第7章-系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述

第7章系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述本章主要內(nèi)容7.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)的任務(wù)要求7.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容7.3系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)明書什么是設(shè)計(jì)？比如服裝通過(guò)分析獲得某個(gè)人或某個(gè)群體的需要（根據(jù)職業(yè)、場(chǎng)合、身材、氣質(zhì)風(fēng)格、個(gè)人要求等進(jìn)行分析，確定需求）設(shè)計(jì)則是根據(jù)需求完成具體服裝式樣的裁剪設(shè)計(jì)圖，以及材料選擇、配飾設(shè)計(jì)等以下是設(shè)計(jì)圖：設(shè)計(jì)信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域的各種需求系統(tǒng)的邏輯模型可使用的實(shí)際系統(tǒng)針對(duì)需求，進(jìn)行計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)的物理模型設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)模型7.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)的任務(wù)要求通俗地說(shuō)，設(shè)計(jì)就是要回答“怎么做”完成技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案的制定，即信息系統(tǒng)的物理模型一個(gè)邏輯模型，可以提出多個(gè)物理模型根據(jù)物理模型進(jìn)行實(shí)施，得到最終的物理系統(tǒng)7.1.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目標(biāo)設(shè)計(jì)系統(tǒng)之前，先看看評(píng)價(jià)信息系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)對(duì)任何設(shè)計(jì)方法都適用：信息系統(tǒng)的功能：是否滿足用戶的需求系統(tǒng)的效率：響應(yīng)時(shí)間、操作的方便性系統(tǒng)的可靠性：抗干擾能力、故障恢復(fù)系統(tǒng)的工作質(zhì)量：準(zhǔn)確性、使用效果系統(tǒng)的可變更性：修改和維護(hù)的難易程度系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性：系統(tǒng)收益與支出比與需求相同，設(shè)計(jì)的重點(diǎn)也在于軟件，因?yàn)橄鄬?duì)軟件，硬件方案的復(fù)雜度和多樣性較小。信息系統(tǒng)的可變更性變化是不變的真理。統(tǒng)計(jì)表示：在信息系統(tǒng)的整個(gè)生命周期中，系統(tǒng)維護(hù)成本占總成本的80%左右。因此，可變更性是衡量信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要指標(biāo)。7.1.2良好的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單系統(tǒng)各組成元素分工明確，易于理解元素之間的關(guān)系清晰簡(jiǎn)潔變動(dòng)靈活謹(jǐn)防軟件維護(hù)中的“水波效應(yīng)”使系統(tǒng)各組成元素內(nèi)部的改變?nèi)菀讓?shí)現(xiàn)，改動(dòng)對(duì)其它部分的影響盡量減少提前考慮將來(lái)最易出現(xiàn)的擴(kuò)展和變更1.低劣設(shè)計(jì)帶來(lái)的問(wèn)題糟糕的軟件設(shè)計(jì)可能包含一下癥狀：僵化性（rigidity）：系統(tǒng)很難改變，即使一個(gè)簡(jiǎn)單的改動(dòng)也會(huì)導(dǎo)致大量有耦合關(guān)聯(lián)的其它部分的連鎖反應(yīng)。脆弱性（fragility）：改變系統(tǒng)的某個(gè)部分，會(huì)破壞許多無(wú)關(guān)的其它部分。