Ch提高軟件設(shè)計(jì)質(zhì)量

1、軟件質(zhì)量保證和管理 - Ch.14 提高軟件設(shè)計(jì)質(zhì)量第13章 回顧13.1 需求分析的概念 軟件系統(tǒng)的構(gòu)建層次， 軟件需求工程過程13.2 需求的獲取與分析13.3 需求分析建模 結(jié)構(gòu)化分析建模，面向?qū)ο蟮姆治鼋?，敏捷建?3.4 系統(tǒng)需求的質(zhì)量保證第 14章 提高軟件設(shè)計(jì)質(zhì)量 14.1 軟件設(shè)計(jì) 14.2 軟件體系結(jié)構(gòu) 14.3 軟件設(shè)計(jì)模式 14.4 軟件設(shè)計(jì)優(yōu)化 14.5 一些典型的系統(tǒng)設(shè)計(jì) 14.6 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)質(zhì)量課程目標(biāo)了解軟件設(shè)計(jì)的目標(biāo)理解軟件體系結(jié)構(gòu)的模型掌握軟件設(shè)計(jì)模式理解軟件設(shè)計(jì)的優(yōu)化了解一些典型的軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)14.1 軟件設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)模式使得人們可以更加簡(jiǎn)單和方便地去復(fù)用成功

2、的軟件設(shè)計(jì)和體系結(jié)構(gòu)，從而能夠幫助設(shè)計(jì)者更快更好地完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)。軟件設(shè)計(jì)一般分為： 體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 高層次設(shè)計(jì)，將軟件需求轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和軟件的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并定義子系統(tǒng)和它們之間的通信或接口。詳細(xì)設(shè)計(jì) 過去習(xí)慣成為總體設(shè)計(jì)或概要設(shè)計(jì)。通過對(duì)結(jié)構(gòu)表示進(jìn)行細(xì)化，得到軟件軟件詳細(xì)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法。14.1.1 軟件設(shè)計(jì)的目標(biāo) 軟件體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本任務(wù)： 設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì) 編寫概要設(shè)計(jì)文檔 概要設(shè)計(jì)文檔評(píng)審軟件設(shè)計(jì)的目標(biāo)具備特征： 可靠性 性能和安全性 可擴(kuò)展性 可定制性或可移植性 可維護(hù)性和可重用性14.1.2 軟件設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 軟件設(shè)計(jì)質(zhì)量的分析與評(píng)價(jià)包含： 質(zhì)量屬性、度量以及

3、質(zhì)量分析與評(píng)價(jià)技術(shù)。區(qū)分軟件設(shè)計(jì)的質(zhì)量屬性： 軟件運(yùn)行時(shí)間評(píng)價(jià)的質(zhì)量屬性；軟件維護(hù)時(shí)間評(píng)價(jià)的質(zhì)量屬性；與體系結(jié)構(gòu)本質(zhì)質(zhì)量相關(guān)的質(zhì)量屬性；軟件設(shè)計(jì)度量方法可以分為： 面向功能設(shè)計(jì)的度量，面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)度量。軟件設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)工具和技術(shù)： 軟件設(shè)計(jì)評(píng)審，靜態(tài)分析，模擬與原型。軟件設(shè)計(jì)模型： 由實(shí)體空間，過程空間和形式空間組成。軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)模型示意圖軟件設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)實(shí)體空間標(biāo)準(zhǔn) 以源系統(tǒng)做為標(biāo)準(zhǔn)來度量系統(tǒng)設(shè)計(jì)模型，是一個(gè)軟件設(shè)計(jì)最終應(yīng)該附合的標(biāo)準(zhǔn)。它依賴于我們對(duì)于源系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)程度，同時(shí)軟件設(shè)計(jì)是思維的產(chǎn)物。 過程空間標(biāo)準(zhǔn) 可以看作實(shí)體空間的間接標(biāo)準(zhǔn)，是基于分析模型和設(shè)計(jì)模型來定義。形式空間標(biāo)準(zhǔn) 以目標(biāo)系統(tǒng)的角

