第三部软件设计与建模

第三部分软件设计与建模范锐广东海洋大学软件学院2014年3月7/2/2023第9讲软件设计软件设计概述模块化设计软件体系结构与模式7/2/2023第9讲软件设计软件设计概述模块化设计软件体系结构与模式7/2/2023软件设计概述软件设计阶段的基本目标是构造系统“怎么做”的模型描述。“设计先于编码”，这是软件工程“推迟实现”基本原则软件系统设计是把软件需求“变换”为用于构造软件的蓝图。“输入”是需求分析各种模型元素“输出”是软件设计模型和表示软件设计的目标是对将要实现的软件系统的体系结构、系统的数据、系统模块间的接口，以及所采用的算法给出详尽的描述。7/2/2023软件设计三类活动总体设计，也称概要设计，软件结构设计，或高层设计。分析需求规格说明模块划分，形成具有预定功能的模块组成结构表示出模块间的控制关系给出模块之间的接口软件详细设计，也称为（模块）过程设计，或低层设计。设计模块细节确定模块所需的算法和数据结构等测试和复审7/2/2023概要设计说明书7/2/2023详细设计说明书7/2/2023软件模块化设计模块是一个独立命名的，拥有明确定义的输入、输出和特性的程序实体。把一个大型软件系统的全部功能，按照一定的原则合理地划分为若干个模块，每个模块完成一个特定子功能，所有的这些模块以某种结构形式组成一个整体，这就是软件的模块化设计（ModularDesign）。软件模块化设计可以简化软件的设计和实现，提高软件的可理解性和可测试性，并使软件更容易得到维护。分解、抽象、逐步求精、信息隐蔽和模块独立性，是软件模块化设计的指导思想。7/2/2023模块数与开发工作量开发工作量模块数最小成本区模块成本接口成本总成本7/2/2023抽象分解泽必然肤需要妹抽象瞒的支趟持。放抽象胸是抓历住主赵要问溉题，久隐藏非细节畏，这密样才本能容诱易分果解。抽象贱具有军不同宰的级炉别。人类把解决冤复杂我问题掀的基刑本方联法之乌一。知只有字抓住御事物梨的本剥质，搜才能析准确浇分析净和处召理问逝题，父找到迈合理斥的解时决方腐案。6/激27痕/2蚊02识3信息远隐藏信息帮隐蔽圈原则旨建议秋模块哀应该馋具有史的特刺征是脖：每构个模拥块对刑其他所所有围模块迈都隐忍蔽自枝己的怠设计牢决策同。信息孟隐蔽璃意味页着通福过一酸系列依独立图的模抵块可脂以得篮到有历效的音模块桌化。独立挖的构盼件或蜜模块纵之间赢的“翻接口埋”简外单而啊清晰虑。6/嘴27掠/2五02览3模块致的独隐立性模块糠的独典立性修（M共od胸ul撇e找In圾de五pe凶nd肉en锤ce氏）是礼模块屯化、赴抽象罗、信乞息隐赖蔽等业概念毙的直炎接结跨果，步也是脱判断虑模块趴化结荡构是标否合乡丰理的席标准糠。模块挡独立翼性是虏指开曾发具伙有独姨立功垂能而邻和其例他模碧块没错有过瓶多关昆联的桃模块皆。模块睁独立屯性两绸大优击点：独立袜的模揉块由希于分摊解了巨功能稳，简逮化了或接口楚，使损得软系件比骄较容倍易开僻发；独立歪的模娱块比宁较容千易测悉试和霞维护走。模块寨独立株性由算两个每定性秘标准撤度量绵：模块峡自身溪的内舒聚（址Co差he糕si兼on离））驾，也摄称为烈块内伙联系承或模喊块强猪度，模块协之间骂的耦稀合（葬Co居up熊li朗ng评)，券也称婶为块衡间联藏系。模块选独立笨性愈锣高，壤则块谱内联亿系越流强，躬块间住联系膜越弱漫。6/贫27朵/2格02活3内聚络性分券类偶然性内聚弱逻辑性内聚时间性内聚过程性内聚通信性内聚顺序性内聚功能性内聚强低内聚中内聚高内聚6/贡27陪/2偿02矮3耦合姜性分葡类非直接耦合弱数据耦合特征耦合控制耦合外部耦合公共耦合内容耦合强弱耦合中耦合强耦合较强耦合6/滤27萄/2舟02照3逐步步求精逐步饺求精诸，或苦称逐凭步细凝化，抹是一似种自超顶向营下的客设计粉策略跪。逐步爹求精拘是人厦类采批用抽晴象到煤具体痕的过旬程把醋一个巩复杂洒问题逐趋于戒简单轧化控贺制和寄管理废的有顶效策毅略。抽象逗和精华化是拘互补悦的概赛念。6/膝27道/2圾02瞎3重构重构茶是一柳种重腰新组靠织的踩技术拴，可剪以简颈化构夺件或雾模块轻的设驰计或肆编码怀而无泻需改卡变其汉功能铜或行概为。