设计建模PPT课件

1、第1页/共74页系统设计系统设计(system design)(system design)的任务是在需求和的任务是在需求和分析的基础上，通过考虑软件的实现环境和软分析的基础上，通过考虑软件的实现环境和软件的非功能需求，确定指导软件编码实现的软件的非功能需求，确定指导软件编码实现的软件设计方案。件设计方案。系统设计的工作包括系统设计的工作包括软件架构设计软件架构设计、类及接口类及接口设计设计、用例设计用例设计、数据库设计数据库设计、界面设计界面设计、构构件设计件设计和和部署设计部署设计等工作。等工作。第2页/共74页 1 1）设计的目的是指导软件编码实现，因此必须考）设计的目的是指导软件编码实

2、现，因此必须考虑所有设计细节虑所有设计细节 2 2）设计方案需要考虑物理环境）设计方案需要考虑物理环境 第3页/共74页系统设计模型系统设计模型包括软件架构模型、类及接口设计模型、包括软件架构模型、类及接口设计模型、用例设计模型、数据库设计模型、界面设计模型、构用例设计模型、数据库设计模型、界面设计模型、构件模型和部署模型等。设计模型建立在需求模型和分件模型和部署模型等。设计模型建立在需求模型和分析模型的基础上，设计模型与其他几个模型的关系见析模型的基础上，设计模型与其他几个模型的关系见 下图。第4页/共74页第5页/共74页第6页/共74页软件架构软件架构(software architec

3、ture)(software architecture)关注的是关注的是软件的宏观结构，其含义是指把软件从结构上软件的宏观结构，其含义是指把软件从结构上分解为多个通过一定关系联系的构件。开发大分解为多个通过一定关系联系的构件。开发大型复杂软件，需要确定其软件架构，一个稳定型复杂软件，需要确定其软件架构，一个稳定合理的软件架构，对成功开发软件有着至关重合理的软件架构，对成功开发软件有着至关重要的作用。要的作用。第7页/共74页 1. 1. 分层软件架构的概念分层软件架构的概念 把软件的处理逻辑按照界面展示、业务处理和数据处理把软件的处理逻辑按照界面展示、业务处理和数据处理进行分类，并从应用到系统

4、进行分层，形成一种分层的进行分类，并从应用到系统进行分层，形成一种分层的软件架构。软件架构。 各层彼此独立又互有联系，在不改变各层之间交互接口各层彼此独立又互有联系，在不改变各层之间交互接口的前提下，改变某一层内容，将不影响其他层的变化，的前提下，改变某一层内容，将不影响其他层的变化，分层架构提高了软件的独立性和适用性。分层架构提高了软件的独立性和适用性。 第8页/共74页 2. 2. 分层软件架构的特征分层软件架构的特征 1 1）是软件的一种共性架构。）是软件的一种共性架构。 2 2）注重软件的内部结构）注重软件的内部结构 3 3）与软件开发方法无关。）与软件开发方法无关。第9页/共74页

5、3. 3. 分层软件架构的类型分层软件架构的类型 1 1）两层架构）两层架构: :两层架构分为应用层和数据层两层，应两层架构分为应用层和数据层两层，应用层承担软件信息展示和业务逻辑处理，数据层负责数用层承担软件信息展示和业务逻辑处理，数据层负责数据的存储和管理。据的存储和管理。 C/SC/S模式是一种典型的两层架构，客户机承担界面和模式是一种典型的两层架构，客户机承担界面和业务处理，服务器承担数据库管理。业务处理，服务器承担数据库管理。 在两层架构中，由应用层承担在两层架构中，由应用层承担信息展示和业务逻辑，把界面展示信息展示和业务逻辑，把界面展示和业务逻辑放到应用层，不便于扩和业务逻辑放到应

6、用层，不便于扩展和维护。展和维护。 第10页/共74页 3. 3. 分层软件架构的类型分层软件架构的类型 2 2）三层架构）三层架构: :三层架构分为表示层、业务逻辑层和数据层，表示层承担信息的输入输出和展示，业务逻辑层承担业务处理，数据层承担数据的存储和管理。 基于 web的B/S模式是一种典 型的三层架构，web浏览器负责 界面信息展示，web服务器承担 业务逻辑处理，数据库服务器承 担数据存储和管理。 三层架构是一种有效体现MVC 模式的软件架构，是目前被广泛 应用的软件架构。 第11页/共74页 3. 3. 分层软件架构的类型分层软件架构的类型 3 3）四层架构）四层架构: :现在的软

