圖書(shū)管理系統(tǒng)-OOD - 1

1、軟件工程與UML 2013.11面向?qū)ο笤O(shè)計(jì) - OOD12011-11到目前為止各組可以開(kāi)始著手完成自己項(xiàng)目的SRS-軟件需求規(guī)格說(shuō)明書(shū)了，模板見(jiàn)FTP，這也是項(xiàng)目驗(yàn)收的重要文檔之一。22011-11主要內(nèi)容準(zhǔn)備知識(shí)行為建模工具-時(shí)序圖、協(xié)作圖、狀態(tài)圖BCE模式 - 分析類DAO模式系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)GUI設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)Rose雙向工程32011-11軟件設(shè)計(jì)模塊化設(shè)計(jì)準(zhǔn)備知識(shí)對(duì)應(yīng)書(shū)上第五章的內(nèi)容4通過(guò)本章的學(xué)習(xí)，解決以下問(wèn)題軟件設(shè)計(jì)解決什么問(wèn)題？目標(biāo)？分幾個(gè)階段？各階段的主要任務(wù)是什么？什么是模塊化設(shè)計(jì)？模塊化設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想或原則有哪些？5軟件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)言之，軟件設(shè)計(jì)就像各種設(shè)計(jì)圖，是軟件需求和軟件

2、實(shí)現(xiàn)之間的橋梁，用于將軟件需求轉(zhuǎn)化為真正的軟件產(chǎn)品。6軟件設(shè)計(jì)階段的基本目標(biāo)是構(gòu)造系統(tǒng)“怎么做”的模型描述?！霸O(shè)計(jì)先于編碼”，這是軟件工程“推遲實(shí)現(xiàn)”基本原則軟件設(shè)計(jì)概述7軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)是把軟件需求“變換”為用于構(gòu)造軟件的藍(lán)圖。“輸入”是需求分析各種模型元素“輸出”是軟件設(shè)計(jì)模型和表示軟件設(shè)計(jì)需求分析得到的各種模型軟件設(shè)計(jì)模型8軟件設(shè)計(jì)的首要目的在于決定系統(tǒng)如何實(shí)施數(shù)據(jù)/類設(shè)計(jì)：將分析模型轉(zhuǎn)化為設(shè)計(jì)類的實(shí)現(xiàn)以及軟件實(shí)現(xiàn)所需要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：定義軟件的主要結(jié)構(gòu)元素之間的關(guān)系接口設(shè)計(jì)：描述軟件與協(xié)作系統(tǒng)之間、軟件和使用人員之間是如何通信的構(gòu)件設(shè)計(jì)：將軟件體系結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)元素轉(zhuǎn)化為軟件構(gòu)件9總體

3、設(shè)計(jì)，也稱為概要設(shè)計(jì)，軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，或高層設(shè)計(jì)分析需求規(guī)格說(shuō)明模塊劃分，形成具有預(yù)定功能的模塊組成結(jié)構(gòu)表示出模塊間的控制關(guān)系給出模塊之間的接口軟件詳細(xì)設(shè)計(jì)，也稱為（模塊）過(guò)程設(shè)計(jì)，或低層設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)模塊細(xì)節(jié)確定模塊所需的算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等軟件設(shè)計(jì)的兩個(gè)階段10面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)（Objec-Oriented Design）是根據(jù)面向?qū)ο蠓治鲋写_定的類和對(duì)象設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)，包括設(shè)計(jì)對(duì)象類和設(shè)計(jì)這些對(duì)象類之間的關(guān)系。從OOA到OOD是一個(gè)逐步建立和擴(kuò)充對(duì)象模型的過(guò)程。1112概要設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)模板1 范圍1.1系統(tǒng)目標(biāo)1.2 主要軟件需求1.3 軟件設(shè)計(jì)約束、限制2 數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)2.1 數(shù)據(jù)對(duì)象和形成的

