第5章-模塊和對象(ppt可編輯修改)課件

1、第五章 模塊和對象 5.1模塊的概念5.2內(nèi)聚5.3耦合5.4抽象和數(shù)據(jù)封裝5.5信息隱藏5.6對象7/19/202215.1 模塊的概念模塊是由邊界元素限定的相鄰程序元素的序列，而且有一個總體標識符代表它。模塊可以看作是構(gòu)成程序的基本構(gòu)件。把程序劃分成獨立命名且可獨立訪問的模塊，每個模塊完成一個子功能，把這些模塊集成起來構(gòu)成一個整體，可以完成指定的功能滿足用戶的需求，這就是模塊化。7/19/20222把復雜的問題分解成許多容易解決的小問題，原來的問題也就容易解決了。這就是模塊化的根據(jù) 7/19/20223圖5-1 模塊化和軟件成本7/19/202245.2 內(nèi)聚內(nèi)聚是一個模塊內(nèi)部交互的程度。

2、內(nèi)聚用來衡量一個模塊內(nèi)部各個元素彼此結(jié)合的緊密程度。 7/19/202255.2.1 偶然性內(nèi)聚如果一個模塊執(zhí)行多個不相關(guān)的操作，或者這些操作有關(guān)系，關(guān)系也很松散，就叫做偶然性內(nèi)聚。 偶然性內(nèi)聚的模塊出現(xiàn)修改錯誤的概率比其他類型的模塊高，使得整個軟件系統(tǒng)的可維護性降低，可理解性極差，根本就不可重用。一般來說，可以把它分成更小的模塊，使得每個小模塊只完成一個操作。7/19/202265.2.2 邏輯性內(nèi)聚當一個模塊進行一系列相關(guān)的操作，每個操作由調(diào)用模塊來選擇時，這個模塊就具有邏輯性內(nèi)聚。具有邏輯性內(nèi)聚的模塊完成的任務在邏輯上屬于相同或相似的一類。具有邏輯性內(nèi)聚的模塊有一些缺點。第一，模塊整體上

3、不易理解。第二，導致嚴重的維護問題。第三，很難對這種模塊進行重用。7/19/202275.2.3 時間性內(nèi)聚當模塊執(zhí)行一系列與及時性有關(guān)的操作時，該模塊具有時間性內(nèi)聚。具有時間性內(nèi)聚的模塊包含的任務必須在同一段時間內(nèi)執(zhí)行。這種模塊的操作之間的關(guān)聯(lián)很弱，但是與其他模塊的操作關(guān)聯(lián)很強。對時間性內(nèi)聚模塊進行重用的可能性很小。7/19/202285.2.4 過程性內(nèi)聚如果一個模塊執(zhí)行一系列與產(chǎn)品要遵循的步驟順序有關(guān)的操作，則該模塊具有過程性內(nèi)聚。具有過程性內(nèi)聚的模塊內(nèi)部處理單元都是相關(guān)的，而且必須以特定次序執(zhí)行。這種模塊的操作之間是弱連接，重用性也極差。7/19/202295.2.5 通信性內(nèi)聚如果一

4、個模塊執(zhí)行一系列與產(chǎn)品要遵循的步驟順序有關(guān)的操作，并且如果所有操作都在相同的數(shù)據(jù)上進行，則該模塊具有通信性內(nèi)聚。具有通信性內(nèi)聚的模塊中，所有元素都使用同一個輸入數(shù)據(jù)和(或)產(chǎn)生同一個輸出數(shù)據(jù)。這種模塊的操作之間是連接緊密，重用性極差，解決方法是對這種模塊進一步分解，使得每一個模塊單獨執(zhí)行一個操作。7/19/2022105.2.6 功能性內(nèi)聚只執(zhí)行一個操作或只達到一個單一目標的模塊具有功能性內(nèi)聚。具有功能性內(nèi)聚的模塊可重用。具有功能性內(nèi)聚的模塊便于維護。首先，功能性內(nèi)聚可以有效地隔離錯誤。其次，修改容易。最后，修改對其他模塊影響小。7/19/2022115.2.7 信息性內(nèi)聚如果模塊進行許多操作

5、，每個都有各自的入口點，每個操作的代碼相對獨立，而且所有操作都在相同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上完成，則該模塊具有信息性內(nèi)聚。信息性內(nèi)聚和邏輯性內(nèi)聚區(qū)別：邏輯性內(nèi)聚模塊的各個操作互相糾纏在一起，信息性內(nèi)聚模塊的各操作代碼相互獨立。具有信息性內(nèi)聚的模塊主要用來實現(xiàn)一種抽象的數(shù)據(jù)類型。7/19/2022125.2.8 內(nèi)聚的設計原則偶然性內(nèi)聚、邏輯性內(nèi)聚和時間性內(nèi)聚也被認為是低內(nèi)聚，過程性內(nèi)聚和通信性內(nèi)聚被認為是中內(nèi)聚，功能性內(nèi)聚和信息性內(nèi)聚被認為是高內(nèi)聚。設計時應力爭做到高內(nèi)聚，辨認出低內(nèi)聚的模塊，通過修改設計提高模塊的內(nèi)聚程度，獲得較高的模塊獨立性。7/19/2022135.3 耦合耦合是指兩個模塊之間交互的