7、件开发大多采用java、C#等等面向对象语言，采用SQL-Server、Oracle等关系数据库。数据被保存在数据库中，但在内存中存放与数据库中数据表相对应的实体类。系统一般采用ODBC,JDBC等与数据库连接，也出现了Hibernate等专门对实体类和数据库进行映像管理的工具。在这种环境中，为了区分数据库和实体类，在三层架构的数据层上面分离出实体层，提出了四层架构。 第12页/共74页 4. 4. 分层软件架构的类型分层软件架构的类型 软件的分层架构应该确定软件的层次划分以及每层的职责。例如某书店书务管理系统采用java平台，它的软件架构从层次上可以分为web层，业务控制层，实体层和数据层四

8、层，其分层架构见图。 第13页/共74页 1. 1. 软件逻辑架构的概念软件逻辑架构的概念 软件逻辑架构是软件的各子系统按照确定的关系软件逻辑架构是软件的各子系统按照确定的关系构成的逻辑框架。子系统是对软件分解的一种中构成的逻辑框架。子系统是对软件分解的一种中间形式，也是组织和描述软件的一种方法，由多间形式，也是组织和描述软件的一种方法，由多个子系统构成完整的软件系统。个子系统构成完整的软件系统。 第14页/共74页 2. 2. 软件逻辑架构模型软件逻辑架构模型 软件逻辑架构由子系统构成的软件结构。软件逻辑架构由子系统构成的软件结构。 第15页/共74页第16页/共74页 1.1.类和接口是软

9、件设计的重要内容。类和接口是软件设计的重要内容。 2.2.设计类模型将要作为编码的依据，应给出所有设计细节，包设计类模型将要作为编码的依据，应给出所有设计细节，包括：类的属性、属性的初始值、属性的类型，操作、参数、返括：类的属性、属性的初始值、属性的类型，操作、参数、返回类型，持久化，主键等。回类型，持久化，主键等。 3. 3. 分析类模型是设计类模型的基础。分析类模型是设计类模型的基础。 第17页/共74页 1. 1.设计要求设计要求 实体型设计类指在设计阶段的实体类。一个完整的实体型设计实体型设计类指在设计阶段的实体类。一个完整的实体型设计类需要具备类的所有性质，具体包括：类需要具备类的所

10、有性质，具体包括： 1 1）类属性）类属性 类属性应包括属性名、可见性、类型，以及多重性和缺省值等。类属性应包括属性名、可见性、类型，以及多重性和缺省值等。 2 2）类操作）类操作 类操作应包括操作名、可见性、操作参数、参数的类型、操作类操作应包括操作名、可见性、操作参数、参数的类型、操作返回类型等。返回类型等。 3 3）持久化）持久化 须指出该类是否持久化，类的主键等。须指出该类是否持久化，类的主键等。第18页/共74页 2. 2.实体类设计建模方法实体类设计建模方法 通过支持通过支持MDAMDA的建模工具，可以直接把与平台无关的的建模工具，可以直接把与平台无关的分析类模型通过建模工具直接转

11、换为与平台相关的设分析类模型通过建模工具直接转换为与平台相关的设计类模型。计类模型。 某订货系统平台分析类模型第19页/共74页某订货系统基于C#的设计类模型第20页/共74页某订货系统基于java的设计类模型第21页/共74页控制型设计类指在设计阶段的控制类，因为控制类一般控制型设计类指在设计阶段的控制类，因为控制类一般不涉及属性，也不需要持久化，因此控制型设计类的不涉及属性，也不需要持久化，因此控制型设计类的建模只需要给出类操作的操作名、可见性、操作参数、建模只需要给出类操作的操作名、可见性、操作参数、参数的类型以及操作返回类型等信息。参数的类型以及操作返回类型等信息。第22页/共74页如