4、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2.2文件和數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)外部文件結(jié)構(gòu) 邏輯結(jié)構(gòu) 邏輯記錄描述 訪問(wèn)方法全局?jǐn)?shù)據(jù)文件和數(shù)據(jù)交叉索引3 體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1 數(shù)據(jù)和控制流復(fù)審3.2 得出的程序結(jié)構(gòu)4 接口設(shè)計(jì)4.1 人機(jī)界面規(guī)約4.2 人機(jī)界面設(shè)計(jì)規(guī)約4.3 外部接口設(shè)計(jì)外部數(shù)據(jù)接口外部系統(tǒng)或設(shè)備接口4.4 內(nèi)部接口設(shè)計(jì)規(guī)約5 （每個(gè)模塊）過(guò)程設(shè)計(jì)5.1 處理說(shuō)明5.2 接口描述5.3 設(shè)計(jì)語(yǔ)言描述5.4 使用的模塊5.5 內(nèi)部設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)5.6 注釋/約束/限制6 需求交叉索引7 測(cè)試部分7.1測(cè)試方針7.2 集成策略7.3 特殊考慮8 附錄（包括特殊注解）1213詳細(xì)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)模板1 引言1.1 編寫目的：闡明編寫詳細(xì)設(shè)計(jì)說(shuō)

5、明書(shū)的目的，指明讀者對(duì)象。1.2 項(xiàng)目背景：應(yīng)包括項(xiàng)目的來(lái)源和主管部門等。1.3 定義：列出本文檔中所用到的專門術(shù)語(yǔ)的定義和縮寫詞。 列出有關(guān)資料的作者、標(biāo)題、編號(hào)、發(fā)表日期、出版單位或資料來(lái)源 文檔所引用的資料、軟件開(kāi)發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范。1.4 參考資料：項(xiàng)目經(jīng)核準(zhǔn)的計(jì)劃任務(wù)書(shū)、合同或上級(jí)機(jī)關(guān)的批文；項(xiàng)目開(kāi)發(fā)計(jì)劃；需求規(guī)格說(shuō)明書(shū)；概要設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)；測(cè)試計(jì)劃（初稿）；用戶操作手冊(cè)。2 總體設(shè)計(jì)2.1 需求概述2.2 軟件結(jié)構(gòu)：如給出軟件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。3 程序描述3.1 逐個(gè)模塊給出以下說(shuō)明： 性能 輸出項(xiàng)目 功能 輸入項(xiàng)目3.2 算法：模塊所選用的算法。3.3 程序邏輯：詳細(xì)描述模塊實(shí)現(xiàn)的算法，可采

6、用：標(biāo)準(zhǔn)流程圖；PDL語(yǔ)言；N-S圖；判定表等描述算法的圖表。3.4 接口 限制條件 存儲(chǔ)分配3.5測(cè)試要點(diǎn)：給出測(cè)試模塊的主要測(cè)試要求。13設(shè)計(jì)模型元素體系結(jié)構(gòu)元素構(gòu)件級(jí)元素接口/界面元素用戶界面構(gòu)件接口系統(tǒng)接口數(shù)據(jù)元素?cái)?shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)部署級(jí)元素1415模塊是一個(gè)獨(dú)立命名的，擁有明確定義的輸入、輸出和特性的程序?qū)嶓w。把一個(gè)大型軟件系統(tǒng)的全部功能，按照一定的原則合理地劃分為若干個(gè)模塊，每個(gè)模塊完成一個(gè)特定子功能，所有的這些模塊以某種結(jié)構(gòu)形式組成一個(gè)整體，這就是軟件的模塊化設(shè)計(jì)（Modular Design）。軟件模塊化設(shè)計(jì)可以簡(jiǎn)化軟件的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，提高軟件的可理解性和可測(cè)試性，并使軟件更

