Nội dung

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ NGUYỄN MINH HẰNG PHƯƠNG PHÁP SINH TỰ ĐỘNG BẢN MẪU GIAO DIỆN NGƯỜI DÙNG TỪ ĐẶC TẢ YÊU CẦU CHỨC NĂNG Ngành: Công nghệ thông tin Chuyên ngành: Kỹ thuật phần mềm Mã số: 8480103.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. ĐẶNG ĐỨC HẠNH Hà Nội – 2020 i TÓM TẮT Tóm tắt: Giao diện người dùng (User Interface) rất quan trọng trong thời đại ứng dụng web và di động ngày nay. Do đó, trong các giai đoạn đầu của Vòng đời phát triển phần mềm (Software Development Life Cycle), việc phát triển giao diện người dùng chính xác là vô cùng cần thiết. Để đạt được điều này, Nhóm Quản lý Đối tượng (Object Management Group - OMG) đã giới thiệu tiêu chuẩn Ngôn ngữ mô hình hóa luồng tương tác (Interaction Flow Modeling Language - IFML) vào năm 2013. IFML cung cấp mô hình giao diện người dùng cho các ứng dụng đa dạng như thiết bị di động, web và máy tính. Mặc dù IFML dựa trên nguyên tắc của kỹ nghệ hướng mô hình (Model Driven Engineering - MDE), sự phát triển của các mô hình giao diện người dùng từ các yêu cầu ban đầu là công việc phức tạp và tốn thời gian. Đặc biệt, nó đòi hỏi kiến thức chuyên môn về miền và hiểu biết một số khái niệm của IFML như view container, view component, event, ... Do đó, cách tiếp cận để tự động hóa việc phát triển bản mẫu giao diện người dùng từ các đặc tả yêu cầu chức năng ban đầu là nhu cầu vô cùng cần thiết. Luận văn này giới thiệu một phương pháp để tự động tạo các mô hình IFML từ các đặc tả yêu cầu chức năng dạng văn bản bằng cách sử dụng các tính năng của xử lý ngôn ngữ tự nhiên (Natural Language Processing - NLP). Sau đó, một tập các luật được áp dụng để trích xuất các phần tử quan trọng của IFML như view container, view component, event, action ... từ văn bản đầu vào. Từ đó, kết hợp các đặc tả yêu cầu văn bản cho sơ đồ lớp và sơ đồ ca sử dụng để sinh ra json file biểu diễn mô hình IFML. Từ mô hình IFML có thể sinh tự động bản mẫu giao diện người dùng mong muốn. Cuối cùng, các ví dụ đơn giản cũng được trình bày trong luận văn nhằm đánh giá tính khả thi và tính hiệu quả của phương pháp. Từ khóa: UI, IFML, NLP, MDE ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ....................................................................................................................... v LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................................ vi DANH MỤC HÌNH ẢNH ..................................................................................................vii DANH MỤC BẢNG BIỂU ................................................................................................. ix DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT .......................................................... x CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU .................................................................................................. 1 1.1. Đặt vấn đề .................................................................................................................. 1 1.2. Mục tiêu và phương pháp ........................................................................................... 2 1.3. Bố cục luận văn .......................................................................................................... 2 CHƯƠNG 2. KIẾN THỨC NỀN TẢNG ............................................................................. 4 2.1. Giới thiệu.................................................................................................................... 4 2.2. Kỹ nghệ hướng mô hình (MDE) ................................................................................ 4 2.2.1. Giới thiệu MDE ................................................................................................... 4 2.2.2. Các cấp độ mô hình hóa....................................................................................... 5 2.3. Mô hình hóa luồng tương tác (IFML) ........................................................................ 6 2.3.1. Khái niệm ............................................................................................................. 6 2.3.2. Cú pháp và ngữ nghĩa của IFML ......................................................................... 7 2.3.3. Ví dụ minh họa mô hình IFML.......................................................................... 18 2.4. Đặc tả yêu cầu chức năng......................................................................................... 18 2.4.1. Đặc tả yêu cầu chức năng của giao diện người dùng bằng ngôn ngữ tự nhiên . 19 2.4.2. Sơ đồ lớp dạng văn bản ..................................................................................... 20 2.4.3. Sơ đồ ca sử dụng dạng văn bản ......................................................................... 22 2.4. Thư viện xử lý ngôn ngữ tự nhiên OpenNLP .......................................................... 