4、度(即軟件產(chǎn)品質(zhì)量屬性)檢驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。實(shí)體空間標(biāo)準(zhǔn)和過程空間標(biāo)準(zhǔn)，可以保證目標(biāo)系統(tǒng)的功能滿足源系統(tǒng)。軟件設(shè)計(jì)質(zhì)量考察指標(biāo) 設(shè)計(jì)結(jié)果的穩(wěn)定性 設(shè)計(jì)的清晰性 設(shè)計(jì)合理性 系統(tǒng)的模塊結(jié)構(gòu)所顯示的寬度、深度等模塊間松耦合而模塊內(nèi)部又保持高度一致性、穩(wěn)定性是高質(zhì)量軟件設(shè)計(jì)的關(guān)鍵之一給出的系統(tǒng)設(shè)計(jì)是否滿足軟件需求可測(cè)試性和可追溯性所要設(shè)計(jì)的系統(tǒng)在整個(gè)項(xiàng)目軟件中的地位、作用對(duì)各種需求項(xiàng)是否都進(jìn)行了相應(yīng)的設(shè)計(jì)分析系統(tǒng)的模塊結(jié)構(gòu)復(fù)雜性描述14.1.3 軟件設(shè)計(jì)原則軟件設(shè)計(jì)的思想原則用戶需求遠(yuǎn)比技術(shù)重要需求其實(shí)很少改變，改變的是對(duì)需求的理解接受變化不要低估軟件規(guī)模的需求在軟件設(shè)計(jì)中沒有捷徑可以走任何體系結(jié)構(gòu)都有它

5、自身的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)模式也一樣軟件設(shè)計(jì)的技術(shù)原則開閉原則單一職責(zé)原則李氏代換原則依賴倒轉(zhuǎn)原則接口隔離原則合成/聚合復(fù)用原則迪米特法則耦合的表現(xiàn)形式系統(tǒng)模塊的內(nèi)聚性14.2 軟件體系結(jié)構(gòu)軟件體系結(jié)構(gòu)： 軟件體系結(jié)構(gòu)為軟件系統(tǒng)提供了一個(gè)結(jié)構(gòu)、行為和屬性的高級(jí)抽象，由構(gòu)成系統(tǒng)的元素的描述、這些元素的相互作用、指導(dǎo)元素集成的模式以及這這些模式的約束組成。體系結(jié)構(gòu)的模型和視圖體系結(jié)構(gòu)的分類體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)異步體系結(jié)構(gòu)的選擇14.2.1 體系結(jié)構(gòu)的模型和視圖體系結(jié)構(gòu)的模型結(jié)構(gòu)模型：以體系結(jié)構(gòu)的構(gòu)件、連接件和其他概念來刻畫結(jié)構(gòu)，并力圖通過結(jié)構(gòu)來反映系統(tǒng)的重要語義內(nèi)容。 框架模型：框架模型主要以一些特殊的問題

6、為目標(biāo)建立只針對(duì)和適應(yīng)該問題的結(jié)構(gòu)。動(dòng)態(tài)模型：動(dòng)態(tài)模型是對(duì)結(jié)構(gòu)或框架模型的補(bǔ)充，研究系統(tǒng)的“大顆?！钡男袨樾再|(zhì)。過程模型：研究構(gòu)造系統(tǒng)的步驟和過程 。功能模型：由一組功能構(gòu)件按層次組成，下層向上層提供服務(wù)。體系結(jié)構(gòu)的試圖概念試圖邏輯試圖物理試圖14.2.2 體系結(jié)構(gòu)的分類C/S軟件體系結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)的二層C/S結(jié)構(gòu)存在局限性。三層C/S結(jié)構(gòu)將應(yīng)用功能分為表示層、功能層和數(shù)據(jù)層。B/S軟件體系結(jié)構(gòu)B/S結(jié)構(gòu)是對(duì)C/S結(jié)構(gòu)的一種改進(jìn)。B/S結(jié)構(gòu)和C/S結(jié)構(gòu)比較接近，但也具有自己的特點(diǎn)。中間件的多層分布式的體系結(jié)構(gòu)具有客戶端的表示層、中間的業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的三層或多層體系結(jié)構(gòu)。多層體系結(jié)構(gòu)將客戶和

7、資源分開，降低了服務(wù)器的負(fù)載。多層分布式系統(tǒng)中，不同的組件可以用不同的語言來實(shí)現(xiàn)。14.2.3 體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)多層分布式體系主要層次在多層體系設(shè)計(jì)中，各層次按照一定方式進(jìn)行劃分，實(shí)現(xiàn)明確分工?？蛻?、業(yè)務(wù)服務(wù)、數(shù)據(jù)服務(wù)。多層分布式體系設(shè)計(jì)要點(diǎn)安全性、穩(wěn)定性易維護(hù)快速響應(yīng)系統(tǒng)擴(kuò)展靈活多層分布式體系結(jié)構(gòu)的應(yīng)用開發(fā)要考慮3方面的技術(shù)：開發(fā)環(huán)境、應(yīng)用程序的集成、應(yīng)用程序的配置。系統(tǒng)平臺(tái)軟件和終端軟件的體系結(jié)構(gòu)的劃分是以高性能、高可靠性、高安全性、高擴(kuò)展性和可管理為原則。 14.2.4 異步體系結(jié)構(gòu)的選擇異步體系結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：更快的響應(yīng)時(shí)間負(fù)載平衡具有更好的容錯(cuò)能力支持?jǐn)嗬m(xù)連接的系統(tǒng)異步體系結(jié)構(gòu)缺點(diǎn)：利用通知

