【正文】 用以確定在此類數(shù)據(jù)對(duì)象上可進(jìn)行的操作 。 ? 以抽象數(shù)據(jù)類型 drawing為例 ,可以定義擦除(erase)、 存儲(chǔ) (save)、 分類 (catalog)和拷貝 (copy)等操作 。 ? 若干程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言 (如 Ada,Modula,CLU)都提供了對(duì)抽象數(shù)據(jù)類型的支持 ,Ada的程序包機(jī)制是對(duì)數(shù)據(jù)抽象和過(guò)程抽象的雙重支持 。 2022/2/16 安徽工程大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院 17 不同級(jí)別的數(shù)據(jù)抽象 ? 由 “ 逐步求精 ” 概念 ,與 “ 抽象 ” 密切相關(guān) ,是早期的自頂向下設(shè)計(jì)策略 。 ? “ 逐步求精 ” ? 求精的每一步都是用更為詳細(xì)的描述替代上一層次的抽象描述 。 ? 層次結(jié)構(gòu)的上一層是下一層的抽象 ,下一層是上一層的求精 。 ? 在過(guò)程求精的同時(shí) ， 伴隨著數(shù)據(jù)求精 ,無(wú)論是過(guò)程還是數(shù)據(jù) ,每個(gè)求精步都蘊(yùn)含著某些設(shè)計(jì)決策 ,設(shè)計(jì)人員必須掌握一些基本的準(zhǔn)則和各種可能的候選方法 。 2022/2/16 安徽工程大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院 18 ? 模塊化的概念 把軟件劃分為可獨(dú)立命名和編址的部件 ， 每個(gè)部件稱為一個(gè)模塊 ,當(dāng)把所有模塊組裝到一起時(shí)則獲得滿足問(wèn)題需要的一個(gè)解 。 ? 軟件總體結(jié)構(gòu)體現(xiàn)了模塊化思想 。 ? “ 模塊化是軟件唯一能使程序獲得智能化管理的一個(gè)屬性 ” ， 沒有模塊的程序控制路徑錯(cuò)綜復(fù)雜 ,變量被遠(yuǎn)距離引用等難于被人掌握 。 ? 優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在： 1） 可以降低問(wèn)題的復(fù)雜性； 2） 系統(tǒng)方便修改； 3） 系統(tǒng)容易實(shí)現(xiàn) ， 即并發(fā)實(shí)現(xiàn) 。 2022/2/16 安徽工程大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院 19 模塊化與信息隱藏 求解問(wèn)題的過(guò)程 假設(shè) 函數(shù) C(X)定義了問(wèn)題 X已被覺察到的復(fù)雜性 , 函數(shù) E(X)定義了求解問(wèn)題 X所要求的工作量 (按時(shí)間計(jì) )， 對(duì)于問(wèn)題 P1和 P2, 如果 C(P1)＞ C(P2) (3． 1a) 則 E(P1)＞ E(P2) (3． 1b) C(P1+P2)＞ C(P1)+C(P2) (3． 2) E(P1+P2)＞ E(P1)+E(P2) (3． 3) ? 解決一個(gè)復(fù)雜問(wèn)題 ， 比解決一個(gè)簡(jiǎn)單問(wèn)題耗費(fèi)多 。 ? 由 P P2組合而成的問(wèn)題復(fù)雜性 ， 比單個(gè)問(wèn)題復(fù)雜性的和更大 。 2022/2/16 安徽工程大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院 20 模塊化與信息隱藏 “ 分治法 ” 一個(gè)復(fù)雜問(wèn)題分割成若干個(gè)可管理的小問(wèn)題后更易于求解 。 ? 當(dāng)模塊總數(shù)增加時(shí) ,每個(gè)模塊的成本減少了 ,但模塊接口所需代價(jià)隨之增加 。 ? 如果模塊數(shù)為 M時(shí)將獲得最小開發(fā)成本 ,那么模塊數(shù)在 M附近選擇 ,就能避免模塊分割過(guò)度和不足 。 這些問(wèn)題涉及信息隱藏 、 內(nèi)聚度與藕合度的概念 。 2022/2/16 安徽工程大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院 21 模塊化與信息隱藏 ? 怎樣保證模塊數(shù) “ 在 M附近 ” ? ? 依據(jù)什么標(biāo)準(zhǔn)劃分模塊 ? 高內(nèi)聚 ， 底藕合 2022/2/16 安徽工程大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院 22 1 模塊獨(dú)立的概念 ? 模塊應(yīng)該設(shè)計(jì)得使其所含信息 (過(guò)程和數(shù)據(jù) )對(duì)于那些不需要這些信息的模塊不可訪問(wèn) 。 ? 每個(gè)模塊只完成一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的特定功能 。 ? 模塊之間僅僅交換那些為完成系統(tǒng)功能必須交換的信息 ， 即模塊應(yīng)該獨(dú)立 。 采用信息隱藏原理指導(dǎo)模塊設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)： ? 支持模塊的并行開發(fā) ? 減少軟件測(cè)試和軟件維護(hù)的工作量 。 2022/2/16 安徽工程大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院 23 2 內(nèi)聚度 模塊內(nèi)部各成分彼此結(jié)合的緊密程度 。 