固化性（immobility）：系統(tǒng)各部分緊密聯(lián)結(jié)無(wú)法分開(kāi)，很難將系統(tǒng)分解成可供其它系統(tǒng)重用的部件。粘滯性（viscosity）：當(dāng)軟件需要改動(dòng)時(shí)，設(shè)計(jì)不容易保持穩(wěn)定，逐漸脫離最初的設(shè)計(jì)思路而走樣，造成軟件不同版本之間存在較大差異。不必要的復(fù)雜性(needlesscomplexity)：過(guò)度設(shè)計(jì)，很多非常聰明的超前的結(jié)構(gòu)目前還不需要，什么時(shí)候需要不得而知。不必要的重復(fù)性（needlessrepetition）：因?yàn)楹鲆暢橄蠖购芏啻a看上去是重復(fù)的，將來(lái)修改一處時(shí)，導(dǎo)致多處修改。晦澀性（opacity）：很難閱讀、理解，不能很好地表現(xiàn)出設(shè)計(jì)者的意圖，難以與需求規(guī)格描述進(jìn)行對(duì)照。一個(gè)低劣的建筑設(shè)計(jì)方案，技藝高超的工匠也無(wú)法造出精品。2.基本設(shè)計(jì)方法為了設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)良好的系統(tǒng)，方法如下：(1)把系統(tǒng)劃分為一些部分，其中每一部分的功能簡(jiǎn)單明確，內(nèi)容簡(jiǎn)明易懂，易于修改。這樣的組成單元可以是模塊、類、組件、服務(wù)和子系統(tǒng)。(2)系統(tǒng)功能單元的劃分按層次進(jìn)行。整個(gè)系統(tǒng)分解成若干子系統(tǒng)，然后每個(gè)子系統(tǒng)按功能再分解為更小的功能單元（如菜單項(xiàng)、人機(jī)窗口界面、業(yè)務(wù)功能組件等），依次下去。最底層的基本單元可以設(shè)計(jì)成一個(gè)函數(shù)、子過(guò)程、或類的一個(gè)方法。(3)每一個(gè)功能單元應(yīng)盡可能封裝為獨(dú)立的元素，對(duì)外提供必要的使用接口，隱藏內(nèi)部的數(shù)據(jù)、算法等實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，并盡可能減少各單元間的控制關(guān)系和數(shù)據(jù)交換，使得系統(tǒng)各部分之間是松耦合的狀態(tài)?！蔼?dú)立而不孤立”(4)各功能單元對(duì)外的接口、以及相互間的控制和依賴等關(guān)系要闡明。這樣，在修改時(shí)可以追蹤和控制。3.系統(tǒng)設(shè)計(jì)師的素質(zhì)要求創(chuàng)造性設(shè)計(jì)思維；豐富的編程經(jīng)驗(yàn)和很強(qiáng)的邏輯思維能力；具備將復(fù)雜的問(wèn)題分解成簡(jiǎn)單問(wèn)題的能力，設(shè)計(jì)易于使用和維護(hù)的軟件結(jié)構(gòu)，并保證較好的重用性；應(yīng)對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)尤其是軟件結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)美感，善于運(yùn)用巧妙優(yōu)美的設(shè)計(jì)模式；應(yīng)有大局觀，懂得平衡各種開(kāi)發(fā)局限的制約，權(quán)衡時(shí)間、進(jìn)度成本與系統(tǒng)質(zhì)量、性能等因素提出最佳方案。軟件設(shè)計(jì)師職位描述架構(gòu)設(shè)計(jì)師（系統(tǒng)架構(gòu)師）、軟件設(shè)計(jì)師其他設(shè)計(jì)相關(guān)職位UI設(shè)計(jì)師、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)師、高級(jí)網(wǎng)絡(luò)工程師7.1.3從分析過(guò)渡到設(shè)計(jì)分析的目標(biāo)是做正確的事（dotherightthing）設(shè)計(jì)工作就是正確地做事（dothethingright）分析與設(shè)計(jì)任務(wù)和目標(biāo)不同，但在一些軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程方法（如敏捷方法）中，分析和設(shè)計(jì)沒(méi)有嚴(yán)格的階段劃分。因?yàn)楣ぷ鲀?nèi)容或模型有較強(qiáng)關(guān)聯(lián)，分析到設(shè)計(jì)的建模過(guò)程某種程度上是一個(gè)從粗到精、從抽象到具體的過(guò)程。