24 2.5. Tổng kết chương ...................................................................................................... 25 CHƯƠNG 3. SINH TỰ ĐỘNG GIAO DIỆN NGƯỜI DÙNG TỪ ĐẶC TẢ YÊU CẦU CHỨC NĂNG .................................................................................................................... 26 3.1. Giới thiệu.................................................................................................................. 26 3.2. Các luật chuyển đổi xác định thành phần cấu trúc IFML ........................................ 26 iii 3.2.1. Luật chuyển đổi cho View Container ................................................................ 27 3.2.2. Luật chuyển đổi cho View Component ............................................................. 28 3.2.3. Luật chuyển đổi cho Event ................................................................................ 30 3.2.4. Luật chuyển đổi cho Action ............................................................................... 32 3.3. Chuyển đổi đặc tả yêu cầu đầu vào thành mô hình IFML ....................................... 32 3.4. Chuyển đổi mô hình IFML sang giao diện người dùng ........................................... 34 3.5. Tổng kết chương ...................................................................................................... 35 CHƯƠNG 4. CÀI ĐẶT VÀ THỰC NGHIỆM .................................................................. 36 4.1. Giới thiệu.................................................................................................................. 36 4.2. Công cụ và môi trường hỗ trợ .................................................................................. 36 4.3. Nghiên cứu tình huống Quản lý sách ....................................................................... 36 4.4. Kết quả thực nghiệm ................................................................................................ 42 4.5. Đánh giá và thảo luận............................................................................................... 42 4.6. Tổng kết chương ...................................................................................................... 43 CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ................................................... 44 5.1. Kết quả đạt được ...................................................................................................... 44 5.2. Hướng phát triển ...................................................................................................... 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................................. 46 iv LỜI CẢM ƠN Trong suốt quá trình làm nghiên cứu, bên cạnh những nỗ lực của bản thân, tôi còn nhận được sự hỗ trợ rất lớn từ phía nhà trường và giảng viên hướng dẫn, cũng như bạn bè trong nhóm nghiên cứu. Trước hết, tôi muốn gửi lời cảm ơn chân thành đến giảng viên hướng dẫn, Tiến Sĩ Đặng Đức Hạnh - hiện đang công tác tại bộ môn Công Nghệ Phần Mềm, người đã tận tâm hướng dẫn và chỉ dạy tôi để hoàn thành luận văn này. Tôi cũng xin cảm ơn sự hỗ trợ của đề tài nghiên cứu khoa học mã số QG.20.54 của Đại học Quốc gia Hà Nội. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn về phía nhà trường đã hỗ trợ tối đa về điều kiện vật chất và giúp đỡ tôi trong quá trình nghiên cứu và thực hiện luận văn. Cuối cùng, tôi muốn gửi lời cảm ơn đến các bạn trong lớp, những người đã động viên, giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện luận văn. Hà Nội, tháng 12 năm 2020 Học viên thực hiện Nguyễn Minh Hằng v LỜI CAM ĐOAN Tôi là Nguyễn Minh Hằng, học viên cao học khóa K24 - CNPM của Trường Đại học Công nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội. Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi dưới sự giúp đỡ rất lớn của Giảng viên hướng dẫn là Tiến sĩ Đặng Đức Hạnh và các bạn trong nhóm Nghiên cứu. Những nội dung nghiên cứu và kết quả trong đề tài này là hoàn toàn trung thực. Các trích dẫn từ tài liệu bên ngoài tôi đều liệt kê rõ ràng ở cuối của luận văn. Hà Nội, tháng 12 năm 2020 Học viên thực hiện Nguyễn Minh Hằng vi DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1. Ba mức độ trừu tượng của mô hình hóa trong MDA [7]. .................................... 6 Hình 2.2. Metamodel của mô hình IFML............................................................................. 7 Hình 2.3. Thành phần View Container Main. ...................................................................... 8 Hình 2.4. Giao diện được sinh ra từ View Container Main. ................................................ 8 Hình 2.5. Thành phần Details với điều kiện thuộc tính đơn giản....................................... 10 Hình 2.6. Giao diện tương ứng cho thành phần Details với các thuộc tính của lớp Book. 10 Hình 2.7. Thành phần Multiple Details. ............................................................................. 11 Hình 2.8. Giao diện cho thành phần Multiple Details. ....................................................... 