軟件工程教程（微課版）課件 第7章 面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)

第7章面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)本章概述本章學(xué)習(xí)目標(biāo)主要內(nèi)容軟件工程實(shí)用教程（微課版）第七章

面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)1面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)承接著需求分析和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，是將抽象需求轉(zhuǎn)化為具體實(shí)現(xiàn)方案的橋梁。在面向?qū)ο蠓椒ㄖ?，設(shè)計(jì)不僅僅是技術(shù)層面的工作，更是一種將現(xiàn)實(shí)世界的問(wèn)題映射到計(jì)算機(jī)世界的思考方式。在面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的過(guò)程中，不僅關(guān)注系統(tǒng)的功能和性能需求，還注重成本和質(zhì)量要求，力求在各方面達(dá)到平衡。通過(guò)逐步擴(kuò)充模型，從面向?qū)ο蠓治鲞^(guò)渡到面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)，復(fù)雜的系統(tǒng)問(wèn)題變得更易于管理和理解，分析和設(shè)計(jì)的多次反復(fù)迭代，模型也更加精確和完善。面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)在概念和表示方法上的一致性，使得開發(fā)任務(wù)能夠平滑過(guò)渡，這也是我們選擇面向?qū)ο蠓椒ㄟM(jìn)行軟件設(shè)計(jì)的重要原因。在接下來(lái)的章節(jié)中，我們將深入探討面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的核心理念和技術(shù)細(xì)節(jié)，幫助讀者更好地理解和掌握這一關(guān)鍵技能。本章概述2軟件工程實(shí)用教程（微課版）第一章

軟件工程概述

軟件工程實(shí)用教程（微課版）第七章

面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)本章學(xué)習(xí)目標(biāo)理解并掌握面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的七大原則理解啟發(fā)規(guī)則與系統(tǒng)分解相關(guān)概念掌握分解思想及子系統(tǒng)相關(guān)概念掌握問(wèn)題域子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法掌握人機(jī)交互子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法掌握任務(wù)管理子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法掌握數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法理解設(shè)計(jì)關(guān)聯(lián)與設(shè)計(jì)優(yōu)化相關(guān)概念3軟件工程實(shí)用教程（微課版）第一章

軟件工程概述

軟件工程實(shí)用教程（微課版）第七章

面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)主要內(nèi)容7.1面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)原則

7.2啟發(fā)規(guī)則7.3系統(tǒng)分解7.4設(shè)計(jì)問(wèn)題域子系統(tǒng)7.5設(shè)計(jì)人-機(jī)交互子系統(tǒng)7.6設(shè)計(jì)任務(wù)管理子系統(tǒng)7.7設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)7.8設(shè)計(jì)類中的服務(wù)7.9設(shè)計(jì)關(guān)聯(lián)7.10設(shè)計(jì)優(yōu)化7.11本章小結(jié)7.12思考和練習(xí)4軟件工程實(shí)用教程（微課版）第一章

軟件工程概述

軟件工程實(shí)用教程（微課版）第七章

面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)5面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)主要有七大設(shè)計(jì)原則，單一職責(zé)原則、開閉原則、里氏代換原則、依賴倒轉(zhuǎn)原則、接口隔離原則、合成復(fù)用原則、迪米特法則，不同的設(shè)計(jì)原則有著不同的設(shè)計(jì)方法，如下表所示。面向?qū)ο笃叽笤O(shè)計(jì)原則及其簡(jiǎn)介面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)原則軟件工程實(shí)用教程（微課版）第七章

