高級(jí)軟件工程(第十章)-系統(tǒng)設(shè)計(jì)及傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法(2017課件)

第十章

系統(tǒng)設(shè)計(jì)及傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法2設(shè)計(jì)階段的活動(dòng)1.網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)與集成2.設(shè)計(jì)應(yīng)用程序的結(jié)構(gòu)3.設(shè)計(jì)用戶界面4.設(shè)計(jì)系統(tǒng)界面5.數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)與集成6.設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)的原型7.系統(tǒng)控制的設(shè)計(jì)與集成31.網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)與集成當(dāng)要求新系統(tǒng)和新的網(wǎng)絡(luò)需要一起實(shí)現(xiàn)，那么對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行設(shè)計(jì)。根據(jù)整體的戰(zhàn)略方案來構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案要適應(yīng)已有網(wǎng)絡(luò)方案，故工程組并不設(shè)計(jì)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，而是把新系統(tǒng)集成到現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)中去。當(dāng)在網(wǎng)絡(luò)上操作系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)的可靠性、平安性、吞吐量，以及同步性等技術(shù)上的問題都會(huì)隨之產(chǎn)生。42.設(shè)計(jì)應(yīng)用程序的結(jié)構(gòu)包括詳細(xì)說明所有系統(tǒng)活動(dòng)是如何完成的。雖在邏輯模型中詳細(xì)描述過，但并沒說明使用哪種專門的技術(shù)。當(dāng)詳細(xì)設(shè)計(jì)方案確定，可以設(shè)計(jì)具體的計(jì)算機(jī)處理過程(實(shí)際模型)。關(guān)鍵問題:如何對(duì)系統(tǒng)自動(dòng)化邊界進(jìn)行定義。應(yīng)用程序設(shè)計(jì)方法及創(chuàng)立的設(shè)計(jì)模型會(huì)因?yàn)橄到y(tǒng)的開發(fā)配置環(huán)境的不同而有所差異。

53.設(shè)計(jì)用戶界面用戶界面的質(zhì)量是軟件系統(tǒng)的一個(gè)重要的方面。設(shè)計(jì)用戶界面要確定用戶將如何與系統(tǒng)進(jìn)行交互(窗口、對(duì)話框和鼠標(biāo)交互的圖形界面，聲音、視頻，語音命令)。隨著軟件系統(tǒng)的交互性和可訪問性越來越強(qiáng)，用戶界面正逐漸成為軟件系統(tǒng)的一大局部。6對(duì)用戶而言用戶界面就是系統(tǒng)在開發(fā)過程的早期階段，從對(duì)用戶所要完成的任務(wù)的說明入手，開始對(duì)用戶界面進(jìn)行定義。在選擇系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案時(shí)，每種方案的關(guān)鍵問題是用戶界面的類型。界面設(shè)計(jì)師：界面設(shè)計(jì)專家，也稱可用性參謀或者人性因素工程師。74.設(shè)計(jì)系統(tǒng)界面使系統(tǒng)之間能夠共享信息的部件是系統(tǒng)界面。系統(tǒng)設(shè)計(jì)開始，分析員必須保證所有系統(tǒng)可在一起良好運(yùn)作。有些系統(tǒng)界面與內(nèi)部的組織系統(tǒng)相連，分析員可獲得一些關(guān)于其他系統(tǒng)的信息。新系統(tǒng)需要和組織外的系統(tǒng)相連接。新系統(tǒng)需要和組織已經(jīng)購置并安裝的軟件包相連接。使用目前各種各樣的技術(shù)，系統(tǒng)界面可變得很復(fù)雜。由具有非常專業(yè)技巧的人來完成。85.數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)與集成分析階段所創(chuàng)立的數(shù)據(jù)模型(邏輯模型)用來為數(shù)據(jù)庫創(chuàng)立一個(gè)實(shí)體模型。要考慮數(shù)據(jù)庫的性能需求(如響應(yīng)時(shí)間)。必須確保新的數(shù)據(jù)庫要與現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫適當(dāng)?shù)南嘟Y(jié)合。96.設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)的原型在設(shè)計(jì)階段，不斷地創(chuàng)立并且評(píng)估原型很重要。原型和界面設(shè)計(jì)有關(guān)，它也被用于驗(yàn)證包括DB、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、控制，甚至是所使用的編程環(huán)境等的設(shè)計(jì)選擇。當(dāng)分析員考慮所有的設(shè)計(jì)活動(dòng)時(shí)，他們所想的是如何使用原型來幫助理解各種設(shè)計(jì)決策。使用快速應(yīng)用程序開發(fā)(RAD)方法開發(fā)的原型將開展成為最終的系統(tǒng)。107.系統(tǒng)控制的設(shè)計(jì)與集成最后的設(shè)計(jì)活動(dòng)包括確保系統(tǒng)有足夠的平安措施來保護(hù)組織的資產(chǎn)。這些保護(hù)措施稱系統(tǒng)控制。它的設(shè)計(jì)要考慮所有其他的設(shè)計(jì)活動(dòng)——用戶界面、系統(tǒng)界面、應(yīng)用程序結(jié)構(gòu)、DB，以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。11用戶界面控制：限制授權(quán)用戶對(duì)系統(tǒng)的訪問。系統(tǒng)界面控制：確保其他系統(tǒng)不會(huì)對(duì)本系統(tǒng)造成損害。應(yīng)用程序結(jié)構(gòu)控制：用來確保交易記錄和其他由系統(tǒng)執(zhí)行的工作都被正確完成。數(shù)據(jù)庫控制：保護(hù)數(shù)據(jù)，防止未經(jīng)授權(quán)的訪問并防止由于硬件故障而造成的意外數(shù)據(jù)喪失。網(wǎng)絡(luò)控制：來保證網(wǎng)絡(luò)間的通信得到保護(hù)。

