第七章-面向數(shù)據(jù)流的設(shè)計(jì)方法課件

面向數(shù)據(jù)流的設(shè)計(jì)方法2009.11面向數(shù)據(jù)流的設(shè)計(jì)方法1基本概念 面向數(shù)據(jù)流的設(shè)計(jì)方法（SD）是根據(jù)需求階段對(duì)數(shù)據(jù)流的分析（數(shù)據(jù)流圖和數(shù)據(jù)字典）設(shè)計(jì)軟件結(jié)構(gòu)

SD以數(shù)據(jù)流圖為基礎(chǔ)，它定義了把DFD變換成軟件結(jié)構(gòu)的不同映射方法映射DFD(問(wèn)題結(jié)構(gòu))軟件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)(程序結(jié)構(gòu))基本概念映射DFD軟件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)2TheDataFlowHierarchyPabxyp1p2p3p45abcdefglevel0level1TheDataFlowHierarchyPabxyp13數(shù)據(jù)流模型在數(shù)據(jù)流模型中，將系統(tǒng)分解為一系列功能模塊。這種結(jié)構(gòu)包括批處理和管道及過(guò)濾器。在體系結(jié)構(gòu)中的每一個(gè)成份都有一套輸入和輸出數(shù)據(jù)，都依輸入-處理-輸出的方式工作。進(jìn)行數(shù)據(jù)變換的構(gòu)件叫做過(guò)濾器。把數(shù)據(jù)從一個(gè)過(guò)濾器的輸出導(dǎo)入到另一個(gè)過(guò)濾器的輸入，就叫做管道。數(shù)據(jù)流模型在數(shù)據(jù)流模型中，將系統(tǒng)分解為一系列功能模塊。4在系統(tǒng)中，各個(gè)過(guò)濾器必須是相互獨(dú)立的，每一個(gè)過(guò)濾器對(duì)它的上游或下游的過(guò)濾器的情況是不知道的，也不能做任何假設(shè)。如果要求最終的輸出結(jié)果與各個(gè)過(guò)濾器的執(zhí)行次序相關(guān)，就是一個(gè)數(shù)據(jù)流方式的體系結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是：數(shù)據(jù)流程設(shè)計(jì)明確，直接支持復(fù)用，系統(tǒng)容易維護(hù)和升級(jí)，可以進(jìn)行某些性能分析（如流量、死鎖等），容易支持并行計(jì)算。在系統(tǒng)中，各個(gè)過(guò)濾器必須是相互獨(dú)立的，每一個(gè)過(guò)濾器對(duì)它的上游5SD系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特征可歸納為

兩種典型形式：變換型結(jié)構(gòu)事務(wù)型結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)流圖可分為兩種類型：

變換型數(shù)據(jù)流事務(wù)型數(shù)據(jù)流SD系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特征可歸納為

兩種典型形式：變換型結(jié)構(gòu)6變換中心輸入輸出變換型結(jié)構(gòu)事務(wù)中心接受路徑動(dòng)作路徑基本模型特征事務(wù)型結(jié)構(gòu)由輸入、變換中心和輸出三部分組成具有在多種事務(wù)中選擇執(zhí)行某類事物的能力變換輸入輸出變換型結(jié)構(gòu)事務(wù)接受動(dòng)基本模型7變換型數(shù)據(jù)流結(jié)構(gòu)事務(wù)型數(shù)據(jù)流結(jié)構(gòu)傳入變換傳出變換中心傳入部分傳出部分事務(wù)分析事務(wù)中心動(dòng)作1動(dòng)作2動(dòng)作3接受接受部分變換型事務(wù)型傳入變換傳出變換傳入傳出事務(wù)事務(wù)動(dòng)作動(dòng)作動(dòng)作接受8變換流示意圖：信息以“外部世界”所具有的形式進(jìn)入系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)處理后又以這種形式離開(kāi)系統(tǒng)信息時(shí)間信息流輸入流輸出流交換流外部表示內(nèi)部表示變換流示意圖：信息以“外部世界”所具有的形式進(jìn)入系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)處9變換型數(shù)據(jù)流舉例輸入信息物理輸入格式檢查處理顯示正確信息結(jié)果物理輸出數(shù)據(jù)變換中心邏輯輸入邏輯輸出傳入部分傳出部分特點(diǎn)：具有明確的傳入、變換(或稱主加工)和傳出界面的DFD變換型數(shù)據(jù)流舉例輸入物理格式處理顯示正確結(jié)果物理數(shù)據(jù)變換中心10事務(wù)型數(shù)據(jù)流圖舉例IMLNOABCDFEGH事務(wù)型數(shù)據(jù)流圖舉例IMLNOABCDFEGH11大型系統(tǒng)DFD中,變換型和事務(wù)型結(jié)構(gòu)往往共存:T事務(wù)中心傳入變換傳出大型系統(tǒng)DFD中,變換型和事務(wù)型T事務(wù)中心傳入變換傳出12SD設(shè)計(jì)過(guò)程確定信息流的類型劃定流界將數(shù)據(jù)流圖映射為程序結(jié)構(gòu)提取層次控制結(jié)構(gòu)精化結(jié)構(gòu)SD設(shè)計(jì)過(guò)程13精化數(shù)據(jù)流圖流的類型確定事務(wù)中心和各動(dòng)作路徑確定輸入、輸出流界映射為變換結(jié)構(gòu)映射為事務(wù)結(jié)構(gòu)提取控制結(jié)構(gòu)利用啟發(fā)式策略精化軟件結(jié)構(gòu)描述接口和全局?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)審詳細(xì)設(shè)計(jì)事務(wù)分析變換分析精化數(shù)據(jù)流圖流的類型確定事務(wù)中心和各動(dòng)作路徑確定輸入、輸出流14主模塊輸入模塊主加工模塊輸出模塊事務(wù)控制模塊接受模塊動(dòng)作發(fā)送模塊動(dòng)作1模塊動(dòng)作2模塊動(dòng)作3模塊由變換分析產(chǎn)生由事務(wù)分析產(chǎn)生主模塊輸入模塊主加工模塊輸出模塊事務(wù)控制模塊接受模塊動(dòng)作發(fā)送15一變換分析設(shè)計(jì)方法步驟：(1)復(fù)審基本系統(tǒng)模型