面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)單一職責(zé)原則(SingleResponsibilityPrinciple,SRP)類的職責(zé)要單一，不能將太多的職責(zé)放在一個(gè)類中開閉原則(Open-ClosedPrinciple,OCP)軟件實(shí)體對(duì)擴(kuò)展是開放的，但對(duì)修改是關(guān)閉的，即在不修改一個(gè)軟件實(shí)體的基礎(chǔ)上去擴(kuò)展其功能里氏代換原則(LiskovSubstitutionPrinciple,LSP)在軟件系統(tǒng)中，一個(gè)可以接受基類對(duì)象的地方必然可以接受一個(gè)子類對(duì)象依賴倒轉(zhuǎn)原則(DependencyInversionPrinciple,DIP)要針對(duì)抽象層編程，而不要針對(duì)具體類編程接口隔離原則(InterfaceSegregationPrinciple,ISP)使用多個(gè)專門的接口來(lái)取代一個(gè)統(tǒng)一的接口合成復(fù)用原則(CompositeReusePrinciple,CRP)在系統(tǒng)中應(yīng)該盡量多使用組合和聚合關(guān)聯(lián)關(guān)系，盡量少使用甚至不使用繼承關(guān)系迪米特法則(LawofDemeter,LoD)一個(gè)軟件實(shí)體對(duì)其他實(shí)體的引用越少越好，或者說(shuō)如果兩個(gè)類不必彼此直接通信，那么這兩個(gè)類就不應(yīng)當(dāng)發(fā)生直接的相互作用，而是通過(guò)引入一個(gè)第三者發(fā)生間接交互主要內(nèi)容7.1面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)原則

7.2啟發(fā)規(guī)則7.3系統(tǒng)分解7.4設(shè)計(jì)問(wèn)題域子系統(tǒng)7.5設(shè)計(jì)人-機(jī)交互子系統(tǒng)7.6設(shè)計(jì)任務(wù)管理子系統(tǒng)7.7設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)7.8設(shè)計(jì)類中的服務(wù)7.9設(shè)計(jì)關(guān)聯(lián)7.10設(shè)計(jì)優(yōu)化7.11本章小結(jié)7.12思考和練習(xí)6軟件工程實(shí)用教程（微課版）第一章

軟件工程概述

軟件工程實(shí)用教程（微課版）第七章

面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)使用簡(jiǎn)單的服務(wù)最小化設(shè)計(jì)變動(dòng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔的類采用簡(jiǎn)潔的協(xié)議保持適當(dāng)?shù)囊话?特殊結(jié)構(gòu)深度設(shè)計(jì)的清晰性與可理解性123456啟發(fā)規(guī)則面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)開發(fā)軟件的歷史雖短，但已經(jīng)積累了一些寶貴的經(jīng)驗(yàn)?；谶@些經(jīng)驗(yàn)，涌現(xiàn)出了幾條重要的啟發(fā)式規(guī)則，這些規(guī)則對(duì)于軟件開發(fā)人員提高面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的質(zhì)量具有重要的指導(dǎo)意義。軟件工程實(shí)用教程（微課版）第七章

面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)7主要內(nèi)容7.1面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)原則

7.2啟發(fā)規(guī)則7.3系統(tǒng)分解7.4設(shè)計(jì)問(wèn)題域子系統(tǒng)7.5設(shè)計(jì)人-機(jī)交互子系統(tǒng)7.6設(shè)計(jì)任務(wù)管理子系統(tǒng)7.7設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)7.8設(shè)計(jì)類中的服務(wù)7.9設(shè)計(jì)關(guān)聯(lián)7.10設(shè)計(jì)優(yōu)化7.11本章小結(jié)7.12思考和練習(xí)8軟件工程實(shí)用教程（微課版）第一章

軟件工程概述

軟件工程實(shí)用教程（微課版）第七章

面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)9系統(tǒng)分解

分解思想--通過(guò)先將龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)拆分成若干個(gè)相對(duì)較小、功能更為單一的部分，再逐一針對(duì)這些部分進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)

子系統(tǒng)--在復(fù)雜的軟件系統(tǒng)中，那些承擔(dān)主要功能、可以獨(dú)立運(yùn)行或作為系統(tǒng)關(guān)鍵組件的部分問(wèn)題域子系統(tǒng)人機(jī)交互子系統(tǒng)任務(wù)管理子系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)軟件工程實(shí)用教程（微課版）第七章

面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)主要內(nèi)容7.1面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)原則

