軟件工程3軟件設(shè)計(jì)

場景互動(dòng)我們了解了系統(tǒng)構(gòu)成單元（模塊）構(gòu)建的原則，那么如何將其有效地組織在一起，以什么樣的方式組織在一起呢？第一頁，共四十八頁。1.軟件體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)體系結(jié)構(gòu)三要素程序構(gòu)件（模塊）的層次結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間交互的方式數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)第二頁，共四十八頁。構(gòu)建體系結(jié)構(gòu)的目的簡潔建立一個(gè)相對(duì)小的、易于理解的掌握的模型，并描述了系統(tǒng)如何構(gòu)成以及其構(gòu)建如何一起工作。擴(kuò)展在系統(tǒng)能夠保持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定的前提下很容易地?cái)U(kuò)充功能和提升性能；重用系統(tǒng)能夠重用以前的代碼和設(shè)計(jì)，從而提高開發(fā)效率；第三頁，共四十八頁。體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格（模型）根據(jù)各子系統(tǒng)如何共享數(shù)據(jù)、如何分布、如何相互交互，可開發(fā)更加特定的風(fēng)格（模型）。第四頁，共四十八頁。CatalogueserverVodioserverPictureserverHypertextserverCatalogueFilmclipfilesDigitizedphotographsHypertextwebWide-bandwidthnetwork

Client1Client2Client3Client4Film&Picturelibrarysystem的體系結(jié)構(gòu)（1）客戶機(jī)–

服務(wù)器模型（C/S）第五頁，共四十八頁。描述典型的分布式系統(tǒng)模型合作的雙方都會(huì)利用各自的計(jì)算能力負(fù)責(zé)一定的計(jì)算工作，從而提高整個(gè)系統(tǒng)的能力和效率。組成部分一組功能各自獨(dú)立的服務(wù)器為其他子系統(tǒng)提供服務(wù)。如打印服務(wù)器,文件服務(wù)器,編譯服務(wù)器等。一組客戶機(jī)并發(fā)訪問多個(gè)服務(wù)器提供的服務(wù)?；虼嬖谝恍┛蛻魴C(jī)可并發(fā)執(zhí)行的客戶機(jī)程序。一個(gè)網(wǎng)絡(luò)使得客戶機(jī)能夠訪問服務(wù)器。（1）客戶機(jī)–

服務(wù)器模型（C/S）第六頁，共四十八頁。兩層客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的邏輯分層分別實(shí)現(xiàn)在不同的物理層（物理機(jī)器）上，通常將這種物理層次上的劃分稱為客戶端程序和服務(wù)器端程序邏輯分層與物理分層的映射胖客戶端結(jié)構(gòu)客戶端負(fù)責(zé)用戶界面和應(yīng)用邏輯部分，工作繁重瘦客戶端結(jié)構(gòu)服務(wù)器端負(fù)責(zé)應(yīng)用邏輯和數(shù)據(jù)訪問部分，客戶端工作簡單常被稱為B/S結(jié)構(gòu)介于兩者之間客戶端增加了對(duì)用戶請(qǐng)求的處理第七頁，共四十八頁。兩層客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)第八頁，共四十八頁。三層/多層應(yīng)用模型多層模型是兩層C/S模型的擴(kuò)展應(yīng)用邏輯部分被分離出來成為單獨(dú)的一層（或多層）這些中間層由一些完成應(yīng)用業(yè)務(wù)功能的分布式對(duì)象組建構(gòu)成第九頁，共四十八頁。三層客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)第十頁，共四十八頁。多層客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)第十一頁，共四十八頁。（2）分層系統(tǒng)模型（抽象機(jī)模型）OSI模型第十二頁，共四十八頁。（2）分層系統(tǒng)模型（抽象機(jī)模型）描述也稱為按服務(wù)進(jìn)行劃分。層是對(duì)模型中不同抽象層次上的邏輯結(jié)構(gòu)進(jìn)行分組的一種特定方式。系統(tǒng)按照層次結(jié)構(gòu)組織，每一層向它的上一層提供服務(wù)，同時(shí)又是它的下層的客戶。系統(tǒng)內(nèi)的交互限定在鄰接層之間。除了鄰接層，一個(gè)內(nèi)部層次對(duì)于其他外部層次是隱藏的。鄰接層的關(guān)系并不嚴(yán)格。第十三頁，共四十八頁。