7、容易得到維護(hù)。分解、抽象、逐步求精、信息隱蔽和模塊獨(dú)立性，是軟件模塊化設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想。軟件模塊化設(shè)計(jì)1516采用有效的分解，即“分而治之”，是能夠使問(wèn)題得以很好解決的必不可少的措施。一個(gè)軟件系統(tǒng)的各個(gè)模塊之間是相互關(guān)聯(lián)的，模塊劃分的數(shù)量越多，模塊間的聯(lián)系也越多。模塊本身的復(fù)雜性和工作量雖然隨著模塊變小而減少，模塊的接口工作量卻隨著模塊數(shù)增加而增大。軟件模塊化開(kāi)發(fā)存在一個(gè)最小成本區(qū)，把模塊數(shù)控制在一定的范圍內(nèi)，可以得到最小的總開(kāi)發(fā)工作量。軟件模塊化1617模塊數(shù)與開(kāi)發(fā)工作量開(kāi)發(fā)工作量模塊數(shù)最小成本區(qū)模塊成本接口成本總成本1718分解必然需要抽象的支持。抽象是抓住主要問(wèn)題，隱藏細(xì)節(jié)，這樣才能容易分

8、解。抽象具有不同的級(jí)別（數(shù)據(jù)和過(guò)程）。人類解決復(fù)雜問(wèn)題的基本方法之一。只有抓住事物的本質(zhì)，才能準(zhǔn)確分析和處理問(wèn)題，找到合理的解決方案。抽象1819軟件體系結(jié)構(gòu)是指軟件的整體結(jié)構(gòu)和這種結(jié)構(gòu)為系統(tǒng)提供概念上完整性的方式。體系結(jié)構(gòu)可以是程序構(gòu)件或模塊的結(jié)構(gòu)或組織，這些構(gòu)件或模塊交互的形式以及這些構(gòu)件所用數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)。體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以使用大量的模型來(lái)表達(dá)。軟件體系結(jié)構(gòu)1920信息隱蔽原則建議模塊應(yīng)該具有的特征是：每個(gè)模塊對(duì)其他所有模塊都隱蔽自己的設(shè)計(jì)決策。信息隱蔽意味著通過(guò)一系列獨(dú)立的模塊可以得到有效的模塊化。獨(dú)立的構(gòu)件或模塊之間的“接口”簡(jiǎn)單而清晰。信息隱藏2021模塊的獨(dú)立性(Module Inde

9、pendence)是模塊化、抽象、信息隱蔽等概念的直接結(jié)果，也是判斷模塊化結(jié)構(gòu)是否合理的標(biāo)準(zhǔn)。模塊獨(dú)立性是指開(kāi)發(fā)具有獨(dú)立功能而和其他模塊沒(méi)有過(guò)多關(guān)聯(lián)的模塊。模塊獨(dú)立性兩大優(yōu)點(diǎn)：獨(dú)立的模塊由于分解了功能，簡(jiǎn)化了接口，使得軟件比較容易開(kāi)發(fā)；獨(dú)立的模塊比較容易測(cè)試和維護(hù)。模塊的獨(dú)立性2122模塊獨(dú)立性的度量標(biāo)準(zhǔn)模塊獨(dú)立性由兩個(gè)定性標(biāo)準(zhǔn)度量：模塊自身的內(nèi)聚（Cohesion），也稱為塊內(nèi)聯(lián)系或模塊強(qiáng)度，模塊之間的耦合（Coupling)，也稱為塊間聯(lián)系。模塊獨(dú)立性愈高，則塊內(nèi)聯(lián)系越強(qiáng)，塊間聯(lián)系越弱。2223內(nèi)聚性是從功能的角度對(duì)模塊內(nèi)部聚合能力的量度。高內(nèi)聚是模塊獨(dú)立性追求的目標(biāo)。分類：偶然性內(nèi)聚：模

10、塊內(nèi)的各個(gè)任務(wù)在功能上沒(méi)有實(shí)質(zhì)性聯(lián)系，純屬“偶然”因素組合了塊內(nèi)各個(gè)互不相關(guān)的任務(wù)。邏輯性內(nèi)聚：模塊通常由若干個(gè)邏輯功能相似的任務(wù)組成，通過(guò)模塊外引入的一個(gè)開(kāi)關(guān)量選擇其一執(zhí)行。這種內(nèi)聚增大了模塊間的耦合。時(shí)間性內(nèi)聚：模塊內(nèi)的各個(gè)任務(wù)由相同的執(zhí)行時(shí)間聯(lián)系在一起。例如，初始化模塊。過(guò)程性內(nèi)聚：模塊內(nèi)的各個(gè)任務(wù)必須按照某一特定次序執(zhí)行。通信性內(nèi)聚：模塊內(nèi)部的各個(gè)任務(wù)靠公用數(shù)據(jù)聯(lián)系在一起，即都使用同一個(gè)輸入數(shù)據(jù)，或者產(chǎn)生同一個(gè)輸出數(shù)據(jù)。順序性內(nèi)聚：模塊內(nèi)的各個(gè)任務(wù)是順序執(zhí)行的。通常，上一個(gè)任務(wù)的輸出是下一個(gè)任務(wù)的輸入。功能性內(nèi)聚：模塊各個(gè)成分結(jié)合在一起，完成一個(gè)特定的功能。顯然，功能性模塊具有內(nèi)聚性最