7.2啟發(fā)規(guī)則7.3系統(tǒng)分解7.4設(shè)計(jì)問(wèn)題域子系統(tǒng)7.5設(shè)計(jì)人-機(jī)交互子系統(tǒng)7.6設(shè)計(jì)任務(wù)管理子系統(tǒng)7.7設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)7.8設(shè)計(jì)類中的服務(wù)7.9設(shè)計(jì)關(guān)聯(lián)7.10設(shè)計(jì)優(yōu)化7.11本章小結(jié)7.12思考和練習(xí)10軟件工程實(shí)用教程（微課版）第一章

軟件工程概述

軟件工程實(shí)用教程（微課版）第七章

面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)11設(shè)計(jì)問(wèn)題域子系統(tǒng)在面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)盡可能地保留在面向?qū)ο蠓治鲭A段所確立的問(wèn)題域結(jié)構(gòu)，以保證系統(tǒng)的一致性和連貫性。需要對(duì)面向?qū)ο蠓治鲭A段得出的問(wèn)題域模型進(jìn)行以下修改和優(yōu)化：需求調(diào)整重用已有的類類組合與根類的引入繼承層次的調(diào)整軟件工程實(shí)用教程（微課版）第七章

面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)主要內(nèi)容7.1面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)原則

7.2啟發(fā)規(guī)則7.3系統(tǒng)分解7.4設(shè)計(jì)問(wèn)題域子系統(tǒng)7.5設(shè)計(jì)人-機(jī)交互子系統(tǒng)7.6設(shè)計(jì)任務(wù)管理子系統(tǒng)7.7設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)7.8設(shè)計(jì)類中的服務(wù)7.9設(shè)計(jì)關(guān)聯(lián)7.10設(shè)計(jì)優(yōu)化7.11本章小結(jié)7.12思考和練習(xí)12軟件工程實(shí)用教程（微課版）第一章

軟件工程概述

軟件工程實(shí)用教程（微課版）第七章

面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)5.簡(jiǎn)潔性原則反饋性原則可預(yù)測(cè)性原則靈活性原則一致性原則可見性原則12345613設(shè)計(jì)人-機(jī)交互子系統(tǒng)軟件工程實(shí)用教程（微課版）第七章

面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)容錯(cuò)性原則7在面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的階段，還需要對(duì)人機(jī)交互子系統(tǒng)進(jìn)行更為詳細(xì)和深入的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)人機(jī)交互子系統(tǒng)的核心目標(biāo)是確定人機(jī)交互界面的具體細(xì)節(jié)，提高系統(tǒng)的整體質(zhì)量和用戶體驗(yàn)，設(shè)計(jì)人-機(jī)交互界面的準(zhǔn)則：主要內(nèi)容7.1面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)原則

7.2啟發(fā)規(guī)則7.3系統(tǒng)分解7.4設(shè)計(jì)問(wèn)題域子系統(tǒng)7.5設(shè)計(jì)人-機(jī)交互子系統(tǒng)7.6設(shè)計(jì)任務(wù)管理子系統(tǒng)7.7設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)7.8設(shè)計(jì)類中的服務(wù)7.9設(shè)計(jì)關(guān)聯(lián)7.10設(shè)計(jì)優(yōu)化7.11本章小結(jié)7.12思考和練習(xí)14軟件工程實(shí)用教程（微課版）第一章

軟件工程概述

軟件工程實(shí)用教程（微課版）第七章

面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)并發(fā)性是指在同一個(gè)時(shí)間片內(nèi)，兩個(gè)或多個(gè)任務(wù)能夠同時(shí)執(zhí)行的能力。分析并發(fā)性確定事件驅(qū)動(dòng)型任務(wù)；確定時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)型任務(wù)；確定優(yōu)先任務(wù)；確定關(guān)鍵任務(wù)；確定協(xié)調(diào)任務(wù)；盡量減少任務(wù)數(shù)；確定系統(tǒng)資源需求0102設(shè)計(jì)任務(wù)管理子系統(tǒng)15設(shè)計(jì)任務(wù)管理子系統(tǒng)軟件工程實(shí)用教程（微課版）第七章

面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)主要內(nèi)容7.1面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)原則

