเสมอนมมมอง

ในดานตางๆของระบบทผวเคราะหและออกแบบกำาลงจะพฒนา

โดยในแตละ diagram ทแสดงมมมองตางๆ ประกอบดวยสญลกษณทใชสอความ

หมายเฉพาะภายใน diagram นน

Diagram ใน UML

นอกจากความรพนฐานทเกยวของกบองคประกอบและdiagram ของภาษา UML แลว สงททำาใหการใชงานภาษา UMLเปนไป

อยางประสบผลสำาเรจอกอยางกคอ ผออกแบบและพฒนาจำาเปนตองเรยนรกระบวนการในการ

เลอกใช diagram ตามความเหมาะสม

ในขนตอนกระบวนการพฒนาซอฟตแวรเชงวตถ จะใชแผนภาพของภาษา UML เพอ

สรางโมเดลระบบอยางเปนขนตอนสอดคลองกบกระบวนการพฒนาซอฟตแวร

Diagram ใน UML

ในการพฒนาระบบโดยทวไป ผพฒนาไมจำาเปนตองสรางแผนภาพใหครบทกแผนภาพ

เสมอไป ผพฒนาสามารถปรบเปลยนการใชงานแผนภาพไดตามความเหมาะสม

Diagram ใน UML

Object 1. เฟสการวเคราะหความตองการ

(Requirement Analysis) วตถประสงคของเฟสแรกน คอ การทำาความ

เขาใจกบขอบเขตของปญหา (Problem Domain) การกำาหนดขอบเขตของการพฒนาและฟงกชนการทำางานตางๆของระบบทพฒนา

สงทผพฒนาตองทำาในขนตอนน คอ การนำาเอาความตองการแบบ Functionality (Functional Requirements) ซงบงบอกถงความสามารถทผใชสามารถเรยกใชจากระบบ มาแปลงเปน Model ความตองการของผใช

งาน ซงจะใช Use Case Diagram

Object1. เฟสการวเคราะหความตองการ

(Requirement Analysis) ทขาดไมไดใน Use Case คอ คำา

บรรยาย Use Case (Use Case Description) ซงเปนรายละเอยดของแตละ Function วาเรมตนอยางไร มการดำาเนน

เหตการณเกดขนอยางไรและสนสดลงอยางไร เรยกรวมๆวา ลำาดบการเกดเหตการณ (Flow

of Event) รวมถงเหตการณยกเวน (Exception Flow of Event) ทอาจเกดขนระหวางการปฏบตฟงกชนดงกลาวของระบบ ก

ตองถกบนทกดวยเชนกน

Object 2 . เฟสการวเคราะหระบบ (Domain

Analysis)ในเฟสทสองนเปนการบรรยายถง

โครงสรางและพฤตกรรมของระบบทกำาลงพฒนา ซงกจกรรมสำาคญตางๆทผพฒนาตองกระทำาในเฟสน ไดแก

2.1) การสราง Class Diagram เพอศกษาโครงสราง (Structure) หรอสวนทเปนโครงสรางของระบบ โดยการ

Object 2. เฟสการวเคราะหระบบ (Domain

Analysis)2.1.1 หา Class ทงหมดในระบบโดยใช

เทคนค Heuristic Mapping คอ ใหคำานามทพบในคำาบรรยาย Use case (เฟส

แรก) แปลงเปน Class คำากรยา จะถกแปลงเปน Operation

และคำาวเศษณ จะถกแปลงเปน Attribute

ซงคำานามทกคำาอาจไมถกแปลงเปน Class เสมอไป

เชน คำานามบางคำาเขยนตางกนแตหมายถงสงเดยวกน ซงขนตอนน ประสบการณถอเปนสงสำาคญ

ทชวยใหผพฒนาคนพบคลาสเปาหมาย และรายละเอยดของคลาสไดอยางถกตอง


Analysis) 2.1.2 คนหาความสมพนธ

(Relationships) ระหวางคลาส อนไดแก

การขนตอกน (Dependency), การถายทอดคณสมบต (Inheritance),

ความสมพนธแบบเชอมโยง(Association) ทงแบบ

สมพนธแบบองคประกอบรวม (Composition) และ

สมพนธแบบมสวนรวม (Aggregation) ดวยเชนกน


Analysis) 2.2) การสราง Sequence Diagram

เพอศกษาพฤตกรรม (Behavior) หรอสวนทมความเปน

พลวต( Dynamic) ของระบบ โดยการสราง Sequence

Diagram สำาหรบแตละUse case ใน Use Case Diagram

จากเฟสแรก นอกจากนการสราง Sequence Diagram ยงชวยให

พบOperation เพมเตมดวย


Analysis)วธการพฒนาซอฟตแวรเชงวตถ เปนไป

ในลกษณะของการวนรอบทำาซำาและทำาเพม (Interative and Incremental) ขน

เรอยๆจนสมบรณ ซงลกษณะดงกลาวเรมปรากฏในเฟสน

คอ แทนทตองทำาการวเคราะห ทก Use Case จาก Use Case Diagram ในครงเดยว ซงหากเปนระบบทซบซอนและมขนาดใหญกอาจ