8、或輪詢進(jìn)行狀態(tài)跟蹤處理超時(shí)創(chuàng)建和執(zhí)行補(bǔ)償邏輯14.3 軟件設(shè)計(jì)模式設(shè)計(jì)模式：設(shè)計(jì)模式使得人們可以更加簡(jiǎn)單和方便地去復(fù)用成功的軟件設(shè)計(jì)和體系結(jié)構(gòu)，從而能夠幫助設(shè)計(jì)者更快更好地完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)。建筑的永恒方法：模式是一條由三部分組成的規(guī)則，它表示了一個(gè)特定環(huán)境、一個(gè)問題和一個(gè)解決方案之間的關(guān)系。每一個(gè)模式描述了一個(gè)在我們周圍不斷重復(fù)發(fā)生的問題，以及該問題的解決方案的核心。這樣，你就能一次又一次地使用該方案而不必做重復(fù)勞動(dòng)。14.3.1 設(shè)計(jì)模式的分類 創(chuàng)建型模式 創(chuàng)建型模式抽象了實(shí)例化過程。它們幫助一個(gè)系統(tǒng)獨(dú)立于如何創(chuàng)建、組合和表示它的那些對(duì)象。結(jié)構(gòu)型模式 結(jié)構(gòu)型類模式采用繼承機(jī)制來組合接口或?qū)崿F(xiàn)，描

9、述了如何對(duì)一些對(duì)象進(jìn)行組合，從而實(shí)現(xiàn)新功能的一些方法。 行為模式 行為模式涉及到算法和對(duì)象間職責(zé)的分配。行為模式不僅描述對(duì)象或類的模式，還描述它們之間的通信模式。行為模式使用繼承機(jī)制在類間分派行為。設(shè)計(jì)模式分類分類具體種類描述創(chuàng)建型模式抽象工廠提供一個(gè)創(chuàng)建一系列相關(guān)或相互依賴對(duì)象的接口，而無需指定它們具體的類。 生成器將一個(gè)復(fù)雜對(duì)象的構(gòu)建與它的表示分離，使得同樣的構(gòu)建過程可以創(chuàng)建不同的表示。 工廠方法定義一個(gè)用于創(chuàng)建對(duì)象的接口，讓子類決定實(shí)例化哪一個(gè)類。Factory Method使一個(gè)類的實(shí)例化延遲到其子類。 原型用原型實(shí)例指定創(chuàng)建對(duì)象的種類，并且通過拷貝這些原型創(chuàng)建新的對(duì)象。 單件保證一個(gè)

10、類僅有一個(gè)實(shí)例，并提供一個(gè)訪問它的全句訪問點(diǎn)。結(jié)構(gòu)型模式適配器將一個(gè)類的接口轉(zhuǎn)換成客戶希望的另外一個(gè)接口。Adapter模式使得原本由于接口不兼容而不能一起工作的那些類可以一起工作橋接將抽象部分與它的實(shí)現(xiàn)部分分離，使它們都可以獨(dú)立的變化組合將對(duì)象組合成樹形結(jié)構(gòu)以表示“部分整體”的層次結(jié)構(gòu)。Composite使得用戶單個(gè)對(duì)象和組合對(duì)象的使用具有一致性裝飾動(dòng)態(tài)的給一個(gè)對(duì)象添加一些額外的職責(zé)。就增加功能來說，Decorator模式相比生成子類更為靈活外觀為子系統(tǒng)中的一組接口提供一個(gè)一致的界面，F(xiàn)aade模式定義了一個(gè)高層接口，這個(gè)接口使得這一子系統(tǒng)更加容易使用享元運(yùn)用共享技術(shù)有效的支持大量細(xì)粒度的對(duì)

