【正文】 1. 架構(gòu)設(shè)計(jì)基本概念 (續(xù) ) ?總體設(shè)計(jì)過(guò)程通常由兩個(gè)主要階段組成： –系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段，確定系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)方案 –結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段，確定軟件結(jié)構(gòu)。 ? 軟件架構(gòu)不包括硬件、網(wǎng)絡(luò)以及物理平臺(tái)的設(shè)計(jì)。 e. 子系統(tǒng) / 部件間的 依賴(lài)關(guān)系 ，以及對(duì)實(shí)現(xiàn)和測(cè)試的影響。 b. 每個(gè)子系統(tǒng) / 部件都 完成哪些功能 。 架構(gòu)可以用不同的架構(gòu)視圖進(jìn)行描述，例如邏輯視圖用于描述系統(tǒng)功能，進(jìn)程視圖用于描述系統(tǒng)并發(fā)，物理視圖用于描述系統(tǒng)部署。 1. 架構(gòu)設(shè)計(jì)基本概念 (續(xù) ) ? (3)軟件架構(gòu) 軟件架構(gòu)是軟件部件、部件屬性以及它們之間相互作用的 集合 ，以描述軟件系統(tǒng)的基本屬性和限制條件。 (1) 系統(tǒng) 系統(tǒng)是部件的 集合 ，以完成某項(xiàng)特定的功能。接口與實(shí)現(xiàn)的分離，保證了實(shí)現(xiàn)的獨(dú)立變化，降低了模塊間的耦合。上世紀(jì)五十年代，就出現(xiàn)了 “ 子程序和函數(shù) ” 的概念，人們?cè)趯?shí)現(xiàn)和調(diào)用它們的時(shí)候，就運(yùn)用了這種思想。要進(jìn)行正確的封裝，必須遵守下列原則： (1). 實(shí)體間相互隱藏內(nèi)部實(shí)現(xiàn)； (2). 盡量減少全局的共享數(shù)據(jù)。 內(nèi)聚分類(lèi) ? 高內(nèi)聚：功能內(nèi)聚 順序內(nèi)聚 ? 中內(nèi)聚：通信內(nèi)聚 過(guò)程內(nèi)聚 ? 低內(nèi)聚：時(shí)間內(nèi)聚 邏輯內(nèi)聚 偶然內(nèi)聚 內(nèi)聚分類(lèi) 原理 4：封裝 封裝是將信息隱藏在一個(gè)實(shí)體中，使其內(nèi)部細(xì)節(jié)對(duì)外部不可見(jiàn)。 ? 過(guò)程內(nèi)聚與順序內(nèi)聚有點(diǎn)類(lèi)似，但區(qū)別主要在于：順序內(nèi)聚中是數(shù)據(jù)流從一個(gè)處理元流到另一個(gè)處理元，而過(guò)程內(nèi)聚中是控制流從一個(gè)動(dòng)作流向另一個(gè)動(dòng)作。 內(nèi)聚分類(lèi) ? 如果模塊中所有元素都使用同一個(gè)輸入數(shù)據(jù)和 (或 )產(chǎn)生同一個(gè)輸出數(shù)據(jù)，則稱(chēng)為 通信內(nèi)聚 。 內(nèi)聚分類(lèi) ? 如果一個(gè)模塊內(nèi)的處理元素是相關(guān)的，而且必須以特定次序執(zhí)行，則稱(chēng)為 過(guò)程內(nèi)聚 。 調(diào)用模塊 判定 讀一個(gè)記錄 寫(xiě)一個(gè)記錄 被調(diào)用模塊 內(nèi)聚分類(lèi) ? 如果一個(gè)模塊包含的任務(wù)必須在同一段時(shí)間內(nèi)執(zhí)行，就叫 時(shí)間內(nèi)聚 。有時(shí)在寫(xiě)完一個(gè)程序之后，發(fā)現(xiàn)一組語(yǔ)句在兩處或多處出現(xiàn)，于是把這些語(yǔ)句作為一個(gè)模塊以節(jié)省內(nèi)存，這樣就出現(xiàn)了偶然內(nèi)聚的模塊。 耦合可發(fā)生在軟件設(shè)計(jì)、軟件編程之中。 (4) 內(nèi)容耦合 ，它屬于最高級(jí)別耦合。 (3) 外部耦合 (或共用耦合 )，它屬于高級(jí)別耦合。例如，操作系統(tǒng)中的進(jìn)程調(diào)度程序，通過(guò)就緒進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)來(lái)調(diào)度。