指頂層DFD和由外部提供的信息（2）復(fù)審和精化軟件數(shù)據(jù)流圖 對(duì)DFD進(jìn)行精化，直到獲得足夠詳細(xì)的DFD。期望達(dá)到：每個(gè)變換對(duì)應(yīng)一個(gè)獨(dú)立的功能，用一個(gè)高內(nèi)聚的模塊實(shí)現(xiàn)。一變換分析設(shè)計(jì)方法步驟：16SafeHomede的第3層DFD讀取傳感器數(shù)據(jù)傳感數(shù)據(jù)獲取響應(yīng)信息產(chǎn)生撥號(hào)脈沖連通電話網(wǎng)選擇電話號(hào)碼建立警報(bào)條件置傳感數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)配置信息配置數(shù)據(jù)產(chǎn)生警報(bào)信號(hào)產(chǎn)生顯示格式化顯示號(hào)碼表電話號(hào)碼電話號(hào)碼對(duì)應(yīng)音頻電話撥號(hào)音頻警報(bào)類型警報(bào)數(shù)據(jù)格式化標(biāo)志類型和位置傳感器信息SafeHomede的第3層DFD讀取傳感傳感數(shù)據(jù)獲取響產(chǎn)生17（3）確定DFD的特性，判定為變換流還是事務(wù)流

主要根據(jù)主流的信息流類型判定，支流用于精化（4）區(qū)分傳入、變換中心、傳出部分，在DFD上標(biāo)明分界線（3）確定DFD的特性，判定為變換流還是事務(wù)流18BCADEQPRWUVabcedrpuwv變換中心傳入部分傳出部分BCADEQPRWUVabcedrpuwv變換中心傳入部分傳19(5)第一級(jí)分解(建立初始框架)設(shè)計(jì)頂層和第一層模塊(5)第一級(jí)分解20第一級(jí)分解的方法MCMTMAME第一級(jí)分解的方法MCMTMAME21第一級(jí)分解后的SCMCMTMAME第一層頂層c,ec,eu,wu,w傳入模塊傳出模塊中心變換模塊第一級(jí)分解后的SCMCMTMAME第一層頂層c,ec,eu,22第一級(jí)分解后的SC(另一種畫(huà)法)MCMA1ceu,wc,pQPReprrw,uw傳入分支模塊中心加工分支模塊傳出分支模塊MA2ME1ME2第一級(jí)分解后的SC(另一種畫(huà)法)MCMA1ceu,wc,pQ23(6)第二級(jí)分解(分解SC各分支)自頂向下分解，設(shè)計(jì)出每個(gè)分支的中、下層模塊(6)第二級(jí)分解(分解SC各分支)24傳入分支的分解

(1)MACBAbacEDdec,e傳入分支的分解

(1)MACBAbacEDdec,e25傳入分支的分解

(2)MAGetCbacRead

Ddec,eB

to

CbcdeabGetEGetBD

to

EAtoBReadD傳入分支的分解

(2)MAGetCbacReadDdec26傳出分支的分解

MEWWriteVuuw,uvvvPutUUtoVMEUWriteWwwuw,uV(1)(2)傳出分支的分解

MEWWriteVuuw,uvvvPut27中心加工分支的分解MTPQRec,pru,wpr中心加工分支的分解MTPQRec,pru,wpr28（7）采用啟發(fā)式設(shè)計(jì)策略，精化所得軟件結(jié)構(gòu) 以模塊獨(dú)立為指導(dǎo)思想，追求：高內(nèi)聚、低耦合、易實(shí)現(xiàn)、易測(cè)試和易維護(hù)（7）采用啟發(fā)式設(shè)計(jì)策略，精化所得軟件結(jié)構(gòu)29例：SafeHomede的第0層DFD

SafeHomede軟件系統(tǒng)用戶命令和數(shù)據(jù)顯示信息控制面板傳感器傳感器狀態(tài)警鈴電話線警告類型電話號(hào)碼撥音控制面板顯示例：SafeHomede的第0層DFDSafeHomede30SafeHomede的第1層DFD控制面板與用戶交互控制面板顯示密碼電話號(hào)碼撥音傳感器狀態(tài)顯示信息配置請(qǐng)求用戶命令和數(shù)據(jù)配置系統(tǒng)警鈴電話線傳感器配置信息顯示信息和狀態(tài)監(jiān)控傳感器激活／不激活系統(tǒng)傳感器信息密碼處理警告類型檢驗(yàn)id信息開(kāi)始停止?fàn)顟B(tài)信息SafeHomede的第1層DFD控制與用戶控制密碼電話號(hào)碼31監(jiān)控傳感器的第2層DFD電話號(hào)碼撥音傳感器數(shù)據(jù)配置數(shù)據(jù)顯示格式配置信息產(chǎn)生警告信息撥號(hào)異常數(shù)據(jù)判別傳感器信息讀傳感器警告類型傳感器id類型傳感器id類型定位監(jiān)控傳感器的第2層DFD電話號(hào)碼撥音傳感器數(shù)據(jù)配置數(shù)據(jù)顯示格32SafeHomede的第3層DFD讀取傳感器數(shù)據(jù)傳感數(shù)據(jù)獲取響應(yīng)信息產(chǎn)生撥號(hào)脈沖連通電話網(wǎng)選擇電話號(hào)碼建立警報(bào)條件置傳感數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)配置信息配置數(shù)據(jù)產(chǎn)生警報(bào)信號(hào)產(chǎn)生顯示格式化顯示號(hào)碼表電話號(hào)碼電話號(hào)碼對(duì)應(yīng)音頻電話撥號(hào)音頻警報(bào)類型警報(bào)數(shù)據(jù)格式化標(biāo)志類型和位置傳感器信息SafeHomede的第3層DFD讀取傳感傳感數(shù)據(jù)獲取響產(chǎn)生33書(shū)P215頁(yè)，程序結(jié)構(gòu)書(shū)P215頁(yè)，程序結(jié)構(gòu)34第七章-面向數(shù)據(jù)流的設(shè)計(jì)方法課件35

