软件模块化设计

1. 软件的总体结构主要要回答的问题

• 软件的组成部分
• 软件的层次关系
• 模块的内部处理逻辑
• 模块之间的界面

2. 软件设计方法

• 结构化设计方法(SD)
• 面向数据结构的设计方法(JSD)
• 面向对象的设计方法(OOD)

3. 软件设计分为两个阶段

1. 概要设计(总体设计)
   确定软件的结构以及各组成成分(子系统或模块)
2. 详细设计
   确定模块内部的算法和数据结构,产生描述各模块程序过程的详细文档

软件设计的基本概念

1. 模块化
2. 抽象与细化
3. 信息隐蔽
4. 软件复用

1. 模块化 模块化: 把程序划分成若干个模块, 每个模块完成一个子功能, 把这些模块集总起来组成一个整体,可以完成指定的功能,满足问题的功能. 模块: 一个拥有明确定义的输入、输出和特性的程序实体。

• 将系统划分成模块
• 决定每个模块的功能
• 决定模块的调用关系
• 决定模块的界面， 即模块间传递的数据

2. 抽象（Abstraction）与细化 抽象：解决问题时只考虑与问题有关的方面，不考虑与问题无关的方法。即抽出事物的本质特性而不考虑细节。 细化：即分解。在逐步细化中，特别强调这种分解的“逐步”性质，即每一部分仅较其前一步增加“少量”的细节。这样，在相信的两步之间就只有变化， 不难验证它们的内容是否等效。
3. 信息隐蔽 信息隐蔽的含义： 有效的模块化可以通过定义一级独立的模块来实现，这些模块相互之间只交流软件功能必需的信息。 换句话说：模块所包含的信息，不允许 其它不需要这些信息的模块访问，独立的模块间仅仅交换为完成系统功能而必须交换的信息。 信息隐蔽的基本原则：功能独立，高内聚且低耦合

模块化设计

模块化是好的软件设计的一个基本准则，可减小钥匙所需要的总工作 view source print /span>

1. 分解

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其中p1和p2是两个问题，C(x)是由X问题决定的复杂性， E(X)是解决X问题所需要的工作量。 试验发现： view source print /span>

越小成本越低，但是集成成本却随着越小成功越高。如何确定模块划分的最小成本区，并保证模块的最佳性能，量设计活动中的主要任务之一。

2. 模块独立 性

1）模块独立性的概念：

• 模块完成独立的功能
• 符合信息隐蔽和信息局部化原则
• 模块间卷边和依赖程度尽量小

2）模块独立性的度量     模块独立性取决于模块的内部和外部特征。     SD方法提出的定性的度量标准：

• 模块自身的内聚性
• 模块之间的耦合性

模块独立性的度量之一：内聚性 一个模块内部各成分之间相互关联的强度。 设计目标：高内聚（一个模块的所有成分都直接参与 并县城对于完成同一功能来说都是最基本的） 内聚性越高，模块独立性越强，由低向高的内聚方式为：

1. 巧合内聚
2. 逻辑内聚
3. 时间内聚
4. 过程内聚
5. 通信内聚
6. 信息内聚
7. 功能内聚

（1）巧合内聚 模块内各分部间无联系， 例： view source print /span>

模块中的三个语句没有任何联系， 缺点：可理解性差， 可修改性差。
（2）逻辑内聚 把几种相关功能（逻辑上相似的功能）组合在一模块内， 每次调用由传给模块的参数确定执行哪种功能。

• 初始化系统模块
• 系统结束模块
• 紧急故障处理模块

（4）过程内聚 模块内各处理成分相关，且必须以特定次序执行

（5）通信内聚 模块内各部分使用相同的输入数据，或产生相同的输出结果

（6）信息内聚
信息内聚指模块写成多个功能，各个功能都在同一数据结构上操作，每个功能有唯一入口。如对同一个数据库的查找-添加-删除-修改模块
（7）功能内聚 模块仅包括为完成某个功能所必须的所有成分（模块所有成分共同完成一个功能，缺一不可）
模块独立性的度量之二 耦合性是模块间相互依赖程度的度量，耦合的强弱取决于模块间接口的复杂程度，进入或访问一个模块的点，以及通过接口的数据 耦合性越高，模块独立性越弱， 耦合强度依赖的因素：

• 一模块对另一模块的引用 
• 一模块向另一模块传递的数据量
• 一模块施加到另一模块的控制数量
• 模块间接口的复杂度

（1）非直接耦合 两个模块没有直接关系，模块独立性最强。 （2）数据耦合 一个模块调用另一模块时，被调用模块的输入输出都是简单的数据，性松散耦合

• 全局数据结构
• 共享通讯区
• 内存公共覆盖区等

1. 软件可理解性降低: 模块间存在错综复杂的联系
2. 软件可维护性差： 修改变量名或属性困难
3. 软件可靠性差： 公共数据区及全程变量无保护措施

慎用公共数据区和全程变量
（7）内容耦合 一模块直接访问另一模块的内部信息（程序代码或数据），最不好的内容耦合形式
发生内容耦合的情形：

1. 一模块直接访问另一模块的内部数据
2. 一模块不通过正常入口转到另一模块内
3. 两模块有一部分代码重叠
4. 一模块有多个入口

如何降低耦合度 1）如模块必须存在耦合，选择适当的耦合类型 原则： 尽量使用数据耦合 少用控制耦合 限制公共耦合的范围 坚决避免使用内容耦合
2）降低模块间接口的复杂性