12、果在分析模型中建立了控制型分析类模型，可以通过如果在分析模型中建立了控制型分析类模型，可以通过支持支持MDAMDA的建模工具直接转换得到控制型设计类模型。的建模工具直接转换得到控制型设计类模型。 图书借阅的控制型分析类模型基于C#的图书借阅的控制型设计类模型第23页/共74页 1. 1.接口建模的作用接口建模的作用 1 1）提高软件设计的健壮性和扩展性。接口能够有效）提高软件设计的健壮性和扩展性。接口能够有效地隔离设计与实现地隔离设计与实现 2 2）提高软件结构化水平。软件层次之间，水平之间）提高软件结构化水平。软件层次之间，水平之间结构关系更为清晰。结构关系更为清晰。第24页/共74页 2.

13、 2.控制类设计接口控制类设计接口 需要为控制类设计接口。例如，需要为控制类设计接口。例如， 登录控制器：登录控制器：LoginControlerLoginControler 借书控制器借书控制器BookReservationControlerBookReservationControler 两个控制类设计的两个接口两个控制类设计的两个接口 第25页/共74页 3. 3.为不同层面的软件设计接口为不同层面的软件设计接口 1 1）覆盖法）覆盖法 所谓覆盖法是所设计的接口需要覆盖软件在该层所所谓覆盖法是所设计的接口需要覆盖软件在该层所能够提供的所有服务操作，不能因为提取了抽象接口，能够提供的所有服

14、务操作，不能因为提取了抽象接口，而遗漏掉在该层中某些类能够提供的操作功能。而遗漏掉在该层中某些类能够提供的操作功能。第26页/共74页 3. 3.为不同层面的软件设计接口为不同层面的软件设计接口 2 2）归类法）归类法 为了提高接口清晰性，把一组相同或相近的操作放到同一个接为了提高接口清晰性，把一组相同或相近的操作放到同一个接口中。口中。 例如，下图描述了在业务逻辑层提供会员管理、订单管理和销例如，下图描述了在业务逻辑层提供会员管理、订单管理和销售管理三个方面的业务处理逻辑，可以在业务逻辑层设置会员售管理三个方面的业务处理逻辑，可以在业务逻辑层设置会员管理接口、订单管理接口和销售管理接口三个接

15、口，分别放置管理接口、订单管理接口和销售管理接口三个接口，分别放置会员管理、订单管理和销售管理的所对应的操作。会员管理、订单管理和销售管理的所对应的操作。 第27页/共74页 3. 3.为不同层面的软件设计接口为不同层面的软件设计接口 3 3）抽象法）抽象法 抽象法是指对该层对象的行为进行抽象，提取共性抽象法是指对该层对象的行为进行抽象，提取共性行为作为共同访问的接口。行为作为共同访问的接口。 第28页/共74页1.1.设计模式的概念设计模式的概念 设计模式（设计模式（design patterndesign pattern）是设计过程中，对一是设计过程中，对一些普遍性问题给出的一套合理的、经

16、典的、可被复用些普遍性问题给出的一套合理的、经典的、可被复用的设计方案。设计模式是近年来被人们广泛关注的设的设计方案。设计模式是近年来被人们广泛关注的设计技术，在软件设计中被越来越多的设计人员所接受。计技术，在软件设计中被越来越多的设计人员所接受。 在设计模型中需要为设计模式的建模。在设计模型中需要为设计模式的建模。 第29页/共74页2.2.外观模式建模外观模式建模 1 1）外观模式的概念：）外观模式的概念： 外观模式外观模式(fa(faade pattern)ade pattern)：是通过给某个子系统是通过给某个子系统或某层软件中的众多类设置统一接口，以隐藏软件的或某层软件中的众多类设置

17、统一接口，以隐藏软件的复杂性，提高软件结构性的一种设计方法。复杂性，提高软件结构性的一种设计方法。 第30页/共74页2.2.外观模式建模外观模式建模 2 2）外观模式的实例）外观模式的实例假设某客户到超市购买商品，导购员引导客户进行商品导购，销假设某客户到超市购买商品，导购员引导客户进行商品导购，销售员开出售货单让客户到收银台交款，在交款时登记客户收货售员开出售货单让客户到收银台交款，在交款时登记客户收货地址和电话等信息，然后又由送货员给客户送货。假设在超市地址和电话等信息，然后又由送货员给客户送货。假设在超市系统中，设计了导购员、收款台、登记员和送货员四个类分别系统中，设计了导购员、收款台