重构斑是一号种改岸进程凡序内北部结并构但育不改德变代怖码或愈设计什的外皂部行剖为。“先扣使它够转起窜来，潜再使腥它快顶起来仿”。6/明27冷/2摔02妻3软件艳结构蒙图软件址结构犬图（侄St愧ru骨ct著ur篮e赠Ch搁ar馆t,潮简皮称S服C）贝是软狭件系惩统的军模块球层次抚结构例，反桃映了舰整个洽系统晒的功避能实微现。软件糟结构挠以层羡次表冒示程岩序的往系统阻结构山，即晨一种煮控制付的层盒次体仍系，嫂并不底表示湖软件泄的具详体过许程。件结便构一痕般用谋树状禾或网昆状结扇构的椒图形害来表详示。软件牛结构雅图的摇主要其元素音有：模块袖：模始块用降带有摧名字拘的方偷框表拌示，婆名称眉应体决现模禾块的罩功能丧。控制轮关系乘：控蛾制关派系用铃单向阵箭头绘或直忌线表移示模百块间幅的调毁用关合系。信息成传递赢：用巨带注蝴释的妹短箭米头表嚷示模欣块调魔用过甲程中应传递泥的信捎息。循环偿调用音和选取择调堤用：预在上和部模踩块底诉部加鞋一个跟菱形毫符号种表示壤选择喝调用招，在厨上部德模块缝的下吧方家洁一个储弧形至箭头涉，表科示循补环调真用。6/押27达/2嫂02证3软件续结构浴图MNOPQGHICDATJKLEFBRS6/厕27笑/2怨02絮3模块尖化设右计的卧优化改进葡软件鲜结构妥提高但模块确独立买性在满锡足模垦块化肠要求掌的前饲提下事尽量拳减少蓬模块沉数量甜，在到满足纳信息盈需求净的前沃提下旨尽可锡能减营少复谦杂的炊数据优结构模块息规模本应适身中软件崭结构绘的深皇度、粱宽度色、话扇入君数和懒扇出驳数都它要适听当模块参的作械用域喝应该击在控衡制域搭之内力求衔降低螺模块腔接口征的复廊杂程柜度，张设计旧单入夕口、岔单出笋口的辜模块6/解27眼/2晚02赞3软件收体系版结构记模型软件企体系厘结构诸是一孕种表而达，来使软批件工余程师爬能够飞分析判设计轻是否爷满足杂需求违、选帐择合习理的撤方案说和降矛低风斯险。大型嚼软件青系统档总是欧被分就解成筑一系腾列子车系统宇，由挤子系阁统提魔供一眠些相挑关的粮服务炼。软件亲体系四结构擦设计砖过程讯就是厌识别扰出这赛些子途系统岸，并虫建立灾子系表统控会制和拘通信阳的框荒架，通最后投给出街软件蝴体系冬结构渴的一袜个描躬述。两类浩结构能模型奔：系统升构成熟模型系统叛控制皆模型6/模27版/2婚02音3系统杂构成汗模型以数乎据为慢中心捏的结吓构模务型数据唉流结累构模堂型客户敲机/掘服务湾器结虫构模鸽型抽象茎机结像构模鱼型6/脉27远/2甩02斧3以数苏据为输中心困的结屋构模冠型由一侍组子码系统悦构成傲，子抚系统傅交换船信息瓶，协句调工耽作有言两种滋基本舍方法鸡：全部斗共享毛数据凑放在储一个超中央挣数据救库中兰，所槐有子茧系统凯都能率从中押存取证数据曲。每个司子系泊统用赔各自奇的数窜据库仁与其柿他子困系统任进行红数据驴交互扣，通简过消冒息传你递来傅实现指。共享匹数据施模型扫的优剩点是冠能够潮高效固地共踏享大效量的荐数据魂，生枪产数驱据的慢子系浑统不衔需要代关心萄数据增如何汉被其含他子集系统撑使用裂，可纠以集堪中进驶行如碌备份交、保凶密性寨、访芽问控塌制和拐错误封恢复液等活保动；缺点浆是子允系统何一定让要与扬以数宁据为苍中心各的体似系结吵构模厅型一工致，诉系统传变更则或进泊化比编较困樱难，治子系胀统的躬需求坦会不惰同，赏难以唱集成怖，以锣及很成难将宫数据开分布亡到多泼台机躁器上少。6/漂27膜/2际02兔3数据容流体池系结藏构模模型当输闲入数派据经印过一抵系列度的计跪算和移操作校构件樱或模优块的伪变换击形成米输出陆数据使时，弄可以撞应用赖数据蜡流体开系结刺构。管道络和过执滤器锁结构悠通过亿一组摸由管阳道连菌接的磨过滤薪器来妥变换伐数据铸，并权向下知传递萄。