例如，模塊間通過(guò)參數(shù)傳遞或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)訪問(wèn)。 對(duì)于高耦合的模塊，通過(guò) 重新組合 ，將聯(lián)系緊密的部分組合成新的模塊，使其成為低耦合模塊，從而提高模塊的可維護(hù)性。 模塊的獨(dú)立程度可以由兩個(gè)定性標(biāo)準(zhǔn)來(lái)度量，這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)分別稱(chēng)為內(nèi)聚和耦合。 模塊并非越多越好 隨著模塊數(shù)目增加，設(shè)計(jì)模塊間接口所需要的工作量也將增加。 原理 2：分解 將一個(gè)軟件分解成許多小模塊 (代碼行在200~400之間 )，不同模塊負(fù)責(zé)不同的功能。 (2) 過(guò)程抽象 將數(shù)據(jù)處理抽象成函數(shù)或方法，獲得最終的執(zhí)行結(jié)果，而不必去關(guān)心它們的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。 原理 1：抽象 (1) 控制抽象 面向過(guò)程設(shè)計(jì) ，通過(guò)控制抽象 (控制流程和接口 )，對(duì)軟件進(jìn)行分解，達(dá)到降低軟件復(fù)雜度的目的。 架構(gòu)設(shè)計(jì) 有時(shí)也稱(chēng)為概要設(shè)計(jì)，用于描述系統(tǒng)最頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)和組織形式，標(biāo)識(shí)出軟件的各個(gè)組成部分。 軟件設(shè)計(jì)是一個(gè)過(guò)程，它是軟件生命周期中的一部分，是對(duì)軟件需求分析后產(chǎn)生軟件內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一種描述。一個(gè)組織或單位，根據(jù)角色的不同授權(quán)，可以掛上不同的模塊或部件。 按照 “ 五個(gè)面向理論 ” ， 概要設(shè)計(jì)主要方法是面向數(shù)據(jù) ， 詳細(xì)設(shè)計(jì)和程序設(shè)計(jì)主要方法是面向?qū)ο?。 軟件設(shè)計(jì)時(shí) ， 一方面要善于將需求規(guī)格說(shuō)明書(shū)中的冗余去掉 ， 將公用功能提煉出來(lái) ， 并將它設(shè)計(jì)為構(gòu)件 ， 標(biāo)準(zhǔn)化后加入到公司構(gòu)件庫(kù)中 。 設(shè)計(jì)方法概論 在設(shè)計(jì)之前要確定命名規(guī)范 。 詳細(xì)設(shè)計(jì)注重于微觀上和框架內(nèi)的設(shè)計(jì)，它是各子系統(tǒng)的 公用部件 實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、 專(zhuān)用模塊 實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、存儲(chǔ)過(guò)程實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、外部接口實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、部門(mén)角色授權(quán)設(shè)計(jì)、其他詳細(xì)設(shè)計(jì)等。 概要設(shè)計(jì)又稱(chēng)為架構(gòu)設(shè)計(jì)。 概要設(shè)計(jì) 概要設(shè)計(jì)，一是要覆蓋 《 需求規(guī)格說(shuō)明書(shū) 》 的全部?jī)?nèi)容，二是要作為指導(dǎo)詳細(xì)設(shè)計(jì)的依據(jù)。最后介紹 IT企業(yè)的軟件設(shè)計(jì)文檔和設(shè)計(jì)管理文檔編寫(xiě)的參考指南。第 6章 軟件設(shè)計(jì) 軟件需求是軟件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，軟件設(shè)計(jì)是軟件開(kāi)發(fā)的核心。 