11、象代理為其他對(duì)象提供一種代理以控制對(duì)這個(gè)對(duì)象的訪問設(shè)計(jì)模式分類14.3.2 MVC模型模型：是封裝數(shù)據(jù)和所有基于對(duì)這些數(shù)據(jù)的操作。視圖：是封裝對(duì)數(shù)據(jù)的顯示、即用戶界面?？刂破鳎菏欠庋b外界作用于模型的操作和對(duì)數(shù)據(jù)流向的控制。MVC設(shè)計(jì)模式將模型、視圖與控制器分隔開來。MVC設(shè)計(jì)模式實(shí)現(xiàn)過程： 控制器創(chuàng)建模型； 控制器創(chuàng)建一個(gè)或多個(gè)視圖，并將它們與模型相關(guān)聯(lián)； 控制器負(fù)責(zé)改變模型的狀態(tài)； 當(dāng)模型的狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)，模型會(huì)通知與之相關(guān)的視圖進(jìn)行更新。UML表示MVC設(shè)計(jì)模式14.3.3 設(shè)計(jì)模式的作用設(shè)計(jì)模式有4個(gè)基本要素： 模式名稱：描述模式的問題、解決方案和效果； 問題：描述了應(yīng)該在何時(shí)使用模式；

12、 解決方案：描述了設(shè)計(jì)的組成部分之間的相互關(guān)系、職責(zé)和協(xié)作方式。 效果：描述了模式應(yīng)用的效果及使用模式應(yīng)權(quán)衡的問題。設(shè)計(jì)模式在工程小組成員之間提供了通用的語義。設(shè)計(jì)模式可以更加簡(jiǎn)單方便的復(fù)用成功的設(shè)計(jì)和體系結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)模式有助于作出有利于系統(tǒng)復(fù)用的選擇，避免設(shè)計(jì)損害系統(tǒng)復(fù)用性。設(shè)計(jì)模式可以幫助設(shè)計(jì)者更快更好的完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)14.3.4 通過UML改善功能設(shè)計(jì)UML是一種直觀化、明確化、構(gòu)建和文檔化軟件系統(tǒng)產(chǎn)物的通用可視化建模語言。設(shè)計(jì)階段分為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是定義包，包括包間的依賴性和主要通信機(jī)制。詳細(xì)設(shè)計(jì)是通過創(chuàng)建新的類圖、狀態(tài)圖和動(dòng)態(tài)圖，描述新的技術(shù)類、并擴(kuò)展和細(xì)化分析階段。UML

13、設(shè)計(jì)可以規(guī)格說明更直觀、更清晰。系統(tǒng)設(shè)計(jì)分為硬件設(shè)計(jì)及軟件設(shè)計(jì)。使用UML的Collaboration圖和Component圖分別對(duì)系統(tǒng)的硬、軟件進(jìn)行系統(tǒng)分析。除了使用UML框圖外，還需要使用State Chart、Sequence框圖描述具體的系統(tǒng)流程細(xì)節(jié)。14.4 軟件設(shè)計(jì)優(yōu)化14.4.1 模塊設(shè)計(jì)和接口設(shè)計(jì)的要求14.4.2 詳細(xì)設(shè)計(jì)的要求14.4.3 界面設(shè)計(jì)的要求14.4.1 模塊設(shè)計(jì)和接口設(shè)計(jì)的要求模塊設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：模塊的劃分是合適、模塊與模塊之間是否具有一定的獨(dú)立性每個(gè)模塊的功能和接口定義是否正確數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義是否正確 模塊內(nèi)的數(shù)據(jù)流和控制流的定義是否正確 接口設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：用戶接口設(shè)計(jì)

14、是否正確全面，是否有單獨(dú)的用戶界面設(shè)計(jì)文檔 是否包含有硬件接口設(shè)計(jì)，硬件接口設(shè)計(jì)是否正確且全面 概要設(shè)計(jì)規(guī)格說明是否包含有軟件接口設(shè)計(jì)，軟件接口設(shè)計(jì)是否正確且全面是否包含有通信接口設(shè)計(jì)，通信接口設(shè)計(jì)是否正確且全面 是否描述了各類接口的功能、各接口與其他接口或模塊之間的關(guān)系已經(jīng)接口的設(shè)計(jì)是否具有可測(cè)試性 14.4.2 詳細(xì)設(shè)計(jì)的要求詳細(xì)設(shè)計(jì)的目標(biāo)任務(wù)：為每個(gè)模塊確定采用的算法確定每一模塊使用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)確定模塊接口的細(xì)節(jié)為每一個(gè)模塊設(shè)計(jì)出一組測(cè)試用例詳細(xì)設(shè)計(jì)的原則：模塊的邏輯描述要清晰易讀、準(zhǔn)確可靠采用結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法，改善控制結(jié)構(gòu)詳細(xì)設(shè)計(jì)的表示方法：流程圖偽碼IPO圖PAD判定表（樹）5種軟件詳細(xì)