7.2啟發(fā)規(guī)則7.3系統(tǒng)分解7.4設(shè)計(jì)問(wèn)題域子系統(tǒng)7.5設(shè)計(jì)人-機(jī)交互子系統(tǒng)7.6設(shè)計(jì)任務(wù)管理子系統(tǒng)7.7設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)7.8設(shè)計(jì)類中的服務(wù)7.9設(shè)計(jì)關(guān)聯(lián)7.10設(shè)計(jì)優(yōu)化7.11本章小結(jié)7.12思考和練習(xí)16軟件工程實(shí)用教程（微課版）第一章

軟件工程概述

軟件工程實(shí)用教程（微課版）第七章

面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)文件存儲(chǔ)：優(yōu)點(diǎn)：文件管理系統(tǒng)具有低成本和簡(jiǎn)單性的優(yōu)勢(shì)缺點(diǎn)：文件操作的層級(jí)較低關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)：優(yōu)點(diǎn)：提供了豐富的數(shù)據(jù)管理功能缺點(diǎn)：關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的運(yùn)行開銷相對(duì)較大0102面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)優(yōu)點(diǎn)：具有豐富的數(shù)據(jù)模型缺點(diǎn)：市場(chǎng)占有率和技術(shù)成熟度仍然較低0317設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)軟件工程實(shí)用教程（微課版）第七章

面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)主要內(nèi)容7.1面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)原則

7.2啟發(fā)規(guī)則7.3系統(tǒng)分解7.4設(shè)計(jì)問(wèn)題域子系統(tǒng)7.5設(shè)計(jì)人-機(jī)交互子系統(tǒng)7.6設(shè)計(jì)任務(wù)管理子系統(tǒng)7.7設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)7.8設(shè)計(jì)類中的服務(wù)7.9設(shè)計(jì)關(guān)聯(lián)7.10設(shè)計(jì)優(yōu)化7.11本章小結(jié)7.12思考和練習(xí)18軟件工程實(shí)用教程（微課版）第一章

軟件工程概述

軟件工程實(shí)用教程（微課版）第七章

面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)19設(shè)計(jì)類中的服務(wù)在設(shè)計(jì)類中的服務(wù)時(shí)，需要全面考慮對(duì)象模型、動(dòng)態(tài)模型和功能模型，確定每個(gè)類中應(yīng)提供的服務(wù)。對(duì)象模型作為對(duì)象設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)框架，提供了初步的類結(jié)構(gòu)和核心服務(wù)。然而，面向?qū)ο蠓治鲭A段所得到的對(duì)象模型通常僅包含每個(gè)類中的幾個(gè)關(guān)鍵服務(wù)。因此，設(shè)計(jì)者需要將動(dòng)態(tài)模型中對(duì)象的行為以及功能模型中的數(shù)據(jù)處理需求轉(zhuǎn)化為相應(yīng)類所提供的具體服務(wù)。設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)服務(wù)的方法如下：設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)服務(wù)的算法選擇適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義內(nèi)部類和內(nèi)部操作軟件工程實(shí)用教程（微課版）第七章

面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)主要內(nèi)容7.1面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)原則

7.2啟發(fā)規(guī)則7.3系統(tǒng)分解7.4設(shè)計(jì)問(wèn)題域子系統(tǒng)7.5設(shè)計(jì)人-機(jī)交互子系統(tǒng)7.6設(shè)計(jì)任務(wù)管理子系統(tǒng)7.7設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)7.8設(shè)計(jì)類中的服務(wù)7.9設(shè)計(jì)關(guān)聯(lián)7.10設(shè)計(jì)優(yōu)化7.11本章小結(jié)7.12思考和練習(xí)20軟件工程實(shí)用教程（微課版）第一章

軟件工程概述

軟件工程實(shí)用教程（微課版）第七章

面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)21設(shè)計(jì)關(guān)聯(lián)關(guān)聯(lián)是對(duì)象模型中不同對(duì)象之間的連接，它明確了對(duì)象之間的訪問(wèn)路徑。通過(guò)關(guān)聯(lián)，對(duì)象可以訪問(wèn)和操作與它有聯(lián)系的其他對(duì)象關(guān)聯(lián)的使用方式主要涉及關(guān)聯(lián)的遍歷和實(shí)現(xiàn)。關(guān)聯(lián)的遍歷又分為單向遍歷和雙向遍歷軟件工程實(shí)用教程（微課版）第七章