任何情況下都可使用變換分析方法設(shè)計(jì)軟件結(jié)構(gòu)，但如數(shù)據(jù)流具有明顯的事務(wù)特點(diǎn)時(shí)(有一個(gè)明顯的事務(wù)中心),以采用事務(wù)分析方法為宜。 事務(wù)分析與變換分析的步驟基本相似，差別在于數(shù)據(jù)流圖到程序結(jié)構(gòu)的映射。二事務(wù)分析設(shè)計(jì)方法 任何情況下都可使用變換分析方法設(shè)計(jì)軟件結(jié)構(gòu)，但如數(shù)據(jù)36（1）復(fù)審基本系統(tǒng)模型（2）復(fù)審并精化軟件數(shù)據(jù)流圖（3）確定數(shù)據(jù)流圖的特性前三步和變換分析法相同事務(wù)分析設(shè)計(jì)方法步驟：（1）復(fù)審基本系統(tǒng)模型事務(wù)分析設(shè)計(jì)方法步驟：37(4)在DFD上確定事務(wù)中心、接收部分和發(fā)送部分。(5)畫(huà)出SC框架，把DFD上的三部分分別映射為事務(wù)控制模塊、接收模塊和動(dòng)作發(fā)送模塊。(6)分解細(xì)化接收分支和發(fā)送分支，完成初始SC。（7）使用啟發(fā)式設(shè)計(jì)策略，精化程序結(jié)構(gòu)(4)在DFD上確定事務(wù)中心、接收部38用戶命令交互子系統(tǒng)ＤＦＤ讀用戶命令密碼命令密碼顯示信息系統(tǒng)參數(shù)數(shù)據(jù)用戶命令讀系統(tǒng)數(shù)據(jù)配置信息顯示信息和狀態(tài)命令分析處理讀密碼命令類型開(kāi)/關(guān)命令建立配置文件原配置數(shù)據(jù)激活/非活動(dòng)系統(tǒng)與文件中密碼比較格式化配置數(shù)據(jù)配置命令檢驗(yàn)信息過(guò)程重試信息四位數(shù)字檢驗(yàn)信息檢驗(yàn)信息A/D信息格式化配置數(shù)據(jù)格式化配置數(shù)據(jù)用戶命令交互子系統(tǒng)ＤＦＤ讀用戶密碼命令密碼顯示信息系統(tǒng)參數(shù)數(shù)39初始的SC主模塊輸入模塊主加工模塊輸入模塊事務(wù)控制模塊接受模塊動(dòng)作發(fā)送模塊動(dòng)作1模塊動(dòng)作2模塊動(dòng)作3模塊由變換分析產(chǎn)生由事務(wù)分析產(chǎn)生初始的SC主模塊輸入模塊主加工模塊輸入模塊事務(wù)控制模塊接受模40事務(wù)分析的映射方法總控調(diào)度C路徑B路徑A路徑A路徑B路徑C路徑接收路徑事務(wù)分析的映射方法總控調(diào)度C路徑B路徑A路徑A路徑B路徑C路41用戶命令交互子系統(tǒng)初始的SC用戶執(zhí)行模塊讀用戶命令命令處理密碼處理控制器現(xiàn)用/非現(xiàn)用系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)置控制器用戶命令交互子系統(tǒng)初始的SC用戶執(zhí)行模塊讀用戶命令命令處理密42用戶命令交互子系統(tǒng)ＤＦＤ讀用戶命令密碼顯示信息系統(tǒng)參數(shù)數(shù)據(jù)用戶命令讀系統(tǒng)數(shù)據(jù)配置信息顯示信息和狀態(tài)命令分析處理讀密碼命令類型建立配置文件原配置數(shù)據(jù)激活/非活動(dòng)系統(tǒng)與文件中密碼比較格式化配置數(shù)據(jù)檢驗(yàn)信息過(guò)程重試信息四位數(shù)字檢驗(yàn)信息檢驗(yàn)信息A/D信息格式化配置數(shù)據(jù)格式化配置數(shù)據(jù)密碼命令開(kāi)/關(guān)命令配置命令用戶命令交互子系統(tǒng)ＤＦＤ讀用戶密碼顯示信息系統(tǒng)參數(shù)數(shù)據(jù)用戶讀43用戶命令交互子系統(tǒng)的SC用戶執(zhí)行模塊讀用戶命令命令處理密碼處理控制器現(xiàn)用/非現(xiàn)用系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)置控制器讀系統(tǒng)數(shù)據(jù)建立配置文件顯示信息與狀態(tài)用戶命令交互子系統(tǒng)的SC用戶執(zhí)行模塊讀用戶命令命令處理密碼處44用戶命令交互子系統(tǒng)ＤＦＤ讀用戶命令密碼顯示信息系統(tǒng)參數(shù)數(shù)據(jù)用戶命令讀系統(tǒng)數(shù)據(jù)配置信息顯示信息和狀態(tài)命令分析處理讀密碼命令類型建立配置文件原配置數(shù)據(jù)激活/非活動(dòng)系統(tǒng)與文件中密碼比較格式化配置數(shù)據(jù)檢驗(yàn)信息過(guò)程重試信息四位數(shù)字檢驗(yàn)信息檢驗(yàn)信息A/D信息配置數(shù)據(jù)格式化配置數(shù)據(jù)密碼命令開(kāi)/關(guān)命令配置命令用戶命令交互子系統(tǒng)ＤＦＤ讀用戶密碼顯示信息系統(tǒng)參數(shù)數(shù)據(jù)用戶讀45用戶命令交互子系統(tǒng)的SC用戶執(zhí)行模塊讀用戶命令命令處理密碼處理控制器現(xiàn)用/非現(xiàn)用系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)置控制器讀系統(tǒng)數(shù)據(jù)建立配置文件顯示信息與狀態(tài)讀密碼用文件比較密碼密碼輸出控制器產(chǎn)生無(wú)效信息用戶命令交互子系統(tǒng)的SC用戶執(zhí)行模塊讀用戶命令命令處理密碼處46事務(wù)流設(shè)計(jì)舉例IMLNABCDFEG事務(wù)中心事務(wù)流設(shè)計(jì)舉例IMLNABCDFEG事務(wù)中心47事務(wù)流設(shè)計(jì)舉例取A

