【文章內(nèi)容簡介】 提綱 1. 使用線程實(shí)現(xiàn)任務(wù)并發(fā) 2. 軟件設(shè)計(jì)和模塊化 3. 概要設(shè)計(jì)要點(diǎn) 4. 時(shí)間控制函數(shù) 5. 有限狀態(tài)自動(dòng)機(jī)解題 29 167。 軟件設(shè)計(jì)概述 軟件設(shè)計(jì)在開發(fā)階段中的重要性 – 需求分析模型中的每一個(gè)成份都提供了建立設(shè)計(jì)模型所需的信息。 – 根據(jù)數(shù)據(jù)、功能和行為模型來表示的軟件需求，采用某種設(shè)計(jì)方法進(jìn)行數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和過程設(shè)計(jì)。 軟件需求分析： (1)問題的信息域必須被表示和理解。 (數(shù)據(jù)模型 ) (2)軟件將完成的功能必須被定義。 (功能模型 ) (3)軟件的行為 (作為外部事件的結(jié)果 )必須被表示。 (行為模型 ) 31 數(shù)據(jù)模型 問題的信息域包含三個(gè)不同的數(shù)據(jù)和控制視圖： （ 1）信息內(nèi)容和關(guān)系 信息內(nèi)容表示了個(gè)體數(shù)據(jù)和控制對(duì)象，它們可和其他的數(shù)據(jù)和控制對(duì)象關(guān)聯(lián)。 （ 2）信息流 信息流表示了數(shù)據(jù)和控制在系統(tǒng)中流動(dòng)時(shí)變化的方式。 （ 3）信息結(jié)構(gòu) 信息結(jié)構(gòu)表示了各種數(shù)據(jù)和控制項(xiàng)的內(nèi)部組織。 功能模型 對(duì)進(jìn)入軟件的信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行變換和處理的模塊，它必須至少完成三個(gè)常見功能：輸入、處理和輸出。功能模型從頂層的語境層模型開始，經(jīng)過一系列的細(xì)化迭代，越來越多的功能細(xì)節(jié)被發(fā)現(xiàn)，直至得到所有系統(tǒng)功能。 167。 軟件需求分析建模的 原則和方法 行為模型 大多數(shù)軟件對(duì)來自外界的事件做出反應(yīng)，這種刺激／反應(yīng)特征形成了行為模型的基礎(chǔ)。一個(gè)計(jì)算機(jī)程序總是處于某個(gè) 狀態(tài) ：一種外部可觀測的行為模式（如等待、運(yùn)行），它僅當(dāng)某事件發(fā)生時(shí)才被改變。 167。 軟件設(shè)計(jì)概述 數(shù)據(jù)詞典 數(shù) 據(jù) 流 圖 實(shí) 體 關(guān) 系 圖 狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖 加 工 控 制 規(guī) 規(guī) 格 格 說 說 明 明 數(shù) 據(jù) 對(duì) 象 描 述 過程設(shè)計(jì) 接口設(shè)計(jì) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)設(shè)計(jì) 分析模型轉(zhuǎn)換為軟件設(shè)計(jì)的映射關(guān)系 167。 軟件設(shè)計(jì)概述 – 數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)將實(shí)體 ― 關(guān)系圖中描述的對(duì)象和關(guān)系，以及數(shù)據(jù)詞典中描述的詳細(xì)數(shù)據(jù)內(nèi)容轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義。 – 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)定義軟件系統(tǒng)各主要成份之間的關(guān)系。接口設(shè)計(jì)根據(jù)數(shù)據(jù)流圖定義軟件內(nèi)部各成份之間、軟件與其它協(xié)同系統(tǒng)之間以及軟件與用戶之間的交互機(jī)制。 – 過程設(shè)計(jì)則是把結(jié)構(gòu)成份轉(zhuǎn)換成軟件的過程性描述。在編碼階段，根據(jù)這種過程性描述，生成源程序代碼，最終通過測試得到完整有效的軟件。 167。 軟件設(shè)計(jì)概述 – 軟件設(shè)計(jì)是開發(fā)階段中最重要的步驟，它是軟件開發(fā)過程中質(zhì)量得以保證的關(guān)鍵步驟。 – 軟件設(shè)計(jì)又是將用戶要求準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)化成為最終的軟件產(chǎn)品的唯一途徑。 – 軟件設(shè)計(jì)是后續(xù)開發(fā)步驟及軟件維護(hù)工作的基礎(chǔ)。 軟件設(shè)計(jì)對(duì)后期開發(fā)的質(zhì)量影響 167。 軟件設(shè)計(jì)概述 軟件設(shè)計(jì)的過程 – 從工程管理角度來看，軟件設(shè)計(jì)分兩步完成。 ? 概要設(shè)計(jì)：將軟件需求轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和軟件的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模塊；決定每個(gè)模塊的功能；決定模塊之間的調(diào)用關(guān)系，即模塊間傳遞的數(shù)據(jù)；決定模塊的接口。 ? 詳細(xì)設(shè)計(jì)：在概要設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上確定如何實(shí)現(xiàn)各模塊的內(nèi)部細(xì)節(jié)，即對(duì)模塊內(nèi)部的算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，產(chǎn)生詳細(xì)設(shè)計(jì)文檔。在后續(xù)的編碼階段就可以完全按照詳細(xì)設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)過程來映射到代碼，最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng) ? 將復(fù)雜問題分解為若干較小問題，然后再去求解，有助于控制問題的復(fù)雜性，利于問題的解決。 ? 模塊化：把程序劃分成獨(dú)立命名且可獨(dú)立訪問的模塊，每個(gè)模塊完成一個(gè)子功能（解決一個(gè)子問題），所有模塊集成起來構(gòu)成的整體可完成用戶的所有需求。高層模塊從整體上把握問題 , 隱蔽細(xì)節(jié)。低層模塊解決細(xì)節(jié)問題。 ? 模塊化意義 ? 降低了系統(tǒng)的復(fù)雜性，使系統(tǒng)容易修改和重用； ? 推動(dòng)系統(tǒng)各部分的并行開發(fā)，提高開發(fā)效率。 復(fù)雜問題 較小問題 分解 39 ? 模塊的定義 – 一般把用一個(gè)名字就可調(diào)用的一段程序稱為“模塊”，如子程序、函數(shù)等。函數(shù)是最小的模塊，若干個(gè)緊密相關(guān)的函數(shù)可以組成更大的模塊－－源文件。 – 模塊的基本屬性： ? 功能 ：描述該模塊實(shí)現(xiàn)什么功能 ? 邏輯 ：描述模塊內(nèi)部怎么做 ? 狀態(tài) ：該模塊使用時(shí)的環(huán)境和條件 40 除了基本屬性，還需描述模塊的內(nèi)部和外部特性 ? 模塊的 外部特性 ：模塊的模塊名、參數(shù)表 ? 模塊的 內(nèi)部特性 ：完成其功能的程序代碼和僅供該模塊內(nèi)部使用的數(shù)據(jù) ? 通常是先確定模塊的外部特性 (概要設(shè)計(jì) 的任務(wù) )，再確定其內(nèi)部特性 (詳細(xì)設(shè)計(jì) 的任務(wù) )。 ? 怎么樣對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行模塊劃分才是好的劃分 ？ 41 模塊劃分得越細(xì)越好嗎 ？ 模塊大小、模塊數(shù)目與費(fèi)用的關(guān)系 信息隱藏 – 如何分解一個(gè)軟件才能得到最佳的模塊組合？需要了解什么是 “ 信息隱藏 ” 。 – Parnas：每個(gè)模塊的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)對(duì)于其它模塊來說是隱蔽的。就是說，模塊中所包含的信息（包括數(shù)據(jù)和過程）不允許其它不需要這些信息的模塊使用。 – 信息隱藏使得在將來修改軟件時(shí)偶然引入錯(cuò)誤所造成的影響可以局限在一個(gè)或幾個(gè)模塊內(nèi)部，不致波及到軟件的其它部分。 167。 軟件設(shè)計(jì)原則 4. 模塊的獨(dú)立性 – 模塊獨(dú)立性是指軟件系統(tǒng)中每個(gè)模塊只涉及軟件要求的具體的子功能，而和軟件系統(tǒng)中其它的模塊的接口是簡單的。 – 一般采用兩個(gè)準(zhǔn)則度量模塊獨(dú)立性，即模塊間耦合 和模塊 內(nèi)聚 。（ 1978年 Meyer） ?耦合是模塊之間的互相連接的緊密程度的度量。 ?內(nèi)聚是模塊功能強(qiáng)度 (一個(gè)模塊內(nèi)部各個(gè)元素彼此結(jié)合的緊密程度 )的度量。 ?模塊獨(dú)立性比較強(qiáng)的模塊應(yīng)是 高內(nèi)聚低耦合的模塊。 (1) 內(nèi)聚性（ Cohesion） 內(nèi)聚是模塊功能強(qiáng)度（一個(gè)模塊內(nèi)部各個(gè)元素彼此結(jié)合的緊密程度）的度量。一個(gè)內(nèi)聚程度高的模塊（在理想情況下）應(yīng)當(dāng)只做一件事。一般模塊的內(nèi)聚性分為七種類型。 模塊的內(nèi)聚度量 (2) 耦合性（ Coupling） 耦合是模塊之間的相對(duì)獨(dú)立性（互相連接的緊密程度）的度量。它取決于各個(gè)模塊之間接口的復(fù)雜程度、調(diào)用模塊的方式以及哪些信息通過接口。 一般模塊之間可能的連接方式有七種，構(gòu)成耦合性的七種類型。 模塊的耦合性度量 ? C語言中的分塊開發(fā) – C語言允許一個(gè)程序由多個(gè)源文件組成。當(dāng)程序規(guī)模比較大時(shí)，可以根據(jù)模塊化原則將程序分成多個(gè) .c源文件，每個(gè)源文件看作是一個(gè)模塊，每個(gè)源文件中可包含一個(gè)或多個(gè)功能連接緊密的函數(shù)。 – 在編譯該程序時(shí)，可以以源文件為單位分別進(jìn)行編譯，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的目標(biāo)文件，然后再用鏈接程序?qū)⒍鄠€(gè)目標(biāo)文件鏈接成一個(gè)可執(zhí)行文件。 C語言的這種編譯過程稱為分塊編譯，這種開發(fā)方法稱為分塊開發(fā) 47 – C程序由后綴為 .c的源文件和后綴為 .h