例如分析階段建立了領(lǐng)域?qū)ο竽Ｐ?，完成了?duì)領(lǐng)域?qū)ο笞畋举|(zhì)和核心的分析和抽象，設(shè)計(jì)階段還會(huì)基于該模型進(jìn)一步完善和擴(kuò)充。7.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容一般劃分為兩部分：總體設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)軟件的體系結(jié)構(gòu)（也稱架構(gòu)，achitecture）設(shè)計(jì)軟件結(jié)構(gòu)，即具體組成元素及其關(guān)系（structure）設(shè)計(jì)系統(tǒng)對(duì)外接口和服務(wù)詳細(xì)設(shè)計(jì)各項(xiàng)具體細(xì)節(jié)，涉及軟硬件的各個(gè)方面詳細(xì)設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：輸入設(shè)計(jì)輸出設(shè)計(jì)人機(jī)交互設(shè)計(jì)（用戶界面設(shè)計(jì)）模塊處理過(guò)程詳細(xì)設(shè)計(jì)/類及用例的詳細(xì)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)事物代碼體系設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)軟件結(jié)構(gòu)的演變粒度越來(lái)越大，范圍越來(lái)越廣服務(wù)組件粒度范圍業(yè)務(wù)組件技術(shù)組件事件及流程類及方法子程序與業(yè)務(wù)的契合基于模塊封裝的軟件結(jié)構(gòu)采用強(qiáng)調(diào)自頂向下、逐層分解的功能模塊設(shè)計(jì)，也稱為結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)。主要包括：將系統(tǒng)劃分成功能模塊（Module）；決定每個(gè)模塊的功能；決定模塊的調(diào)用關(guān)系；決定模塊的界面（Interface，接口），即調(diào)用時(shí)傳入的信息（函數(shù)參數(shù)），以及返回的信息（返回值）。主要模型：模塊結(jié)構(gòu)圖（SC，StructureChart），也稱功能結(jié)構(gòu)圖?；趯?duì)象封裝的軟件結(jié)構(gòu)強(qiáng)調(diào)面向?qū)ο蟮姆庋b，主要包括：識(shí)別系統(tǒng)中的對(duì)象（Object），設(shè)計(jì)類（Class）；決定每個(gè)類的屬性（Attribute）和操作（Operation）；決定對(duì)象之間的協(xié)作/通信關(guān)系；主要模型：類圖（ClassDiagram）類的方法本質(zhì)上也是模塊封裝基于服務(wù)封裝的軟件結(jié)構(gòu)從概念上講，SOA中有三個(gè)主要的抽象級(jí)別元素：操作：代表單個(gè)邏輯工作單元的事務(wù)。SOA操作可以與面向?qū)ο笾蓄惖姆椒ㄏ嗵岵⒄?。服?wù)：代表操作的邏輯分組。例如，如果我們將客戶信用視為服務(wù)，則按照客戶名稱獲得客戶信用數(shù)據(jù)、建立信用記錄、更新客戶信用等就代表相關(guān)的操作。業(yè)務(wù)流程：為實(shí)現(xiàn)特定業(yè)務(wù)目標(biāo)而執(zhí)行的一組長(zhǎng)期運(yùn)行的動(dòng)作或活動(dòng)，如：批準(zhǔn)一項(xiàng)貸款、本科生轉(zhuǎn)專業(yè)、完成訂單等。業(yè)務(wù)流程可以通過(guò)編排一組服務(wù)來(lái)定義和實(shí)現(xiàn)。主要模型：構(gòu)件圖（ComponentDiagram）/SoaML/BPMN底層基于類來(lái)實(shí)現(xiàn)軟件設(shè)計(jì)的兩類模型軟件模型最主要的兩個(gè)方面：靜態(tài)模型主要表示軟件結(jié)構(gòu)，即組成元素及其關(guān)系，一種是開(kāi)發(fā)態(tài)的源程序結(jié)構(gòu)，另一種是運(yùn)行態(tài)的構(gòu)件結(jié)構(gòu)，即程序打包編譯后的組件結(jié)構(gòu)（Component，如jar、dll）?？梢圆捎媚K結(jié)構(gòu)圖（結(jié)構(gòu)化方法）、類圖（面向?qū)ο蠓椒ǎ?、?gòu)件圖等描述軟件結(jié)構(gòu)。動(dòng)態(tài)模型主要表示軟件執(zhí)行動(dòng)作的步驟和流程控