04第四章软件设计概述软件工程教案海南大学共15章.ppt

软件工程（第二版） 齐治昌、谭庆平、宁洪 编著 高等教育出版社 主讲：陈明锐 教授 第四章 软件设计概述 软件设计的任务 软件设计的基本概念 模块化设计 设计需要处理的问题 设计文档及其复审 什么是设计？ 把问题转化为解决方案的创造性过程；解决方案的描述也称为设计。 设计和需求有什么不同？ 张君和李丽想做一栋新房子。他们的需求如下： 三个小孩有玩耍的空间，并独立拥有各自的睡房 一间主人卧房 一个厨房 冬天可取暖，夏天可制冷 室内通水通电 等等 设计和需求有什么不同？ 设计师的方案: 屋子的楼上有四间睡房，楼下有一间客房，一间厨房，一个玩具房和一个杂物室等等。 还有其他方案吗？ 软件设计的两个阶段 设计者必须同时满足用户和系统开发人员的要求 概要设计书 详细设计书 设计者迂回于各种活动中： 理解需求 提出可能的方案 测试方案的可能性 向用户描述各种可能 向编程人员提供设计文档 软件设计的内容 体系结构设计 定义软件部件间的关系 接口设计 软件内部、外部及与人之间的通信 数据设计 信息模型 软件数据结构 过程设计 软件组件的过程性描述 软件设计的任务 分析模型 设计模型 设计文档 回答How to do? 可以分为概要设计、详细设计 软件设计包括 数据设计 体系结构设计 接口设计 过程设计 分解和模块化 系统设计方法： 功能分解：将功能作为组件 面向数据的分解：基于外部数据结构 面向事件的分解：基于系统必须处理的事件 外部输入设计：基于系统的用户输入 面向对象设计：定义对象的类及其相互联系 模块和模块化 模块化：当系统的每项功能恰好由一个输入输出都明确定义的组件完成的时候，我们称这个系统模块化。 模块——表示能够用计算机程序代码实现的，相对独立的单一数据处理功能，所以模块有时也叫功能模块。 进一步明确模块是拥有明确定义的输入、输出和特性的程序实体。 设计方法的选择 应该允许不同的设计者使用他们喜欢的技巧，只要他们的文档能让其他设计者明白就可以了。 设计方法的选择又是取决于设计者的偏好，而更多的时候取决于系统要求的结构或数据。 软件设计中涉及的问题 抽象（abstract）与细化(refinement) 抽象：分层次考虑和处理问题(数据和过程) 细化：从高到低的逐步分解过程 信息隐藏 对其它模块隐藏模块内部的数据和过程 抽象 抽象是对具体对象（问题）进行概括，抽出这一类对象的公共性质并加以描述的过程。 先注意问题的本质及描述，其次是实现过程或细节。 数据抽象：描述某类对象的属性或状态（对象相互区别的物理量）。 代码抽象：描述某类对象的共有的行为特征或具有的功能。 抽象的实现：通过类的声明。 模块化设计的好处 信息隐藏 从不同角度了解系统 将难以解决的问题独立出来；抽象层次通过逐层分析来了解问题 允许不同的模块采用不同的设计方法 模块化设计 把大型软件按照规定的原则划分成一个个较小的、相对独立但又相互关联的模块 重要指导思想： 分解 模块独立性 分解（Decomposition） 模块化是为了使一个复杂的大型程序能被人的智力所管理 设函数c(x)定义问题x的复杂程度，函数E(X)确定解决问题x需要的工作量（时间）。对于两个问题P1 和P2，如果 模块化的依据 人类解决一般问题时一个有趣的规律： C (P1+P2)C (P1)+C (P2) E (P1+P2)E (P1)+E (P2) 结论：各个击破——把复杂的问题分解成容易解决的小问题，原来的问题也就容易解决了 问题提出 如果无限的分割软件，最后为了开发软件而需要的工作量也就小得可以忽略了。 ？ 模块数与开发工作量的关系 模块划分的基本原则 概括了把软件划分为模块时要遵守的准则，也是判断模块构造是不是合理的标准。 但是到目前为止，没有统一的标准判断一个系统化分成几个模块是最优的。 模块划分的四项基本原则 1.模块独立性强 块内联系强 块间联系弱 2.高内聚 模块内部各成分之间 3.低耦合 一个模块与其它模块之间 4.公共（共享）模块 多个模块公用 模块独立性 问什么模块的独立性很重要？ 有效模块化的软件容易开发出来 独立的模块比较容易测试和维护 人的独立性强如何？ 人没有独立性，什么都依赖别人如何？ 内聚 内聚是模块功能强度（一个模块内部各个元素彼此结合的紧密程度）的度量。一个模块内部各个元素之间的联系越紧密，则它的内聚性就越高，相对地，它与其他模块之间的耦合就会减低，而模块独立性就越强。 内聚与耦合 内聚和耦合是相互关联的。在程序结构中各模块的内聚程度越高，模块间的耦合程度就越低。但这也不是绝对的。软件概要设计的目标是力求