使用層有助于解決的問題源碼的變更波及整個(gè)系統(tǒng)；應(yīng)用邏輯與用戶界面交織在一起，無法復(fù)用于其他不同界面或分布到其他處理結(jié)點(diǎn)之上；潛在的一般性技術(shù)服務(wù)或業(yè)務(wù)邏輯與更特定于應(yīng)用的邏輯交織在一起，無法被復(fù)用、分布到其他結(jié)點(diǎn)或方便地使用不同實(shí)現(xiàn)進(jìn)行替換；不同關(guān)注領(lǐng)域之間高度耦合，難以為不同開發(fā)者清晰地界定和分配任務(wù)。第十四頁，共四十八頁。信息系統(tǒng)邏輯架構(gòu)中常見的層第十五頁，共四十八頁。ApplicationRDBMS職責(zé)：頁面表示邏輯、業(yè)務(wù)邏輯、數(shù)據(jù)訪問邏輯職責(zé)：永久保存數(shù)據(jù)、保證數(shù)據(jù)完整性J2EE實(shí)現(xiàn)范式：JSP內(nèi)含Java和JDBC代碼J2EE應(yīng)用體系結(jié)構(gòu)的演進(jìn)（2層）第十六頁，共四十八頁。J2EE應(yīng)用體系結(jié)構(gòu)的演進(jìn)（3層）RDBMSBusinesslogicPresentationlogicJ2EE實(shí)現(xiàn)范式：SunModel1（JSP+JavaBean）職責(zé)：頁面顯示+頁面跳轉(zhuǎn)+應(yīng)用控制邏輯職責(zé)：核心業(yè)務(wù)操作第十七頁，共四十八頁。J2EE應(yīng)用體系結(jié)構(gòu)的演進(jìn)（4層）RDBMSBusinesslogicControllerViewJ2EE實(shí)現(xiàn)范式：SunModle2(Jsp+Servlet+JavaBean/EJB)職責(zé)：頁面顯示職責(zé)：頁面跳轉(zhuǎn)+應(yīng)用控制邏輯第十八頁，共四十八頁。J2EE應(yīng)用體系結(jié)構(gòu)的演進(jìn)（5層）RDBMSBusinesslogicDAOControllerView職責(zé)：數(shù)據(jù)的CRUD操作+對(duì)象關(guān)系映射職責(zé)：核心業(yè)務(wù)操作第十九頁，共四十八頁。J2EE應(yīng)用體系結(jié)構(gòu)的演進(jìn)（6層）VCMMVCFrameworkStruts、JSF、TepestryO/RMapperORMMiddleware：Hibernate、JDO、ApacheOJBDAO模式RDBMSBusinesslogicDAOORMControllerView第二十頁，共四十八頁。功能劃分與層次劃分之間的關(guān)系層次劃分是對(duì)構(gòu)架的橫向分解，功能劃分是對(duì)構(gòu)架的縱向分解。它們之間的關(guān)系，如圖所示。第二十一頁，共四十八頁。歡迎短信（3）基于事件的隱式調(diào)用風(fēng)格第二十二頁，共四十八頁。（3）基于事件的隱式調(diào)用風(fēng)格描述其思想是構(gòu)件不直接調(diào)用一個(gè)過程，而是觸發(fā)或廣播一個(gè)或多個(gè)事件。系統(tǒng)中的其它構(gòu)件中的過程在一個(gè)或多個(gè)事件中注冊(cè)，當(dāng)一個(gè)事件被觸發(fā)，系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)用在這個(gè)事件中注冊(cè)的所有過程，這樣，一個(gè)事件的觸發(fā)就導(dǎo)致了另一模塊中的過程的調(diào)用。第二十三頁，共四十八頁。（4）數(shù)據(jù)流體系結(jié)構(gòu)（管道和過濾器模型）Unix的Shell程序命令：catfile|grepxyz|sort|uniq>out第二十四頁，共四十八頁。該體系結(jié)構(gòu)被用于當(dāng)輸入數(shù)據(jù)被通過一系列計(jì)算或操縱構(gòu)件變換為輸出數(shù)據(jù)情形。（4）數(shù)據(jù)流體系結(jié)構(gòu)（管道和過濾器模型）第二十五頁，共四十八頁。用戶注冊(cè)功能的實(shí)現(xiàn)（5）數(shù)據(jù)抽象和面向?qū)ο箫L(fēng)格第二十六頁，共四十八頁。（5）數(shù)據(jù)抽象和面向?qū)ο箫L(fēng)格描述這種風(fēng)格建立在數(shù)據(jù)抽象和面向?qū)ο蟮幕A(chǔ)上，數(shù)據(jù)的表示方法和它們的相應(yīng)操作封裝在一個(gè)抽象數(shù)據(jù)類型或?qū)ο笾?。第二十七頁，共四十八頁。?shù)據(jù)設(shè)計(jì)的層次業(yè)務(wù)級(jí)應(yīng)用級(jí)程序構(gòu)件級(jí)2.數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)第二十八頁，共四十八頁。數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)的內(nèi)容數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)文件的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)第二十九頁，共四十八頁。