面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)一元關(guān)聯(lián)與多元關(guān)聯(lián)的單向遍歷主要內(nèi)容7.1面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)原則

7.2啟發(fā)規(guī)則7.3系統(tǒng)分解7.4設(shè)計(jì)問(wèn)題域子系統(tǒng)7.5設(shè)計(jì)人-機(jī)交互子系統(tǒng)7.6設(shè)計(jì)任務(wù)管理子系統(tǒng)7.7設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)7.8設(shè)計(jì)類中的服務(wù)7.9設(shè)計(jì)關(guān)聯(lián)7.10設(shè)計(jì)優(yōu)化7.11本章小結(jié)7.12思考和練習(xí)22軟件工程實(shí)用教程（微課版）第一章

軟件工程概述

軟件工程實(shí)用教程（微課版）第七章

面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)確定優(yōu)先級(jí)：設(shè)計(jì)人員需要仔細(xì)評(píng)估并確定這些指標(biāo)的相對(duì)優(yōu)先級(jí)提高效率的技術(shù)：1）引入冗余關(guān)聯(lián)以提升訪問(wèn)效率2)優(yōu)化查詢順序3)保存派生屬性010223設(shè)計(jì)優(yōu)化軟件工程實(shí)用教程（微課版）第七章

面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)主要內(nèi)容7.1面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)原則

7.2啟發(fā)規(guī)則7.3系統(tǒng)分解7.4設(shè)計(jì)問(wèn)題域子系統(tǒng)7.5設(shè)計(jì)人-機(jī)交互子系統(tǒng)7.6設(shè)計(jì)任務(wù)管理子系統(tǒng)7.7設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)7.8設(shè)計(jì)類中的服務(wù)7.9設(shè)計(jì)關(guān)聯(lián)7.10設(shè)計(jì)優(yōu)化7.11本章小結(jié)7.12思考和練習(xí)24軟件工程實(shí)用教程（微課版）第一章

軟件工程概述

軟件工程實(shí)用教程（微課版）第七章

面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)本章小節(jié)面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)在軟件工程領(lǐng)域中占據(jù)著舉足輕重的地位，它是將軟件需求有效轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定、高效且可維護(hù)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本章對(duì)面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的核心要素和步驟進(jìn)行了深入探討，為讀者提供了一套系統(tǒng)且全面的設(shè)計(jì)方法。首先，詳盡介紹面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的原則。緊接著，通過(guò)引入啟發(fā)規(guī)則。在系統(tǒng)分解部分，本章深入剖析了如何將龐大的軟件系統(tǒng)分解為更小、更易于管理的子系統(tǒng)。在設(shè)計(jì)各個(gè)子系統(tǒng)時(shí)，本章特別強(qiáng)調(diào)了問(wèn)題域子系統(tǒng)、人機(jī)交互子系統(tǒng)、任務(wù)管理子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和策略。每個(gè)子系統(tǒng)都擁有獨(dú)特的設(shè)計(jì)要求和實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。此外，本章還深入探討了類中服務(wù)和關(guān)聯(lián)的設(shè)計(jì)方法。最后，在設(shè)計(jì)優(yōu)化部分，本章探討了如何確定設(shè)計(jì)的優(yōu)先級(jí)，并介紹了提高效率的技術(shù)和調(diào)整繼承關(guān)系等優(yōu)化策略。25軟件工程實(shí)用教程（微課版）第一章

軟件工程概述

軟件工程實(shí)用教程（微課版）第七章

面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)主要內(nèi)容7.1面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)原則

7.2啟發(fā)規(guī)則7.3系統(tǒng)分解7.4設(shè)計(jì)問(wèn)題域子系統(tǒng)7.5設(shè)計(jì)人-機(jī)交互子系統(tǒng)7.6設(shè)計(jì)任務(wù)管理子系統(tǒng)7.7設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)7.8設(shè)計(jì)類中的服務(wù)7.9設(shè)計(jì)關(guān)聯(lián)7.10設(shè)計(jì)優(yōu)化7.1