總控ALMNGDBCFE（主模塊）事務(wù)加工模塊事務(wù)流設(shè)計(jì)舉例取A總控ALMNGDBCFE（主模塊48動(dòng)作分支的典型結(jié)構(gòu)PT

2T

1T

iA

2D2A

1D

1A

3A

jD

k事務(wù)層操作層細(xì)節(jié)層處理層主模塊事務(wù)加工模塊操作模塊細(xì)節(jié)模塊動(dòng)作分支的典型結(jié)構(gòu)PT2T1TiA2D2A1D49事務(wù)流設(shè)計(jì)舉例取A

總控ALMNGDBCFE動(dòng)作1動(dòng)作n….細(xì)節(jié)模塊1細(xì)節(jié)模塊2….（操作模塊）（細(xì)節(jié)模塊）事務(wù)流設(shè)計(jì)舉例取A總控ALMNGDBCFE動(dòng)作1動(dòng)50事務(wù)型數(shù)據(jù)流圖舉例IMLNOABCDFEGH事務(wù)型數(shù)據(jù)流圖舉例IMLNOABCDFEGH51事務(wù)流設(shè)計(jì)舉例

(另一種畫(huà)法)輸入AXX系統(tǒng)變換控制ALMAGDBCFE輸出E、F、GE、F、GE、F、G輸出HOE、F、GHHN事務(wù)流設(shè)計(jì)舉例(另一種畫(huà)法)輸入AXX系統(tǒng)變換控制A52要求類型處理有效圖書(shū)管理要求當(dāng)前日期2.1新書(shū)入庫(kù)2.2借入庫(kù)單罰款單一層數(shù)據(jù)流圖(a)借書(shū)2.3注銷圖書(shū)2.5借書(shū)2.4目錄文件借書(shū)單書(shū)單注銷單要求類有效圖書(shū)管理要求當(dāng)前日期2.1新書(shū)入庫(kù)2.2借入庫(kù)單罰53事務(wù)分析設(shè)計(jì)舉例

家庭保安系統(tǒng)

p216---事務(wù)分析設(shè)計(jì)舉例

家庭保安系統(tǒng)

p216---543412675810911變換中心傳入傳出事務(wù)型(3)混合流設(shè)計(jì)舉例3412675810911變換中心傳入傳出事務(wù)型(3)混合55混合流設(shè)計(jì)舉例T事務(wù)中心傳入變換傳出接收部分發(fā)送部分混合流設(shè)計(jì)舉例T事務(wù)傳入變換傳出接收部分發(fā)送56ABT1變換中心傳入傳出T2T3abb1b2b3c1c2c3degfjＬm事務(wù)流子系統(tǒng)BCCDDEEHHKFJKLLMh混合流設(shè)計(jì)舉例kABT1變換中心傳入傳出T2T3abb1b2b3c1c2c357混合流設(shè)計(jì)舉例輸入DXX系統(tǒng)變換控制輸出K輸入Cdc輸出LCDDEFJEHHKKLcddkkkLL輸出MLMmmL事務(wù)子系統(tǒng)混合流設(shè)計(jì)舉例輸入DXX系統(tǒng)變換控制輸出K輸入Cdc輸出LC58三啟發(fā)式設(shè)計(jì)策略(1)模塊功能的完善化(2)消除重復(fù)功能(3)將模塊的影響限制在模塊的控制范圍內(nèi)(4)深度、寬度、扇出和扇入適中(5)模塊大小適中(6)降低模塊接口的復(fù)雜性(7)模塊功能可預(yù)測(cè)(8)避免模塊的病態(tài)連接(9)根據(jù)設(shè)計(jì)約束和可移植性要對(duì)軟件打包三啟發(fā)式設(shè)計(jì)策略(1)模塊功能的完善化59(1)模塊功能的完善化完整的模塊應(yīng)包括三部分：(1)執(zhí)行規(guī)定功能部分(2)出錯(cuò)處理部分(3)需返回給調(diào)用者數(shù)據(jù)時(shí)，返回是否正確結(jié)束標(biāo)志。(1)模塊功能的完善化完整的模塊應(yīng)包括三部分：60(2)消除重復(fù)功能Q1CQ2CQ1Q2C改進(jìn)前Q1、Q2功能相似XYQ’XYXY重復(fù)部分改進(jìn)方法1：將Q1、Q2合并為Q’不可取改進(jìn)方法2：將Q1、Q2的公共部分分離出來(lái)(2)消除重復(fù)功能Q1CQ2CQ1Q2C改進(jìn)前XYQ’XYX61CHDEGXF(3)將模塊的影響限制在模塊的控制范圍內(nèi)AILJKB模塊C的控制范圍:C、D、E、F、G、H如果模塊C

作出的決策影響了模塊L，L超出了C

的控制范圍CHDEGXF(3)將模塊的影響限制AILJKB模塊C的控制62(4)減少高扇出爭(zhēng)取高扇入高扇出的模塊結(jié)構(gòu)舉例：編外人員工資取得工資數(shù)據(jù)計(jì)時(shí)制工資額薪金制工資額編外人員稅款編外人員扣款常規(guī)扣款稅收扣款計(jì)算實(shí)發(fā)工資避免平鋪結(jié)構(gòu)(4)減少高扇出爭(zhēng)取高扇入高扇出的模塊結(jié)構(gòu)舉例：編外取得計(jì)63增加中間層降低扇出編外人員工資取得工資數(shù)據(jù)計(jì)時(shí)制工資額薪金制工資額編外人員稅款編外人員扣款常規(guī)扣款稅收扣款計(jì)算實(shí)發(fā)工資計(jì)時(shí)工人實(shí)發(fā)工資計(jì)薪工人實(shí)發(fā)工資編外人員實(shí)發(fā)工資增加中間層降低扇出編外取得工資數(shù)據(jù)計(jì)時(shí)薪金編外編外常規(guī)稅收64(5)模塊大小適中模塊過(guò)大：可理解程度下降模塊過(guò)小：開(kāi)銷大于有效操作系統(tǒng)接口復(fù)雜(6)降低模塊接口的復(fù)雜性