本章首先討論軟件設(shè)計(jì)概論和軟件設(shè)計(jì)原理，然后介紹軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)和軟件詳細(xì)設(shè)計(jì)，重點(diǎn)是論述面向過(guò)程、面向數(shù)據(jù)和面向?qū)ο蟮娜N詳細(xì)設(shè)計(jì)方法，以及軟件設(shè)計(jì)的屬性和度量。 本章對(duì)讀者的要求 了解： (1）軟件設(shè)計(jì)的輸入輸出 (2）概要設(shè)計(jì)與詳細(xì)設(shè)計(jì)之間的差異 (3）命名規(guī)范的概念 理解： (1）軟件設(shè)計(jì)原理 (2）軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)方法 (3）軟件詳細(xì)設(shè)計(jì)概念 (4）軟件設(shè)計(jì)屬性和度量 (5）軟件設(shè)計(jì)管理文檔 本章對(duì)讀者的要求 掌握： (1）面向過(guò)程詳細(xì)設(shè)計(jì) (2）面向數(shù)據(jù)詳細(xì)設(shè)計(jì) (3) 面向?qū)ο笤敿?xì)設(shè)計(jì) (4） 《 概要設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 》 的編寫(xiě)方法 (5） 《 詳細(xì)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 》 的編寫(xiě)方法 設(shè)計(jì)方法概論 軟件設(shè)計(jì)的輸入是 《 需求規(guī)格說(shuō)明書(shū) 》 ，輸出是《 概要設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 》 和 《 詳細(xì)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 》 。 概要設(shè)計(jì)注重于宏觀上和框架上的設(shè)計(jì)，它是軟件系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù) (包括數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) )設(shè)計(jì)、外部接口設(shè)計(jì)、功能部件分配設(shè)計(jì)、部件之間的接口設(shè)計(jì)。 詳細(xì)設(shè)計(jì) 詳細(xì)設(shè)計(jì)，一是要覆蓋 《 概要設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 》 的全部?jī)?nèi)容，二是要作為指導(dǎo)程序設(shè)計(jì)的依據(jù)。 模塊實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)包括：登錄注冊(cè)模塊設(shè)計(jì)、信息發(fā)布模塊設(shè)計(jì)、菜單模塊設(shè)計(jì)、錄入修改模塊設(shè)計(jì)、查詢統(tǒng)計(jì)模塊設(shè)計(jì)、業(yè)務(wù)邏輯處理模塊設(shè)計(jì)、報(bào)表輸出模塊設(shè)計(jì)、前臺(tái)網(wǎng)站模塊設(shè)計(jì)、后臺(tái)數(shù)據(jù)處理模塊設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)傳輸與接收模塊設(shè)計(jì)等等。 包括系統(tǒng)命名規(guī)范 ，模塊命名規(guī)范 ， 構(gòu)件命名規(guī)范 ， 變量命名規(guī)范 ， 以及表名 、 字段名 、 索引名 、 視圖名 、 存儲(chǔ)過(guò)程名的命名規(guī)范等 。 另一方面 ， 還要盡量調(diào)用公司構(gòu)件庫(kù)中已有的構(gòu)件 。 所有的詳細(xì)設(shè)計(jì)都是面向模塊 (部件 /構(gòu)件 )的，不是面向組織結(jié)構(gòu)或部門(mén)單位的。 * 軟件設(shè)計(jì)原理 “設(shè)計(jì) ” 在 IEEE中的定義是： “ 定義一個(gè)系統(tǒng)或部件的架構(gòu)、組成、接口或其它特征的 過(guò)程 ” 。