HỆ THỐNG ĐIỀU KHỂN PHÂN TÁN - CHƯƠNG 5

CÔNG NGHỆ ĐỐI TƯỢNG TRONG ĐIỀU KHIỂN PHÂN TÁN 5.1 Lập trình hướng đối tượng Lập trình hướng đối tượng được coi là phương pháp lập trình chuẩn hiện nay bởi nó có nhiều ưu điểm lớn so với các phương pháp cổ điển. Mục tiêu mà lập trình hướng đối tượng đặt ra là: • Đơn giản hoá việc xây dựng và sử dụng các thư viện • Cho phép dùng lại mã. Nếu hàm thư viện không phù hợp với yêu cầu của người lập trình thì người lập trình có khả năng sửa đổi dễ dàng mà không...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
HỆ THỐNG ĐIỀU KHỂN PHÂN TÁN - CHƯƠNG 5 33 5 CÔNG NGHỆ ĐỐI TƯỢNG TRONG ĐIỀU KHIỂN PHÂN TÁN 5.1 Lập trình hướng đối tượng Lập trình hướng đối tượng được coi là phương pháp lập trình chuẩn hiện nay bởi nó có nhiều ưu điểm lớn so với các phương pháp cổ điển. Mục tiêu mà lập trình hướng đối tượng đặt ra là: • Đơn giản hoá việc xây dựng và sử dụng các thư viện • Cho phép dùng lại mã. Nếu hàm thư viện không phù hợp với yêu cầu của người lập trình thì người lập trình có khả năng sửa đổi dễ dàng mà không cần tìm hiển ngọn nguồn, không cần phải có mã nguồn của hàm đó trong tay. Mã sinh ra từ thực nghiệm dễ dàng được dùng lại trong mã chính thức. Nói khác đi, người lập trình có điều kiện để thoải mái sáng tạo. • Cải thiện khả năng bảo trì của mã, mã phải dễ hiểu, dễ sửa đổi. Trên thực tế, việc biên soạn tài liệu bao giờ cũng đi sau khá xa so với mã được viết ra. • Cho phép tạo ra chương trình dễ mở rộng. Có thể thêm chức năng cho chương trình mà không ảnh hưởng dây chuyền đến mã đã viết. Mã đang có là mồ hôi, là tiền bạc, không thể trả giá đắt cho mỗi chức năng thêm vào. Lập trình hướng đối tượng phải được thực hiện thông qua một ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng. Để đạt được các mục tiêu trên, mọi ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng đều thể hiện ba khái niệm: đóng gói (encapsulation, packaging), đa hình (polymorphism) và thừa kế (inheritance). Các ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng thông dụng là C++, Java, Ada... 5.2 Phân tích và thiết kế hướng đối tượng Theo dòng phát triển của công nghệ công tin, phương pháp lập trình đã tiến hoá từ lập trình không có cấu trúc lên lập trình có cấu trúc và tới nay là lập trình hướng đối tượng. Phương pháp phân tích, thiết kế phần mềm cũng đi theo các bước tiến hoá này. Trước đây, người ta phân tích, thiết kế phần mềm theo kiểu hướng thủ tục (procedure-oriented) hoặc hướng dữ liệu (data- oriented). Theo phương pháp này, phần mềm cần xây dựng được chia thành giải thuật và cấu trúc dữ liệu. Trong quá trình phân tích, giải thuật được phân chia thành các giải thuật con đơn giản hơn, cấu trúc dữ liệu lớn được chia thành những cấu trúc nhỏ hơn. Quá trình tương tự cũng được tiến hành trong quá trình thiết kế. Phương pháp phân tích, thiết kế hướng thủ tục hoặc hướng dữ liệu có ưu điểm đơn giản, nhanh chóng tạo ra kết quả (do tiến hành theo kiểu từ trên xuống) nhưng kết quả tạo ra không phản ánh bản chất của thể giới thực dẫn © 2005, Hoàng Minh Sơn 34 đến cứng nhắc, khó thay đổi khi yêu cầu đặt ra thay đổi, khó mở rộng khi hệ thống phát triển. Phương pháp phân tích, thiết kế phần mềm tiên tiến hiện nay là hướng đối tượng (object-oriented), trong đó khối cơ bản để xây dựng nên phần mềm là ₫ối tượng hay lớp. Nói một cách đơn giản, đối tượng là sự phản ánh thế giới tự nhiên xung quanh. Ví dụ nếu trong hệ thống điều khiển có các thiết bị vào/ra số/tương tự như AI, AO, DI, DO thì trong phần mềm cũng có các lớp AI, AO, DI, DO ; trong hệ thống điều khiển có khâu điều khiển PID thì trong phần mềm cũng có lớp PID,... Trong các hệ thống điều khiển, các đối tượng có thể đại diện các thành phần hệ thống như: • Các thuật toán điều khiển • Xử lý sự kiện và báo động • Xử lý mệnh lệnh • Quan sát và chẩn đoán • Cấu hình vào/ra • Mô phỏng • Thông tin thiết kế Việc trừu tượng hoá thế giới tự nhiên thành các lớp đối tượng như vậy được gọi là mô hình hoá hướng đối tượng. Dựa trên mô hình đối tượng thu được, phương pháp phân tích, thiết kế phần mềm hướng đối tượng sẽ bổ sung thêm các liên kết và lớp đối tượng mới, tinh chỉnh lại,... để tạo ra một mô hình đối tượng chi tiết của phần mềm. Cuối cùng, người lập trình sử dụng một ngôn ngữ lập trình nào đó (không nhất thiết phải là ngôn ngữ hướng đối tượng) thể hiện mô hình đối tượng chi tiết thành mã nguồn. Ưu điểm lớn nhất của phân tích, thiết kế phần mềm hướng đối tượng không phải nằm ở chỗ tạo ra chương trình nhanh tốn ít công sức, mà nằm ở chỗ nó gần với thực tế và do đó thúc đẩy việc tái sử dụng lại những thành quả đã xây dựng được như mã lệnh hay bản thiết kế. 5.2.1 Ngôn ngữ mô hình hóa thống nhất UML Để phục vụ cho công việc mô hình hoá vốn là cốt lõi của phân tích, thiết kế phần mềm hướng đối tượng, ngôn ngữ UML (unified modeling language) được sử dụng rộng rãi. UML - một chuẩn quốc tế được quản lý bởi tổ chức OMG (object management group) - là một ngôn ngữ đồ họa dùng để trực quan hóa, đặc tả, xây dựng và tư liệu hóa hệ thống thiên về phần mềm. UML đem lại cho người sử dụng phương pháp chuẩn để viết bản thiết kế hệ thống bao trùm từ những thứ cụ thể như các lớp viết bằng một ngôn ngữ lập trình nào đó, các thành phần phần mềm có thể tái sử dụng,... cho đến những yếu tố trừu tượng như chức năng của toàn ...