接口傳遞信息應(yīng)簡(jiǎn)單且和模塊功能一致。(5)模塊大小適中模塊過(guò)大：可理解程度下降65(7)模塊功能可預(yù)測(cè)模塊看成黑盒子，相同輸入產(chǎn)生相同輸出，其功能為可預(yù)測(cè)的。模塊帶有內(nèi)部狀態(tài)其功能可能是不可預(yù)測(cè)的。難理解、難測(cè)試、難維護(hù)。(7)模塊功能可預(yù)測(cè)模塊看成黑盒子，相同輸入產(chǎn)生66防止模塊功能過(guò)分局限功能單一的模塊具有高內(nèi)聚。但如任意限制局部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的大小，過(guò)分限制控制流中可做的選擇或外部接口的模式，模塊功能就過(guò)分局限，使用范圍過(guò)分狹窄，缺乏靈活性和可擴(kuò)充性。

防止模塊功能過(guò)分局限功能單一的模塊具有高內(nèi)聚。67(8)避免模塊的病態(tài)連接

防止指向模塊中間的分支或引用（針對(duì)內(nèi)容耦合）

(9)根據(jù)設(shè)計(jì)約束和可移植性需求對(duì)軟件打包

打包指用來(lái)為特定環(huán)境組裝軟件的技術(shù)(8)避免模塊的病態(tài)連接防止指向模塊中間的分支或引用68設(shè)計(jì)優(yōu)化原則軟件業(yè)界的“百分之二十規(guī)則”

20%的代碼占用80%的處理時(shí)間，80%的錯(cuò)誤出自20%的代碼設(shè)計(jì)優(yōu)化原則軟件業(yè)界的“百分之二十規(guī)則”69對(duì)策

在先不考慮時(shí)間復(fù)雜性的情況下設(shè)計(jì)并精化軟件結(jié)構(gòu)；借用CASE工具模擬分析運(yùn)行時(shí)的性能，定位出低效部分；詳細(xì)設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)最耗時(shí)的模塊仔細(xì)推敲，以便減少時(shí)間開(kāi)銷；運(yùn)用高級(jí)語(yǔ)言編程；對(duì)大量占用CPU資源的模塊必要時(shí)用低級(jí)語(yǔ)言重新編碼，以提高效率

先讓它干起來(lái)，再讓它快起來(lái)

對(duì)策70面向數(shù)據(jù)流的設(shè)計(jì)方法2009.11面向數(shù)據(jù)流的設(shè)計(jì)方法71基本概念 面向數(shù)據(jù)流的設(shè)計(jì)方法（SD）是根據(jù)需求階段對(duì)數(shù)據(jù)流的分析（數(shù)據(jù)流圖和數(shù)據(jù)字典）設(shè)計(jì)軟件結(jié)構(gòu)

SD以數(shù)據(jù)流圖為基礎(chǔ)，它定義了把DFD變換成軟件結(jié)構(gòu)的不同映射方法映射DFD(問(wèn)題結(jié)構(gòu))軟件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)(程序結(jié)構(gòu))基本概念映射DFD軟件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)72TheDataFlowHierarchyPabxyp1p2p3p45abcdefglevel0level1TheDataFlowHierarchyPabxyp173數(shù)據(jù)流模型在數(shù)據(jù)流模型中，將系統(tǒng)分解為一系列功能模塊。這種結(jié)構(gòu)包括批處理和管道及過(guò)濾器。在體系結(jié)構(gòu)中的每一個(gè)成份都有一套輸入和輸出數(shù)據(jù)，都依輸入-處理-輸出的方式工作。進(jìn)行數(shù)據(jù)變換的構(gòu)件叫做過(guò)濾器。把數(shù)據(jù)從一個(gè)過(guò)濾器的輸出導(dǎo)入到另一個(gè)過(guò)濾器的輸入，就叫做管道。數(shù)據(jù)流模型在數(shù)據(jù)流模型中，將系統(tǒng)分解為一系列功能模塊。74在系統(tǒng)中，各個(gè)過(guò)濾器必須是相互獨(dú)立的，每一個(gè)過(guò)濾器對(duì)它的上游或下游的過(guò)濾器的情況是不知道的，也不能做任何假設(shè)。如果要求最終的輸出結(jié)果與各個(gè)過(guò)濾器的執(zhí)行次序相關(guān)，就是一個(gè)數(shù)據(jù)流方式的體系結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是：數(shù)據(jù)流程設(shè)計(jì)明確，直接支持復(fù)用，系統(tǒng)容易維護(hù)和升級(jí)，可以進(jìn)行某些性能分析（如流量、死鎖等），容易支持并行計(jì)算。在系統(tǒng)中，各個(gè)過(guò)濾器必須是相互獨(dú)立的，每一個(gè)過(guò)濾器對(duì)它的上游75SD系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特征可歸納為

兩種典型形式：變換型結(jié)構(gòu)事務(wù)型結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)流圖可分為兩種類型：

變換型數(shù)據(jù)流事務(wù)型數(shù)據(jù)流SD系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特征可歸納為