結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)(StructuredDesign，簡(jiǎn)稱SD)是將結(jié)構(gòu)化分析得到的數(shù)據(jù)流圖映射成軟件系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)的一種設(shè)計(jì)方法強(qiáng)調(diào)模塊化、自頂向下逐步求精、信息隱蔽、高內(nèi)聚低耦合等設(shè)計(jì)準(zhǔn)那么1213傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模型14自動(dòng)化系統(tǒng)邊界自動(dòng)化系統(tǒng)邊界將DFD的處理劃分成手工過程局部和系統(tǒng)過程局部。處理過程可在系統(tǒng)邊界內(nèi)，也可在系統(tǒng)邊界外。系統(tǒng)邊界外的過程是一些手工處理(如排序并審核文件資料、輸入用戶訂單或查看剛到的貨物)。邊界里面的處理過程能夠以在線處理或批處理模式進(jìn)行處理。15數(shù)據(jù)流可在系統(tǒng)內(nèi)部、外部，或穿過系統(tǒng)界線和程序界線。穿過系統(tǒng)界線的數(shù)據(jù)流是格外重要的，它們代表了系統(tǒng)的輸入和輸出。程序接口的設(shè)計(jì)(包括用戶界面設(shè)計(jì)和與其他系統(tǒng)的接口設(shè)計(jì))是由穿過邊界的數(shù)據(jù)流定義的。在最終系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)流將是用戶界面中的表單、報(bào)表，或者是與其他系統(tǒng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換的文件或通信。穿過邊界的數(shù)據(jù)流，表示程序間的通信。在最終系統(tǒng)中，這些數(shù)據(jù)流仍是程序之間轉(zhuǎn)換的文件或通信。16模塊結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)圖的層次描述系統(tǒng)每局部的功能和子功能。例如，某程序有計(jì)算工資總額的功能函數(shù)，它可能的子功能函數(shù)是計(jì)算根本工資、計(jì)算加班費(fèi)和計(jì)算稅費(fèi)。在結(jié)構(gòu)圖上用矩形框表示功能，每個(gè)矩形框代表一個(gè)模塊。結(jié)構(gòu)圖：用來展示一個(gè)計(jì)算機(jī)程序模塊間關(guān)系的層次圖。17建立結(jié)構(gòu)圖的規(guī)那么程序是分層的，而且模塊按高內(nèi)聚、低耦合的方式組織在一起。模塊之間的連線表示高層模塊對(duì)低層模塊調(diào)用的某種結(jié)構(gòu)，其上的小箭頭表示在模塊間傳遞的數(shù)據(jù)，以及各個(gè)模塊的輸入和輸出。從結(jié)構(gòu)圖上不能了解模塊內(nèi)部的內(nèi)容，但可知道模塊以何種方式實(shí)現(xiàn)其名稱所表示的功能，如何使用輸入數(shù)據(jù)，以及如何產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)。18程序調(diào)用當(dāng)一個(gè)模塊激活一個(gè)低層模塊以便執(zhí)行所需的效勞或計(jì)算時(shí)，就發(fā)生程序調(diào)用；每一次調(diào)用中，控制由調(diào)用模塊傳向被調(diào)用模塊，被調(diào)用模塊接著執(zhí)行一系列程序語句，當(dāng)調(diào)用過程結(jié)束后，被調(diào)用模塊立即把控制權(quán)返回給調(diào)用模塊，程序緊接著執(zhí)行下面的聲明或指令；從高層模塊到低層模塊的箭頭表示程序調(diào)用，調(diào)用的順序總是從左到右的；結(jié)構(gòu)圖在表示調(diào)用結(jié)構(gòu)時(shí)仍是具有嚴(yán)格的層次；一個(gè)低層的模塊永遠(yuǎn)不會(huì)調(diào)用高層模塊。19⑴變換型結(jié)構(gòu)變換型系統(tǒng)由三局部組成：輸入、數(shù)據(jù)加工(中心變換)和輸出；功能：將輸入的數(shù)據(jù)經(jīng)過加工后輸出。20⑵事務(wù)型結(jié)構(gòu)事務(wù)型系統(tǒng)由三層組成：事務(wù)層、操作層和細(xì)節(jié)層；功能：對(duì)接收的事務(wù)，按其類型選擇某一類事務(wù)處理。21開發(fā)一個(gè)結(jié)構(gòu)圖設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖是為給程序建立模塊層次結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)圖是樹型結(jié)構(gòu)，有根模塊和分支模塊。逐一地建立結(jié)構(gòu)圖，再組成完整的結(jié)構(gòu)圖。結(jié)構(gòu)圖開發(fā)方法：