ประกอบไปดวย Use Case นบรอย


Analysis) ดงนนในเฟสน ผพฒนาสามารถเลอก

เพยงหนง Use Case มาทำาการวเคราะห หา Classes และ Relations รวมถงลกษณะ

Dynamic ของระบบ และเมอวงจรการพฒนากลบมาทเฟสนอกครง กเปนการวเคราะห

ออกแบบ Use Case ถดๆไปนนเอง


Analysis)กลาวโดยสรป ในเฟสของการวเคราะห

เปนการ Model ปญหา ซงผลทไดในเฟสนคอ เอกสารทบนทก Model การวเคราะหระบบ (Analysis Model Document) อน

ประกอบไปดวย Class Diagram, Sequence

Diagram นอกจากนอาจมการใชสญลกษณ Package หรอ Diagram อนๆ เชน Collaboration Diagram , State Transition Diagram, Activity

Diagram มาชวยในการสรางโมเดลดวยเชนกน

Object 3 . เฟสการออกแบบ (Design)

ในเฟสการออกแบบระบบ ผพฒนาจะทำาการกำาหนดรายละเอยดเชงเทคนคของระบบใหพรอม เพอนำาไป Implement จรงในเฟส

ถดไป อาจกลาวไดวา เฟสนเปนเฟสการคนหาวธ

การแกปญหา(How) ภายหลงจากการทำาความเขาใจปญหา (What ในเฟสกอนหนา)

สงทตองเตรยมสำาหรบใชในเฟสน คอ Model การวเคราะหจากเฟสทสอง ซงอาจรวมถงความตองการแบบ Nonfunctional กจะ

ถกนำามาพจารณาในการออกแบบเฟสนดวยเชนกน

Object 3. เฟสการออกแบบ (Design)

กจกรรมในการเฟสการออกแบบระบบมดงตอไปน

31. ) การเพมเตม Class หรอ Package ลงไปภายใน Model

การวเคราะหระบบ (เฟสทสอง)

เชน การเพมแพกเกจทเกยวของกบฐานขอมล การ ตดตอสอสาร โดย Package หรอ Class เหลานจะทำางานรวมกน กบ Package

เดมทมอยใน Model การวเคราะหระบบ นอกจากนยงรวมถงการแกไขปรบปรงเพมเตม Attribute หรอ Operation

ของ Class ตางๆใน Model การวเคราะหระบบดวยเชนกน


3.2) จดหา Class Library หรอ Component จากทอนเพอนำามาใชอกครง เพอชวยลดเวลาในการพฒนา

ระบบ (Reuse of Class Libraries)

3.3) กำาหนดรายละเอยดสวนตดตอกบผใชของระบบ

(User Interface Design)

3.4) หาวธจดการกบขอผดพลาดทอาจจะเกดขนในการใช งานระบบ (Exception

Handling)


3.5) ออกแบบสถาปตยกรรมระบบ (System Architecture

Design) เพอทำาการพจารณาทอย หรอตำาแหนงการตดตงของ

Component หรอ Package ตางๆ พจารณาวา Class ใดควรอย

ใน Component หรอไฟลใดควรตดตงไวทระบบคอมพวเตอร

สวนใด นนคอการสราง Component

Diagram และDeployment Diagram

สำาหรบรปแบบของสถาปตยกรรมทใชกนโดยทวไป คอ

สถาปตยกรรมแบบกระจาย (Distributed System) ซงไดแก

2-เทยร (2-Tier), 3-เทยร (3- Tier) และ มลตเทยร(Multi-Tier System)


3.6) ออกแบบสวนทเปน Nonfunctional Requirement เชน กลมของผใชงานมความตองการใชงานระบบใหม

รวมกบฐานขอมลหรอระบบเดมทมอย (Legacy System Integration)

3.7) นอกจากน การออกแบบยงรวมถงการตดสนใจเลอกใชเทคโนโลยตางๆทมอยให

เหมาะสมกบความตองการและงบประมาณของผใชงานดวยเชนกน


กลาวโดยสรป UML Diagram ทถกสรางในเฟสนไดแก

Component Diagram และ Deployment Diagram ในสวนของ

Class Diagram และ Sequence Diagram จะถกเพมรายละเอยดเชงเทคนค

เรยกผลลพธรวมของเฟสนวา Model การออกแบบระบบ (Design Model)

ซงประกอบไปดวย Diagram ตางๆขางตน รวมถงขอกำาหนด

ดานอนๆ ซงระบถงรายละเอยดของความตองการแบบ Nonfunctional เทคนควธการแกปญหา และ

เอกสารการออกแบบ (UML Design Document) นจะถกสงตอไปใหโปรแกรมเมอรเพอ

นำาไปพฒนาในเฟสถดไป

Object4 . เฟสการสรางโปรแกรมระบบ

(Construction)วตถประสงคหลกของเฟสน คอ การแปลง

ผลทไดจากเฟสการออกแบบไปเปน Code กลาวคอ นก

วเคราะหออกแบบระบบจะตองทำาการสราง Model ระบบทสมบรณอนเปนขอมลสำาคญ

สำาหรบโปรแกรมเมอร

Object5. เฟสการทดสอบระบบ (Testing)

ในเฟสน ผพฒนาจะตองทำาการคนหาขอผดพลาด (Error) ภายในระบบทกำาลงพฒนา ซง โดยปกตการทดสอบระบบจะอางองผลการ

วเคราะหความตองการผใชงานระบบ(เฟสแรก)เปนหลก

วาเปนไปตามความตองการของผใชงานจรงอยางครบถวนหรอไม

ทงดานความตองการแบบ Functional และ Nonfunctional

object-oriented analysis and design

Documents