兩種典型形式：變換型結(jié)構(gòu)76變換中心輸入輸出變換型結(jié)構(gòu)事務(wù)中心接受路徑動(dòng)作路徑基本模型特征事務(wù)型結(jié)構(gòu)由輸入、變換中心和輸出三部分組成具有在多種事務(wù)中選擇執(zhí)行某類事物的能力變換輸入輸出變換型結(jié)構(gòu)事務(wù)接受動(dòng)基本模型77變換型數(shù)據(jù)流結(jié)構(gòu)事務(wù)型數(shù)據(jù)流結(jié)構(gòu)傳入變換傳出變換中心傳入部分傳出部分事務(wù)分析事務(wù)中心動(dòng)作1動(dòng)作2動(dòng)作3接受接受部分變換型事務(wù)型傳入變換傳出變換傳入傳出事務(wù)事務(wù)動(dòng)作動(dòng)作動(dòng)作接受78變換流示意圖：信息以“外部世界”所具有的形式進(jìn)入系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)處理后又以這種形式離開(kāi)系統(tǒng)信息時(shí)間信息流輸入流輸出流交換流外部表示內(nèi)部表示變換流示意圖：信息以“外部世界”所具有的形式進(jìn)入系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)處79變換型數(shù)據(jù)流舉例輸入信息物理輸入格式檢查處理顯示正確信息結(jié)果物理輸出數(shù)據(jù)變換中心邏輯輸入邏輯輸出傳入部分傳出部分特點(diǎn)：具有明確的傳入、變換(或稱主加工)和傳出界面的DFD變換型數(shù)據(jù)流舉例輸入物理格式處理顯示正確結(jié)果物理數(shù)據(jù)變換中心80事務(wù)型數(shù)據(jù)流圖舉例IMLNOABCDFEGH事務(wù)型數(shù)據(jù)流圖舉例IMLNOABCDFEGH81大型系統(tǒng)DFD中,變換型和事務(wù)型結(jié)構(gòu)往往共存:T事務(wù)中心傳入變換傳出大型系統(tǒng)DFD中,變換型和事務(wù)型T事務(wù)中心傳入變換傳出82SD設(shè)計(jì)過(guò)程確定信息流的類型劃定流界將數(shù)據(jù)流圖映射為程序結(jié)構(gòu)提取層次控制結(jié)構(gòu)精化結(jié)構(gòu)SD設(shè)計(jì)過(guò)程83精化數(shù)據(jù)流圖流的類型確定事務(wù)中心和各動(dòng)作路徑確定輸入、輸出流界映射為變換結(jié)構(gòu)映射為事務(wù)結(jié)構(gòu)提取控制結(jié)構(gòu)利用啟發(fā)式策略精化軟件結(jié)構(gòu)描述接口和全局?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)審詳細(xì)設(shè)計(jì)事務(wù)分析變換分析精化數(shù)據(jù)流圖流的類型確定事務(wù)中心和各動(dòng)作路徑確定輸入、輸出流84主模塊輸入模塊主加工模塊輸出模塊事務(wù)控制模塊接受模塊動(dòng)作發(fā)送模塊動(dòng)作1模塊動(dòng)作2模塊動(dòng)作3模塊由變換分析產(chǎn)生由事務(wù)分析產(chǎn)生主模塊輸入模塊主加工模塊輸出模塊事務(wù)控制模塊接受模塊動(dòng)作發(fā)送85一變換分析設(shè)計(jì)方法步驟：(1)復(fù)審基本系統(tǒng)模型

指頂層DFD和由外部提供的信息（2）復(fù)審和精化軟件數(shù)據(jù)流圖 對(duì)DFD進(jìn)行精化，直到獲得足夠詳細(xì)的DFD。期望達(dá)到：每個(gè)變換對(duì)應(yīng)一個(gè)獨(dú)立的功能，用一個(gè)高內(nèi)聚的模塊實(shí)現(xiàn)。一變換分析設(shè)計(jì)方法步驟：86SafeHomede的第3層DFD讀取傳感器數(shù)據(jù)傳感數(shù)據(jù)獲取響應(yīng)信息產(chǎn)生撥號(hào)脈沖連通電話網(wǎng)選擇電話號(hào)碼建立警報(bào)條件置傳感數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)配置信息配置數(shù)據(jù)產(chǎn)生警報(bào)信號(hào)產(chǎn)生顯示格式化顯示號(hào)碼表電話號(hào)碼電話號(hào)碼對(duì)應(yīng)音頻電話撥號(hào)音頻警報(bào)類型警報(bào)數(shù)據(jù)格式化標(biāo)志類型和位置傳感器信息SafeHomede的第3層DFD讀取傳感傳感數(shù)據(jù)獲取響產(chǎn)生87（3）確定DFD的特性，判定為變換流還是事務(wù)流

主要根據(jù)主流的信息流類型判定，支流用于精化（4）區(qū)分傳入、變換中心、傳出部分，在DFD上標(biāo)明分界線（3）確定DFD的特性，判定為變換流還是事務(wù)流88BCADEQPRWUVabcedrpuwv變換中心傳入部分傳出部分BCADEQPRWUVabcedrpuwv變換中心傳入部分傳89(5)第一級(jí)分解(建立初始框架)設(shè)計(jì)頂層和第一層模塊(5)第一級(jí)分解90第一級(jí)分解的方法MCMTMAME第一級(jí)分解的方法MCMTMAME91第一級(jí)分解后的SCMCMTMAME第一層頂層c,ec,eu,wu,w傳入模塊傳出模塊中心變換模塊第一級(jí)分解后的SCMCMTMAME第一層頂層c,ec,eu,92第一級(jí)分解后的SC(另一種畫(huà)法)MCMA1ceu,wc,pQPReprrw,uw傳入分支模塊中心加工分支模塊傳出分支模塊MA2ME1ME2第一級(jí)分解后的SC(另一種畫(huà)法)MCMA1ceu,wc,pQ93(6)第二級(jí)分解(分解SC各分支)自頂向下分解，設(shè)計(jì)出每個(gè)分支的中、下層模塊(6)第二級(jí)分解(分解SC各分支)94傳入分支的分解

(1)MACBAbacEDdec,e傳入分支的分解

(1)MACBAbacEDdec,e95傳入分支的分解

(2)MAGetCbacRead

Ddec,eB

to

CbcdeabGetEGetBD

to

EAtoBReadD傳入分支的分解

(2)MAGetCbacReadDdec96傳出分支的分解

MEWWriteVuuw,uvvvPutUUtoVMEUWriteWwwuw,uV(1)(2)傳出分支的分解

MEWWriteVuuw,uvvvPut97中心加工分支的分解MTPQRec,pru,wpr中心加工分支的分解MTPQRec,pru,wpr98（7）采用啟發(fā)式設(shè)計(jì)策略，精化所得軟件結(jié)構(gòu) 以模塊獨(dú)立為指導(dǎo)思想，追求：高內(nèi)聚、低耦合、易實(shí)現(xiàn)、易測(cè)試和易維護(hù)（7）采用啟發(fā)式設(shè)計(jì)策略，精化所得軟件結(jié)構(gòu)99例：SafeHomede的第0層DFD