18、、登记员和送货员四个类分别完成导购、收款、登记和送货四项工作，客户就要访问超市系完成导购、收款、登记和送货四项工作，客户就要访问超市系统中这几个类所提供的操作。在这种设计方案中，客户需要访统中这几个类所提供的操作。在这种设计方案中，客户需要访问超市系统中的每一个类，客户需要了解每一个类的操作，并问超市系统中的每一个类，客户需要了解每一个类的操作，并需要了解任何一个类所发生的变化，显然这种设计方案存在问需要了解任何一个类所发生的变化，显然这种设计方案存在问题。题。第31页/共74页2.2.外观模式建模外观模式建模 2 2）外观模式的实例）外观模式的实例第32页/共74页2.2.外观模式建模外观模

19、式建模 2 2）外观模式的实例）外观模式的实例采用外观模式，给超市系统设计一个统一接口采用外观模式，给超市系统设计一个统一接口IConsumerHelperIConsumerHelper，其他几个类实现接口所定义的操作，这样客户只需要访问其他几个类实现接口所定义的操作，这样客户只需要访问IConsumerHelperIConsumerHelper，就可以完成导购、交款、登记和收货操作，就可以完成导购、交款、登记和收货操作，见图。显然外观模式隐藏了软件的复杂性，提高了软件的结构见图。显然外观模式隐藏了软件的复杂性，提高了软件的结构性。性。 第33页/共74页2.2.外观模式建模外观模式建模 2

20、2）外观模式的实例）外观模式的实例 外观模式隐藏了软件的复杂性，提高了软件的结构性。外观模式隐藏了软件的复杂性，提高了软件的结构性。 第34页/共74页3.3.适配器模式建模适配器模式建模 1 1）适配器模式的概念：）适配器模式的概念：适配器适配器(adapter pattern)(adapter pattern)模式是通过将一个类的接口转换成为模式是通过将一个类的接口转换成为客户希望的另外一个接口，使得原本不兼容的类能够通过适配客户希望的另外一个接口，使得原本不兼容的类能够通过适配器一起工作。器一起工作。我们通过一个实例来说明适配器模式。假设客户我们通过一个实例来说明适配器模式。假设客户Cl

21、ientClient希望使用希望使用的功能，类的功能，类AdapteeAdaptee提供的提供的specificRequest()specificRequest()操作能够完成，操作能够完成，但但ClientClient只认识只认识request()request()操作名，为了能够解决这个问题，操作名，为了能够解决这个问题，增加一个适配器增加一个适配器AdapterAdapter类来转换两个接口，模型见图类来转换两个接口，模型见图14.1814.18。 第35页/共74页3.3.适配器模式建模适配器模式建模 2 2）适配器模式模型）适配器模式模型 第36页/共74页第37页/共74页用例设计

22、建模：用例设计建模：需要在用例分析模型的基础上，结合软需要在用例分析模型的基础上，结合软件开发环境，给出能够直接指导编码的用例设计模型。件开发环境，给出能够直接指导编码的用例设计模型。 第38页/共74页与用例分析建模相比较，用例设计建模具有以下特点：与用例分析建模相比较，用例设计建模具有以下特点：1 1）以用例分析模型为基础。用例设计模型来源于用例）以用例分析模型为基础。用例设计模型来源于用例分析模型，是对用例分析模型的细致化和具体化。分析模型，是对用例分析模型的细致化和具体化。2 2）与软件开发环境和平台相关。用例设计模型需要考）与软件开发环境和平台相关。用例设计模型需要考虑软件所采用语言