6/狼27会/2杰02下3管道唱和过甚滤器彻结构过滤器过滤器过滤器过滤器过滤器过滤器过滤器过滤器6/偶27雨/2蹦02姥3客户众机/胞服务卧器结逝构模夺型客户起机/沈服务劳器结驳构模鄙型的最主组疲要成敢部分腔是：一组顶给其晒他子引系统棍提供绣服务纠的单事机服猴务器一组策向服弱务器败请求故服务虹的客扮户机一个解连接们客户胞机和扔服务须器的酒网络发（可银选）服务浮器模百型能考实现什以数螺据为恶中心且的体曾系结秘构模磁型的桐系统客户嘉机/朴服务椒器模缎型的姿最大翻优势陷在于蹦可以皆是一蓬个分额布式瓣结构6/晕27恳/2脱02哨3多媒漂体服雪务系蒸统结捡构网络目录服务器目录视频服务器电影文件图片服务器图片文件web服务器超文本文件客户1客户2客户n………6/矿27字/2饲02肺3抽象筐机模亮型抽象仗机模笼型也戴称为也分层叶模型膏，是且建立嗓子系旬统的根接口饱模型祥。它魂把子滤系统向组织吸成一谊系列泄的层愧次，吵每一椅层提溪供一亚组服蔽务，疼每一患层定闻义为脏一个吼抽象错机。例如旦：网剩络协扣议O轨SI敢参考顷模型通信介质应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层用户B应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层用户A6/俩27妥/2旨02满3系统斥控制顷模型集中桑式控限制模绪型调用蒸—返暗回模怨型：仗这是载一个汤自上窜而下管的子播过程滨模型兰。控泳制始累于系砖统（卫程序升）的党顶层悉，在构子系房诚统（监程序纯）调腔用过歉程中逢，控屿制逐狡步传口递到胡更低搁的层卫次中败。该粗模型盐适用热于顺葡序执滨行的亩系统认。管理仆者模亩型：元这是够一种取适用惩于并桨发系摩统的霸模型云。一疲个系余统组清件被殃指定主为系腥统管焰理者偷，控驱制其将他系干统过扣程的尽启动以、终爬止和动协调踪蝶。一贸个过赛程就漠是一照个能牙和其认他过古程并翁发执蒸行的楚子系胞统或销模块泉。6/距27葡/2源02伍3并发德系统屯的集渡中式郊控制采模型系统控制器故障处理器用户界面传感器进程传动装置进程计算进程6/过27兆/2担02众3系统粱控制土模型事件领驱动绵系统广播唉模型赴：发麦生的完事件唐广播汽到所矛有子利系统顽，任迎何能帽处理瓶该事瞧件的鱼子系总统都背会响轧应。赏该模跟型适河用于协基于氏网络哨的分袖布式刃系统晓。广播猜模型霉中的裹子系鸟统注喘册其乘感兴羞趣的赤特别次事件广播展模型倒的优狮点是题进化鲜比较句简单缺点矛是子课系统领都知灰道是偏否和至什么菠时候砌处理风事件重，这瞒可能吩会引蕉起冲餐突。中断街驱动抚模型暴：由顶中断冒处理捎器对痕来自毒外部坛的中谨断进申行检泳测，角然后沾在其肤他组稍件中秒处理阔这些问中断川。该上模型字适用区于对究定时弯有严夹格要盏求的所实时江系统伏。只用涂在硬纪件实窜时系俭统中堡，要只求对偷一些荣事件连能做养出及混时响只应6/碍27占/2寄02随3软件体的体系籍结构叙模式软件跌的体太系结钢构模裙式定匀义了肿处理圆系统喝某些棋行为盖特征谦的方碍法并发退性系统秩必须羞以一娱种模莲拟并锯行的膀方式悲来操木作多炊个任啊务操作箭系统尝进程比管理语模式任务育调度兽器模偿式包屋括一灿组含河有t采ic密k(槐)操涌作的嫁活动扯对象持久慌性如果暑数据峡从创淘建它劝的进扮程执览行以醋来一仓直存变在，秩则该伤数据耀是持渡久性算存在匪的数此据。数据届库管傲理系灶统模继式将需DB斯MS叹的存凶储和恼存取亚能力娃用于颜应用逼系统脊的体犯系结爷构中俗。应用蜜级的悼持久旋模式欠在应拾用体滤系结苦构中煤建立警了持傲久性仅特征驾。分布未性强调担系统抛或系胶统中兔构件孔或模奇块在艘一个众分布锁的环严境中限相互到通信报的方压式。障分布捐性问培题有讽两个颜元素纯：一是着实体奔间连屋接方跨式二是证实体障间通慨信的擦特性代理颜模式棋是一掏种普旧遍的腔体系鹊结构勇模式CO挂RB修A就旅是代晕理模喂式的准一个地范例6/妄27居/2黎02佩3小结设计删的基金本原研理和碍概念寄包括会模块婚化、督抽象砌、体决系结寒构、住信息摸隐蔽酬、模榜块独猜立、资逐步豪求精监和重办构等傲，这沟些原雄理和炸概念易描述乐了计融算机短软件辜的属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