SafeHomede軟件系統(tǒng)用戶命令和數(shù)據(jù)顯示信息控制面板傳感器傳感器狀態(tài)警鈴電話線警告類型電話號(hào)碼撥音控制面板顯示例：SafeHomede的第0層DFDSafeHomede100SafeHomede的第1層DFD控制面板與用戶交互控制面板顯示密碼電話號(hào)碼撥音傳感器狀態(tài)顯示信息配置請(qǐng)求用戶命令和數(shù)據(jù)配置系統(tǒng)警鈴電話線傳感器配置信息顯示信息和狀態(tài)監(jiān)控傳感器激活／不激活系統(tǒng)傳感器信息密碼處理警告類型檢驗(yàn)id信息開(kāi)始停止?fàn)顟B(tài)信息SafeHomede的第1層DFD控制與用戶控制密碼電話號(hào)碼101監(jiān)控傳感器的第2層DFD電話號(hào)碼撥音傳感器數(shù)據(jù)配置數(shù)據(jù)顯示格式配置信息產(chǎn)生警告信息撥號(hào)異常數(shù)據(jù)判別傳感器信息讀傳感器警告類型傳感器id類型傳感器id類型定位監(jiān)控傳感器的第2層DFD電話號(hào)碼撥音傳感器數(shù)據(jù)配置數(shù)據(jù)顯示格102SafeHomede的第3層DFD讀取傳感器數(shù)據(jù)傳感數(shù)據(jù)獲取響應(yīng)信息產(chǎn)生撥號(hào)脈沖連通電話網(wǎng)選擇電話號(hào)碼建立警報(bào)條件置傳感數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)配置信息配置數(shù)據(jù)產(chǎn)生警報(bào)信號(hào)產(chǎn)生顯示格式化顯示號(hào)碼表電話號(hào)碼電話號(hào)碼對(duì)應(yīng)音頻電話撥號(hào)音頻警報(bào)類型警報(bào)數(shù)據(jù)格式化標(biāo)志類型和位置傳感器信息SafeHomede的第3層DFD讀取傳感傳感數(shù)據(jù)獲取響產(chǎn)生103書(shū)P215頁(yè)，程序結(jié)構(gòu)書(shū)P215頁(yè)，程序結(jié)構(gòu)104第七章-面向數(shù)據(jù)流的設(shè)計(jì)方法課件105

任何情況下都可使用變換分析方法設(shè)計(jì)軟件結(jié)構(gòu)，但如數(shù)據(jù)流具有明顯的事務(wù)特點(diǎn)時(shí)(有一個(gè)明顯的事務(wù)中心),以采用事務(wù)分析方法為宜。 事務(wù)分析與變換分析的步驟基本相似，差別在于數(shù)據(jù)流圖到程序結(jié)構(gòu)的映射。二事務(wù)分析設(shè)計(jì)方法 任何情況下都可使用變換分析方法設(shè)計(jì)軟件結(jié)構(gòu)，但如數(shù)據(jù)106（1）復(fù)審基本系統(tǒng)模型（2）復(fù)審并精化軟件數(shù)據(jù)流圖（3）確定數(shù)據(jù)流圖的特性前三步和變換分析法相同事務(wù)分析設(shè)計(jì)方法步驟：（1）復(fù)審基本系統(tǒng)模型事務(wù)分析設(shè)計(jì)方法步驟：107(4)在DFD上確定事務(wù)中心、接收部分和發(fā)送部分。(5)畫(huà)出SC框架，把DFD上的三部分分別映射為事務(wù)控制模塊、接收模塊和動(dòng)作發(fā)送模塊。(6)分解細(xì)化接收分支和發(fā)送分支，完成初始SC。（7）使用啟發(fā)式設(shè)計(jì)策略，精化程序結(jié)構(gòu)(4)在DFD上確定事務(wù)中心、接收部108用戶命令交互子系統(tǒng)ＤＦＤ讀用戶命令密碼命令密碼顯示信息系統(tǒng)參數(shù)數(shù)據(jù)用戶命令讀系統(tǒng)數(shù)據(jù)配置信息顯示信息和狀態(tài)命令分析處理讀密碼命令類型開(kāi)/關(guān)命令建立配置文件原配置數(shù)據(jù)激活/非活動(dòng)系統(tǒng)與文件中密碼比較格式化配置數(shù)據(jù)配置命令檢驗(yàn)信息過(guò)程重試信息四位數(shù)字檢驗(yàn)信息檢驗(yàn)信息A/D信息格式化配置數(shù)據(jù)格式化配置數(shù)據(jù)用戶命令交互子系統(tǒng)ＤＦＤ讀用戶密碼命令密碼顯示信息系統(tǒng)參數(shù)數(shù)109初始的SC主模塊輸入模塊主加工模塊輸入模塊事務(wù)控制模塊接受模塊動(dòng)作發(fā)送模塊動(dòng)作1模塊動(dòng)作2模塊動(dòng)作3模塊由變換分析產(chǎn)生由事務(wù)分析產(chǎn)生初始的SC主模塊輸入模塊主加工模塊輸入模塊事務(wù)控制模塊接受模110事務(wù)分析的映射方法總控調(diào)度C路徑B路徑A路徑A路徑B路徑C路徑接收路徑事務(wù)分析的映射方法總控調(diào)度C路徑B路徑A路徑A路徑B路徑C路111用戶命令交互子系統(tǒng)初始的SC用戶執(zhí)行模塊讀用戶命令命令處理密碼處理控制器現(xiàn)用/非現(xiàn)用系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)置控制器用戶命令交互子系統(tǒng)初始的SC用戶執(zhí)行模塊讀用戶命令命令處理密112用戶命令交互子系統(tǒng)ＤＦＤ讀用戶命令密碼顯示信息系統(tǒng)參數(shù)數(shù)據(jù)用戶命令讀系統(tǒng)數(shù)據(jù)配置信息顯示信息和狀態(tài)命令分析處理讀密碼命令類型建立配置文件原配置數(shù)據(jù)激活/非活動(dòng)系統(tǒng)與文件中密碼比較格式化配置數(shù)據(jù)檢驗(yàn)信息過(guò)程重試信息四位數(shù)字檢驗(yàn)信息檢驗(yàn)信息A/D信息格式化配置數(shù)據(jù)格式化配置數(shù)據(jù)密碼命令開(kāi)/關(guān)命令配置命令用戶命令交互子系統(tǒng)ＤＦＤ讀用戶密碼顯示信息系統(tǒng)參數(shù)數(shù)據(jù)用戶讀113用戶命令交互子系統(tǒng)的SC用戶執(zhí)行模塊讀用戶命令命令處理密碼處理控制器現(xiàn)用/非現(xiàn)用系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)置控制器讀系統(tǒng)數(shù)據(jù)建立配置文件顯示信息與狀態(tài)用戶命令交互子系統(tǒng)的SC用戶執(zhí)行模塊讀用戶命令命令處理密碼處114用戶命令交互子系統(tǒng)ＤＦＤ讀用戶命令密碼顯示信息系統(tǒng)參數(shù)數(shù)據(jù)用戶命令讀系統(tǒng)數(shù)據(jù)配置信息顯示信息和狀態(tài)命令分析處理讀密碼命令類型建立配置文件原配置數(shù)據(jù)激活/非活動(dòng)系統(tǒng)與文件中密碼比較格式化配置數(shù)據(jù)檢驗(yàn)信息過(guò)程重試信息四位數(shù)字檢驗(yàn)信息檢驗(yàn)信息A/D信息配置數(shù)據(jù)格式化配置數(shù)據(jù)密碼命令開(kāi)/關(guān)命令配置命令用戶命令交互子系統(tǒng)ＤＦＤ讀用戶密碼顯示信息系統(tǒng)參數(shù)數(shù)據(jù)用戶讀115用戶命令交互子系統(tǒng)的SC用戶執(zhí)行模塊讀用戶命令命令處理密碼處理控制器現(xiàn)用/非現(xiàn)用系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)置控制器讀系統(tǒng)數(shù)據(jù)建立配置文件顯示信息與狀態(tài)讀密碼用文件比較密碼密碼輸出控制器產(chǎn)生無(wú)效信息用戶命令交互子系統(tǒng)的SC用戶執(zhí)行模塊讀用戶命令命令處理密碼處116事務(wù)流設(shè)計(jì)舉例IMLNABCDFEG事務(wù)中心事務(wù)流設(shè)計(jì)舉例IMLNABCDFEG事務(wù)中心117事務(wù)流設(shè)計(jì)舉例取A