數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)的原則在數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)中也可以使用自頂向下、逐步細(xì)化的方法。底層數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)的決策應(yīng)該推遲到設(shè)計(jì)過程的后期進(jìn)行數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵從信息隱藏原則要確定所有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以及在每種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上實(shí)施的操作應(yīng)當(dāng)創(chuàng)建一個(gè)存放數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和相關(guān)操作的庫第三十頁，共四十八頁。（1）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)、組織數(shù)據(jù)的方式。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是指相互之間存在一種或多種特定關(guān)系的數(shù)據(jù)元素的集合。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)原則盡量使用簡單的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時(shí)要注意數(shù)據(jù)之間的關(guān)系加強(qiáng)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)的可復(fù)用性，應(yīng)該針對(duì)常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)抽象類型盡量使用經(jīng)典數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在確定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時(shí)一般先考慮靜態(tài)結(jié)構(gòu)對(duì)于復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，應(yīng)給出圖形和文字描述，以便于理解第三十一頁，共四十八頁。（2）文件設(shè)計(jì)文件設(shè)計(jì)定義：指對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)文件的設(shè)計(jì)。文件的邏輯設(shè)計(jì)整理必需的數(shù)據(jù)元素分析數(shù)據(jù)間的關(guān)系確定文件記錄的內(nèi)容文件的物理設(shè)計(jì)理解文件的特性確定文件物理組織結(jié)構(gòu)確定文件的存儲(chǔ)介質(zhì)確定文件的記錄格式估計(jì)記錄的存取時(shí)間估計(jì)文件的存儲(chǔ)量第三十二頁，共四十八頁。（3）數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的基本步驟（1）數(shù)據(jù)庫的概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（2）數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（3）數(shù)據(jù)庫的物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第三十三頁，共四十八頁。數(shù)據(jù)庫的概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)在系統(tǒng)分析階段進(jìn)行。任務(wù)是根據(jù)用戶需求設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫的概念數(shù)據(jù)模型(簡稱概念模型)。概念模型是從用戶角度看到的數(shù)據(jù)庫，它可用E-R模型表示。數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是將概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段完成的概念模型轉(zhuǎn)換成能被選定的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)支持的數(shù)據(jù)模型。目前常見的是關(guān)系模型。第三十四頁，共四十八頁。