【正文】 楊教授工作室 精心創(chuàng)作的優(yōu)秀程序員 職業(yè)提升必讀系列資料 楊教 授工作室，版權(quán)所有，盜版必究 ， 1/20 頁 第 3 章 系統(tǒng)概要設(shè)計(jì) 中的架構(gòu)設(shè)計(jì)（第 1/3 部分） 系統(tǒng)分析的目的就是把需求轉(zhuǎn)換為未來系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ， 分析與設(shè)計(jì)是一個前后 相互關(guān)聯(lián)的過程 。讀者通過對本章中的內(nèi)容學(xué)習(xí)，將進(jìn)入軟件開發(fā)的設(shè)計(jì)階段。而軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一般分為 概要設(shè)計(jì) 和 詳細(xì)設(shè)計(jì)，在 概要設(shè)計(jì) 中最重要的 設(shè)計(jì)工作 是系統(tǒng)的 架構(gòu) 設(shè)計(jì)。 從 軟件系統(tǒng)的開發(fā) 實(shí)現(xiàn) 的 角度 來 看 系統(tǒng)的 架構(gòu) 設(shè)計(jì) ， 主要 可以分為邏輯架構(gòu)與物理架構(gòu)兩個緊密相關(guān)的 設(shè)計(jì)內(nèi)容 。 系統(tǒng)的 邏輯架構(gòu) 設(shè)計(jì)結(jié)果定義 了 應(yīng)用 系統(tǒng) 中的基本 邏輯組成元素、以及這些邏輯元素之間的關(guān)系 ，這在 UML 中主要是通過架構(gòu)包圖來表示；而系統(tǒng)的物 理架構(gòu) 設(shè)計(jì) 則 主要 關(guān)注“目標(biāo)程序及其依賴的運(yùn)行庫和系統(tǒng)軟件”最終如何安裝或部署到 客戶的最終環(huán)境的 物理 主 機(jī) 中 ，以及如何部署機(jī)器 （如各種形式的服務(wù)器主 機(jī) ） 和網(wǎng)絡(luò) 配置來保證 軟件系統(tǒng)的可靠性、可伸縮性 和穩(wěn)定地運(yùn)行 等 方面的 要求 ，這主要是通過UML 中的部署圖來表示 。 在系統(tǒng)的 架構(gòu) 設(shè)計(jì)中， 盡可能地分析清楚 系統(tǒng)中 哪些 邏輯元素 是穩(wěn)定的需求，哪些是經(jīng)常變化 的需求。以便在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時， 能夠 將軟件 系統(tǒng) 的核心 部分 建 立 在穩(wěn)定的需求上 。本章主要介紹 系統(tǒng)概要設(shè)計(jì)中 與“ 架構(gòu)設(shè)計(jì) ”有關(guān)的各個方面的內(nèi)容，并通過 網(wǎng)上商城項(xiàng)目中的系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì) 的 示例 來闡述與 架構(gòu)設(shè)計(jì) 有關(guān)的思想、原則和方法以及模式的具體應(yīng)用。 概要設(shè)計(jì) 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述 （ 1）什么是系統(tǒng)設(shè)計(jì) 所謂系統(tǒng)設(shè)計(jì)就是通過某種特定的平臺，而達(dá)到完成軟件系統(tǒng)的整體功能（ 也就是 把軟件需求 轉(zhuǎn)變 為軟件的具體方案 ）的實(shí)現(xiàn)。從工程管理的角度來看，軟件設(shè)計(jì)分為如下的兩個階段：概要設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)。 在下面的圖 中示例了概要設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)中所應(yīng)該進(jìn)行的具體的工作內(nèi)容。 楊教授工作室 精心創(chuàng)作的優(yōu)秀程序員 職業(yè)提升必讀系列資料 楊教 授工作室，版權(quán)所有，盜版必究 ， 2/20 頁 圖 概要設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)中所應(yīng)該進(jìn)行的具體的工作內(nèi)容 概要設(shè)計(jì) 的工作重點(diǎn)在于進(jìn)行系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)或者高層架構(gòu)設(shè)計(jì)；而詳細(xì)設(shè)計(jì)的工作重點(diǎn)在于系統(tǒng)的用戶界面、動態(tài)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及測試計(jì)劃的制定等。 （ 2）系統(tǒng)的概要設(shè)計(jì) 將軟件系統(tǒng)的功能性需求和非功能性需求轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和軟件的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并合理地設(shè)計(jì)和規(guī)劃出組成軟件系統(tǒng)的物理元素：程序、數(shù)據(jù)庫、過程、文件等內(nèi)容。分析設(shè)計(jì)人員 一般可以利用 UML 中的包圖來建立和體現(xiàn)軟件系統(tǒng)的體系架構(gòu)。下面的圖 所示為某 圖書館管理系統(tǒng) 項(xiàng)目中的包圖。 圖 某 圖書館管理系統(tǒng) 項(xiàng)目中的 架構(gòu) 包圖 從上面的包圖中，很明顯地能夠看出，該系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn) 的四層架構(gòu)實(shí)現(xiàn)：表示層、控制層、業(yè)務(wù)處理層和數(shù)據(jù)訪問層；并且也能夠了解每層中的各個核心的組件及其關(guān)系。 （ 3）系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)（重點(diǎn)在系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)） 通過對軟件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)表示進(jìn)一步地細(xì)化和完善，最后獲得軟件系統(tǒng)的詳細(xì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法、關(guān)鍵性問題的解決等方面的解決方案。為此，分析設(shè)計(jì)人員可以 利用 UML 中的需求分析 概要設(shè)計(jì) ? 制定規(guī)范 ? 體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ? 模塊和組件類的設(shè)計(jì) ? 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法設(shè)計(jì) ? 數(shù)據(jù)庫的邏輯設(shè)計(jì) ? 其它如可靠性等方面的設(shè)計(jì)等 詳細(xì)設(shè)計(jì) ? 用戶界面的設(shè)計(jì) ? 各個層中的組件類的設(shè)計(jì) ? 數(shù)據(jù)庫的 物理 設(shè)計(jì) ? 測試計(jì)劃 的制定 等 系統(tǒng)編程實(shí)現(xiàn) 楊教授工作室 精心創(chuàng)作的優(yōu)秀程序員 職業(yè)提升必讀系列資料 楊教 授工作室，版權(quán)所有，盜版必究 ， 3/20 頁 類圖建立相應(yīng)的體系結(jié)構(gòu) 、同時再輔助于 UML 中的四種動態(tài)分析的圖如順序圖、活動圖、狀態(tài)圖和協(xié)作圖等，進(jìn)一步地描述和體現(xiàn)系統(tǒng)中的各個用例的實(shí)現(xiàn)行為 。 下面的圖 中所示為某 圖書館管理系統(tǒng) 項(xiàng)目中 業(yè)務(wù)層的類圖 。 圖 某 圖書館管理系統(tǒng) 項(xiàng)目中業(yè)務(wù)層的類圖 在分析階段， 軟件系統(tǒng)的開發(fā)者通過 建立 出特定的軟件系統(tǒng)的 模型 來 表示真實(shí)的世界中的問題 ，以便理解業(yè)務(wù)過程以及這個過程中所要用到的 各種 信息 （業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)之間的關(guān)系） 。 圖 所示為某圖書館管理系統(tǒng)項(xiàng)目中的管理員 的各種可能的活動狀態(tài)的圖示。 在具體實(shí)施系統(tǒng)的 分析 時， 首先是 要學(xué)會對問題的 分解，把復(fù)雜 的軟件系統(tǒng)中的各種信息 和 需求 進(jìn)行 綜合 考慮 ， 然后 分解成 多個 易于理解的小問題。 最 后通過建立 出軟件系統(tǒng)的 需求模型來對問題 領(lǐng)域進(jìn)行組織、構(gòu)造 和模擬 并且編制 出相應(yīng)的技術(shù) 文檔。 在對軟件系統(tǒng)進(jìn)行 分析建模 的 過程 中， 必須 要邀請 用戶 方的有關(guān)人員 參與，并且需要用戶 進(jìn)一步地 解釋 這些需求。當(dāng)然，其目的不外乎是能夠 驗(yàn)證 開發(fā)者所 建立 出 的 軟件 模型是否 是 正確 的、合理的、可行的！因?yàn)?軟件系統(tǒng) 的 設(shè)計(jì) 本身， 實(shí)際上也是個建模過程，它把分析階段得出的信息也就是需求模型，轉(zhuǎn)換為稱之為解決方案的 設(shè)計(jì) 模型。 