1.事務(wù)分析

2.變換分析22事務(wù)分析事務(wù)分析使用作為輸入的系統(tǒng)流程圖和事件表建立樹型結(jié)構(gòu)的頂端模塊，即產(chǎn)生主程序的主模塊和第一層被調(diào)用模塊。事務(wù)分析：基于DFD的結(jié)構(gòu)圖開發(fā)，用來描述多種事務(wù)類型的處理。事務(wù)分析的根本步驟步驟：(在DFD上確定事務(wù)中心、接收局部和發(fā)送局部。(畫出模塊結(jié)構(gòu)圖框架，把DFD上的三局部分別映射為事務(wù)控制模塊、接收模塊和動(dòng)作發(fā)送模塊。分解細(xì)化接收分支和發(fā)送分支，完成初始模塊結(jié)構(gòu)圖。2324事務(wù)分析過程檢查系統(tǒng)流程圖和每一個(gè)大的程序塊；識(shí)別每個(gè)獨(dú)立的事務(wù)，這些事務(wù)必須由程序支持且必須為每一個(gè)單獨(dú)的事務(wù)建立一個(gè)分支；該程序至少在最高層有一個(gè)簡(jiǎn)單的用戶界面，并允許用戶選擇一種事務(wù)處理方式，然后激活相應(yīng)的模塊來執(zhí)行這個(gè)處理；每個(gè)按其完成的功能來命名的處理模塊都是這些功能子樹的主模塊。每個(gè)子樹都是根據(jù)該事件的DFD片段建立的。