15、設(shè)計(jì)表示方法比較14.4.3 界面設(shè)計(jì)的要求用戶界面設(shè)計(jì)原則：用戶界面必須保持一致性用戶界面應(yīng)有自助功能用戶界面易懂性Windows界面設(shè)計(jì)規(guī)則：易用性規(guī)范性幫助設(shè)施美觀與協(xié)調(diào)性獨(dú)特性快捷方式的組合錯(cuò)誤保護(hù)14.5 一些典型的系統(tǒng)設(shè)計(jì)14.5.1 J2EE系統(tǒng)的設(shè)計(jì)14.5.2 .Net系統(tǒng)的設(shè)計(jì)14.5.1 J2EE系統(tǒng)的設(shè)計(jì)J2EE系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)：運(yùn)行在客戶端機(jī)器上的客戶層組件運(yùn)行在J2EE服務(wù)器上的Web層組件運(yùn)行在J2EE服務(wù)器上的業(yè)務(wù)邏輯層組件運(yùn)行在EIS服務(wù)器上的企業(yè)信息系統(tǒng)層軟件J2EE的模型視圖控制體系結(jié)構(gòu)J2EE設(shè)計(jì)模式：前端控制器數(shù)據(jù)訪問對(duì)象模式值對(duì)象模式截取過濾器會(huì)話面模式視

16、圖幫助器J2EE系統(tǒng)結(jié)構(gòu)客戶層瀏覽器Pure HtmlJava AppletApplication ClientApplication Client ContainerWeb層Web服務(wù)器JSPJSPServletJ2EE Platform商業(yè)邏輯層EJB容器EJBEJBJ2EE Platform企業(yè)信息系統(tǒng)層數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)EIS服務(wù)器J2EE服務(wù)器客戶機(jī)14.5.2 .Net系統(tǒng)的設(shè)計(jì)邏輯層邏輯應(yīng)用程序體系結(jié)構(gòu)將任何系統(tǒng)都視為一組相互協(xié)作的服務(wù)，這些服務(wù)分為用戶服務(wù)、業(yè)務(wù)服務(wù)和數(shù)據(jù)服務(wù)。物理部署模型Web服務(wù)器用作應(yīng)用程序服務(wù)器遠(yuǎn)程應(yīng)用程序?qū)覣SP.Net結(jié)構(gòu)是一個(gè)3層系統(tǒng)：UI層、業(yè)務(wù)邏輯層

17、、數(shù)據(jù)層ASP.Net的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型J2EE與.Net的比較14.6 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)質(zhì)量數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)步驟：需求分析概念設(shè)計(jì)邏輯設(shè)計(jì)物理設(shè)計(jì)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行質(zhì)量控制方面劃分為：數(shù)據(jù)層的需求和構(gòu)建數(shù)據(jù)字典設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)流設(shè)計(jì)14.6.1 數(shù)據(jù)層的需求和構(gòu)建創(chuàng)建軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為： 數(shù)據(jù)層：代表物理數(shù)據(jù)庫(kù)。實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)交互共享的基礎(chǔ)。 業(yè)務(wù)層：負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)層與表示層之間的數(shù)據(jù)傳輸。 表示層：應(yīng)用程序的客戶端，通過業(yè)務(wù)層來訪問數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)是軟件系統(tǒng)的核心，數(shù)據(jù)層是系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫(kù)打交道的唯一一個(gè)地方數(shù)據(jù)層被分為： 數(shù)據(jù)訪問元數(shù)據(jù)：描述數(shù)據(jù)的存取方法的數(shù)據(jù)，為系統(tǒng)的每一個(gè)存取數(shù)據(jù)邏輯提供描述。 數(shù)據(jù)訪問層：是一個(gè)組件，管理數(shù)據(jù)庫(kù)驅(qū)動(dòng)，為上層提供簡(jiǎn)單一致的接口執(zhí)行調(diào)用。 數(shù)據(jù)提供層：使用數(shù)據(jù)訪問層執(zhí)行數(shù)據(jù)的CRUD操作，使用數(shù)據(jù)訪問元數(shù)據(jù)控制數(shù)據(jù)調(diào)用指令14.6.2 數(shù)據(jù)字典數(shù)據(jù)字典存儲(chǔ)了各種模式和相應(yīng)的映象。對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)來講，數(shù)據(jù)字典是進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和數(shù)據(jù)分析所獲得的主要成果。數(shù)據(jù)字典使得信息描述準(zhǔn)確