總控ALMNGDBCFE（主模塊）事務(wù)加工模塊事務(wù)流設(shè)計(jì)舉例取A總控ALMNGDBCFE（主模塊118動(dòng)作分支的典型結(jié)構(gòu)PT

2T

1T

iA

2D2A

1D

1A

3A

jD

k事務(wù)層操作層細(xì)節(jié)層處理層主模塊事務(wù)加工模塊操作模塊細(xì)節(jié)模塊動(dòng)作分支的典型結(jié)構(gòu)PT2T1TiA2D2A1D119事務(wù)流設(shè)計(jì)舉例取A

總控ALMNGDBCFE動(dòng)作1動(dòng)作n….細(xì)節(jié)模塊1細(xì)節(jié)模塊2….（操作模塊）（細(xì)節(jié)模塊）事務(wù)流設(shè)計(jì)舉例取A總控ALMNGDBCFE動(dòng)作1動(dòng)120事務(wù)型數(shù)據(jù)流圖舉例IMLNOABCDFEGH事務(wù)型數(shù)據(jù)流圖舉例IMLNOABCDFEGH121事務(wù)流設(shè)計(jì)舉例

(另一種畫(huà)法)輸入AXX系統(tǒng)變換控制ALMAGDBCFE輸出E、F、GE、F、GE、F、G輸出HOE、F、GHHN事務(wù)流設(shè)計(jì)舉例(另一種畫(huà)法)輸入AXX系統(tǒng)變換控制A122要求類型處理有效圖書(shū)管理要求當(dāng)前日期2.1新書(shū)入庫(kù)2.2借入庫(kù)單罰款單一層數(shù)據(jù)流圖(a)借書(shū)2.3注銷圖書(shū)2.5借書(shū)2.4目錄文件借書(shū)單書(shū)單注銷單要求類有效圖書(shū)管理要求當(dāng)前日期2.1新書(shū)入庫(kù)2.2借入庫(kù)單罰123事務(wù)分析設(shè)計(jì)舉例

家庭保安系統(tǒng)

p216---事務(wù)分析設(shè)計(jì)舉例

家庭保安系統(tǒng)

p216---1243412675810911變換中心傳入傳出事務(wù)型(3)混合流設(shè)計(jì)舉例3412675810911變換中心傳入傳出事務(wù)型(3)混合125混合流設(shè)計(jì)舉例T事務(wù)中心傳入變換傳出接收部分發(fā)送部分混合流設(shè)計(jì)舉例T事務(wù)傳入變換傳出接收部分發(fā)送126ABT1變換中心傳入傳出T2T3abb1b2b3c1c2c3degfjＬm事務(wù)流子系統(tǒng)BCCDDEEHHKFJKLLMh混合流設(shè)計(jì)舉例kABT1變換中心傳入傳出T2T3abb1b2b3c1c2c3127混合流設(shè)計(jì)舉例輸入DXX系統(tǒng)變換控制輸出K輸入Cdc輸出LCDDEFJEHHKKLcddkkkLL輸出MLMmmL事務(wù)子系統(tǒng)混合流設(shè)計(jì)