內(nèi)聚度按其高低程度可分為七級(jí) ,內(nèi)聚度越高越好 。 低級(jí)內(nèi)聚度 （ １ ） 偶然性內(nèi)聚 (Coincidental Cohesion)。 模塊內(nèi)各成分為完成一組功能而組合在一起 ,它們相互之間即使有關(guān)系 ,也很松散 。 （ ２ ） 邏輯性內(nèi)聚 (Logical Cohesion) 模塊完成的諸任務(wù)邏輯上相關(guān) ， 如 ,一個(gè)模塊產(chǎn)生所有與類型無(wú)關(guān)的輸出 。 （ ３ ） 時(shí)間性內(nèi)聚 (Temporal Cohesion) 模塊包含的諸任務(wù)必須在同一時(shí)間段內(nèi)執(zhí)行 ， 如一個(gè)初始化模塊 。 2022/2/16 安徽工程大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院 24 模塊化與信息隱藏 中級(jí)內(nèi)聚度 （ １ ） 過(guò)程性內(nèi)聚 (Procedural Cohesion) 模塊具有過(guò)程性內(nèi)聚度指 ， 模塊內(nèi)成分彼此相關(guān) ,并且必須按特定的次序執(zhí)行 。 （ ２ ） 通 信 性 內(nèi) 聚 ( Communicational Cohesion) 模塊中各成份都將對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的同一區(qū)域進(jìn)行操作 ,以達(dá)到通信的目的 。 2022/2/16 安徽工程大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院 25 模塊化與信息隱藏 高內(nèi)聚度 （ １ ） 順序性內(nèi)聚 (Sequential Cohesion) 模塊內(nèi)的各處理成份均與同一功能相關(guān) ,且這些處理必須順序執(zhí)行 ,則稱順序內(nèi)聚 。 （ ２ ） 功能性內(nèi)聚 (Functional Cohesion) 模塊內(nèi)所有成分形成一個(gè)整體 ,完成單個(gè)功能 。 設(shè)計(jì)軟件時(shí) ,應(yīng)該能夠識(shí)別內(nèi)聚度的高低 ， 并通過(guò)修改設(shè)計(jì)盡可能提高模塊內(nèi)聚度 ,從而獲得較高的模塊獨(dú)立性 2022/2/16 安徽工程大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院 26 3 耦合度 耦合度 軟件結(jié)構(gòu)中模塊間關(guān)聯(lián)程度的一種度量 。 ? 耦合的強(qiáng)弱取決于模塊間接口的復(fù)雜性 、 進(jìn)入或調(diào)用模塊的位置以及通過(guò)界面?zhèn)魉蛿?shù)據(jù)的多少等 。 ? 設(shè)計(jì)軟件應(yīng)追求盡可能松散耦合的系統(tǒng) 。 ? 松散耦合系統(tǒng)中 ， 任一模塊的設(shè)計(jì) 、 測(cè)試和維護(hù)都相對(duì)獨(dú)立 。 ? 松散耦合系統(tǒng)模塊間聯(lián)系較少 ,錯(cuò)誤在模塊間傳播的可能性隨之變小 。 ? 模塊間的耦合程度直接影響系統(tǒng)的可理解性 、 可測(cè)試性 、 可靠性和可維護(hù)性 。 2022/2/16 安徽工程大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院 27 模塊化與信息隱藏 耦合度也分為七級(jí) : （ １ ） 非直接耦合 (Nodirect Coupling) 兩模塊中任一個(gè)都不依賴對(duì)方能獨(dú)立工作 , 這類耦合度最低 。 （ ２ ） 數(shù)據(jù)耦合 (Data Coupling) 兩模塊通過(guò)參數(shù)交換信息 ,信息僅限于數(shù)據(jù) 。 （ ３ ） 控制耦合 (Control Coupling) 傳遞的信息含有控制信息 。 控制耦合通常會(huì)增加系統(tǒng)的復(fù)雜性 ,適當(dāng)分解模塊可望消除控制耦合 。 （ ４ ） 特征耦合 (Stamp Coupling)。 介于數(shù)據(jù)耦合與控制耦合之間 2022/2/16 安徽工程大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院 28 模塊化與信息隱藏 （ ５ ） 外部耦合 (External Coupling) 當(dāng)若干模塊均與同一個(gè)外部環(huán)境關(guān)聯(lián) ， 如 ,I/O處理使所有I/O模塊與特定的設(shè)備 、 格式和通信協(xié)議相關(guān)聯(lián) 。 外部耦合盡管需要 ,但應(yīng)限制在少數(shù)幾個(gè)模塊上 。 （ ６ ） 公共耦合 (Common Coupling) 若干模塊通過(guò)全局的數(shù)據(jù)環(huán)境相互作用 , 全局?jǐn)?shù)據(jù)環(huán)境中可能含有全局變量 、 公用區(qū) 、 內(nèi)存公共復(fù)蓋區(qū) 、 任何存儲(chǔ)介質(zhì)上的文件 、 物理設(shè)備等 。 （ ７ ） 內(nèi)容耦合 (Content Coupling) 一個(gè)模塊使用另 一模塊內(nèi)部的數(shù)據(jù)或控制信息；一個(gè)模塊直接轉(zhuǎn)移到另一模塊內(nèi)部等等 。 設(shè)計(jì)軟件時(shí)應(yīng)盡量使用數(shù)據(jù)耦合 ,減少控制耦合 ,限制外部環(huán)境耦合和