23、和环境，不同的软件语言环境用例虑软件所采用语言和环境，不同的软件语言环境用例设计技术方法和描述会存有差异。设计技术方法和描述会存有差异。3 3）指导软件编码。用例设计模型将直接作为软件编码）指导软件编码。用例设计模型将直接作为软件编码的依据，因此需要考虑所有设计细节。的依据，因此需要考虑所有设计细节。第39页/共74页我们以我们以e e速快餐系统中会员登录为例讨论用例设计建模过程。速快餐系统中会员登录为例讨论用例设计建模过程。e e速快餐系统采用浏览器速快餐系统采用浏览器/ /服务器模式，开发选择服务器模式，开发选择NetNet平台，平台，数据库选择数据库选择SQL-ServerSQL-Ser

24、ver，并采用，并采用NetNet平台提供的平台提供的ASP.NET ASP.NET MVCMVC来实现来实现MVCMVC架构。架构。第40页/共74页e e速快餐系统会员登录用例分析模型第41页/共74页e e速快餐系统会员登录用例分析模型第42页/共74页第43页/共74页 面向对象方法是目前最为成熟的软件开发方法面向对象方法是目前最为成熟的软件开发方法, ,关系数据库是目前最为成熟的数据库技术。关系数据库是目前最为成熟的数据库技术。 目前可行的方法是采取面向对象方法目前可行的方法是采取面向对象方法, ,并用关系数并用关系数据库管理数据。据库管理数据。 称为：对象称为：对象- -关系建模关

25、系建模第44页/共74页 1 1 生成生成DDLDDL DDL(Data Definition Language) DDL(Data Definition Language)是数据库描述语言，可以是数据库描述语言，可以通过通过Enterprise ArchitectEnterprise Architect提供的转换功能，把分析类模型转提供的转换功能，把分析类模型转换为由换为由DDLDDL描述的数据库逻辑结构。描述的数据库逻辑结构。 例如：某订货系统的分析类模型见下图：根据该图生成第45页/共74页第46页/共74页 2 2 生成生成SQLSQL 可以有可以有DDLDDL得到描述该数据库结构的脚

26、本语言得到描述该数据库结构的脚本语言SQLSQL，例如：由DDL得到的SQL脚本见下图：CREATE TABLE Customer ( customerNumber text,name text,address text,emailAddress text,deliveryAddress text,customerID int NOT NULL,shoppingBasketID int);CREATE TABLE Foods ( foodsNumber text,name text,specification text,Price number,foodsID int NOT NULL);第4

27、7页/共74页CREATE TABLE LineItem ( quantity int,lineItemID int NOT NULL,foodsID int);CREATE TABLE Order ( orderNumber text,date Date,deliveryInstructions text,orderID int NOT NULL,customerID int,lineItemID int);CREATE TABLE ShoppingBasket ( shoppingBasketNumber text,shoppingBasketID int NOT NULL,lineIte

28、mID int);第48页/共74页第49页/共74页界面设计是根据用户软件的需求和用户的审美需求，对软件界面设计是根据用户软件的需求和用户的审美需求，对软件的人机交互方式、界面结构、屏幕界面的内容、风格、布的人机交互方式、界面结构、屏幕界面的内容、风格、布局、色彩等从事的设计工作，界面设计是软件设计的一项局、色彩等从事的设计工作，界面设计是软件设计的一项重要工作。重要工作。界面模型是描述界面设计结果的抽象模型，是软件模型的重界面模型是描述界面设计结果的抽象模型，是软件模型的重要内容。不仅在软件设计阶段需要界面模型，在需求分析要内容。不仅在软件设计阶段需要界面模型，在需求分析和系统分析阶段同样

29、需要界面模型，在不同阶段界面模型和系统分析阶段同样需要界面模型，在不同阶段界面模型的侧重和内容不完全相同。的侧重和内容不完全相同。UMLUML的界面建模能力很弱，基本没有提供用于界面建模的规的界面建模能力很弱，基本没有提供用于界面建模的规范，这是范，这是UMLUML在以后的版本中需要改进之处。在以后的版本中需要改进之处。 第50页/共74页 在需求分析阶段，借助于界面模型能够帮助用户理在需求分析阶段，借助于界面模型能够帮助用户理解需求，也便于和用户澄清一些错综复杂的需求。解需求，也便于和用户澄清一些错综复杂的需求。 第51页/共74页 在系统分析阶段一般不专门从事界面建模工作，但在分在系统分析