下面的圖 所示為 某圖書館管理系統(tǒng)項(xiàng)目中的各個組件的圖示 ， 利用 組件圖 能夠幫助客戶理解最終的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并使開發(fā)人員的實(shí)現(xiàn)工作有一個明確的目標(biāo)；同時組件圖圖 某圖書館管理系統(tǒng)中管理員 的各種可能的活動狀態(tài) 楊教授工作室 精心創(chuàng)作的優(yōu)秀程序員 職業(yè)提升必讀系列資料 楊教 授工作室，版權(quán)所有，盜版必究 ， 4/20 頁 還有利 于幫助開發(fā)組中的其他人員（如幫助文檔人員）理解系統(tǒng)。 圖 某 圖書館管理系統(tǒng)項(xiàng)目 中的各個組件的圖示 為什么要進(jìn)行軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) （ 1）主要的原因 由于在建立軟件系統(tǒng)的邏輯模型中的用例及用例圖并不是分析模型 的、或者說能夠滿足系統(tǒng)的分析需要。它們 只是形成分析模型的其中 的 素材 ， 而對于用例的分析，開發(fā)者可以產(chǎn)生出一個分析的模型，但是很少有開發(fā)者直接根據(jù)這個分析模型去完成軟件系統(tǒng)的程序 編程 實(shí)現(xiàn) 的 。為什么 呢 ？ 開發(fā)者 首先應(yīng)該了解到這樣的一個事實(shí)，從用例及用例圖得到的分析模型，只是表達(dá)了 軟件 系統(tǒng)中的一些 關(guān)鍵性的概念，而不能表達(dá) 軟件 系統(tǒng)中的性能和系統(tǒng)的外觀 （如用戶界面 GUI） 等方面的內(nèi)容。 同時所產(chǎn)生出的系統(tǒng)分析模型往往對于最終的軟件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來說又往往過于簡單 和粗糙 ，而在軟件開發(fā)中所倡導(dǎo)的“組件復(fù)用” 、“模塊分離” 和“ 面向接口編程實(shí)現(xiàn) ”等等都不能在這個系統(tǒng)分析模型中被考慮和加以完成。 因此，軟件系統(tǒng)的分析設(shè)計(jì)人員有必要再對前面所產(chǎn)生出的分析模型 ， 再進(jìn)一步地進(jìn)行設(shè)計(jì) 和完善 ，以最終產(chǎn)生出開發(fā)者所期望的軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)模型。 有利于指導(dǎo)軟件系統(tǒng)的編程實(shí)現(xiàn)。 （ 2）進(jìn)行軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的 對軟件系統(tǒng)進(jìn)行 全面地 設(shè)計(jì) 的主要目的，是希望能夠 指明一種易轉(zhuǎn)化成 軟件系統(tǒng)的功能 代碼的解決方案 ,是對系統(tǒng)分析工作的進(jìn)一步地細(xì)化 和具體的實(shí)現(xiàn) 。也就是 進(jìn)一步細(xì)化分析階段所提取的各個類 (包括其操作和屬性 )，并且增加新的類以處理諸如系統(tǒng)中所需要涉及的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、用戶接口、與其它設(shè)備的通信、控制和驅(qū)動其它的設(shè)備等技術(shù)領(lǐng)域的問楊教授工作室 精心創(chuàng)作的優(yōu)秀程序員 職業(yè)提升必讀系列資料 楊教 授工作室，版權(quán)所有，盜版必究 ， 5/20 頁 題。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)時的基本要求 （ 1） 系統(tǒng)的 分析和 系統(tǒng)的 設(shè)計(jì) 兩者之間 應(yīng)該是 相互 合作的 其中的系統(tǒng) 分析 是 面向問題 的 ，是明確 和了解問題 的過程，重在理解和翻譯，靈活性一般會比較 高 ；而系統(tǒng)的 設(shè)計(jì) 則是 面向 解決 方案 的 ，是排除 技術(shù)困難 和解決問題 的過程，重在精化和適應(yīng)，受約束 性和限制條件一般比較多。 因此， 從整體上看，分析和設(shè)計(jì) 是不同的， 在分析階段更關(guān)注的是對 需求 的描述 和理解， 而在設(shè)計(jì)階段， 更主要的是 考慮 具體的 技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案 ！它們 是保障問題和 針對該問題進(jìn)行解決的 方案趨于 合理和有效 的基本動力。 （ 2）在進(jìn)行 軟件 系統(tǒng)設(shè)計(jì)時所應(yīng)該注意的 一些 要點(diǎn) ? 應(yīng)該考慮 能否使用重復(fù)的體系結(jié)構(gòu)模式 或者重用成熟的系統(tǒng)架構(gòu) 也就是