軟件設(shè)計(jì)的結(jié)果，應(yīng)能描述軟件的架構(gòu)，即軟件中各個(gè)部件是如何分解并組合在一起的。 詳細(xì)設(shè)計(jì) 用于詳細(xì)描述每個(gè)部件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，用以指導(dǎo)程序人員編寫(xiě)代碼，便于每個(gè)部件能夠得以順利實(shí)現(xiàn)。 面向?qū)ο笤O(shè)計(jì) ，通過(guò)數(shù)據(jù)抽象和控制抽象，實(shí)現(xiàn)使數(shù)據(jù)和控制溶為一體，構(gòu)成一個(gè)完整的對(duì)象。 (3) 數(shù)據(jù)抽象 在數(shù)據(jù)庫(kù)建模和面向?qū)ο蠼r(shí)，使用數(shù)據(jù)抽象，設(shè)計(jì)出數(shù)據(jù)庫(kù)的表及字段，或設(shè)計(jì)出類(lèi)及類(lèi)的屬性。 (1) 在架構(gòu)設(shè)計(jì)中，將軟件系統(tǒng) 分解 為子系統(tǒng)和模塊； (2) 在詳細(xì)設(shè)計(jì)中，將子系統(tǒng)和模塊 分解 成類(lèi)和接口。 原理 3：低耦合高內(nèi)聚 模塊在系統(tǒng)中不能孤立存在，每個(gè)模塊具有一定的功能，他們共同完成系統(tǒng)的總功能，這樣模塊之間就必然會(huì)存在聯(lián)系或依賴(lài)。耦合衡量不同模塊彼此間互相依賴(lài) (連接 )的緊密程度；內(nèi)聚衡量一個(gè)模塊內(nèi)部各個(gè)元素彼此結(jié)合的緊密程度 原理 3：低耦合高內(nèi)聚 對(duì)于低內(nèi)聚的模塊，通過(guò) 重新分解， 來(lái)提高模塊內(nèi)部的緊湊性，使其成為高內(nèi)聚模塊，從而降低塊間聯(lián)系，提高模塊的獨(dú)立性。 模塊耦合程度由低到高的分級(jí)如下： (1) 數(shù)據(jù)耦合 (或參數(shù)傳遞耦合 )，屬于低級(jí)別耦合。 (2) 控制耦合 ，屬于中級(jí)別耦合。那么調(diào)度程序與進(jìn)程之間的耦合，就是控制耦合。例如，模塊間共享全局變量，或共同訪問(wèn)全局?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)中的數(shù)據(jù)項(xiàng)，就是共用耦合。例如，一個(gè)模塊利用分支或跳轉(zhuǎn)技術(shù)，轉(zhuǎn)入到另一個(gè)模塊中去執(zhí)行，就是內(nèi)容耦合。 內(nèi)聚分類(lèi) ? 如果一個(gè)模塊完成一組任務(wù)，這些任務(wù)彼此間即使有關(guān)系，關(guān)系也是很松散的，就叫做 偶然內(nèi)聚 。 A B C W模塊 X=Y+E GET CARD IF I=5 THEN E=0 …… ? 如果一個(gè)模塊完成的任務(wù)在邏輯上屬于相同或相似的一類(lèi)，則稱(chēng)為 邏輯內(nèi)聚 。例如，許多程序中的初始化模塊和終止模塊，就是時(shí)間內(nèi)聚模塊。例如，我們?cè)诶昧鞒虉D劃分模塊時(shí)，如果將流程圖中完成同一處理的循環(huán)部分、判定部分、計(jì)算部分分成三個(gè)模塊，則這三個(gè)模塊就是過(guò)程內(nèi)聚模塊。 模塊 A 從文件 FILE讀出數(shù)據(jù) 1. 由數(shù)據(jù)產(chǎn)生報(bào)表 A 2. 由數(shù)據(jù)產(chǎn)生報(bào)表 B 內(nèi)聚分類(lèi) ? 如果一個(gè)模塊內(nèi)的處理元素和同一個(gè)功能密切相關(guān)，而且這些處理必須順序執(zhí)行 (通常一個(gè)處理元素的輸出數(shù)據(jù)作為下一個(gè)處理元素的輸入數(shù)據(jù) )，則稱(chēng)為 順序內(nèi)聚 。 求一元二次方程根模塊 內(nèi)聚分類(lèi) ? 如果模塊內(nèi)所有處理元素屬于一個(gè)整體，完成一個(gè)單一的功能，則稱(chēng)為 功能內(nèi)聚 。 封裝是實(shí)現(xiàn) “ 低耦合高內(nèi)聚 ” 的技術(shù)手段之一。 原理 5：接口和實(shí)現(xiàn)分離 接口和實(shí)現(xiàn)分離的思想起源很早。 