11 Hình 2.9. Thành phần Simple List...................................................................................... 11 Hình 2.10. Giao diện của Simple List. ............................................................................... 12 Hình 2.11. Thành phần List. ............................................................................................... 12 Hình 2.12. Giao diện cho thành phần List. ......................................................................... 13 Hình 2.13. Thành phần Checkable List. ............................................................................. 13 Hình 2.14. Giao diện của Checkable List. .......................................................................... 13 Hình 2.15. Thành phần Form. ............................................................................................ 14 Hình 2.16. Giao diện của thành phần Form ....................................................................... 15 Hình 2.17. Thành phần phân cấp Hierarchies. ................................................................... 15 Hình 2.18. Giao diện hệ thống phân cấp Hierarchies. ........................................................ 16 Hình 2.19. Action chuyển đổi dữ liệu từ Form sang List. .................................................. 17 Hình 2.20. Giao diện cho Action chuyển đổi dữ liệu từ Form sang List. .......................... 17 Hình 2.21. Mô hình IFML mô tả chương trình quản lý Book............................................ 18 Hình 2.22. Sơ đồ lớp là một loại sơ đồ UML cấu trúc tĩnh. ............................................... 20 Hình 2.23. Sơ đồ lớp dạng mô hình cho ứng dụng Book Store Online. ............................ 21 Hình 2.24. Sơ đồ lớp Book Store Online biểu diễn dạng văn bản. .................................... 22 Hình 2.25. Sơ đồ ca sử dụng là một loại sơ đồ UML hành vi. ........................................... 22 Hình 2.26. Các thành phần của sơ đồ ca sử dụng. .............................................................. 23 Hình 2.27. Sơ đồ ca sử dụng biểu diễn dưới dạng mô hình UML. .................................... 24 Hình 2.28. Sơ đồ ca sử dụng biểu diễn dưới dạng văn bản. ............................................... 24 Hình 3.1. Sơ đồ mô tả phương pháp sinh giao diện người dùng. ....................................... 26 Hình 3.9. Các luật chuyển đổi cho View Container. .......................................................... 27 Hình 3.10. Các luật chuyển đổi cho View Component. ..................................................... 29 Hình 3.11. Các luật chuyển đổi cho thành phần Event. ..................................................... 30 Hình 3.12. Các luật chuyển đổi cho Action. ...................................................................... 32 Hình 3.13. Sử dụng Jackson library tạo json file biểu diễn mô hình IFML. ...................... 33 Hình 3.14. Các thành phần của mô hình IFML được sinh ra sau khi áp dụng luật chuyển đổi. ...................................................................................................................................... 33 Hình 3.15. Một element của mô hình IFML trong json file. ............................................. 33 vii Hình 3.16. Mô hình IFML được sinh ra từ đặc tả yêu cầu. ................................................ 34 Hình 3.17. Bản mẫu giao diện người dùng được sinh ra từ mô hình IFML. ..................... 34 Hình 4.1. Đặc tả yêu cầu bằng ngôn ngữ tự nhiên (UI_requirement.txt). .......................... 37 Hình 4.2. Sơ đồ lớp dạng văn bản (Class_diagram.txt) (a) và dạng mô hình (b). ............. 37 Hình 4.3. Sơ đồ ca sử dụng dạng văn bản (Use_case.txt) (a) và dạng mô hình (b). .......... 37 Hình 4.4. Thành phần IFML cho phần mềm Book Management được lưu trong IFML_Component.txt. ........................................................................................................ 39 Hình 4.5. Element cho thành phần IFML “Form to add book”.......................................... 39 Hình 4.6. Ví dụ về các relations trong json file của mô hình IFML cho phần mềm Book Management. ...................................................................................................................... 40 Hình 4.7. Mô hình IFML cho phần mềm Book Management. ........................................... 41 Hình 4.8. Bản mẫu giao diện cho ứng dụng Book Management. ...................................... 41 viii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1. Danh sách các ký hiệu sử dụng trong POS Tagging…………………………..26 Bảng 4.1. Các thành phần mô hình IFML cho ứng dụng Book Management……………44 ix DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu UI Nội dung User Interface – Giao diện người dùng SDLC Software Development Life Cycle – Vòng đời phát triển phần mềm MDE Model Driven Engineering – Kỹ nghệ hướng mô hình IFML Interaction Flow Modeling Language – Ngôn ngữ mô hình hóa luồng tương tác x