11、強(qiáng)、與其他模塊聯(lián)系少的特點(diǎn)。模塊的內(nèi)聚性2324內(nèi)聚性分類偶然性內(nèi)聚弱邏輯性內(nèi)聚時(shí)間性內(nèi)聚過(guò)程性內(nèi)聚通信性內(nèi)聚順序性內(nèi)聚功能性內(nèi)聚強(qiáng)低內(nèi)聚中內(nèi)聚高內(nèi)聚2425耦合性是對(duì)一個(gè)軟件結(jié)構(gòu)內(nèi)不同模塊之間互連程度的度量。耦合性的強(qiáng)弱取決于模塊間接口的復(fù)雜程度，以及通過(guò)接口的數(shù)據(jù)類型和數(shù)目。分類： 非直接耦合：同級(jí)模塊相互之間沒(méi)有信息傳遞，屬于非直接耦合。 數(shù)據(jù)耦合：調(diào)用下屬模塊時(shí)，如果交換的都是簡(jiǎn)單變量，便構(gòu)成數(shù)據(jù)耦合。 特征耦合：調(diào)用下屬模塊時(shí)，如果交換的是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，便構(gòu)成特征耦合。由于傳遞的是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，不僅數(shù)據(jù)量增加，而且會(huì)使模塊的相關(guān)性增加。 控制耦合：模塊間傳遞的信息不是一般的數(shù)據(jù)，而是作為控制

12、信息的開(kāi)關(guān)值或標(biāo)志量。例如，邏輯性內(nèi)聚的模塊調(diào)用就是典型的控制耦合。外部耦合：若允許一組模塊訪問(wèn)同一個(gè)全局變量，可稱它們?yōu)橥獠狂詈?。公共耦合：若允許一組模塊訪問(wèn)同一個(gè)全局性的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，則稱它們?yōu)楣柴詈?。全局性的?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以是共享的通信區(qū)、公共的內(nèi)存區(qū)域、任何存儲(chǔ)介質(zhì)文件、物理設(shè)備等。內(nèi)容耦合：若一個(gè)模塊可以直接調(diào)用另一個(gè)模塊中的數(shù)據(jù)，或者直接轉(zhuǎn)移到另一個(gè)模塊中去，或者一個(gè)模塊有多個(gè)入口，則稱為內(nèi)容耦合。模塊耦合性2526耦合性分類非直接耦合弱數(shù)據(jù)耦合特征耦合控制耦合外部耦合公共耦合內(nèi)容耦合強(qiáng)弱耦合中耦合強(qiáng)耦合較強(qiáng)耦合2627逐步求精，或稱逐步細(xì)化，是一種自頂向下的設(shè)計(jì)策略。逐步求精是人類采用抽象到具體的過(guò)程把一個(gè)復(fù)雜問(wèn)題趨于簡(jiǎn)單化控制和管理的有效策略。抽象和精化是互補(bǔ)的概念。逐步求精2728重構(gòu)是一種重新組織的技術(shù)，可以簡(jiǎn)化構(gòu)件或模塊的設(shè)計(jì)或編碼而無(wú)需改變其功能或行為。重構(gòu)是一種改進(jìn)程序內(nèi)部結(jié)構(gòu)但不改變代碼或設(shè)計(jì)的外部行為?！跋仁顾D(zhuǎn)起來(lái)，再使它快起來(lái)”。重構(gòu)（Refactor