30、阶段一般不专门从事界面建模工作，但在分析模型中会涉及到界面模型的要素。析模型中会涉及到界面模型的要素。 第52页/共74页 1 1 界面结构模型界面结构模型 界面结构是由软件所有屏幕界面构成的界面框架，一个软件系统界面结构是由软件所有屏幕界面构成的界面框架，一个软件系统的完整界面可能会由几十幅到几百幅屏幕界面构成，这些界面的完整界面可能会由几十幅到几百幅屏幕界面构成，这些界面相互之间存在嵌套和调用关系，建立界面结构模型是界面建模相互之间存在嵌套和调用关系，建立界面结构模型是界面建模首先需要从事的工作，通过界面结构能够清晰描述软件所具有首先需要从事的工作，通过界面结构能够清晰描述软件所具有的屏幕

31、界面以及这些屏幕界面相互之间的关系。的屏幕界面以及这些屏幕界面相互之间的关系。 第53页/共74页 1 1 界面结构模型界面结构模型 小区物业管理系统的界面结构第54页/共74页 1 1 界面结构模型界面结构模型 信息系统分析与设计课程网站的界面结构第55页/共74页 2 2 屏幕界面模型屏幕界面模型 屏幕界面模型指各屏幕界面的模型。下面是信息系统分析与设屏幕界面模型指各屏幕界面的模型。下面是信息系统分析与设计课程网站中，教学课件屏幕界面模型。计课程网站中，教学课件屏幕界面模型。第56页/共74页 2 2 屏幕界面模型屏幕界面模型 1）伪界面）伪界面 伪界面是采用建模工具建立的能够反映界面信息

32、、软件功能，伪界面是采用建模工具建立的能够反映界面信息、软件功能，及其界面布局的初步界面模型，该模型一方面在需求分析中让及其界面布局的初步界面模型，该模型一方面在需求分析中让用户更清楚地理解软件需求，另一方面可以作为美工设计页面用户更清楚地理解软件需求，另一方面可以作为美工设计页面图片的依据。图片的依据。 第57页/共74页 2 2 屏幕界面模型屏幕界面模型 2）图形界面）图形界面 第58页/共74页 2 2 屏幕界面模型屏幕界面模型 3）ASP页面页面 ASPASP页面表示软件系统中的教学课件页面模型。因为该页面页面表示软件系统中的教学课件页面模型。因为该页面采用采用ASPASP技术实现，因

33、此其构造型标为技术实现，因此其构造型标为ASPASP页面页面，如果采用，如果采用JSPJSP实现，则构造型就为实现，则构造型就为JSPJSP页面页面。该页面依据伪界面，美。该页面依据伪界面，美术设计师设计的图形文件将嵌入到界面之中。要播放教学课件，术设计师设计的图形文件将嵌入到界面之中。要播放教学课件，需要嵌入一个需要嵌入一个SWFSWF播放器插件，另外页面中要采用播放器插件，另外页面中要采用javascriptjavascript实现动画播放，实现动画播放，CSSCSS用来控制用来控制HTMLHTML语言编写的页面字型、色彩等语言编写的页面字型、色彩等外观。外观。第59页/共74页 2 2

34、屏幕界面模型屏幕界面模型 4）界面说明）界面说明 界面说明是用于说明界面设计的文档，用来说明界面设计的基界面说明是用于说明界面设计的文档，用来说明界面设计的基本要求。本要求。 第60页/共74页第61页/共74页 1.1.构件模型的概念构件模型的概念 构件模型构件模型是描述在软件架构下所分解的构件及是描述在软件架构下所分解的构件及其关系的模型。构件模型与软件架构存在密切的其关系的模型。构件模型与软件架构存在密切的关系，构件模型是从构件角度所反映的软件架构。关系，构件模型是从构件角度所反映的软件架构。 第62页/共74页 2.2.在什么情况下使用构件模型在什么情况下使用构件模型 并不是所有模型均需要建立构件模型。下面并不是所有模型均需要建立构件模型。下面情况相爱可以考虑建立构