6、程度。耦合衡量不同模塊彼此間互相依賴(連接)的緊密程度。耦合的強弱取決于模塊間接口的復雜程度，進入或訪問一個模塊的點，以及通過接口的數(shù)據(jù)。耦合按交互照程度從高到低的順序分為內(nèi)容耦合、共用耦合、控制耦合、印記耦合和數(shù)據(jù)耦合五類。7/19/2022145.3.1 內(nèi)容耦合 如果兩個模塊中的一個直接引用了另一個模塊的內(nèi)容，那么它們之間是內(nèi)容耦合。內(nèi)容耦合包括下面一些情況：一個模塊訪問另一個模塊的內(nèi)部數(shù)據(jù)；一個模塊不通過正常入口而轉(zhuǎn)到另一個模塊的內(nèi)部；兩個模塊有一部分程序代碼重疊；一個模塊有多個入口。7/19/2022155.3.2 共用耦合如果兩個模塊都可存取相同的全局數(shù)據(jù)，則它們之間是共用耦合。7

7、/19/2022165.3.3 控制耦合如果兩個模塊中的一個模塊給另一個模塊傳遞控制要素，則它們之間是控制耦合，也就是說，一個模塊通過傳遞消息中的控制信息明確地控制另一個模塊的邏輯。重用的可能很小。通?？刂岂詈吓c具有邏輯性內(nèi)聚的模塊有關(guān)聯(lián)，也包含邏輯性內(nèi)聚有關(guān)的困難。7/19/2022175.3.4 印記耦合如果把數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)作為參數(shù)進行傳遞，兩個模塊是印記耦合，但被調(diào)用的模塊指在該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的一些個別組件上進行操作。印記耦合增加了系統(tǒng)的復雜程度，并且導致對數(shù)據(jù)的訪問失去控制。7/19/2022185.3.5 數(shù)據(jù)耦合如果兩個模塊的所有參數(shù)是同類數(shù)據(jù)項，則它們之間是數(shù)據(jù)耦合。每個參數(shù)或者是簡單參數(shù)，

8、或者是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（其中的所有元素為被調(diào)用的模塊所使用）。數(shù)據(jù)耦合是低耦合，也是理想的目標。兩個模塊數(shù)據(jù)耦合，對一個模塊的修改幾乎不會對另一個模塊產(chǎn)生影響，使得維護工作很容易。7/19/2022195.3.6 耦合的設計原則耦合程度越低越好，在設計軟件結(jié)構(gòu)時，盡量使用數(shù)據(jù)耦合，少用特征耦合和控制耦合，限制共用耦合，完全不用內(nèi)容耦合。 7/19/202220耦合例子p、t和u在更新模式下訪問相同的數(shù)據(jù)庫號碼輸入輸出1飛機類型狀態(tài)標志2飛機零件清單3功能代碼4飛機零件清單5零件編號零件制造商6零件編號零件名稱Figure 5.7qrstup數(shù)據(jù)耦合數(shù)據(jù)或標記耦合公共耦合公共耦合q控制耦合數(shù)據(jù)或標記耦合

9、r數(shù)據(jù)耦合s數(shù)據(jù)耦合t公共耦合Figure 5.87/19/2022215.4 抽象和數(shù)據(jù)封裝抽象是通過抑制不必要的細節(jié)并強調(diào)相關(guān)的細節(jié)達到逐步求精的一種方法。抽象就是抽出事物的本質(zhì)特征而暫時不考慮它們的細節(jié)。軟件工程過程的每一步都是對軟件開發(fā)的抽象層次的一次精化，是由抽象到具體的細化過程。數(shù)據(jù)封裝是抽象的一個例子，如果一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)含有在這個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之上執(zhí)行的操作，這種情況就實現(xiàn)了數(shù)據(jù)封裝。通過數(shù)據(jù)封裝，軟件設計者在開發(fā)的不同時期不同層次上，考慮的內(nèi)容是不同的。數(shù)據(jù)封裝以簡化產(chǎn)品維護的方式支持了數(shù)據(jù)抽象的實現(xiàn)，還減小出現(xiàn)退化錯誤的可能性。7/19/2022225.5 信息隱藏信息隱藏原理指出：

10、應該這樣設計和確定模塊，使得一個模塊內(nèi)包含的信息（過程和數(shù)據(jù)）對于不需要這些信息的模塊來說，是不能訪問的。在設計產(chǎn)品之前，應列出一個未來可能修改的實現(xiàn)決定的清單。然后設計模塊，對其他模塊隱藏本模塊設計的實現(xiàn)細節(jié)。隱藏的是模塊的實現(xiàn)細節(jié)。7/19/2022235.6 對象面向?qū)ο蠓椒▽W中，對象是封裝了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及可以施加在這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上的操作的封裝體，這個封裝體又可以唯一地標識它的名字，而且向外界提供一組服務（對對象施加的操作）。對象可以看作是數(shù)據(jù)類型的一個具體例子（實例），產(chǎn)品根據(jù)抽象數(shù)據(jù)類型進行設計，產(chǎn)品的變量（對象）是抽象數(shù)據(jù)類型的實例。7/19/202224繼承是指新的數(shù)據(jù)類型可定義為先前定義過的類型的擴展，而不是從頭開始定義。面向?qū)ο蟮恼Z言中，類定義為支持繼承的抽象數(shù)據(jù)類型，對象就是類的實例。類是對具有相同數(shù)據(jù)和相同操作的一組相似對象的定義。類是對具有