將接口和實(shí)現(xiàn)分離開(kāi)來(lái)，對(duì)外只提供接口，隱藏具體實(shí)現(xiàn)。 * 軟件架構(gòu)設(shè)計(jì) 當(dāng)對(duì)象、類(lèi)、構(gòu)件、組件等概念出現(xiàn)并成熟之后，軟件概要設(shè)計(jì)（總體設(shè)計(jì) /系統(tǒng)設(shè)計(jì)），就改名為架構(gòu)設(shè)計(jì)。 (2) 架構(gòu) 架構(gòu)是描述系統(tǒng)中 部件間相互關(guān)系 及 部件與環(huán)境間相互關(guān)系 的基本 框架 。 ? (4) 架構(gòu)視圖 架構(gòu)視圖，是指從一個(gè)特定的視角對(duì)系統(tǒng)或系統(tǒng)的一部分進(jìn)行描述。 1. 架構(gòu)設(shè)計(jì)基本概念 (續(xù) ) ? (5) 軟件架構(gòu)應(yīng)描述以下問(wèn)題： a. 軟件系統(tǒng)中 包含了哪些 子系統(tǒng) / 部件。 c. 子系統(tǒng) / 部件對(duì)外提供或使用外部的 哪些接口 。 f. 系統(tǒng)是 如何部署 的。軟件架構(gòu)只描述創(chuàng)建軟件所需要的各種環(huán)境，而不是詳細(xì)描述整個(gè)系統(tǒng)。 1：數(shù)據(jù)流系統(tǒng) 數(shù)據(jù)流系統(tǒng)的特點(diǎn)是包含兩個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)處理的部件，數(shù)據(jù)處理部件將輸入轉(zhuǎn)換為輸出。這種形式也稱(chēng)為管道，如圖 6 63所示。批處理程序的文件名的擴(kuò)展名是 .cmd 或 .bat。批處理程序也被稱(chēng)為批處理文件 ,也稱(chēng)為批處理腳本，英文譯為 BATCH，批處理文件后綴 BAT就取的前三個(gè)字母。這種架構(gòu)提供了可重用性，可維護(hù)性，并將系統(tǒng)進(jìn)程中擁有不同的，易識(shí)別的，獨(dú)立但有些復(fù)雜的任務(wù)分離 數(shù)據(jù)流模式 數(shù)據(jù)處理 1 數(shù)據(jù)處理 2 數(shù)據(jù)處理 3 數(shù)據(jù)處理1 子處理 B 子處理 A 2：調(diào)用返回系統(tǒng) 調(diào)用返回系統(tǒng)的特點(diǎn)是包含一個(gè)主控制器，由它來(lái)控制操作的調(diào)用。 調(diào)用返回系統(tǒng) 主程序 子程序 1 子程序 2 子程序 3 3：虛擬機(jī)系統(tǒng) 虛擬機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行規(guī)定的語(yǔ)言符號(hào)，為其它的技術(shù)提供一個(gè)語(yǔ)義層。 典型的虛擬機(jī)系統(tǒng)包括： a. 工作流系統(tǒng) b. 游戲程序 c. 大型 ERP 工作流系統(tǒng)就是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)工作流引擎機(jī)制的軟件技術(shù)平臺(tái)，在這個(gè)平臺(tái)上可以快速實(shí)施流程管理解決方案。 4：共享數(shù)據(jù)系統(tǒng) 共享數(shù)據(jù)系統(tǒng)以一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù) / 數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)為中心進(jìn)行組織，其它部件可以從中讀寫(xiě)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。 典型的共享數(shù)據(jù)系統(tǒng)包括： a. 數(shù)據(jù)庫(kù) b. 知識(shí)庫(kù) c. 源代碼控制程序 知識(shí)庫(kù)是針對(duì)某一 (或某些 )領(lǐng)域問(wèn)題求解的需要，采用某種 (或若干 )知識(shí)表示方式在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)、組織、管理和使用的互相聯(lián)系的知識(shí)片集合。