數(shù)據(jù)庫的物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是為數(shù)據(jù)模型在設(shè)備上選定合適的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和存取方法，以獲得數(shù)據(jù)庫的最佳存取效率。物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括:①庫文件的組織形式。如選用順序文件組織形式、索引文件組織形式等。②存儲(chǔ)介質(zhì)的分配。例如將易變的、存取頻繁的數(shù)據(jù)存放在高速存儲(chǔ)器上，穩(wěn)定的、存取頻度小的數(shù)據(jù)存放在低速存儲(chǔ)器上。③存取路徑的選擇等。第三十五頁，共四十八頁。將E-R模型轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型的一般規(guī)則（1）每一實(shí)體集對(duì)應(yīng)于一個(gè)關(guān)系模式，實(shí)體名作為關(guān)系名，實(shí)體的屬性作為對(duì)應(yīng)關(guān)系的屬性。（2）實(shí)體間的聯(lián)系一般對(duì)應(yīng)一個(gè)關(guān)系，聯(lián)系名作為對(duì)應(yīng)的關(guān)系名，不帶有屬性的聯(lián)系可以去掉。（3）實(shí)體和聯(lián)系中關(guān)鍵字對(duì)應(yīng)的屬性在關(guān)系模式中仍作為關(guān)鍵字。第三十六頁，共四十八頁。重?cái)?shù)數(shù)據(jù)庫操作一對(duì)一為每個(gè)對(duì)象分別創(chuàng)建一個(gè)表每個(gè)表中的主碼也是相關(guān)表中的外碼一對(duì)多為每個(gè)對(duì)象分別創(chuàng)建一個(gè)表關(guān)聯(lián)中“一”這一側(cè)表的主碼是“多”那一側(cè)表的外碼多對(duì)多為每個(gè)對(duì)象分別創(chuàng)建一個(gè)表創(chuàng)建一個(gè)附加的交叉表每個(gè)對(duì)象對(duì)應(yīng)的表的主碼在交叉表中都定義為外碼交叉表的主碼可以是單獨(dú)的特定一列（自動(dòng)生成的代主碼），或者也可能是來自其他表的兩個(gè)外鍵的組合再加上一個(gè)有含義的標(biāo)識(shí)符（如角色、類型）將重?cái)?shù)映射到數(shù)據(jù)庫操作第三十七頁，共四十八頁。根據(jù)規(guī)則，將上圖轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的關(guān)系數(shù)據(jù)模型①學(xué)生(學(xué)號(hào)，姓名，性別，出生日期，籍貫)②課程(課程編號(hào)，課程名，學(xué)時(shí)，學(xué)分，教材名稱)③教師(教師編號(hào)，教師姓名，性別，出生日期，職稱，學(xué)歷，工作時(shí)間)④學(xué)習(xí)(學(xué)號(hào)，課程編號(hào)，成績)⑤教學(xué)(教師編號(hào)，課程編號(hào)，效果)第三十八頁，共四十八頁。3.用戶界面設(shè)計(jì)界面設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)用戶界面就是設(shè)計(jì)輸入輸出，這些輸入輸出是指為了執(zhí)行一個(gè)任務(wù)，用戶與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間進(jìn)行的交互。我們側(cè)重于人和計(jì)算機(jī)交互的界面設(shè)計(jì)，即人機(jī)交互界面。人機(jī)交互像是用戶與計(jì)算機(jī)之間的對(duì)話，因此也把用戶界面設(shè)計(jì)稱為對(duì)話設(shè)計(jì)。第三十九頁，共四十八頁。界面設(shè)計(jì)的過程用戶界面設(shè)計(jì)就是設(shè)計(jì)系統(tǒng)，應(yīng)在設(shè)計(jì)過程中及早開始考慮用戶界面。遵循一組界面設(shè)計(jì)原則，設(shè)計(jì)任務(wù)需標(biāo)識(shí)界面對(duì)象和動(dòng)作，然后創(chuàng)建屏幕布局，形成用戶界面原型的基礎(chǔ)。第四十頁，共四十八頁。界面設(shè)計(jì)八項(xiàng)黃金規(guī)則盡量保持一致性為熟練用戶提供快捷鍵提供有效反饋設(shè)計(jì)完整的對(duì)話過程提供簡單的錯(cuò)誤處理機(jī)制允許撤銷動(dòng)作提供控制的內(nèi)部軌跡減少短期記憶負(fù)擔(dān)第四十一頁，共四十八頁。（1）盡量保持一致性MicrosoftOffice系列軟件的界面易于記憶，容易學(xué)習(xí)第四十二頁，共四十八頁。（2）為熟練用戶提供快捷鍵AdobePhotoshop中提供的快捷方式減少用戶交互步驟，提高工作效率第四十三頁，共四十八頁。（3）提供有效反饋當(dāng)當(dāng)網(wǎng)配送過程追蹤提供有效的信息反饋，增強(qiáng)用戶的自信感。第四十四頁，共四十八頁。（4）設(shè)計(jì)完整的