25用事務(wù)分析方法開發(fā)結(jié)構(gòu)圖事務(wù)分析是從事務(wù)流的DFD到程序結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換。設(shè)計(jì)步驟：確定流界：先從DFD中找出事務(wù)流、事務(wù)處理中心和事務(wù)路徑。事務(wù)中心前是接收事務(wù)、事務(wù)中心后是事務(wù)路徑。進(jìn)行一級(jí)分析，設(shè)計(jì)頂層模塊。進(jìn)行一級(jí)分析，設(shè)計(jì)上層模塊：從DFD中導(dǎo)出具有接收和發(fā)送分支的軟件結(jié)構(gòu)。對(duì)事務(wù)中心設(shè)計(jì)為“事務(wù)控制”、對(duì)事務(wù)流為“接收事務(wù)”、對(duì)事務(wù)路徑為“發(fā)送事務(wù)”。細(xì)化該事務(wù)結(jié)構(gòu)和每條動(dòng)作路徑的結(jié)構(gòu)。對(duì)于接收分支，采用變換流設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)中下層；對(duì)于發(fā)送分支，在發(fā)送模塊下設(shè)計(jì)每條事務(wù)路徑的結(jié)構(gòu)。26變換分析變換分析使用作為輸入的DFD片段去建立子樹，程序中的每個(gè)事件建立一棵子樹。每棵子樹的主模塊對(duì)應(yīng)于主程序結(jié)構(gòu)圖的第一層分支。變換分析：基于DFD的結(jié)構(gòu)圖開發(fā)，用來描述輸入-處理-輸出數(shù)據(jù)流。27

變換分析建立在計(jì)算機(jī)程序?qū)⑤斎霐?shù)據(jù)“轉(zhuǎn)化”成輸出信息之上。用變換分析建立的結(jié)構(gòu)圖通常有三棵主要的子樹：輸入子樹：獲得數(shù)據(jù)計(jì)算子樹：執(zhí)行算法輸出子樹：顯示結(jié)果28從DFD開發(fā)結(jié)構(gòu)圖的根本思想結(jié)構(gòu)圖中的葉模塊是從DFD更細(xì)化的處理轉(zhuǎn)化而來；結(jié)構(gòu)圖中的中間層的主模塊來自于中間處理層的處理過程，由其可分解得到底層模塊。結(jié)構(gòu)圖的結(jié)構(gòu)直接受DFD的層次和嵌套的影響。29從DFD片斷建立結(jié)構(gòu)圖的步驟確定主要的信息流。找出輸入流到輸出流之間最根本變化過程(中心變換)。重畫DFD，將輸入放在左邊，輸出放在右邊，轉(zhuǎn)換中心處理放在中間。根據(jù)重畫的數(shù)據(jù)流建立結(jié)構(gòu)圖的第一個(gè)草案，其中包括調(diào)用階層和所需的數(shù)據(jù)對(duì)。必要時(shí)增加其他模塊，以便實(shí)現(xiàn)通過用戶界面獲得輸入數(shù)據(jù)、讀寫數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、輸出數(shù)據(jù)或報(bào)表的功能。對(duì)結(jié)構(gòu)圖做最后的改進(jìn)。30模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原那么⑴盡量降低模塊之間的耦合度⑵盡量提高模塊的聚合度31⑴盡量降低模塊之間的耦合度耦合：指模塊與模塊之間聯(lián)系的程度。模塊間的耦合度越低，模塊的獨(dú)立性就越高。模塊間的聯(lián)系越多或越復(fù)雜那么模塊間的相互依賴程度就越高，如果對(duì)某一模塊進(jìn)行修改那么必將影響到其他的模塊，因此模塊的獨(dú)立性就越低。所謂兩個(gè)模塊彼此完全獨(dú)立是指其中任意一個(gè)模塊運(yùn)行時(shí)，與另一個(gè)模塊存在與否根本無關(guān)，相應(yīng)地對(duì)某一模塊進(jìn)行修改也與另一模塊無關(guān)。32⑵盡量提高模塊的聚合度聚合：模塊內(nèi)部各組成局部之間的聯(lián)系程度。模塊的聚合度越高，其獨(dú)立性也就越高。一般來說一個(gè)模塊內(nèi)部應(yīng)該具有很強(qiáng)的內(nèi)聚性，它的各個(gè)組成局部都是密切相關(guān)的，是為完成一個(gè)共同的功能而組合在一起。內(nèi)聚性是度量模塊功能強(qiáng)度的一個(gè)